褚清河：數(shù)字化施肥技術(shù)的先驅(qū)者

由他領(lǐng)銜的科研項(xiàng)目?jī)身?xiàng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中一項(xiàng)研究達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，另一項(xiàng)研究被國(guó)內(nèi)權(quán)威專家喻之為是攻克了土肥研究領(lǐng)域的“哥德巴赫猜想”。頭戴桂冠的他是一個(gè)怎樣的人，又付出了怎樣的艱辛？

當(dāng)褚清河把他近年來(lái)的研究成果提煉成干貨一股腦兒給筆者“抖”出來(lái)時(shí)，筆者震驚了。特別是土壤施肥與作物育種，在農(nóng)業(yè)界“風(fēng)馬牛不相及”的兩個(gè)領(lǐng)域，愣是讓褚清河從中找到了“聯(lián)系”。39年醉心土肥研究，將足跡深深留在土壤深處。褚清河淡然地說(shuō)，動(dòng)機(jī)很單純，只源于兒時(shí)就埋藏在心頭的一個(gè)夢(mèng)想。

童年種下科技增產(chǎn)夢(mèng)

褚清河，山西省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所研究員，一位樸實(shí)得像一株紅高粱的農(nóng)業(yè)科研工作者。

1957年，褚清河出生于太原市婁煩縣一個(gè)貧困農(nóng)家，他從小就想通過(guò)掌握科學(xué)知識(shí)來(lái)解決自家或村里人的饑餓問(wèn)題。事實(shí)上，當(dāng)時(shí)他并不理解科學(xué)是什么。聽(tīng)說(shuō)科學(xué)種地可以提高產(chǎn)量這檔子事，是他上初中時(shí)一次他的哥哥和父親談?wù)摫炯乙晃弧案呷恕保瑧?yīng)用科學(xué)技術(shù)種土豆畝產(chǎn)比普通人多產(chǎn)了一倍，因此一大家人就沒(méi)有挨過(guò)餓……

說(shuō)者無(wú)心，聽(tīng)者有意。哥哥和父親的一席話，竟在少年時(shí)代他的心中“種”下了一個(gè)要用科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)的夢(mèng)想。

質(zhì)疑施肥最小因子論

1973年，褚清河高中畢業(yè)后回村務(wù)農(nóng)。短時(shí)間內(nèi)，他學(xué)會(huì)了耕、種、鋤、犁等各種農(nóng)活，但他明白，讓糧食增產(chǎn)并非一件易事。

1977年，我國(guó)恢復(fù)高考制度。褚清河考入山西農(nóng)大土壤農(nóng)化系，開(kāi)始追逐自己的夢(mèng)想。像久旱的禾苗遇到春雨，他對(duì)土壤供肥和作物如何吸肥等知識(shí)如饑似渴地汲取，但在老師講授作物營(yíng)養(yǎng)與施肥時(shí)，他卻對(duì)施肥最小因子理論百思不解。

施肥最小因子理論是1843年由德國(guó)化學(xué)家李比希首次提出，被學(xué)術(shù)界稱之為經(jīng)典施肥理論。理論的核心是：作物產(chǎn)量是由土壤中相對(duì)含量最小的一個(gè)土壤養(yǎng)分來(lái)決定。

100多年來(lái)這一理論一直無(wú)人提出異議。而褚清河覺(jué)得，施肥最小因子理論，老師并沒(méi)有講出它經(jīng)典在什么地方，課本中也沒(méi)有敘述理論提出的背景和試驗(yàn)依據(jù)。他認(rèn)為在土壤相對(duì)最小養(yǎng)分因子的含量不為零的情況下，增施最小因子以外的其他養(yǎng)分因子不可能不具有增產(chǎn)作用。顯然，最小因子理論與植物主動(dòng)吸收和選擇吸收及離子相助作用的理論相悖。

上大學(xué)以來(lái)，褚清河第一次陷入了迷惘中。從此，他走上了一條證明李比希最小因子理論正確與否的“不歸路”。

1982年，褚清河大學(xué)畢業(yè)分配到山西省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所。工作之余，他借到李比希《化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的應(yīng)用》原著譯本，短短一個(gè)月看了N遍，終于知道了最小因子理論的來(lái)龍去脈。

然而，證明最小因子理論并不成立不是趴在桌子上解數(shù)學(xué)題。最小因子理論不是科學(xué)試驗(yàn)方法下系統(tǒng)試驗(yàn)研究的結(jié)果，證明其真?zhèn)我簿筒豢赡苤貜?fù)李比希的方法，它需要研究很多內(nèi)容，其中最主要的就是靠大量的田間示范試驗(yàn)來(lái)“說(shuō)話”。

經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，褚清河發(fā)現(xiàn)，谷子植株氮含量以苗期最高，苗期以后谷子植株體內(nèi)氮含量呈逐漸遞減規(guī)律，苗期植株體內(nèi)氮含量高者，以后各時(shí)期也高，而苗期植株氮含量高者，產(chǎn)量必然也高。由此得出，谷子的產(chǎn)量水平是由谷子苗期的氮素吸收水平?jīng)Q定的，而谷子苗期吸收氮素水平的高低又受土壤施氮量和氮磷施用比例的影響，這也是作物吸肥的普遍規(guī)律。為了驗(yàn)證這一規(guī)律，他又在水稻、小麥上分別做了大量的試驗(yàn)。

據(jù)此，褚清河提出了作物播種前一次施肥新理論，認(rèn)為土壤肥力水平和養(yǎng)分對(duì)比關(guān)系決定著作物的最大施肥量和最佳施肥比例。如果基肥施氮量達(dá)到土壤最大施肥量，追肥不僅不會(huì)增產(chǎn)，相反還會(huì)降低產(chǎn)量水平。由此及彼，他發(fā)明了依土壤主要肥力指標(biāo)直接計(jì)算作物最大施肥量和最佳施肥比例的“數(shù)字化施肥技術(shù)”。

他的這項(xiàng)研究成果于2002年獲“山西省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)”，相關(guān)論文先后在國(guó)家級(jí)雜志《土壤通報(bào)》和《山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表。農(nóng)民種莊稼進(jìn)行追肥，幾百年來(lái)形成的傳統(tǒng)技術(shù)，褚清河用科學(xué)的試驗(yàn)，證明其是一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

一次性調(diào)控施肥技術(shù)一炮打響

1987年，山西省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所承擔(dān)“全省土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)”項(xiàng)目。作為項(xiàng)目的第二主持人，褚清河沒(méi)日沒(méi)夜地學(xué)習(xí)和研究全國(guó)施肥方面的資料和成果，想盡辦法進(jìn)行氮磷肥料單施與配施的試驗(yàn)。

機(jī)會(huì)總是垂青有準(zhǔn)備的人。1995年，在土肥研究上已頗有造詣的褚清河，開(kāi)始申報(bào)省科技攻關(guān)項(xiàng)目——“土壤作物量比線性極點(diǎn)一次性調(diào)控施肥技術(shù)”，并順利上報(bào)省農(nóng)院科研處，被認(rèn)為是當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需的技術(shù)。

此外，褚清河和他的課題組還研制出適合土壤四種狀況的復(fù)合肥料，稱之為“調(diào)控肥”。所謂“調(diào)”，就是調(diào)整苗期土壤養(yǎng)分供應(yīng)比例；所謂“控”，就是控制作物苗期土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度。農(nóng)民只要知道自己的土壤屬于哪種狀況，就可“對(duì)號(hào)入座”選用適合的肥料。

山西省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)對(duì)這一科技成果進(jìn)行鑒定時(shí)認(rèn)為：“達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，能做到因土、因作物定比定量施肥。”2002年7月23日，溫家寶總理在國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)清樣上看到“調(diào)控肥”的相關(guān)報(bào)道后，欣然作出重要批示。一時(shí)間，“調(diào)控肥”火了，褚清河火了，省內(nèi)知名企業(yè)主動(dòng)找上門來(lái)尋求成果的落地轉(zhuǎn)化。褚清河第一次感受到了自己的研究成果距離兒時(shí)的夢(mèng)想不再那么遙遠(yuǎn)。

土肥與育種間尋“聯(lián)系”

“有時(shí)候，夢(mèng)想就是沖動(dòng)的魔鬼，沒(méi)有魔鬼就很難做出正常思維不能做出的決定。”說(shuō)起褚清河對(duì)土肥研究的“癡”，他這樣詮釋自己的執(zhí)著。

2008年，褚清河考取南京農(nóng)大博士學(xué)位。回到單位后，他順利申請(qǐng)到省農(nóng)科院博士基金項(xiàng)目——“基于土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度和配比的施肥理論方法的研究”。從理論上找到施肥報(bào)酬遞減的原因，進(jìn)而找到糧食持續(xù)增產(chǎn)的奧妙和方法。

在此基礎(chǔ)上，他提出了土壤施肥配比理論，即土壤種植作物存在平衡與不平衡土壤養(yǎng)分類型，并具有相應(yīng)氮磷和氮磷鉀最佳施肥比例。

在省科技廳組織的項(xiàng)目鑒定上，由中國(guó)科學(xué)院院士趙其國(guó)領(lǐng)銜的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，該項(xiàng)研究達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在施肥與邊際產(chǎn)量、鉀適宜條件下的氮磷配比施肥研究方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

這之后，褚清河又結(jié)合自己在土肥方面的獨(dú)特研究進(jìn)一步提出，農(nóng)業(yè)要實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，必須通過(guò)科學(xué)研究解決育種理論和方法的問(wèn)題。

2014年，再接再厲，他大膽申請(qǐng)“土壤氮磷施肥效應(yīng)與作物品種營(yíng)養(yǎng)遺傳特性研究”這一省科技攻關(guān)項(xiàng)目。

由此，他推斷出決定作物產(chǎn)量的并非是土壤中那個(gè)相對(duì)含量最小的有效植物生長(zhǎng)因素，而是取決于決定施什么肥料效果好以及以什么比例施用和施多少合理的作物品種營(yíng)養(yǎng)遺傳特性。這一結(jié)論較為系統(tǒng)地闡述了作物品種選育與數(shù)字化種植的理論方法和技術(shù)，成為農(nóng)業(yè)科學(xué)研究上的一次重大突破，被國(guó)內(nèi)權(quán)威專家喻之為攻克了土肥研究領(lǐng)域的“哥德巴赫猜想”。

為農(nóng)民著想，用科技說(shuō)話。褚清河把自己最好的青春年華獻(xiàn)給了土肥事業(yè)，譜寫了一曲堅(jiān)定信念終不悔、淡泊名利志高遠(yuǎn)的開(kāi)拓之歌。