徐興良：心之所向 素履以往

本刊記者 肖貞林

徐興良：心之所向 素履以往

本刊記者 肖貞林

徐興良

“土”者，地之吐生萬物者也。覆蓋在地球表面脆弱松散的一層泥土，賦予了天地萬物以勃勃生機。“其實，土壤并不像大家普遍認識的那樣，它不是一種單純的物質，而是一種非常復雜的復合體。隨著研究的不斷深入，我們逐漸發現，土壤中微生物與植物之間的相互作用是大有機理可循的”，在某次研討會議上，徐興良如是說道。

徐興良所專注的領域讓他癡迷，讓他成為一個探索者，借助土壤和植物這兩種媒介，透過層層謎團，不斷攻克著土壤生態世界的種種難題。或許前進道路上困難重重，挑戰迭生，他卻因為心之所向，而不畏艱難，并樂在其中。

科研源自于生活

在農村長大的徐興良，對土地有著難以割舍的情懷。在他的家鄉，水旱相間的田地間，小麥、水稻、玉米、花生等作物被廣泛地種植并蓬勃生長，從小，他就對農作物的生長態勢頗為好奇并表現出強烈的研究興趣。讀中學的時候，徐興良曾發現：農作物在施加農家肥時，莊稼會長得格外好，葉片也格外綠，收獲的糧食做出的飯也會特別地香；而施加化學肥料的作物，長勢也很好，但葉片一般呈淺綠，產出的糧食做出的飯也缺失那種清香味道。自此，徐興良的心里就產生了疑問：植物和土壤之間有著怎樣的相互作用關系呢？能不能通過一些方法，來提高農作物的產量或者改善土壤的質量呢？都說興趣是最好的老師，也許誰都不會想到，正是這些自然而然地貫穿在他青少年生活中的疑問和探索精神，為他今后事業道路的選擇打下了堅實的基礎。

時光飛逝20余年，經歷了不懈的學習、成長與國外深造，現如今的徐興良是中國科學院地理科學與資源研究所的一名副研究員，主要從事植物氮素獲取策略、植物與微生物競爭、根際激發效應等方面的研究，并取得了許多優秀成果。2010年，由徐興良主持的題為“激發效應在土壤碳氮轉化過程中的作用機理及其生態重要性”的研究，成功獲得了國家自然科學基金的面上項目的資助，這無疑給徐興良的科研工作增添了更多動力和支持。

激發效應被定義為“由有機碳添加等各種處理所引起的土壤有機質周轉的短期改變”。近年來，科學家們對激發效應的深入研究證實了激發效應是一種普遍存在于土壤中的自然現象，根系分泌物和新鮮凋落物的輸入等跟土壤有機質的分解有著緊密的聯系。探究激發效應的發生機制可以使我們深入理解土壤有機碳的累積、周轉以及養分供應等重要的生態學過程，對加強生態系統的有效管理及避免濫用氮肥而造成的環境污染，具有重要意義。

在這項研究中，徐興良帶領他的研究團隊幾乎投入了全部精力和時間。雖然研究困難重重，野外同位素的標記和樣品采集也極為不易，但是他都努力咬牙克服了。值得一提的是，因為土壤中只要沒有外源性物質的輸入，90%以上的土壤微生物就會處于休眠狀態或者潛在的活躍狀態，所以，如何判斷哪些活性微生物參與了激發效應又是另外一個極大的挑戰。為此，徐興良一直在尋找解決的良策。在這項研究中，他和自己的團隊創新性的以探究激發效應在土壤碳氮轉化過程中的作用機制為主線，將土壤碳過程與氮過程通過微生物作用聯系在了一起，并借助13C和15N雙標記技術，以室內實驗和野外實驗充分結合的方法，來破譯參與激發效應的微生物，試驗取得了良好成效。

經過多年的苦心研發，徐興良闡釋了根際激發效應發生機制和生態重要性，對植物與土壤微生物氮素競爭機制和生態重要性研究也有了創新性的成果。這項研究無疑推動了土壤生態相關領域的進展，過去研究中的各種困難，在徐興良看來一切都是值得的。

深入探索不停歇

科研之路挑戰叢生，但徐興良樂此不疲，上下求索。在“高寒與溫性草地優勢植物對土壤氮的獲取策略研究”中，徐興良就曾深入到3000米海拔的青藏高原去開展原位實驗。那時候的青藏高原，夏天蔚藍的天空下，布滿了五顏六色鮮艷的花朵，煞是美麗，從事野外研究更像是和大自然的親密接觸，讓徐興良倍感欣喜并記憶猶新。

其實，自上世紀末，國際上就已經發現：除了對無機態氮素的吸收，很多植物可以直接從土壤里吸收有機態氮素。眾所周知，植物體一部分是由蛋白質構成的，而土壤中也存在著至少20種氨基酸。但是，研究者卻普遍只用一種15N標記的氨基酸（甘氨酸、丙氨酸等）去研究有機氮對植物氮營養的貢獻，不夠精確也不夠全面。面對如此困境，徐興良和他的團隊成員一直致力于尋找一種更為完備的研究方法來突破先前研究的藩籬。經過多次的思考和探索，徐興良采用了14C和15N雙標的富含蛋白質的螺旋藻來研究有機氮的貢獻。較之先前單一氨基酸來說，新方法可以經土壤微生物轉化產生14C和15N雙標的多種氨基酸，可實現跨生長季的示蹤研究，準確性得到了較大提高。

功夫不負有心人，經過徐興良和其團隊的不懈努力，最終取得了一系列創新性的研究成果。在研究中，他們發現：土壤有機氮對優勢植物氮營養的年際貢獻取決于草地類型和土壤中自由態氨基酸的含量，在青藏高原高寒草甸中土壤有機氮可滿足優勢物種20%的氮素需求，而在溫性草原中僅能滿足5%左右，這種現象的出現與土壤中有機態氮含量有著密切的聯系。在這種情況下，植物為了滿足自身的需求就不得不去發展一些策略來獲取有機氮。這些研究的發現，促使徐興良和他的團隊進一步將該研究拓展到其他生態系統類型，探尋其大格局的規律。

除此之外，憑借對生態領域研究的無限熱情以及深入研究的專業精神，徐興良的團隊有一些具有重要意義的科研成果也相繼問世。眾所周知，植物根系和微生物幾乎都處于土壤之中，它們均需氮等養分的供養來完成各自的生活史，由于氮素常常是虧缺的，故而兩者常為氮素爭奪而成為對手。但是，徐興良團隊經過與德國專家的共同合作，對過去30年間全球范圍內發表的利用15N技術研究植物和微生物對氮素競爭的40余篇論文中的424對數據進行再分析后發現：植物和土壤微生物之間的競爭在時間上存在著分化。每當有養分供給時，微生物會優先吸收其中的一大部分，但隨著時間的延長，微生物所吸收的那一部分養分又會慢慢釋放出來，供植物進行利用。所以綜合說來，植物和微生物是短時間競爭、長時間協作的互補關系，這種關系會使植物—土壤系統維持相對穩定，有效避免了養分的流失，并推動了植物和土壤微生物之間的協同進化。

研究進一步發現，以上植物與微生物在時間上存在的互補關系其實是兩者“交易”的結果。一般說來，土壤微生物在沒有外來碳源的情況下，大都處于休眠狀態，而植物生長則多會受氮素的限制。為了解決養分受限的困境，植物會將光合作用所固定的一部分產物以根際分泌物的形式輸送到根際，以此來增強根際微生物的活性，供養大批微生物的成長。之后，為根際分泌物所養活的微生物又會對土壤有機質進行礦化，釋放出氮和其他礦質養分來回報給植物。所以，植物和微生物之間存在著物質上的權衡，而這個交易方式就是植物“以碳向微生物換氮”過程的集中體現。根據研究結果，徐興良和他的合作者們在《植物生態學報》發表了“根際激發效應的發生機制及其生態重要性”，文章一經發布便受到土壤生態領域內的廣泛關注。

20余載的科研路，徐興良走的堅定而從容，他慶幸自己身處在一個努力而踏實的團隊當中，所有人鼎力合作，克服了重重困難。現如今，徐興良所主持的國家自然科學基金面上項目《根際激發效應——植物與微生物之間物質“權衡”的結果?》是其前期工作的延續和深入，目前正在如火如荼地進行當中。

未來，徐興良除了繼續“激發效應”的研究之外，還有一個“夢想”，就是構建我國典型生態系統的優勢植物種的氮素策略數據庫。截至現在，徐興良所在的課題組已經做了部分優勢植物種，雖然距離他的那個“大夢想”仍很遙遠，但是徐興良明白這是自己一生所追求的事業，只要堅持研究，必能收獲到成功的果實。正如那句話所說的一樣，“心之所向，素履以往”，在接下來的歲月中，徐興良會帶領著他的團隊，繼續上下求索，揚帆遠航！