彩云之南紅土地的守護人
——記云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院張乃明教授

本刊記者 張春壯

彩云之南紅土地的守護人
——記云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院張乃明教授

本刊記者 張春壯

在彩云之南，有一片神奇的低緯度高原。這里地形地貌十分復(fù)雜，氣候類型豐富多樣，幾乎所有的氣候類型在這片土地上都能找到，這一切都使其成為從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究的理想之地。

從中國農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得博士學(xué)位后，酷愛科學(xué)研究的青年學(xué)者張乃明就把他的目光鎖定在這片迷人的紅土高原。作為云南省中青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人和云南農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤資源利用與保護省級創(chuàng)新團隊的領(lǐng)軍人才，他帶領(lǐng)團隊前瞻土壤學(xué)研究熱點，在土壤環(huán)境保護越來越受到重視的今天，張乃明教授厚積了十余載的科研儲備如今開始大放異彩。

前瞻設(shè)施農(nóng)業(yè)

要說如今云南省高校就業(yè)率高的專業(yè)，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程一定位列其中。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)作為在全國第二家開設(shè)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的大學(xué)，在帶動云南設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展、人才培養(yǎng)方面，功不可沒。而時任云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院院長的張乃明教授正是這一領(lǐng)域的開拓者。

當時，張乃明正在承擔(dān)有關(guān)設(shè)施農(nóng)業(yè)的云南省“十五”科技攻關(guān)項目，對于全國乃至全世界的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展情況有深入了解，他敏銳地察覺到設(shè)施農(nóng)業(yè)將代表未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，率先組織申報設(shè)置該專業(yè)并獲得成功。

“那是10年前的事了，回想起來這一步走的還真有點前瞻性。”張乃明說。如今，經(jīng)過十年發(fā)展，我國已成為世界上設(shè)施栽培的第一大國，各類設(shè)施栽培面積已突破6000萬畝，從業(yè)人員近千萬人。

我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展也有著特殊的國情，相比國外以基質(zhì)栽培等無土栽培方式為主，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)大部分采用土壤栽培。長期的土壤連作使我國設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤退化問題突出，已成為制約我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的巨大瓶頸。“原來在呈貢地區(qū)種植花卉的農(nóng)民，現(xiàn)在只能去更遠的地方種植。一方面是由于城市擴張，一方面是由于大棚種植土壤的退化。設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤退化問題說小點是對農(nóng)民生產(chǎn)有影響，說大點對全國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展都有影響。”

俗話說萬物土中生，沒有肥沃的土壤，品種再好也種不出好的農(nóng)產(chǎn)品。十多年來，張乃明深入開展設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量演變機理研究，初步摸清了云南設(shè)施土壤質(zhì)量狀況，科學(xué)闡明了施肥、灌溉與輪作制度等農(nóng)業(yè)措施對設(shè)施土壤質(zhì)量的影響；明確了主要指標隨栽培年限的演變機制并對其數(shù)量關(guān)系進行動態(tài)模擬，篩選出防治設(shè)施土壤質(zhì)量退化的調(diào)控模式。

這項研究揭示了設(shè)施土壤質(zhì)量退化原因，系統(tǒng)研究了設(shè)施土壤質(zhì)量變化累積規(guī)律，建立設(shè)施土壤質(zhì)量的評價指標體系；構(gòu)建了國內(nèi)第一個“設(shè)施土壤質(zhì)量評價與改良專家系統(tǒng)”；篩選出設(shè)施土壤持續(xù)利用的調(diào)控模式，研制成功復(fù)合型大棚土壤調(diào)理劑，同時還出版專著3部，發(fā)表論文23篇，獲得發(fā)明專利1項。

張乃明說，從“十二五”規(guī)劃到即將開始的“十三五”規(guī)劃，國家都制定了現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。但我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)與國外發(fā)達國家相比仍有較大差距，從增加高端自主知識產(chǎn)權(quán)品種，到實現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的終極目標——植物工廠，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展仍然任重道遠。

攻克農(nóng)業(yè)面源污染

張乃明關(guān)注的另一個研究領(lǐng)域是農(nóng)業(yè)面源污染控制。他對這個問題的關(guān)注由來已久，從上世紀90年代在山西省農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站工作時起，他便開始接觸這項研究。來到云南工作后，他發(fā)現(xiàn)云南九大高原湖泊的水體富營養(yǎng)化，來自農(nóng)業(yè)面源污染的貢獻不容忽視，而當時省內(nèi)在面源污染控制研究方面的基礎(chǔ)薄弱，張乃明責(zé)無旁貸地挑起這項研究工作的重任。

重視源頭減污，通過提高養(yǎng)分資源利用率，來減少和控制農(nóng)業(yè)面源污染的關(guān)鍵。他特別重視將面源污染控制的技術(shù)物化為具體的產(chǎn)品，如今，這項研究已取得可喜的成果。2012年，由張乃明主持完成的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目“環(huán)境友好系列肥料的研制與應(yīng)用”通過了云南省科技廳組織的成果鑒定。

該項目科學(xué)界定了環(huán)境友好型肥料的內(nèi)涵，與企業(yè)合作開發(fā)研制成功了長效作物專用肥料、甘蔗專用BB肥、生物—有機煙草專用肥料、生物炭基肥料、土壤磷素激活劑等環(huán)境友好型肥料產(chǎn)品，為有效減輕與防治化肥面源污染、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)開辟了新的技術(shù)途徑。

研制的長效系列作物專用肥料、甘蔗專用BB肥、生物—有機煙草專用肥料如今已成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，肥料系列產(chǎn)品累計生產(chǎn)24.28萬噸，已推廣應(yīng)用480萬畝，新增農(nóng)業(yè)產(chǎn)值1.44億元，企業(yè)累計實現(xiàn)產(chǎn)值6.02億元，經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益顯著。該項成果出版專著3部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇；申報專利4項。

鑒定委員會專家認為，該成果為提高化學(xué)肥料的利用率、減輕農(nóng)業(yè)面源污染、促進特色農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了實用的技術(shù)和產(chǎn)品。研究成果總體達到國內(nèi)先進水平，在生物炭基肥料與土壤磷素激活技術(shù)研究上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

張乃明教授的研究成果不僅帶動了云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)科的發(fā)展，更為云南高原湖泊所在流域面源污染問題提供了能夠推廣應(yīng)用的解決方案。

獻智污染土壤修復(fù)

2014年4月17日，環(huán)境保護部、國土資源部公布《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》，系列數(shù)字頗為驚人：全國土壤監(jiān)測點位總超標率16.1%，耕地超標率19.4%。張乃明說：“這還只是全國平均水平，在中南和西南地區(qū)更為嚴重。”

過去30多年來，中國高速增長的經(jīng)濟同時帶來了巨大的環(huán)境問題，其中土壤污染越來越成為焦點。“相比于大氣污染防治和水污染防治，土壤污染防治被重視的時間更晚。”早在土壤污染還沒有引起重視時，張乃明就開始關(guān)注土壤污染的形成機理、修復(fù)技術(shù)并開展從事一些當時尚屬前沿的研究。對于土壤污染防治的重要性，他一言以蔽之：“沒有潔凈的土壤，哪來安全的食品？”

云南作為有色金屬王國，有色金屬開采、冶煉加工過程中造成的土壤污染是一大問題。隨著對有色金屬礦產(chǎn)資源的過度開采，產(chǎn)生了大量尾礦庫區(qū)，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴重的安全隱患。因此，對尾礦的治理和修復(fù)成為張乃明污染土壤修復(fù)研究的一項重要工作。

立足云南土壤環(huán)境現(xiàn)狀，張乃明采取室內(nèi)盆栽模擬與野外田間試驗相結(jié)合的技術(shù)路線，著力進行有色金屬尾礦庫重污染土壤的修復(fù)與環(huán)境風(fēng)險控制，對云南省迪慶州洪鑫銅礦尾礦庫區(qū)對重金屬污染狀況及污染程度進行了科學(xué)評價。經(jīng)過近3年的努力，他成功研發(fā)出兩種能夠?qū)ξ驳V庫區(qū)土壤重金屬污染有效修復(fù)的鈍化劑產(chǎn)品，其通過原位鈍化及原位鈍化+植物修復(fù)兩項技術(shù)，在洪鑫銅礦尾礦庫區(qū)實施了示范工程，修復(fù)示范效果顯著。

在海拔3837米、土質(zhì)差、養(yǎng)分貧瘠、重金屬污染嚴重的示范區(qū)內(nèi)，施用鈍化劑后種植的黑麥草可以高達1～1.2米，而未施用鈍化劑的幾乎未出苗，且經(jīng)過鈍化后的區(qū)域徑流水質(zhì)可達到地表水環(huán)境Ⅰ類標準。

“過去對污染土壤進行修復(fù)，每畝地少則幾萬元，多則十幾萬元，而鈍化技術(shù)的修復(fù)成本（包括人工費和材料費）僅需7000～8000元/畝，具有明顯的成本優(yōu)勢。”張乃明說。根據(jù)國家土壤污染調(diào)查公報中提供的數(shù)據(jù)顯示，全國重度污染土壤面積達5000多萬畝，全國范圍內(nèi)亟需進行修復(fù)的尾礦庫區(qū)及重金屬污染面積龐大，而鈍化技術(shù)在這一領(lǐng)域?qū)⒂惺謴V闊的應(yīng)用前景。

張乃明認為，人類幾十年的礦產(chǎn)資源開發(fā)已嚴重威脅到生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，土壤是人類衣食住行的載體，對于污染土壤的治理和修復(fù)已迫在眉睫。“我們的使命是還自然一片生機，還人類健康環(huán)境。”為了實現(xiàn)這樣的目標，張乃明教授仍在不懈地耕耘。