劉巖 曹璇

生態(tài)科學(xué)的應(yīng)用研究與農(nóng)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開生態(tài)科技的研究應(yīng)用、合理利用和保護環(huán)境。研究肥料科學(xué)是關(guān)系到國家發(fā)展建設(shè)和資源保護的大事，從事這門學(xué)科研究的科學(xué)家身上肩負的責(zé)任是可想而知的。

化學(xué)肥料的淵源和研究

自從1840年經(jīng)由德國科學(xué)家李比希提出著名的植物礦質(zhì)營養(yǎng)理論后，在半個世紀內(nèi)關(guān)于化學(xué)肥料學(xué)的研究迅速發(fā)展成為有較為完善理論和技術(shù)支撐的技術(shù)系統(tǒng)以及產(chǎn)業(yè)化體系，時至今日，這一學(xué)科已成為推動世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的強大動力。

張志明教授是遼寧省岫巖縣人，現(xiàn)任中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研究員、中國腐植酸工業(yè)協(xié)會顧問、美國愛迪生發(fā)明中心顧問、東南大學(xué)兼職教授，是我國著名的肥料專家，享受國務(wù)院特殊津貼。他長期致力于長效肥料機理、工藝和推廣應(yīng)用的研究，在專業(yè)學(xué)科內(nèi)花費了大量的心血，做出了突出的貢獻。

伴隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，復(fù)合肥已逐漸成為生產(chǎn)中的“主力軍”，在世界各國都得到了重視，越來越受到農(nóng)民的青睞。我國的復(fù)合肥產(chǎn)業(yè)近年來有較為快速的發(fā)展，但是與發(fā)達國家的水平相比仍有一定差距，這其中存在的問題主要有肥效期短、養(yǎng)分供應(yīng)不均衡、肥料養(yǎng)分流失嚴重、生產(chǎn)原料的主要成分絕大部分來自不可再生資源等。張志明教授幾十年來將心血撲在了對肥料學(xué)的研究和推廣應(yīng)用上，做出了劃時代的貢獻。

張志明教授曾主持研制出長效碳酸氫銨、長效尿素、長效氯化銨、長效硝基復(fù)混肥、長效高氮復(fù)混肥、長效保水復(fù)混肥、有機無機復(fù)混硒肥等多種新型肥料，在我國長效肥料研究的領(lǐng)域里有著突出的貢獻，在推廣和應(yīng)用免中耕農(nóng)業(yè)方面占據(jù)了不可替代的重要地位。

早在1983年，張教授就已經(jīng)通過廢寢忘食做過的大量試驗發(fā)現(xiàn)了繼脲酶抑制劑、消化抑制劑和包被技術(shù)之后提高氮素利用率的第四條途徑——氨穩(wěn)定劑。在實驗研究中，他對氨穩(wěn)定劑做了更深一步的機理研究，發(fā)現(xiàn)凡是含有伯胺和仲胺基的有機化合物都可被視為氮穩(wěn)定劑。這一重要發(fā)現(xiàn)為新型肥料的研制、碳酸氫銨和尿素肥效期延長到90-120天提供了研究基礎(chǔ)，使我國發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和糧食生產(chǎn)再上新臺階方面都獲得了非凡的收益。

張志明教授2000年出版的專著《新型氮肥——長效碳酸氫銨》被評為“九五”國家重點圖書，在書中闡述了關(guān)于氨穩(wěn)定劑的理論和方法，在化肥產(chǎn)品中提出了應(yīng)用納米技術(shù)，并且開展了有關(guān)氫鍵締合分子團簇的機理研究，對提高非酸根化肥氮素的利用率具有非常普遍的指導(dǎo)意義。此外他還闡述了長效碳酸氫銨生產(chǎn)的工藝原理，提出并建立了系統(tǒng)生產(chǎn)法的新工藝，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加一套DCD溶解制備和加入系統(tǒng)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低了DCD用量，突破了以往在高溫季節(jié)難以投入生產(chǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)，實現(xiàn)了長效碳酸氫銨的工業(yè)化生產(chǎn)。

應(yīng)用納米技術(shù)發(fā)展肥料科學(xué)

張志明教授是納米增效肥料的發(fā)明人，上世紀90年代時期他就首次研究發(fā)現(xiàn)了氨穩(wěn)定劑在化肥中呈納米級片狀、針狀和微針狀結(jié)晶分布，在長效碳酸氫銨形成共結(jié)晶的過程中成功運用了納米技術(shù)，使得長效碳酸氫銨結(jié)晶具備了普通碳酸氫銨所不具備的優(yōu)點，增加了熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、氨穩(wěn)定性等優(yōu)勢，而且得出的結(jié)晶不結(jié)硬塊，將氮素利用率有效提高了10個百分點，在節(jié)肥20%-30%的條件下可使糧食作物增產(chǎn)10%以上。

2007年，張志明教授結(jié)識了中國著名納米材料專家，得知中國可生產(chǎn)出大量納米碳。張志明教授通過實驗研究發(fā)現(xiàn)加入少量納米碳粉就可以使肥料增效，從而發(fā)明了納米碳長效環(huán)保復(fù)合肥料、納米炭稀土增效肥料。經(jīng)過5年的推廣，這一技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括水稻、小麥、甘蔗、大豆、蔬菜、水果等60余種作物的種植試驗，獲得了巨大的成功。使用張教授發(fā)明的增效肥的試驗田，在減肥30%的條件下大田作物增產(chǎn)達10%-20%，蔬菜和水果類作物可增產(chǎn)20%-40%，這一成就開創(chuàng)了推廣納米增效肥料生產(chǎn)應(yīng)用的新時代。

納米碳在肥料中的應(yīng)用是在多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)上進行的新探索，是利用納米碳材料的變異特性研究開發(fā)出的新型增效肥料，開拓了納米材料在肥料應(yīng)用方面的新領(lǐng)域。張教授的研究成果引起了國家納米材料學(xué)科專家和農(nóng)業(yè)科學(xué)家們的極大興趣和高度重視，被列入了國家“863”重點科研項目，為我國發(fā)展新型高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供了技術(shù)支持，是我國將納米生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的良好開端。

因為張志明教授在學(xué)科研究上的突出貢獻，以及研究專業(yè)方向的特殊性和重要性，國家領(lǐng)導(dǎo)人均曾有過批示：“把普通碳銨改造成長效碳銨是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展史上的一件大好事”、“應(yīng)當(dāng)把這項技術(shù)作為一件大事抓好”。

心血研究成績卓著

張志明教授先后從事過土壤肥力學(xué)、土壤酶學(xué)、長效控釋肥料等領(lǐng)域的研究，在每一個領(lǐng)域都耗費了不計其數(shù)的汗水和心血，并取得了令人矚目的成就。他在1996年獲得國際科技博覽會金獎、1997年獲得中國科學(xué)院科技進步特等獎、1998年獲得國家科技進步二等獎，同年還獲得了聯(lián)合國科技之星獎和世界尤里卡金獎，2000年獲得了化工部科技圖書一等獎，2002年獲得中國氮肥工業(yè)協(xié)會科技進步一等獎，共獲得國內(nèi)外的各類科技研究獎項二十余項。張教授曾出版3部專著，在國內(nèi)外的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文90余篇，此外，他還擁有二十余項發(fā)明專利。其中，長效尿素、長效碳酸氫銨的生產(chǎn)技術(shù)被評為國家“九五”科技成果創(chuàng)億元產(chǎn)值的重中之重項目。

既得的科研成果和榮譽沒有令張志明教授停下研究的腳步，他對待研究的態(tài)度依舊是專注而熱誠的。例如，經(jīng)過了不同劑型、不同作物的大量農(nóng)業(yè)試驗，張教授最后在實踐中選定了DCD的適宜添加量，將過去世界上推行的消化抑制劑添加量減少了七分之一，使作物增產(chǎn)幅度穩(wěn)定在了13%以上，投入與產(chǎn)出的比例為1:10，實現(xiàn)了投入少、產(chǎn)出高的經(jīng)濟效益和社會效益。

而且，由于長效碳酸氫銨的肥效期已達到了90-120天，因此可做一次基肥施入，供肥曲線與作物生長的需肥規(guī)律基本同步，所以張教授的研究成果不僅突破了傳統(tǒng)的施肥觀念和施肥制度，更為免中耕農(nóng)業(yè)、簡化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了理想的氮肥品種，為改變傳統(tǒng)的耕作制度創(chuàng)造了非常優(yōu)良的條件。

張志明教授在1997年9月作為特邀代表出席了比利時舉辦的第11界世界肥料大會，會上作的《新型氮肥——長效碳銨》學(xué)術(shù)報告引起世界各國與會代表的高度贊揚，一致認為該發(fā)明解決了提高氮素利用率、減少施肥量和防止環(huán)境污染等肥料研究領(lǐng)域的三大難題。因為張教授的學(xué)術(shù)成就和中國代表團的努力，為我國爭取了第12界世界肥料大會的主辦權(quán)。

在科研之路上堅持跋涉的同時，張教授不忘研究新型肥料和注重環(huán)境保護并行。長效碳酸氫銨在生產(chǎn)過程中就是二氧化碳零排放量，施入土壤后還可增加二氧化碳固定量36%，是目前減少世界溫室氣體排放的最理想肥料，而且比碳酸氫銨和尿素可以減少70%的氧化亞氮排放量，能延長土壤的硝態(tài)氮形成時間達15-20天，對綠色農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重大貢獻。

張志明教授從2005年起與美國能源部和西肯塔基大學(xué)合作，成功地研究出用14C證明長效碳酸氫銨能減少溫室氣體CO2和N2O的排放，減排量達35%-70%，增加土壤CaCO3的永久固定量在50%-67%之間。2007年，美國華盛頓召開溫室氣體減排會議，張教授在會上作了關(guān)于長效碳酸氫銨溫室氣體減排的報告，得到大會的高度評價和認可。

農(nóng)業(yè)的發(fā)展在世界上任何一個國家都是被視作國家經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)的，肥料是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。張志明教授因為出色的科研水平和研究成果，多次與美國能源部、德國SKW化肥公司、意大利NATASIMIK化肥公司、比利時根特大學(xué)、美國西肯塔基大學(xué)等進行合作研究緩控肥料及溫室氣體減排等項目，為我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護做出的貢獻不可估量。