追逐梦想 引领世界农业科技新革命——记山西省农科院农业资源与经济研究所研究员褚清河

文/张华

追逐梦想 引领世界农业科技新革命
——记山西省农科院农业资源与经济研究所研究员褚清河

文/张华

制度之后，他为了早日实现自己的梦想报考了山西农业大学，并顺利考取了土壤农化系土壤农化专业，开始了梦想的追逐。

笃学善思，斗胆质疑

像久旱的禾苗遇到了春雨，大学学习期间，褚清河对土壤供肥和作物如何吸肥的知识表现出了极大的兴趣，学习非常刻苦和勤奋，沉浸在知识的海洋中奋力前行。当到最后一学期学习作物营养与施肥这门课程时，老师关于经典施肥理论最小因子律、报酬递减律以及施肥量与作物产量的函数关系为抛物线关系的讲解，则使他陷入了深深的思考和不解之中。他觉得经典施肥理论和报酬递减理论并不成立，而施肥量与作物产量的函数关系为抛物线的结论，则是试验不遵从单一差异原则下得出的错误结论。

施肥最小因子理论，于1843年由德国著名化学家李比希首次提出，其理论的核心是：作物产量是由土壤中相对含量最小的土壤养分决定的，增加最小因子以外的其他因子不再具有增产作用，至今仍被学术界称之为经典施肥理论，100年来一直无人提出异议。但褚清河觉得，植物是有生命的生物有机体，具有主动吸收和选择吸收土壤养分的功能。同时，土壤养分离子间存在相助作用，即增施某一养分有助于植物对另一养分的吸收。因此，在土壤相对最小养分因子的含量不为零的情况下，增施最小因子以外的其他养分因子不可能不具有增产作用，显然，最小因子理论与植物生理学中主动吸收、选择吸收及离子相助作用的理论相悖。最小因子理论把由生命有机体决定的主动吸收作用，看成是完全受土壤环境中养分含量支配的被动作用，把增施一种养分可促进植物对另一养分吸收的土壤养分供应，比作高低不同桶板组成的木桶与容水量的关系，显然不是确切的科学的比喻。此外，他认为，即使土壤施肥存在最小因子，相对最小的养分因子也不可能仅为1个一种情况，应该还存在一个或几个缺乏程度相同的情况。他同时觉得，在田间试验设计中，既然施用底肥可以消除最小养分的限制作用，使增施土壤相对较高的养分起到增产作用，也就是说，作物施肥同时施用相对最大和最小的养分因子均具有增产作用，那么定义最小因子为1个，并推理增施最小因子以外的其他养分也不再具有增产作用，显然相互矛盾，这使他无法相信老师讲的最小因子理论是正确的。后来他把自己的看法说给了别的老师听，老师听后十分赞赏，沉思片刻后说：“我觉得你说的有道理，作物施什么肥料增产效果好，很可能是由作物品种特性决定的。你毕业后有机会研究去吧，这很可能是施肥学上的一个大突破。”有了老师的鼓励和支持，褚清河更加坚信自己的观点和看法，他要继续去探索，下定决心把这一困扰自己的问题搞清楚，弄明白。

醉心科研，系统研究

1982年，褚清河毕业分配到山西省农业科学院农业资源与经济研究所工作。单位是一个多学科进行资源调查、农业区划及农业经济研究的综合研究单位。专业不对口并没有使他放弃研究施肥理论的想法，他一有时间就跑省图书馆查找有关李比希施肥理论的资料，终于有一天托熟人从省图书馆借到了李比希《化学在农业和生理学上的应用》原著翻译本，在不到一个月时间他不知看了多少遍，终于知道了最小因子理论的来龙去脉。最小因子律是养分归还学说的一个具体内容，它以恢复土壤原有地力为目的，根本不是什么高产施肥理论。从此他更确信自己的认识是正确的，也更坚定了进行这项研究的决心。

李比希经典最小因子理论是不同地块种植不同作物施相同数量厩肥产量不同得出的推论，因此，证明最小因子理论真伪不仅无前人的试验方法可借鉴，而且试验思路也不能局限于作物产量高低是由土壤养分最小因子及施肥量大小决定这一简单认识，还需从氮磷单施与配施是由作物品种营养遗传特性决定的施肥外在表现形式的角度进行考虑。因此，试验研究内容和难度远远超过经典施肥理论。此外，由于一些与施肥技术相关的栽培技术如作物追肥技术，多是在不具有严密科学试验方法下得出的结论，因此，证明最小因子理论正确与否，首先必须对作物的有效施肥期和最佳施肥期进行研究。因为以往的追肥试验方法和报酬递减律研究方法一样，没有考虑氮磷施用比例对试验结论的影响，更没有考虑总施氮量不同（过量、适量和小于适量）追肥结论各异的问题。1984年，褚清河与同事们有幸参加山西省科技厅三川河小流域治理课题，主持了黄绵土供肥规律及谷子高产施肥技术的研究项目。在不断的实践中，褚清河设计了单施磷肥处理和施磷肥基础上不同氮用量共计6个处理、3次重复的氮肥用量田间试验方案，磷肥施用量为山西省化肥网试验确定的最大施肥量。从播种开始每隔17 d取土测定土壤和谷子植株的氮磷钾含量。同时，在不同处理土壤0～2 m深度内每20 cm打钻取土测定土壤水分含量。所有肥料均在作物播前一次施用，以后不再追肥。他从试验发现，谷子植株氮含量以苗期最高，苗期以后谷子植株体内氮含量呈逐渐递减规律，苗期植株体内氮含量高者，以后各生育时期也高，而苗期植株氮含量高者产量必然也高。由此得出结论，谷子吸收养分是由前一阶段吸肥水平决定后一阶段吸肥水平的系统连续过程，谷子的产量水平是由谷子苗期的氮素吸收水平决定的结论，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响，这也是作物吸肥的普遍规律。为了验证这一规律，他又在水稻、小麦上分别作了大量的试验。试验进一步证明，土壤肥力水平和养分对比关系决定着土壤的最大施肥量和最佳施肥比例，如果基肥施氮量达到土壤最大施肥量，追肥不仅不会增产，相反还会降低作物的产量水平。据此，褚清河提出了作物播种前一次施肥新理论。