水保学院成立大会会场。
长武站科研人员查看低温土壤墒情。
全球土壤侵蚀专家组在联合国总部与联合国粮农组织总干事屈冬玉合影。
便携式泥沙测定仪使用现场(黑龙江)。
冯浩研究员(右三)带队考察哈萨克斯坦盐碱地。
■付文婷 韩锁昌 张行勇 本报记者 严涛
2024年9月11日,黄河上游,甘肃兰州。习近平总书记来到中山桥段,驻足眺望。滚滚大河奔腾而过,雄浑壮美、气势磅礴。总书记由衷感慨:黄河很美,将来会更美。
两天前,9月9日,全国第三单、黄河流域首单水土保持碳汇交易——延安市宝塔区薛张小流域水土保持碳汇项目碳汇减排量转让交易在陕西省公共资源交易中心正式发布公告,交易水土保持碳汇减排量15.1万吨(二氧化碳当量),交易金额543万元。喜讯传来,主持该项目的西北农林科技大学(以下简称西农)水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)教授王健难掩激动。
从创建具有中国特色的水土保持科学体系,到提出黄土高原国土整治28字方略;从构建黄土高原植被建设和恢复理论与技术体系,到开创我国飞机播种恢复植被的先河;从为国家退耕还林还草政策提供科技支撑,到开展小流域综合治理试验示范;从构建我国旱地农业理论与技术体系,到建立生态农业型乡村振兴新模式……一项项助推“黄河流碧水,赤地变青山,青山变金山”的科技成果,助推陕西绿色版图向北挺进近400公里,这都是水保学院(水土保持研究所)贯彻落实习近平生态文明思想,服务黄河流域生态保护和高质量发展、山水林田湖草沙一体化治理国家战略需求,把使命镌刻在中国西部大地的生动写照。
厚重朴实、血脉相连:
因治理黄河而建
黄河是中华民族的母亲河、生命河,也是一条桀骜不驯的忧患之河。作为全世界泥沙含量最高、治理难度最大、水害严重的河流之一,黄河在历史上曾“三年两决口、百年一改道”,洪涝灾害波及范围北达天津、南抵江淮。
1934年,中国西北地区规格最高、建校最早、规模最大的现代高等农业学府——国立西北农林专科学校(西农前身)在杨陵(1997年“陵”改“凌”)奠基成立,至今走过了90年的办学历程。
1934年,我国现代水利建设先驱李仪祉创办的陕西省水利专科班并入国立西北农林专科学校,设水利组。李仪祉终生以治水为志,创造性地提出了对黄河治理必须是上中下游并重,防洪、航运、灌溉、水电兼顾的指导思想。水保学院最早可追溯至1934年成立的国立西北农林专科学校森林组、水利组。
农业水利系原系主任沙玉清一生发表50余篇论文,其中有关黄河与泥沙的研究约占一半。早在1932年,受李仪祉关于“根治黄河、河患于沙”思想的影响,沙玉清写成了综论文章《河流之挟沙量》,成为我国早期研究泥沙运动力学的论文之一。
1954年,中国科学院开始筹建水土保持研究所。为响应国家建设大西北的号召,新中国培养的第一批大学生杨文治、山仑、周佩华、唐克丽、张钟先、杨盛源、杨彭年、罗贤安、马学曾、张殿瑾、杨小寅、陈漱阳、陈培元等13人被分配到所里,并前往甘肃定西地区进行了水土保持考察工作。
1956年,被毛主席赞誉为“辛辛苦苦,独树一帜”的校长辛树帜,参加陕北农业生产与水土保持考察工作。同年,中国科学院首批学部委员(院士),著名胶体化学家、物理化学家和教育家虞宏正受命组建中国科学院在西北地区的第一个科研机构——西北农业生物研究所(水土保持研究所前身)并担任首任所长,确立了以黄河中游水土保持问题为中心、为解决黄土区水土保持及农业生产问题提供科学依据的方向任务。
此后,研究所几易其名,从西北农业生物研究所、西北生物土壤研究所、西北水土保持生物土壤研究所、西北水土保持研究所到中国科学院水利部水土保持研究所。
1999年,为实施西部大开发战略和推进科教体制统筹改革,党中央、国务院将同处杨凌的原西北农业大学、西北林学院、中国科学院水利部水土保持研究所、水利部西北水利科学研究所、陕西省农业科学院、陕西省林业科学院、陕西省中国科学院西北植物研究所等7家单位合并组建为西农。
历史总是眷顾坚定者、奋进者、搏击者。2023年7月,西北首个水保学院在西农成立。中国工程院院士胡春宏在讲话中表示,水土保持研究所作为我国唯一的国家级水土保持科研机构,用几十年的理论探索和试验示范,产出了一大批标志性成果,已成为科学研究、人才培养和国际交流的重要基地。
西农校长吴普特指出,2022年,水土保持与荒漠化防治学成为国家一级学科,学校顺势而为成立水保学院,旨在深入贯彻落实习近平生态文明思想,整合学校优势科研力量,加快推进“水土保持与荒漠化防治学”一流学科建设。
名称在变化,不变的是伴随国家需求而发展、走产学研紧密结合的特色办学之路的基因在一代代西农人的血液中流淌。
1956年,为响应国家号召,李振声被调至西北农业生物研究所,开启了长达31年的小麦遗传育种研究生涯。上世纪80年代,他通过小麦与长穗偃麦草杂交育成的“小偃6号”能同时抵抗8个条锈病菌生理小种侵染,成为我国小麦育种的重要骨干亲本,衍生品种达80多个,截至2003年,全国累计推广3亿多亩,增产逾150亿斤。李振声还创建了蓝粒小麦和染色体工程育种新系统,将原本需要数十年的远缘杂交育种过程缩短至3年,大幅提高了育种效率。
1991年,李振声当选为中国科学院院士,2024年9月,他荣获“共和国勋章”。
1959年,土壤学专家朱显谟毅然告别了生活和工作条件优渥的南京,举家来到西北生物土壤研究所。在黄土高原工作的50多年里,朱显谟实地考察黄土高原的沟沟坎坎20多遍,3次跨越昆仑,概括出“全部降水就地入渗拦蓄,米粮下川上塬、林果下沟上岔、草灌上坡下坬”的“黄土高原国土整治28字方略”,为了“黄河不清,我死不瞑目!重建黄土高原土壤水库是治理黄河的根本……”奋斗一生。
经过20年退耕还林还草工程的实践,黄土高原植被覆盖率由过去的31.6%提高到现在的65%,黄河输沙量由过去每年16亿吨下降到现在的不足2亿吨,助推陕西省绿色版图向北推移了近400公里。如今,从内蒙古河口镇到河南桃花峪,1200多公里的黄河中游已是一河清水!
协力攻关、守土护绿:
缘水土保持而长
“在这里,我看见了中国的巨变。”2015年,荷兰国王威廉·亚历山大专程考察了西农安塞水土保持综合试验站综合治理示范区后说。2005年,他曾实地考察过位于我国黄河中上游的黄土高原。在他看来,这里是环境再生的一个极佳事例,这种经验可以在其他地区复制和推广。
始建于1973年的安塞站现为黄土高原北部草原农业生态区唯一的国家野外站。科研人员从建立生态户到生态村再到8.27平方公里小流域,逐步形成了安塞纸坊沟生态治理与农业发展的样板和模式。经过长期治理,纸坊沟实现了从森林绝迹到森林覆盖率60.4%的转变。
神木市位于陕西北部,陕西、山西、内蒙古三省区接壤地带。这里是黄土高原向毛乌素沙漠、森林草原向典型干旱草原的过渡地带,又属于风蚀水蚀交错区、农业牧业交错区,还是黄河中游粗泥沙的主要来源区和京津风沙来源区,也是我国的能源重化工基地,属于黄土高原乃至全国生态环境极为脆弱的区域,“风刮黄沙眼难睁,庄稼苗苗出不全。黄沙压田又埋房,沙进人退走他乡”是当时的生动写照。
在唐克丽、邵明安等科学家的带领下,1991年,西农科技工作者开始在神木市六道沟开展工作,此地2007年正式建立神木站,2021年入选国家野外科学观测研究站。唐克丽作为我国现代土壤侵蚀研究的重要奠基人之一,创立了我国第一个土壤侵蚀实验室,首次提出了半干旱水蚀风蚀交错带是黄土高原强烈侵蚀中心,是黄河粗泥沙主要来源区和现代沙尘暴的激发区;首次提出以发生浅沟的临界坡度作为退耕上限坡度新标准和坡沟系统“侵蚀链”新概念……
“治沙造林不能靠蛮干,必须依靠科学。”全国劳动模范张应龙请来了中国科学院院士邵明安团队,院士团队根据多年土壤物理和生态水文方面的研究成果,提出土壤水分植被承载力和因水定植,在降低植被对土壤水分消耗的同时,提升了树木栽种成活率,竖起了科学治沙的鲜亮旗帜。
“奇迹!这是世界治沙史上的奇迹!”曾来到毛乌素沙漠考察的联合国环境专家鲍文惊叹不已。
“虽然我研究的是土壤水分,但我对祖国的感情没有一丝水分。”作为我国首位土壤物理领域的院士,邵明安1982年以总分第一的成绩被录取为水土保持研究所土壤物理专业的研究生,师从著名土壤学家杨文治及李玉山研究员。1996年5月12日,他在完成美国艾奥瓦州立大学博士论文的第二天,就义无反顾地回到了水土保持研究所。他创建的土壤水分运动广义相似理论和溶质迁移边界层理论,解决了半个多世纪的难题,并写进了美国土壤物理学研究生的教科书。
2024年2月20日,正月十一,陕西长武下起了冻雨。当天下午5点多,水土保持研究所研究员郭胜利等一行人,“小心翼翼”地走进了长武县洪家镇王东村一片占地6亩的试验田。该试验田是“十四五”国家重点研发项目“典型区域中低产田土壤固碳与产能提升协同技术和应用”在西北地区设立的重要试验基地。
“900,竟然达到了900微摩尔!这是平常大气中含量的两倍啊!”虽然双手被冻得发红,但仪器上显示的数据令郭胜利和团队成员抑制不住兴奋。这个数据表明,在零下8摄氏度的低温下,玉米秸秆深还田后的土壤中微生物异常活跃。
这处试验田只是郭胜利他们进行科学研究的野外诸多基地之一。在王东村,他们还有一个工作大本营——长武黄土高原农业生态试验站。该站前身是1984年创建的中国科学院西安分院旱农研究基地,在首任站长李玉山研究员的带领下,“七五”期间承担国家黄土高原科技攻关项目。该项目要求实现恢复生态环境和提高生产力双重目标。这是一种治理开发生产活动与理论技术全面研究并举的崭新科研模式。
通过5年的艰苦努力,团队创建了赫赫有名的“王东沟模式”——包含“塬面粮食快速发展模式”和“沟坡低产土地高效开发模式”两个子系统,成为黄土高原低产土地高效开发的典范。李玉山提出的“土壤水库”和“以肥调水”理论,成为了制订旱地农业增产计划的重要依据,这一原理和技术的应用实现了旱作粮食生产3年内成倍增长的目标。
经过长期治理,昔日荒山秃岭的黄土高原变成植被覆盖率为65%的“绿水青山”。纵观黄土高原实验室不同地区的10个野外试验站,处处都是加速度,宁夏的“上黄模式”、长武的“王东经验”、米脂的“孟岔模式”等都广受认可和好评。退耕还林(草)、黄土高原淤地坝建设等20多项政策建议被国家采纳,有力支撑了国家重大生态工程实施。“黄土高原综合治理定位试验研究”获1993年国家科技进步奖一等奖,并入选中国科学院改革开放40年40项重大标志性成果。
基于研究成果积极建言咨政,水保学院(水土保持研究所)研究员上官周平作为主要人员参编的《关于黄土高原科学规划、退耕还林(草)、改善生态、富民增收的建议》《科技支撑黄土高原生态屏障建设战略研究》、主持上报的《关于加强黄土高原淤地坝建设与风险管控的建议》等11份建议报告引起国家有关部门重视。
美国国家科学院院士、斯坦福大学教授彼得·维托塞克(Peter Vitousek)在考察了神木、安塞和长武等野外试验站后,认为“黄土高原水土保持成效非常显著,为世界水土保持创造了典范”。
求实创新、兴业富民:
逢生态文明而兴
在黄河水基本变清、黄土高原大体变绿的同时,如何既保持生态平衡,又能实现农业增产、农民增收?新时代,农业高校如何为黄河流域生态保护和高质量发展作贡献?
位于宁夏南部山区固原市的云雾山,海拔在1800米左右,是一个中温带半干旱黄土丘陵低山区。这里是革命老区、少数民族地区和边远地区,是有着 “苦瘠甲天下”称号的西海固。
1976年,水土保持研究所的专家们响应党中央号召,挺进宁南山区进行自然资源综合考察,探索这里的生态治理和脱贫良策。
1979年,学校专家山仑、孙林夫、刘万全、王树森、彭祥麟、巨仁、陈国良、王德轩、邹厚远、程积民等青年科技工作者一批批奔赴400公里之外的固原开展科研、实验和示范推广。在长达10多年的驻站研究期间,著名旱地农业与作物抗旱生理学家山仑院士曾任固原县委副书记。第二任站长程积民在这里待了整整40年。
“宜林荒山绿化,坡耕地梯田化,平川地高效集约化;不断提高生态经济效益,不断增强农民科技意识和致富技能。”一代代科技工作者接续探索实践的这个策略,成为云雾山生态治理和农村经济发展的新途径,被誉为“上黄经验”,并在西部地区推广。
云雾山一改昔日的童山濯濯,穿上了绿装,植被覆盖率从25%上升到95%,2013年更是一跃成为黄土高原上第一个国家级草原自然保护区。
宁夏回族自治区政府曾致信中国科学院,感谢固原站“辛勤工作无私奉献的科学工作者”,称他们是“宁夏人民的功臣”。
党的二十大闭幕不到一周,习近平总书记再次来到延安,走进南沟村的苹果园。当年抡起锄头干活,广种薄收,而今筑水坝、搞滴灌和精细化管理,苹果“金扁担”挑起了乡亲们的幸福生活。
在南沟村,总书记对乡亲们说:“这就是农业现代化,你们找到了合适的产业发展方向。”
这让向习近平总书记介绍南沟村苹果产业发展现状的驻村干部张光红深受鼓舞:“乡村要振兴,产业必振兴。小苹果里有大民生,我们要继续借助西农的科技优势,让南沟的苹果更红更甜,让百姓的生活更美更富。”
南沟村位于黄土高原沟壑丘陵区,地形以山地丘陵为主,曾是陕西省贫困村。2022年,南沟村取得了油菜花海观光旅游收入800多万元、苹果亩产3000斤以上的好成绩。
60岁的南沟村党支部书记张润生说:“春夏两季干旱缺水和土壤贫瘠是制约山地果业发展的主要因素,但这些问题在西农专家的指导下都有效解决了。”
以冯浩研究员、范兴科研究员领衔的“黄土高原生态服务功能提升与果园水肥协同技术”项目团队,在前期大量研究工作的基础上,有针对性地提出了解决方案——发展以滴灌等高效节水为主要形式的水肥一体化灌溉施肥技术。
“范兴科老师安装调试好了南沟第一套水肥一体化设备,杨建利教授为我们筛选出适宜陕北山地果园行间套种的3个强冬性油菜品种,提升土壤有机质含量,为果园的丰收、苹果的品质提升提供了科技支撑。”张光红的话语中充满感激。
南沟村果园套种油菜3年后,土壤有机碳平均增加26%,果园产量平均提高8%,水分利用效率平均提升19%,实现了以地养地、秋雨春用和山地果园产能提升。2019年,400亩山地矮化果园第一年挂果,平均每亩产量近1400斤,2022年亩产量达到3000斤以上。
“黄土高原旱作果园雨水集蓄根域补灌技术”在黄土高原7个县区的苹果园进行示范应用。作为农业农村部2021年的主推技术,针对陕北山地果园90%属于旱作雨养农业的实际,赵西宁研究员构建了雨水集聚深层入渗技术,实现当季降水到根区土壤水的直接补给利用,有效提高了自然降水利用率,同步缓解了干旱缺水和水土流失问题。
以中国工程院院士山仑、土壤学家唐克丽、中国科学院院士邵明安为代表的一代又一代科技工作者,通过接续奋斗,让荒山秃岭变成了绿水青山,让绿水青山变成了金山银山。水土保持和生态修复技术解决了黄土高原水土流失的世界难题,创造了山变绿、水变清、人变富的伟大奇迹。
立德树人、无私奉献:
以强农兴农为己任
“同学们想一想,我们为什么要开‘九曲黄河’生态文明教育课程?”2024年7月20日,陕西省延安市延川县黄河岸边,群山泛绿,河水清莹。吴普特站在黄河第一湾的乾坤湾前,面对学生们问道。作为一名水土保持专家,从2021年夏季学期开始,吴普特至今已连续4年承担这门实践课的教学任务。
从助力实施退耕还林(草)工程、助推陕西绿色版图向北推移近400公里到提出黄土高原国土整治28字方略、为大规模治理黄土高原提供了重要的科学和实践依据……吴普特向同学们介绍了西农人所作的贡献。“与时俱进服务国家战略是农业高校的使命,需要一代代人接续奋斗,我们必须有更大作为。”冯梁骁同学听后“非常震撼”,作为生物专业的学生,他“在亲身观察、体验中理解生态文明的内涵,思考能为国家做些什么”。
最近感到震撼的,还有来自“一带一路”暨发展中国家高级研究人员、技术人员和政府职员的培训班的学员们。来自哈萨克斯坦的学员贝克艾力耶夫·阿斯科哈特说,他的国家存在与中国类似的土壤侵蚀和水土流失问题,中国水土保持与生态恢复的成效,尤其是黄土高原的植被恢复以及对黄河的治理与保护,让他感到惊讶与兴奋。授课老师、水土保持科学与工程学院副研究员胡亚鲜在小红书随手发布的黄土高原王东沟小流域郁郁葱葱的照片,一夜之间达到1.5万次浏览量。
身临其境的直观感受让国外友人赞叹。远程培训也得到了上合组织国家及相关国家农技人员、科研人员的广泛关注。
2024年3月7日,面向上合组织国家开展的盐碱地综合治理技术系列远程培训开始了龙年第二期线上培训,水土保持科学与工程学院副研究员张体彬从盐碱地的成因、危害以及主要治理措施方面进行了系统讲解。
张体彬介绍道:“这个课程主要面向上海合作组织国家和地区,主要的气候区域是在干旱、半干旱地区和我国的西北内陆地区,可能因为从土壤条件到气候因素都更接近一些,有利于我们成熟的、好的技术直接嫁接到有需要的地方去。”
朋友来了有“干货”。走出国门,也要贡献科技力量。2024年6月23日,校党委书记黄思光一行赶赴哈萨克斯坦东部城市阿拉木图,访问哈萨克斯坦国立农业大学,与该校执行校长易卜拉欣莫夫·普利姆库尔为共建的“中哈盐碱地治理与农业高效用水科技示范园”揭牌,由此翻开了崭新的发展篇章。
据统计,水保学院现有7个国家级平台、2个“111”引智基地、10个部省级研究基地,包括黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室、国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心、作物高效用水国家工程实验室、旱区现代节水农业技术创新引智基地、农业农村部西北耕地保育重点实验室等。
历经20年产学研结合,围绕土壤水力、风力两种主要侵蚀类型,创建了以自动监测取代人工监测、从总量监测拓展到过程监测,以及测量精准度、信息量和监测效率大幅度提高为特征的系统性土壤侵蚀实验监测技术和新型仪器设备;带动了我国水土保持监测仪器设备的国产化,推动了我国水土保持监测的自动化和信息化;研发了土壤侵蚀模拟实验和过程观测技术,建立了降雨-侵蚀-径流模拟和过程观测实验平台,被科技部列为“国家重大科研基础设施”,并被水利部水土保持监测中心指定为“径流泥沙监测仪器检测设施”。
除此之外,针对新时期国家生态文明建设需求,创新水土保持的理念与科学目标。建立区域水土流失评价系统,用于我国、“一带一路”65个国家和地区以及联合国粮农组织全球土壤侵蚀调查、评估和制图;主导了联合国粮农组织发起的全球土壤侵蚀制图工作;开发了基于中国土壤流失方程的土壤侵蚀调查与评价平台,为我国土壤侵蚀调查提供科学性强、技术先进、信息化水平高的应用平台。
早在1981年,水土保持与荒漠化防治专业便开始招收首批研究生,目前拥有土壤学、生态学、水土保持与荒漠化防治3个博士、硕士学位授权点,建成了完善的学科体系。2006年水土保持与荒漠化防治专业获批为陕西省名牌专业, 2012年在教育部高等教育司 “985高校本科教育学科专业评价报告”中位列全国第一(1/15),连续多年被中国科教评价网评为全国第一和五星级专业,整体实力与综合办学水平处于国内领先地位。
90年来,一代代水土保持工作者扎根黄土高原,形成了“厚重朴实、协力攻关、求真创新、无私奉献”的黄土精神,建立了本硕博一体化人才培养体系,培养了一支服务三农、为水土保持事业作出重要贡献的科技队伍。截至2023年,培养水土保持专业人才6362人。培养的研究生成为国内外高校、科研机构主要学术带头人、技术骨干,占全国水土保持高层次人才70%以上,成为推动我国水土保持事业发展的中坚力量。
(本版图片由西北农林科技大学水保学院提供)
《中国科学报》 (2024-09-24 第3版 专题)