作者:张行勇 张妮 来源:中国科学报 发布时间:2018/4/2 15:41:37
选择字号:
邵明安:破解土壤水分运动之谜

 邵明安

■本报记者 张行勇 通讯员 张妮

35年前,26岁的湖南常德小伙邵明安历时6天辗转一千多公里,用扁担挑着行李走进中国科学院水土保持研究所(以下简称水保所),开启了人生的科研旅程;如今,因研究成果为旱地农业节水灌溉和黄土高原植被建造提供了重要的科学依据而成为中国科学院地学部新晋院士的邵明安已两鬓斑白,成了一个地道的黄土高原老汉。

邵明安是水保所建所以来当选的第三位从事黄土高原水土保持领域研究的中国科学院院士(学部委员)。“土壤中的水,它怎么运动的,它原来有个方程,那个方程从来没有被人求解过,我把这个求解了。”说起自己的研究,邵明安用带有浓重湘西口音的普通话向《中国科学报》记者解释说。

求解一个公式

天一生水,水土生万物。农耕文明最基本的条件是水和土。

水保所是我国唯一的一个以水土资源的保护与利用的研究机构。自1956年成立至今,以土壤化学家、中国科学院学部委员虞宏正,土壤学与水土保持学家、中国科学院院士朱显谟,旱地农业学家、中国工程院院士山仑,土壤侵蚀学家、欧亚科学院院士唐克丽等为代表的几代科技工作者,立足黄土高原,面向全国开展水土保持的科学技术研究,先后取得各种科研成果500余项,其中获得国家科技进步成果奖10项,为黄土高原国土整治、旱地农业持续发展、生态的恢复与建设方面发挥了重要的科技支撑作用。

但是,如何创新出半干旱区的农业增产技术体系?如何调控土壤侵蚀环境?如何高效利用水土资源?这些问题一方面说明我国农业水资源利用还有很大潜力,另一方面也说明目前科学界对土壤、植物、大气循环系统中水分运动、利用与肥等的转运及其相互关系研究等还未从学科基础理论方面研究清楚。

这也是世界土壤物理学界一直未破解的一个难题,即建立并求解土壤导水参数模型公式。

多年来,邵明安通过黄土高原水分—植物实验获得的大量数据,冲击这个难题。在推算土壤导水参数时,他感觉通常所用的通过试验直接测定或通过数据计算求解的办法太过繁冗和费时,于是昼思夜想,苦苦推算,终于研究出根据土壤水分的再分布过程推求土壤导水参数的新方法。《黄土区土壤水分有效性的动力学模式》《植物根系吸收土壤水分的数学模型》等论文发表后,立马引起同行关注。在国际旱地农业学术讨论会和中国土壤学会年会上,专家们一致认为这些研究成果已达国际水平。

因成果卓越,1988年9月,邵明安获首届中国科协“青年科技奖”;1996年11月,他的《广义相似论确定土壤水分扩散系数》一文在Soil Science期刊的首篇位置发表。世界著名的土壤物理学家、美国康奈尔大学Parlange教授在Soil Science为此文评述,认为邵明安在这方面的研究已经达到了国际水平,并指出该理论有更大的应用范围。

邵明安终于获得了土壤水文学参数最通用的van Genuchten模型的解析表达式,建立了确定参数的新方法,分析求解了土壤水分运动的Richards方程,并以此对土壤水分对作物的有效性提出新的判断指标。为此,有效解决了长期困扰该领域其参数的唯一性、准确性和实用性问题。Richards方程的分析解是土壤物理学上的突破,获得了美、英、澳三国7所大学8位世界知名土壤物理学家的高度评价,被作为一个章节写入美国大学专业教科书。

情系一方水土

邵明安1956年出生于湖南常德,初中毕业后做过乡村民办教师,后被推荐为工农兵学员去了湖南常德农校,学习园艺学。毕业时正值恢复高考的1977年,但当年他没有资格参加考试。次年邵明安成功考取湖南师范大学物理学专业。

“考大学能挣工分吗?你能考得上吗?”高考之前,身为农民的父亲问他。邵明安自信满满地回答:“我们公社如果有一个人能考上,那一定是我;如果有多个人能考上,我一定是第一。”

凭着这股执拗劲,邵明安不仅考上了,而且在接下来的大学四年中一直是系里的高材生。“电动力学”是物理系最难的专业课之一,他却成为建系以来第一个满分获得者。

1982年初,尚未毕业的邵明安打算报考研究生。因其高等数学基础好,老师建议他报考最擅长的理论物理,但邵明安却偏偏选择了报考位于陕西黄土高原的水保所的土壤物理专业,师从黄土高原土壤水分研究专家杨文治、李玉山研究员,走农学和物理学交叉结合的研究路径。

1983年9月,在导师的建议下,邵明安选择了“黄土区土壤—植物系统水动力学研究”这一国际前沿学术命题,从此几乎把所有时间都投入到工作中,后来的两年里干脆住进了温室。他白天试验观测,晚上整理资料。据水保所的同事讲,1984年春节,新婚半年的妻子谭寨璐从湖南来探亲,也要给他当“临时工”,在温室里和他一起称土柱、计算数据……

三十多年如一日扎根黄土高原搞科研,邵明安甚至放弃了曾可留在英国或美国工作的机会,一心探究破解水分运转动力学难题,为黄土高原水土保持作出卓越贡献。

1989年1月,工作3年即被破格晋升为副研究员的邵明安赴英国里丁大学和帝国理工学院进修。国外先进的技术设备和研究条件使他的“土壤—植物—大气连续统一体”研究取得了长足进展。一次在意大利召开的国际土壤物理学术研讨会上,他作了题为《土壤—植物—大气系统中水分应用及滞后效应影响》的报告,得到与会世界著名土壤物理学家的充分肯定。1990年6月,他谢绝前往美国工作的邀请,提前回到祖国,回到水保所,重返黄土高原。

1992年11月,邵明安赴美国爱荷华州立大学做研究访问,进行“根系中水分和溶质运动”的合作研究。其间他攻读了博士学位,成为美国科协会员、美国土壤学会会员。当时有人说他大概不会回来了,还有人说即便回来,也不会再回黄土高原的陕西了。然而,邵明安在完成博士论文答辩的次日,甚至没来得及等学位证书发下来,就带着一箱箱书和资料再一次踏上了黄土地,走进了水保所的大门。

时隔二十载,邵明安回忆,在美国爱荷华州立大学期间,时任中国科学院院长周光召院士与他谈话半个小时,并嘱咐他回到西北,扎根黄土高原,大有可为!“我一直记得周光召的嘱咐,我没有辜负他的嘱咐。”邵明安说。

透着一股拼劲

无论是作为黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室主任,还是曾任水保所副所长、所长,在学生们眼中,对邵明安印象最深的有两点,一是不善言谈的科研“拼命三郎”,二是业余时间喜欢打乒乓球的老师。

邵明安不善言谈,同事或学生与他谈话时往往出现冷场局面,因他大多是一句概括性或指导性的话讲完后就不开口了。但他会对前来的学界朋友或学生说:“一会儿我们打乒乓球吧。”

他曾作为领队带领水保所同志参加西北农林科技大学的乒乓球比赛,看他严格训练队员的态度就如同看到了他在科研上的那股拼劲。据他的博士后学生、水保所副所长张兴昌介绍,邵老师2013年住院期间在病床上仍给学生讲授“土壤物理学”;曾挂着沉重的心脏和血压动态观测仪为研究生作关于“如何更好地做科学研究”的报告……

“一个小流域的土壤当中,有多少水,能承载多少植被,这对我们退耕还林还草也有作用,我们就是要从科学上来回答它。”邵明安说,“研究土壤和水分,归根到底就是为了绿水青山。”

《中国科学报》 (2018-03-30 第4版 自然)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

目前已有0条评论
相关新闻 相关论文

图片新闻
火星甲烷神秘“消失” 意大利科学家抗议资助疫苗安全研究
韩国科学部指控高校校长滥用资金遭质疑 大气边界层污染垂直加强观测试验启动
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐