慕亞芹，李 群，崔江浩

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中華農(nóng)業(yè)文明研究院，南京 210095)

土壤–植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家朱兆良先生的科學(xué)研究與貢獻(xiàn)①

慕亞芹，李 群*，崔江浩

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中華農(nóng)業(yè)文明研究院，南京 210095)

朱兆良先生是我國(guó)著名的土壤–植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家，土壤氮素轉(zhuǎn)化與農(nóng)田氮素管理研究方面的拓荒者和學(xué)術(shù)帶頭人之一。他圍繞太湖地區(qū)熟制改革后出現(xiàn)的稻田“氮肥胃口增大”問(wèn)題和在爭(zhēng)取作物高產(chǎn)中盲目增加氮肥施用量問(wèn)題，對(duì)稻田土壤供氮能力進(jìn)行了定量解析和研究，提出了“區(qū)域總量控制與田塊微調(diào)相結(jié)合”的氮肥適宜施用量的推薦方法。他致力于農(nóng)田中氮肥去向的定量研究，首次估算出我國(guó)農(nóng)田中氮肥的當(dāng)季利用率和損失率，以及不同損失途徑的相對(duì)比例。他對(duì)推動(dòng)我國(guó)土壤氮素研究，發(fā)展符合我國(guó)國(guó)情、農(nóng)學(xué)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)相協(xié)調(diào)的氮素管理原則和技術(shù)作出了積極貢獻(xiàn)。他還積極推動(dòng)學(xué)科發(fā)展，組織編寫(xiě)《中國(guó)土壤氮素》等專(zhuān)著；在封丘建立肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，為相關(guān)學(xué)科研究提供研究平臺(tái)；積極參與和推動(dòng)國(guó)際學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，提高我國(guó)土壤氮素研究在國(guó)際上的影響力。此外，朱兆良先生還立足專(zhuān)業(yè)針對(duì)如何治理我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染和保障我國(guó)糧食安全問(wèn)題，提出了對(duì)策和建議。

土壤–植物營(yíng)養(yǎng)；朱兆良；土壤供氮能力；中國(guó)土壤氮素；適宜施氮量

朱兆良先生(1932年8月出生)，浙江奉化人，我國(guó)著名的土壤–植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家，土壤氮素轉(zhuǎn)化與綜合管理研究方面的拓荒者和學(xué)術(shù)帶頭人之一。他主持的“稻田土壤的供氮能力和氮肥施用量的推薦”項(xiàng)目以及參與的“太湖地區(qū)高產(chǎn)土壤的培育和合理施肥的研究”項(xiàng)目均獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。1993年，他榮獲陳嘉庚農(nóng)業(yè)科學(xué)獎(jiǎng)，并于同年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。朱兆良先生還是一位富有國(guó)際學(xué)術(shù)地位的科學(xué)家，他是國(guó)際氮素啟動(dòng)項(xiàng)(INI)專(zhuān)家組的首位中國(guó)學(xué)者，他擔(dān)任過(guò)國(guó)際土壤學(xué)會(huì)水稻土肥力組主席，他還曾是國(guó)際科聯(lián)環(huán)境問(wèn)題科學(xué)委員會(huì)(SCOPE)“全球氮素循環(huán)和遷移”課題的科學(xué)顧問(wèn)。

本文在整理分析朱兆良先生曾經(jīng)的領(lǐng)導(dǎo)、同事、學(xué)生及本人口述資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)查閱他的手稿、工作筆記、發(fā)表的文章及出版的著作，從土壤供氮能力、氮肥去向、建立肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)、編寫(xiě)《中國(guó)土壤氮素》等著作、農(nóng)業(yè)面源污染和糧食安全等方面闡述他在土壤氮素研究領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展的科學(xué)研究及作出的杰出貢獻(xiàn)。

1 朱兆良先生對(duì)稻田土壤供氮能力的研究

1.1 稻田土壤供氮能力與太湖地區(qū)水稻“熟制”

改革研究

為追求糧食單位面積高額產(chǎn)量，太湖地區(qū)在 20世紀(jì)六七十年代曾把“稻–麥”兩熟制改為“稻–稻–麥”三熟制。耕作制改變后，農(nóng)民普遍反映“氮肥胃口變大”，即想要獲得水稻高產(chǎn)，必須施用比改制前更多的氮肥，才能在水稻生長(zhǎng)上反映出來(lái)。朱兆良先生和同事從1974年至1978年，在當(dāng)時(shí)南京土壤研究所熊毅所長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)下，利用3年時(shí)間進(jìn)行各種試驗(yàn)。結(jié)果表明太湖地區(qū)土壤供氮能力的量和質(zhì)與“稻–稻–麥”三熟制中的水稻生長(zhǎng)的需氮規(guī)律不協(xié)調(diào)，而且土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同，這種不協(xié)調(diào)程度也不同。其原因[1–2]主要是：

單季晚稻改為雙季稻后，由于每季水稻的生長(zhǎng)期明顯縮短，有效積溫顯著減少，土壤的供氮量大大降低，因而水稻的高產(chǎn)必然要求增加氮肥的施用量。同時(shí)，由于雙季稻各季的生長(zhǎng)期較短，而高產(chǎn)時(shí)的吸氮量卻并不低，因而水稻的氮素吸收速率顯著增高(特別是生長(zhǎng)的早期)，這就要求土壤需要具有較高的氮素礦化速率和較高的銨生物有效性，即要求土壤具有較好的供氮早發(fā)特性。土壤的這一特性主要決定于土壤氮素礦化進(jìn)程的特點(diǎn)和水稻生長(zhǎng)早期的根系伸展速率，二者都受到土壤結(jié)構(gòu)性的影響。結(jié)構(gòu)性好的水稻土，不僅氮素礦化速率高，而且水稻根系的伸展也較快，從而有利于對(duì)土壤中銨的吸收和水稻的早期生長(zhǎng)。因此，朱兆良先生認(rèn)為土壤結(jié)構(gòu)性是熟制改革中應(yīng)予以考慮的一個(gè)重要因素。

1.2 確定適宜施氮量推薦方法的研究

“莊稼一枝花，全靠肥當(dāng)家”，肥料的重要性似乎人人皆知。然而，施肥并非“韓信點(diǎn)兵，多多益善”，盲目施肥可能引起農(nóng)作物貪青倒伏、遭遇病蟲(chóng)害，反而降低水稻產(chǎn)量。只有農(nóng)民施用適宜用量的氮肥，才可以獲得高產(chǎn)。20世紀(jì)80年代，在嘗試選擇確定氮肥施用量方法時(shí)，朱兆良先生和同事首先提出以土壤供氮量的預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的供需平衡法。但隨后他們通過(guò)試驗(yàn)和總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于這方面的研究結(jié)果指出，以土壤供氮量的預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的供需平衡法確定適宜施氮量的方法準(zhǔn)確性不高。其原因[3]是：

1) 朱兆良等[4]研究發(fā)現(xiàn)，太湖地區(qū)不同水稻土，在淹水培養(yǎng)中礦化形成的銨可不同程度地被土壤黏土礦物重新固定，其量占培養(yǎng)后交換性銨增量的比例變幅很大，因而在用淹水培養(yǎng)法進(jìn)行土壤供氮量的預(yù)測(cè)時(shí)，礦化形成的銨被土壤黏土礦物的再固定可能會(huì)影響到預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。此外，耕耙碎土和干燥程度的不同也會(huì)對(duì)土壤氮素的礦化產(chǎn)生很大的影響。

2) 盆栽試驗(yàn)中，土壤氮素有效性指標(biāo)大多與不施氮時(shí)水稻的累積氮量呈高度正相關(guān)，但在田間試驗(yàn)中，這一相關(guān)性卻很低，只能達(dá)到半定量的預(yù)測(cè)水平。朱兆良和陳德立[5]研究太湖地區(qū)稻田土壤的供氮能力后發(fā)現(xiàn)，耕層以下土層的供氮量占土壤供氮總量的比例，不同土壤類(lèi)型之間、甚至同一類(lèi)型土壤的不同田塊之間的變幅都較大；而現(xiàn)行的土壤測(cè)試法只采取耕層土樣，這就忽略了犁底層土壤在供氮方面的貢獻(xiàn)，這可能是影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的一個(gè)重要原因。同時(shí)，他們認(rèn)為如果通過(guò)加測(cè)犁底層的土壤氮素有效性指標(biāo)，有可能提高稻田土壤供氮量的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

3) 朱兆良等[6]在太湖地區(qū) 3種水稻土上，用自己建立的以15N標(biāo)記土壤礦化銨的15N豐度作為參比值的方法測(cè)定水稻非共生固氮量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)氮區(qū)水稻所吸收的氮量中有19.6% ~ 23.0%(平均21.7%)是來(lái)自生長(zhǎng)期間進(jìn)行的非共生固氮作用，因此，用無(wú)氮區(qū)水稻地上部分累積氮量作為土壤供氮量的量度是不正確的。他們還發(fā)現(xiàn)，不同土壤和田塊之間，其犁底層的供氮量在稻田供氮量中所占的比例有很大的變幅。因此，采用稻田耕層土壤進(jìn)行測(cè)試的方法不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)稻田的供氮量，由此計(jì)得的適宜施氮量也只能是半定量的。

鑒于已有的確定適宜施氮量方法存在不足，并考慮到我國(guó)農(nóng)村缺乏測(cè)試條件，難以廣泛采用土壤測(cè)試法等情況，1988年朱兆良先生[7]經(jīng)過(guò)論證后提出了以“平均適宜施氮量”為基礎(chǔ)的“區(qū)域總量控制與田塊微調(diào)相結(jié)合”的氮肥適宜施用量的推薦方法。

2 朱兆良先生對(duì)農(nóng)田中氮肥去向的研究

2.1 農(nóng)田中氮肥去向的定量評(píng)估

朱兆良先生與蔡貴信等同事一直致力于氮肥去向的研究。他們以稻田土壤為主，先后在江蘇、浙江、江西、河南等地，用微氣象學(xué)方法在田間觀測(cè)氮肥的氨揮發(fā)損失，同時(shí)利用15N標(biāo)記氮肥的田間微區(qū)試驗(yàn)測(cè)定氮肥總氣態(tài)損失，然后利用總氣態(tài)損失減去氨揮發(fā)得出硝化–反硝化(表觀)損失量[8–10]。

20世紀(jì)90年代末，朱兆良先生利用他和同事通過(guò)15N田間微區(qū)試驗(yàn)和氨揮發(fā)損失田間原位觀測(cè)的數(shù)據(jù)，并結(jié)合已發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及國(guó)內(nèi)有關(guān)單位田間觀測(cè)的數(shù)據(jù)(主要是谷類(lèi)作物)，對(duì)我國(guó)農(nóng)田中化肥氮的去向進(jìn)行了粗略估計(jì)[11–12]。他指出我國(guó)化肥氮的當(dāng)季利用率約為35%，損失率高達(dá)約52%(其中氨揮發(fā)11%，表觀硝化–反硝化損失34%，淋洗損失2%，徑流損失 5%)，未知部分約為 13%[13]。稻田氮肥當(dāng)季所有損失途徑中，淋洗損失很低，氨揮發(fā)和硝化–反硝化是主要損失途徑，氮肥施用后氨揮發(fā)損失迅速達(dá)到最大值。掌握氮肥損失途徑以及每一種途徑損失的比例后，朱兆良先生得出結(jié)論：我國(guó)氮肥利用率總體不高，提高利用率的潛力很大，關(guān)鍵在于減少其損失。結(jié)合自己的試驗(yàn)并總結(jié)已有研究數(shù)據(jù)后，朱兆良先生[14]提出了提高氮肥利用率的原則和技術(shù)：

1) 盡量避免土壤中礦質(zhì)氮的過(guò)量積累和過(guò)高的濃度，以減弱各個(gè)途徑的氮素?fù)p失速率。并據(jù)此提出：控制氮肥的適宜施用量，以及推廣分次施肥、施用緩/控釋肥料等；

2) 利用作物對(duì)礦質(zhì)氮的競(jìng)爭(zhēng)吸收能力：避免在作物生長(zhǎng)早期根系吸收能力較弱時(shí)過(guò)量施用氮肥，把施肥重點(diǎn)放到作物生長(zhǎng)旺盛、根系吸收能力強(qiáng)的需肥高峰期(前氮后移)；

3) 針對(duì)具體條件下氮肥損失的主要途徑(氨揮發(fā)或硝化–反硝化等)采取相應(yīng)對(duì)策和技術(shù)：添加脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑、深施以及水稻田中的“無(wú)水層混施”和“以水帶氮”的肥水綜合管理等；

4) 消除其他養(yǎng)分缺乏及旱澇等限制因素對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，促進(jìn)作物的正常生長(zhǎng)，以提高根系的競(jìng)爭(zhēng)性吸收能力：平衡施肥、水肥結(jié)合的綜合管理和合理灌排等。

2.2 降低氮肥損失、提高氮肥利用率的研究

朱兆良先生認(rèn)為在學(xué)術(shù)研究中應(yīng)力求深入，理論研究越深越好，越深就越能更好地解決問(wèn)題，這也是學(xué)科發(fā)展的需要。與此同時(shí)，他提出我國(guó)科研工作者必須研究出符合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)和方法，以解決我們自己的問(wèn)題。他認(rèn)為在農(nóng)業(yè)新技術(shù)研發(fā)中，必須考慮當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)以分散經(jīng)營(yíng)為主這一實(shí)際情況，新技術(shù)必須簡(jiǎn)便易行、在生產(chǎn)中易于推廣，且越簡(jiǎn)便易行越好。

在明確氮肥損失的主要途徑和影響因素后，朱兆良先生又和同事潛心研究提高氮肥利用率的具體施肥方法，以促進(jìn)科研成果的轉(zhuǎn)化，為農(nóng)民在實(shí)際生產(chǎn)中掌握和利用。除上文的推薦適宜施氮量外，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)以下兩點(diǎn)：

1) 前氮后移。前氮后移是利用氮肥去向3部分(作物吸收、損失和土壤殘留)之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系達(dá)到減少損失，提高利用率的目的。當(dāng)農(nóng)作物吸收能力強(qiáng)了，其他兩個(gè)去向(損失和土壤殘留)的量就會(huì)減少[11,15]。農(nóng)作物生長(zhǎng)早期根系不發(fā)達(dá)，對(duì)養(yǎng)分需求也不多，此時(shí)如果施氮量過(guò)多，損失就會(huì)比較高。若減少早期的氮肥施用量，避免土壤中礦質(zhì)氮含量過(guò)多積累，則有利于減少氮肥損失。農(nóng)作物生長(zhǎng)茂盛期，植物根系發(fā)達(dá)，吸氮能力強(qiáng)，而且地上部分的莖葉茂盛，可以減緩風(fēng)速，進(jìn)而降低氨揮發(fā)，減少氮肥損失，所以這個(gè)時(shí)期施用氮肥既可減少損失又能保證農(nóng)作物產(chǎn)量不受影響。

2) 深施。深施可以減少氨揮發(fā)損失，但是深施氮肥會(huì)與農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一定矛盾。因?yàn)檗r(nóng)作物生長(zhǎng)早期，根系不發(fā)達(dá)，對(duì)深施氮肥的吸收相對(duì)滯后，易出現(xiàn)農(nóng)民說(shuō)的“晚發(fā)”現(xiàn)象。為解決這種矛盾以及改進(jìn)農(nóng)民傳統(tǒng)施肥技術(shù)，朱兆良先生和同事通過(guò)對(duì)稻田中氮肥的氨揮發(fā)原位觀測(cè)和影響因素的研究，提出了水稻田氮肥合理施用的原則：力求減少氮肥施用后存留于田面水中的氮量[16]。他在試驗(yàn)和總結(jié)已有關(guān)于深施氮肥技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出“無(wú)水層混施”的施肥方法[10,17]。

朱兆良先生對(duì)土壤供氮能力和農(nóng)田中氮肥去向的研究主要著眼于解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題，而他積極推動(dòng)編寫(xiě)《中國(guó)土壤氮素》等專(zhuān)著以及促進(jìn)肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)的建立則是他對(duì)學(xué)科發(fā)展的高瞻遠(yuǎn)矚。

3 朱兆良先生對(duì)學(xué)科發(fā)展的貢獻(xiàn)

3.1 《中國(guó)土壤氮素》

我國(guó)土壤氮素的研究工作起步較晚，20世紀(jì)30年代開(kāi)始才有零星研究，而全面、系統(tǒng)、深入的研究工作始于20世紀(jì)60年代?！吨袊?guó)土壤氮素》出版之前，直到1986年僅出版過(guò)由中國(guó)土壤學(xué)會(huì)兩個(gè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)資質(zhì)的國(guó)內(nèi)第一次氮素大會(huì)的論文集和發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊上的關(guān)于土壤氮素研究成果，當(dāng)時(shí)亟需一本專(zhuān)著系統(tǒng)梳理已有的成果，該書(shū)正是在這樣的環(huán)境下編寫(xiě)出版的。趙其國(guó)先生在該書(shū)序言中寫(xiě)到“本書(shū)填補(bǔ)了我國(guó)缺乏系統(tǒng)而全面的論述有關(guān)我國(guó)土壤氮素問(wèn)題和研究成果的著作的空白。同時(shí)，本書(shū)是以我國(guó)的研究成果為主，借鑒國(guó)外的一些研究為輔編寫(xiě)而成的，這在國(guó)際上也是少見(jiàn)的。”[11]

《中國(guó)土壤氮素》出版之前，在國(guó)際上曾于1965年和1982年分別出版過(guò)兩本內(nèi)容較廣的土壤氮素專(zhuān)著，但都是由美國(guó)土壤學(xué)會(huì)牽頭不同國(guó)家的學(xué)者分章撰寫(xiě)的。而《中國(guó)土壤氮素》一書(shū)瞄準(zhǔn)土壤氮素的國(guó)際研究前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題，系統(tǒng)總結(jié)我國(guó)自 1938—1989年半個(gè)世紀(jì)以來(lái)在土壤氮素研究領(lǐng)域中積累的大量文獻(xiàn)和未刊資料(共引用國(guó)內(nèi)作者文獻(xiàn) 504篇次)，結(jié)合國(guó)際上的研究結(jié)果，對(duì)土壤的氮素研究領(lǐng)域的主要理論和實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行了深入研討，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。最難得的是參與編寫(xiě)的學(xué)者都是南京土壤研究所相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家，除朱兆良和文啟孝外，還包括邢光熹、陳家坊、李良謨等?！吨袊?guó)土壤氮素》出版后榮獲1991年度華東地區(qū)科技出版社“優(yōu)秀科技圖書(shū)二等獎(jiǎng)”。

為把國(guó)內(nèi)研究成果推上國(guó)際社會(huì)，《中國(guó)土壤氮素》中文版刊出后，朱兆良先生積極組織英文版的翻譯工作，并請(qǐng)澳大利亞氮素專(zhuān)家J.R.Freney幫助潤(rùn)色和校對(duì)英文稿件，最后英文版于 1997年由荷蘭的Kluwer科學(xué)出版公司出版。該書(shū)出版后在國(guó)際土壤氮素研究領(lǐng)域被廣泛引用并獲得很高的評(píng)價(jià)。國(guó)際土壤學(xué)會(huì)會(huì)刊(Bulletin of the International Society of Soil Science )于1997年第2期對(duì)該書(shū)做了介紹：“中國(guó)的土壤氮素研究始于20世紀(jì)30年代，但是只在最近30年中才取了迅速的發(fā)展。取得大的進(jìn)展研究有：不同形態(tài)的緩釋性碳酸氫銨，碳酸氫銨粒肥深施，稻田中氮肥的損失，稻田土壤的供氮能力，適宜施氮量的推薦，硝化作用、反硝化作用和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮素的損失，以及生物固氮作用。本書(shū)由中國(guó)科學(xué)院土壤研究所的土壤學(xué)家撰寫(xiě)，對(duì)中國(guó)以外的土壤學(xué)家也會(huì)感興趣的?！?/p>

3.2 《主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮素行為與氮肥高效利

用的基礎(chǔ)研究》

該書(shū)是國(guó)家重大自然科學(xué)基金項(xiàng)目“主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮素行為與氮肥高效利用的基礎(chǔ)研究”(編號(hào)：30390080)的研究成果。

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)化肥施用總量約占全球總施用量的1/3，人口已超過(guò)13億，對(duì)糧食需求量依然很大?？墒堑实倪呺H效益特別是高產(chǎn)地區(qū)邊際效益越來(lái)越低，給環(huán)境帶來(lái)很大壓力，已有的研究成果又是零散的，不利于全盤(pán)把握，因此需要一個(gè)系統(tǒng)，針對(duì)主要產(chǎn)糧區(qū)農(nóng)田氮循環(huán)進(jìn)行研究，探討如何實(shí)現(xiàn)農(nóng)學(xué)效益與環(huán)境效應(yīng)相協(xié)調(diào)這一涉及眾多學(xué)科的全球性的重大科學(xué)命題。為此，朱兆良先生和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖教授積極應(yīng)戰(zhàn)，聯(lián)合土壤學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和遺傳學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者以該課題為依托，在新形勢(shì)下研究我國(guó)農(nóng)田土壤氮循環(huán)問(wèn)題。其研究目標(biāo)是“進(jìn)一步闡明我國(guó)主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮素轉(zhuǎn)化和遷移規(guī)律、損失途徑及生態(tài)、環(huán)境效應(yīng)，基本明確作物高效利用氮肥的生理機(jī)制和遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并提出調(diào)控作物氮肥高效利用的原理和方法?！盵18]

為研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮素循環(huán)、環(huán)境效應(yīng)及優(yōu)化施氮的理論與方法，朱兆良先生和其他研究人員在太湖地區(qū)建立了水稻–小麥輪作研究基地，布置了大量田間試驗(yàn)(多年多季不同施氮水平的田間小區(qū)試驗(yàn))及15N微區(qū)試驗(yàn)，進(jìn)行了連續(xù)多年的田間觀測(cè)以取得系統(tǒng)的觀測(cè)資料。同時(shí)開(kāi)展了氮素干、濕沉降和灌溉水含氮量的觀測(cè)。在此研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步論證了“氮肥區(qū)域總量控制和田塊微調(diào)相結(jié)合”的氮肥適宜施用量的推薦原則，對(duì)于提高氮素利用效率、減少農(nóng)田氮素?fù)p失與環(huán)境壓力，保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值[18–19]。

該課題驗(yàn)收時(shí)獲得專(zhuān)家的一致好評(píng)，評(píng)為特優(yōu)。專(zhuān)家組成員一致認(rèn)為，該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)學(xué)科的發(fā)展有重要推動(dòng)作用，顯著提高了我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際影響力。項(xiàng)目提出“氮肥區(qū)域總量控制和田塊微調(diào)相結(jié)合”的原則，對(duì)于提高氮素利用效率、減少農(nóng)田氮素?fù)p失與環(huán)境壓力，保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值[20]?！吨饕r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮素行為與氮肥高效利用的基礎(chǔ)研究》一書(shū)作為該課題研究成果的載體，出版后也獲得國(guó)內(nèi)外同行的好評(píng)。

朱兆良先生指出，區(qū)域平均適宜施氮量值應(yīng)隨著農(nóng)作物品種的更新，栽培技術(shù)水平的提高，生產(chǎn)條件的變化，通過(guò)試驗(yàn)重新確定，而不是僵化不變的。他認(rèn)為只有這樣才能獲得氮肥的農(nóng)學(xué)效益、經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一。

3.3 建立肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)

朱兆良先生借鑒已有的長(zhǎng)期試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合國(guó)情，于1986年與欽繩武同志合作，開(kāi)始在河南封丘試驗(yàn)站建立肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。試驗(yàn)地設(shè)計(jì)為 7個(gè)處理，4個(gè)重復(fù)，共計(jì)28個(gè)小區(qū)。7個(gè)處理分別為不施肥處理、氮磷處理、氮鉀處理、磷鉀處理、氮磷鉀處理、有機(jī)肥處理以及有機(jī)肥+氮磷鉀處理。設(shè)計(jì)思路中包括驗(yàn)證化肥與有機(jī)肥的肥效比較、有機(jī)肥與化肥之間是否有交互作用，以及不同施肥處理下土壤性質(zhì)和作物產(chǎn)量的變化等。

與國(guó)內(nèi)外其他長(zhǎng)期定位試驗(yàn)一樣，如今封丘站的肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的作用遠(yuǎn)超過(guò)朱兆良先生當(dāng)初的想象。管理試驗(yàn)田的老師說(shuō)：“現(xiàn)在從事土壤肥力、土壤化學(xué)、土壤物理、土壤微生物、溫室氣體等領(lǐng)域很多研究工作人員都會(huì)因研究需求到這里采土。由于土壤很寶貴，除非一些重大課題，否則已經(jīng)不允許在這里采土。試驗(yàn)田的土壤已成為眾多學(xué)科發(fā)展的一個(gè)大數(shù)據(jù)庫(kù)?！睂?duì)于這樣的貢獻(xiàn)，朱兆良先生卻說(shuō)：“這個(gè)長(zhǎng)期試驗(yàn)?zāi)苡薪裉斓某删停瑲J繩武老師功不可沒(méi)，我沒(méi)有做什么，他才是大功臣。”

3.4 促進(jìn)國(guó)際交流

土壤氮素學(xué)科的發(fā)展離不開(kāi)與國(guó)外同行的交流與合作，朱兆良先生在這方面起到了開(kāi)路人的作用，不僅自己積極參與國(guó)際會(huì)議，還推薦學(xué)生和同事參加一些中外合作項(xiàng)目，為他們提供學(xué)習(xí)和發(fā)展的平臺(tái)。

朱兆良先生于1979年10月參加在泰國(guó)清邁舉行的“東南亞季風(fēng)區(qū)氮素循環(huán)學(xué)術(shù)會(huì)議”，并作題為“中國(guó)江蘇蘇州稻田中氮素循環(huán)和氮肥去向”報(bào)告。朱兆良先生報(bào)告的內(nèi)容受到國(guó)外參會(huì)人員的關(guān)注。1987年，在馬來(lái)西亞吉隆坡舉行的尿素肥料會(huì)議上，朱兆良先生作題為“中國(guó)作物生產(chǎn)中尿素的效用”的報(bào)告，受到與會(huì)專(zhuān)家的高度評(píng)價(jià)。1990年，他應(yīng)邀在國(guó)際土壤學(xué)大會(huì)分組會(huì)議上作“稻田的氮肥管理與氮素轉(zhuǎn)化的關(guān)系”的報(bào)告，受到會(huì)議主持人、當(dāng)時(shí)國(guó)際水稻所首席科學(xué)家的高度贊譽(yù)。朱兆良先生在國(guó)際舞臺(tái)上一次又一次出色的學(xué)術(shù)報(bào)告，既提升了我國(guó)土壤氮素研究工作者的國(guó)際地位，又促進(jìn)了與國(guó)外的合作。在他的努力和積極爭(zhēng)取下，2004年10月“第3次國(guó)際氮素大會(huì)”在南京召開(kāi)，并簽訂《南京宣言》。這次大會(huì)的召開(kāi)，進(jìn)一步加快了我國(guó)在土壤氮素研究領(lǐng)域與國(guó)外合作的步伐。為了培養(yǎng)本所(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所)年輕的研究人員，朱兆良先生還把自己出國(guó)訪問(wèn)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)讓給他們，為的就是能夠培養(yǎng)優(yōu)秀的研究隊(duì)伍。

4 朱兆良先生對(duì)治理農(nóng)業(yè)面源污染的研究

朱兆良先生和國(guó)內(nèi)外同行利用參加中國(guó)環(huán)境與發(fā)展國(guó)際合作委員會(huì)在2003年啟動(dòng)“農(nóng)業(yè)面源污染項(xiàng)目”的機(jī)會(huì)，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。經(jīng)過(guò)調(diào)查，加之多年科研工作中對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的深刻認(rèn)識(shí)，他指出，造成我國(guó)地表水氮、磷污染的主要原因是集約化養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽排泄物，其次才是農(nóng)田中氮肥的不合理施用。

朱兆良先生認(rèn)為：要改善環(huán)境急需在政策和技術(shù)方面積極促進(jìn)畜禽糞便的農(nóng)業(yè)利用，并關(guān)注集約化養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便的重金屬含量超標(biāo)等安全性問(wèn)題。只有這樣才能把污染物變成肥料，真正從源頭治理環(huán)境，改善環(huán)境。另外他根據(jù)農(nóng)田中氮肥去向的研究結(jié)果指出，施入農(nóng)田的氮肥中，通過(guò)各種損失途徑進(jìn)入大氣和水體的氮占施入氮肥量的52%，直接影響到氮肥農(nóng)學(xué)效應(yīng)的發(fā)揮，但是，從環(huán)境的角度來(lái)看，這些進(jìn)入環(huán)境的氮素中，有相當(dāng)一部分是惰性氣體 N2，只有約19% 是對(duì)環(huán)境有影響的活性氮，其中包括硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮和氧化亞氮等[21]。這只是全國(guó)的平均數(shù)字，不同地區(qū)、不同季節(jié)損失的程度也不一樣，但朱兆良先生認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)在估算我國(guó)農(nóng)田中氮肥損失對(duì)環(huán)境的影響時(shí)具有重要的參考價(jià)值。

5 朱兆良先生出謀劃策保障糧食安全

作為一名土壤–植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)專(zhuān)家，朱兆良先生深知肥料對(duì)提高我國(guó)糧食產(chǎn)量所作出的巨大貢獻(xiàn)。可是伴隨著糧食產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)的同時(shí)，化肥施用量在逐年增加，氮肥的當(dāng)季利用率只有約35%。為緩解我國(guó)糧食安全壓力，也為節(jié)約農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)成本和保護(hù)環(huán)境，他從不同的層次、不同視角思考如何保障我國(guó)糧食安全，以能獲得經(jīng)濟(jì)效益、農(nóng)學(xué)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一[22]。

首先，把糧食安全目標(biāo)鎖定為口糧、飼料糧、工業(yè)用糧和其他用糧的總需求與總供應(yīng)的平衡或基本平衡的觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐员ＷC口糧自給為目標(biāo)；其次，朱兆良先生認(rèn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，必須切實(shí)貫徹“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”的指導(dǎo)思想；第三，加強(qiáng)提高中低產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高其糧食產(chǎn)量，將是未來(lái)爭(zhēng)取社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益共贏的重要舉措；第四，提倡適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)，這將有利于先進(jìn)施肥技術(shù)的推廣，能夠滿(mǎn)足既保障糧食產(chǎn)量，又減少環(huán)境壓力的可持續(xù)發(fā)展要求；最后，他認(rèn)為可以利用發(fā)展草食型畜禽來(lái)滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｐ枨?，以減少飼料用糧。

6 小結(jié)

朱兆良先生在60多年的研究生涯中，堅(jiān)持服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的研究理念和“實(shí)驗(yàn)室的研究越深入越好，推廣應(yīng)用的措施越簡(jiǎn)單越好”的研究原則，始終堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的研究風(fēng)格。他從零起步一步一步地不斷開(kāi)拓土壤氮素研究領(lǐng)域，提高研究水平。他拉開(kāi)了土壤氮素研究領(lǐng)域與國(guó)際同行交流的序幕，后來(lái)又不斷促進(jìn)同他們的合作與交流。他一方面通過(guò)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題帶動(dòng)學(xué)科發(fā)展，另一方面又超越生產(chǎn)要求，不斷開(kāi)拓研究新領(lǐng)域，推動(dòng)我國(guó)土壤氮素研究工作向更深層次和更廣領(lǐng)域發(fā)展。如今他已是土壤–植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究領(lǐng)域的主要學(xué)術(shù)帶頭人之一，但在談到自己所作出的貢獻(xiàn)時(shí)，卻總是強(qiáng)調(diào)很多工作是和同事一起進(jìn)行研究的，且在很多方面得曾到李慶逵等前輩的指導(dǎo)和引領(lǐng)，自己只是做了應(yīng)該做的事情。這就是朱兆良院士，他根據(jù)國(guó)家的需求，從我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中需要解決的問(wèn)題出發(fā)，努力提煉出其中蘊(yùn)含的需要解決的科學(xué)問(wèn)題，確定科學(xué)目標(biāo)，目標(biāo)一旦確定就持之以恒進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)的研究，不輕易改變。

[1] 朱兆良. 蘇州地區(qū)雙三制下土壤養(yǎng)分狀況和水稻對(duì)肥料的反應(yīng)[J]. 土壤, 1978(2): 127–135

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[22] 朱兆良. 拓寬思路保障糧食安全[N]. 中國(guó)科學(xué)報(bào). [2006-06-23]

Scientific Research and Contributions of Soil-Plant Nutrition Scientist ZHU Zhaoliang

MU Yaqin, LI Qun*, CUI Jianghao
(Institute of Chinese Agricultural Civilization, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

ZHU Zhaoliang is a famous expert in soil-plant nutrition and one of the pioneers and leading scientists in soil nitrogen transformation and nitrogen management for crop production in China. He studied soil nitrogen supplying capacity and supplying pattern of paddy field in Suzhou and differentiated the supplying capacity into soil-origin and nonsoil-origin, elucidated the reason of increased demand for nitrogen fertilizer application rate of rice in rice–rice–wheat cropping system compared with that in rice-wheat cropping system in the Taihu Lake region, and proposed an approach in recommending the optimal application rate of nitrogen fertilizer, i.e., ‘regional control in combination with tuning according to the specific field conditions’ based on the regional mean optimal application rate of nitrogen fertilizer. He quantitatively studied the fate of nitrogen fertilizer in situ in the field, and for the first time, estimated the utilization efficiency of nitrogen fertilizer by crop plants in China and the total loss, as well as the losses via different pathways in the field. He actively promoted the development of the disciplines, organized the compilation of Nitrogen in Soils of China and other monographs. He established the long-term field experiment of chemical fertilizer in The State Experimental Station of Agro-Ecosystem in Fengqiu as a research platform for relevant studies. He actively participated and promoted international academic exchange activities. In addition, he focused on exploring ways to remediate the non-point source pollution in China and to solve the food security issues.

Soil-plant nutrition; ZHU Zhaoliang; Soil nitrogen supplying capacity; Nitrogen in Soils of China; Appropriate nitrogen application rate

K826.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.01.001

中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)“老科學(xué)家學(xué)術(shù)成長(zhǎng)資料采集工程”項(xiàng)目(朱兆良小組：X0201400707)資助。

* 通訊作者(liqun@njau.edu.cn)

慕亞芹(1976—)，女，山東煙臺(tái)人，博士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)史。E-mail: myqzxz@126.com