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土壤肥力的概念

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土壤肥力的概念

熊毅发展了土壤肥力的综合观点,进一步阐明了土壤肥力的实质。他在“土壤科学研究要面向经济建设”一文中明确指出,“土壤肥力是土壤的基本属性和质的特征,是土壤从营养条件和环境条件两个方面供应和协调植物生长发育的能力,是有关农业生产的土壤物理化学和生物特性的综合反映。由于土壤具有肥力,植物才能在土壤上定居和发育,并利用太阳能合成新的有机物质”,同时指出,“土壤肥力的因素及其指标是因时、因地、因作物而异的,并且还因所要求的产量水平不同而产生变化” (1983)。这种综合观点,强调了土壤营养条件、环境条件与植物生长三者的统一,扩展了只以土壤养分为内涵的土壤肥力概念。

第八部分 人物介绍

很多老科学家和老同志为我所的创建与发展,为土壤科学事业的繁荣付出了毕生的艰辛,作出了巨大的贡献。值此所庆之际,特向他们表达诚挚的感谢和崇高的敬意。为此,我们特约请有关同志撰稿,对其中九位做了介绍。对过世者也藉此表达我们最深切的怀念和永志不忘之情。

一、马溶之

马溶之(1908.11~1976.4)河北省定县人。1933年毕业于燕京大学地质地理系。1934年到中央地质调查所工作,历任技正、室主任等职;1953年起任中国科学院土壤研究所研究员、首任所长并参加和指导了第一次全国土壤普查;1965年在中国科学院自然资源综合考察委员会任研究员、副主任;1972年任中国科学院地理所研究员。曾任中国土壤学会理事、常务理事和理事长以及土壤学会会志主编。先后担任第一、第二届江苏省人民代表大会代表和全国第三届人民代表大会代表。

马溶之是我国第一代杰出的土壤地理学家。几度深入我国西北内陆、黄土高原以及边疆的少数民族地区,走遍了祖国大地,深入广大农村,对我国土壤分类,中、小比例尺制图,土壤地理分布规律、土壤区划、土壤水土保持、古土壤研究和农业丰产经验总结都有重要建树。 (一)创业的首任所长

1953年 5月 11日中国科学院土壤研究所成立。马溶之任首任所长。建所伊始他和著名土壤学家熊毅、李庆逵、宋达泉、朱显漠和席承藩等一起,贯彻“任务带学科”的指导方针,迅速投入国民经济建设,开展黄河中游水土保持研究,东北棉粮增产的土壤调查和华南橡胶宜林地考察等,随后又在江西甘家山设立红壤试验站、陕西武功设立黄土试验站、辽西章古台设立风沙试验站、山东打鱼张设立盐土观察点,开始进行长期试验;在学科方面,借鉴国外经验,结合本国实际,在原地质调查所土壤研究室基础上组建了土壤物理和物理化学、土壤化学和农业化学、土壤生物和生物化学以及土壤地理和土壤改良等4个组,并聘请国内著名土壤学家来所兼职,自己在南京大学任兼职教授,并不失时机地派遣一批青年学者赴前苏联学习。1954年7月16日在京召开新中

国成立后土壤学会第一届全国代表大会,大会宣告学会重新正式成立,马溶之被选为理事长。在建所初具规模时,从全局着眼选派优秀的研究骨干赴东北、西北、华北和华南等地参与筹建新的土壤研究机构,如林业土壤研究所、北京土壤队、西北生物土壤研究所和广东分院土壤研究所等。就这样,全国土壤研究机构从无到有,从小到大地逐步发展起来。 (二)土壤分类的先驱

早在1941年和同事们一起,提出了第一个我国土壤学家自己拟定的土壤分类。在梭颇所著的《中国之土壤》(1936)中,除对有限的地方笼统标明是沙漠或含盐冲积土外,对我国西北土壤的分类几乎一片空白。马溶之在1935~1944年间,对新疆、甘肃等西北干旱地区进行考察后,在国外文献中还没有漠土分类的时候率先提出了“漠钙土”的概念,并进一步划分出了天山南麓极端于旱的棕漠钙土和天山北麓的半荒漠灰漠钙土。他最先吸收苏联土壤发生分类的经验发展和改进我国土壤分类。在耕种土壤分类方面,马溶之的贡献尤为突出。早在上世纪30年代,他和侯光炯、朱莲青等一起在研究南昌附近水稻土时,已注意到水稻土形成与人为灌水状况的关系,他们不仅在世界上首次将水稻土作为一个独立类型划分出来,且进一步将它划分为淹育、渗育、潴育和潜育等亚类,至今仍不失其学术意义。1958年马溶之在参加全国第一次土壤普查实践后指出:“耕作土壤的形成条件除自然因素外,还有人为因素,当人为因素占主导时,土壤发育方向则发生变化。”他在《谈谈土壤发生分类的原则和系统》(1961)一文中,明确提出人为作用下耕种土壤分类的特殊性,推动了我国耕种土壤的研究。接着,在马溶之的指导下,组织年轻的土壤学者进一步研究了南方水稻土,落实他的分类思想,先后发表了“江苏里下河地区土壤发生和改良”、“苏南地区水稻土的发生演变”、“江西红壤性水稻土的发生特点”和“珠江三角洲之土壤”等论文,为《水稻丰产土壤环境》及以后的《中国水稻土》积累了丰富的资料,也为人为土分类的建立打下了基础。 (三)土壤制图的奠基者

早在1941年与朱莲青合作编制了1:1000万中国土壤图。1955年在大量区域性制图材料的基础上,马溶之编制的1:400万中国土壤图运用地带性学说和发生学观点客观地反映了土壤分布的地带性和隐域性土壤分布规律。此后,陆续发表了1:800万和1:400万土壤图。而1965年在自然地图集中的1:1000万土壤图,吸取了土壤普查的研究成果,则更多地反映了我国耕种土壤分布的一些特点。马溶之毕生从事土壤制图工作,以他为主或与他人合作编制的全国性土壤图至少有8幅之多,反映了他不同时期的土壤分类的思想和对土壤分布规律的认识。反过来,通过制图又充实和发展了他对土壤分布规律的认识。针对我国是一个多山的国家,1963年马溶之发表了“中国山地土壤的地理分布规律”,他总结了山地的地理位置、形态、走向、高低等因素将全国山地土被按垂直带谱分成36种,系统地反映我国复杂的山区土被的差异性,同时按垂直带谱排列的形式作了十分科学的土被分类,这在国内外实属首创。在第6届国

际土壤学大会上发表的他的重要著作——“中国土壤地理分布规律”一文,经过他的高度概括和深入的分析,全面揭示了不仅是中国,而且是欧亚大陆的土壤地理分布规律,成为土壤界的经典之作。 (四)土壤区划的开拓者

早在30年代中国土壤工作者在实际工作中发现土壤地理分布规律的复杂性,因而开展了土壤复区和土壤组合的研究,这是土壤区划的开始。1934年侯光炯、马溶之在江西地区调查时,提出了土壤复区概念,当时命名为土域(Soil area);1946~1949年马溶之编制黄河流域和全国土壤区划时,提出了土壤生物气候区(简称土区)、土壤亚区、土壤复区和土链的区划系统,将全国分成14个区;1954年马溶之等在“中国自然区划草案”中,将全国划分为7个土壤带;其后在中国科学院竺可侦副院长的领导下,组织全国自然区划研究工作,马溶之、文振旺承担了全国土壤区划的研究任务,编写了152页的《中国土壤区划》(初稿,1959),并附有1:1000万土壤区划图,将全国土壤区划系统分为7级:0级区——土壤生物气候带:一级区——土壤生物气候地区;二级区——土壤地带和亚地带;三级区——土壤省;四级区——土壤区;五级区——土组;六级区——土片。这个土壤区划系统完整,推理严谨,逻辑性强,是当时全面反映我国土壤类型及其区域分布的全新著作。该书不仅在自然区划方法论上有所创新,而且对制订全国综合自然区划及农业发展规划都起了重要作用。

(五)黄土高原水土保持和古土壤研究的带头人

马溶之在研究黄土高原水土保持方面作出了重要贡献。他长期从事黄土高原水土保持的调查研究。50年代中后期,他任中国科学院黄河中游水土保持考察队队长,组织院内外人士进行农、林、牧、水、地质、地貌、土壤、植被、土壤侵蚀和社会经济等的综合考察,在完成自然区划、农业区划、经济区划的基础上作出了这一地区水土保持合理利用土壤资源以及若干小流域土地利用规划,根据多年经验提出了一系列以土壤、植物和工程三结合为原则的改土治水的措施,为黄土高原整治提供了科学依据。此后,马溶之任甘青地区土壤资源调查队队长,通过考察土壤资源,提出了甘青地区土地资源开发与农牧业发展的建设性意见。马溶之在第四纪地质和古土壤研究方面有很深的造诣。他正确地指出,第四纪研究应与土壤形成研究相结合,因为陆相沉积物一开始就受成土作用的影响,并逐渐改变其原有性质。基于长期对各地不同气候条件下黄土的分布、特性的考察研究,他在“中国黄土之生成”一文中,提出了“黄土同源”的观点,这是他基于对古土壤的研究,科学地将第四纪研究与土壤形成研究相结合的成功范例。

(六)为国民经济建设尽心尽力

马溶之十分关心祖国的经济建设,满腔热情地领导和参加了黄河中游水土保持、东北、甘青、内蒙古与热带、亚热带地区的综合考察,足迹遍及全国,考察了各种类型的土壤及其利用,为不同目的土壤资源开发利用提出了战略性

的意见和针对性措施:马溶之作为全国土壤普查办公室的副主任参加和领导了第一次土壤普查,作为技术领导直接负责江苏省土壤普查,并派员参加粤、桂、滇、赣、皖、鄂和青海的土壤普查,总结了农民群众用土、识土和改土的经验,提高了农民科学种田的水平,促进了耕地土壤培肥和改良。虽为土壤地理学家,马溶之同样十分重视并亲自参加了丰产经验的总结,他亲临我所在苏、鄂、赣、粤的丰产试验点检查、督促,并和陈家坊等一起组织领导了全国劳模——陈永康丰产经验总结。发挥全所各学科的综合优势,针对生产上存在的实际问题,在广泛定位试验的基础上,总结不同土壤条件下研究结果,在马溶之的亲自主持下编著了《水稻丰产的土壤环境》(1961),作为中国科学院农业丰产丛书之一正式出版。该书科学水平高,生产性强,没有任何浮夸和不实之词,有实际的参考价值,深受读者欢迎。

(七)青年人的良师益友

土壤所成立以后,年轻人迅速增加。1952至1956年共分配来所的大学生有200人左右。面对大批的年轻人,举办了各种学习班和讲座以提高他们的业务水平。如举办外语学习班、基础学科的讲习班以及赴南大听课等,并聘请所外著名土壤学家协助培养年轻人。年轻人参加各地考察回来,马溶之常亲自听取汇报,经常询问有什么新想法和新“苗头”,鼓励年轻人既要继承更要创新:年轻人提交的报告和论文也都详加指点,提出年轻人要博采众长,勇于探索。马溶之不仅注意培养年轻人,也十分尊重年轻人的劳动。如他主编的全国土壤区划图 (1959)中附25个合作者的姓名,其中许多是进所不久的年轻人。年轻人十分尊重马溶之,把他看作自己的良师益友。 (八)国际合作的积极推动者

马溶之是一位国际知名的土壤学家。早在1957~1958年马溶之作为中苏黄土高原考察队队长,与前苏联自然地理与水土保持专家A.Л阿尔曼德、土壤学家A.H.罗赞诺夫等有过好的合作;1958年与前苏联科学院院士И. Π格拉西莫夫联合编制了1:400万中国土壤图,合著了《中国土壤发生类型及其地理分布》一书;同年与前苏联科学院通讯院土B.A柯夫达合编了1:1000万中国土壤图,并为柯夫达《中国之土壤与自然条件概论》一书作序。新中国成立后首次率团出席在巴黎召开的第6届国际土壤学会,并先后访问了前苏联、古巴、民主德国、法国、巴基斯坦、罗马尼亚、加纳、马里和几内亚等国。1957年德意志民主共和国农业科学院授予他通讯院士的称号。

马溶之胸怀全局、艰苦创业,勇于开拓、善于创新,关爱青年、从善如流,是一位成绩卓著受人尊敬的我国第一代土壤学家。不仅为创建土壤所、开拓中国土壤科学事业作出了贡献,而且为促进国际学术交流也作出了贡献,我们将永志不忘。

(龚子同)

二、李庆逵

李庆逵(1912.2~2001.2), 浙江省宁波市人。曾就读上海复旦大学化学

系,毕业后进入原中央地质调查所土壤室工作。1944年赴美国伊利诺斯大学研究生院深造,获博士学位。1953年参与组建中国科学院土壤研究所,历任副所长、研究员、名誉所长。1955年聘选为中国科学院学部委员(现称院士)。1956~1987任中国土壤会理事长。历任第二、三、五、六、七届全国人大代表,江苏省第二、五、六、七、八届人大代表,江苏省第六、七届人大常委会副主任。历任九三学社中央参议委员会常委,江苏省委员会第一届副主委、顾问,南京市委员会第一、二届主委、名誉主委。

李庆逵先生是著名土壤农业化学家,我国现代土壤学和农业化学的主要奠基人之一。他毕生致力于土壤科学事业,特别在红壤研究、土壤-植物营养和施肥研究方面作出了重大的贡献。 (一)中国红壤研究的开拓者之一

李庆逵先生长期从事红壤研究工作,对中国红壤的基本性质、发生分类、肥力特点和利用改良等基础理论,有许多创见。红壤是我国主要的土壤类型之一,广布于长江以南,占国土总面积的22%。50年代,他对我国红壤地区进行了系统调查,并对主要类型土壤、成土母质的化学和物理性质进行了研究。先后发表了“中国红壤的化学性质(”1957)、“华南土壤的粘土矿物组成(”1958)和“中国热带土壤发生分类的一些问题”(1958)等论文。详细论述了红壤的基本性质及发生分类。提出了在自然植被下,红壤是一种土壤,纠正了当时认为红壤是一种母质的观点。并根据红壤的化学性质,指出在红壤荒地利用中,必需施用石灰、磷肥和钾肥,只有当矿质养分得到一定保证,才能通过生物固氮作用,提高生物积累量,增加土壤有机质,逐步提高土壤肥力(1957)。这些论点,对红壤的开发利用和改良,具有重要的指导意义。1983年由他主编的《中国红壤》专著,系统地总结了数十年来红壤研究的成果,为综合、持续利用红壤资源提供了有价值的理论基础和实践经验。在此基础上,1983年月11月在南京召开了国际红壤学术讨论会。我国红壤研究的成就,受到与会者的好评,许多学者认为,中国红壤利用改良的经验对世界各地,尤其对非洲、拉丁美洲国家很有参考价值。《中国红壤》专著,1986年获中国科学院科学技术进步一等奖及1987年国家自然科学三等奖。 (二)中国土壤磷素研究的开创者和奠基人

早在20世纪4O-50年代他就发现了我国南方大面积红壤的严重缺磷问题。导致他1938年在我国第一个开展了磷肥研究。并于50年代初在江西布置了我国第一个长期定位肥料试验。由于他感到化学磷肥需要进口,而且价格昂贵,他提出用我国储量很大的磷矿石用作磷肥的设想,并为此进行了数十年的研究。他和同事们持续对全国大、中、小型磷矿的几百个矿样进行了物理、化学性质的鉴定。同时在江西、广东、浙江和江苏等主要土类上做了大量试验,先后发表论文40多篇,推动了磷矿粉的农业利用,取得了显著的经济和社会效益。在理论上阐明了土壤性质对磷矿粉肥效的影响;植物对磷矿粉的吸收特性;磷灰石的结晶性质与肥效的关系;磷矿粉合理施用技术等问题。这对我国

磷矿资源的合理利用,发展磷肥品种的技术政策和合理施肥等都有重要参考价值。这些研究成果体现在1992年出版的《中国磷矿的农业利用》专著中。 李庆逵先生和他的同事们,从土壤、植物营养和肥料三者的关系出发,对中国土壤中的磷素含量、分布、形态和转化规律及施肥效应等进行了全面系统的研究,为我国农业化学的发展作出了贡献。50~60年代,先后在华南

( 1953~1963)、华中(1952~1956)红壤区,华东(1960~1963)黄褐土区和淮北石灰性冲积土区,研究了:土壤磷素形态及其转化规律;土壤性质和作物习性对不同品种磷肥肥效的影响;土壤氮素供应状况和磷肥效应的相互关系等课题,取得了许多有价值的成果。不仅指导了红壤地区合理施用磷肥,而且对磷肥工业的发展和磷肥品种的合理布局具有重要意义。这项研究,当时在国际上也是处于领先地位的。1964年,李庆逵先生在北京科学讨论会上宣读了题为“土壤磷素组成及磷肥品种对作物生长的影响”的论文,受到与会者的高度评价。继后,在取得大量试验和分析数据的基础上,1987年在他的指导下编制了“中国土壤磷素图”,对我国不同类型土壤的磷素含量状况,直观地作了显示,对生产、科研和教学都有重要参考价值。 (三)积极参与我国橡胶北移工作

50年代初,我国迫切需要发展橡胶生产,李庆逵先生接受国家任务,亲自带领青年科技人员,到海南岛、雷州半岛和广西等深山密林,跋山涉水,调查橡胶宜林地。多年辗转在华南荒山野岭,进行橡胶树栽培试验。通过对橡胶树生长气候、土壤条件和有效施肥的研究,成功地将栽培线推广到北纬18~24度,为世界上热带北缘种植橡胶树提供了样板。目前我国橡胶树栽培面积,居世界第四位。这项成果,1982年获国家科委发明一等奖。 (四)创造性地研制成功碳铵粒肥及深施技术 70年代初,碳酸氢铵(简称碳铵)是我国主要的氮肥品种,但因其易挥发,损失严重,利用率不足30%。李庆逵先生为解决这一实际问题,建议进行提高碳铵肥效的研究。他从改变碳铵的物理性状减少挥发损失着手,发展为机械造粒。用碳铵粒肥在不同土壤,不同作物上进行试验,提出了碳铵粒肥深施技术。碳铵粒肥深施可以提高氮素利用率1/3以上,在生产上获得明显的经济效益,也有利于环境保护。这项成果,1978年获得全国科学大会重大成果奖。 此外,早在50年代初期,他就对我国南方土壤的钾素状况进行了开创性的研究,明确指出了南方红壤缺钾的可能性,在以后我国钾素的大量的研究成果和大面积施用钾肥的实践,证明了他的先见之明。 (五)著述丰富,数获重奖

李庆逵先生从事土壤科学工作60余年,为我国土壤科学事业和国民经济的发展作出了重大贡献。他先后主编了《土壤分析法》,《中国红壤》、《中国土壤》、《中国磷矿的农业利用》和《中国水稻土》等专著。刊出中外文论文百余篇。培养了一批学科带头人及十多名硕士、博士研究生。担任过“中国科学”、“科学通报”、“土壤学报”、“土壤”和“农业现代化研究”等全国性学术刊物

的编委及国际学术刊物“Fertilizer Research”的编委。他三次 (1959、1977、1980)获得江苏省劳动模范的荣誉。1987年获得美国伊利诺斯大学“著名科学家”荣誉称号。2000年10月,他 90岁高龄还荣获“何梁何利基金科学与技术进步奖”。

(六)国内外学术活动的积极参加者和领导者

李庆逵先生是团结同仁的典范,国际学术交流的使者。他在1956~1987年担任中国土壤学会理事长期间,领导全国土壤学会工作。他是第四届国际土壤学会副主席,在国内外土壤学界享有崇高的声誉。他十分重视团结广大会员,共同推进我国土壤科学事业。他博采众家之长,发扬民主精神。谦虚谨慎待人,尊重他人意见。因此深受土壤学界同仁的尊敬与爱戴。他将国民经济建设中的重大问题,列为学会学术活动的重要内容之一。1956年学会第二次代表大会期间,他组织代表对国家12年远景规划的实施意见提出建议。1979年第四次代表大会期间,他组织全体代表对全国土壤普查、人才培养、加强基础研究等开展讨论,向国家和有关部门提出了320多条提案和建议。为了提高我国土壤学会的国际地位,他十分重视学会在国际交流中的作用,除了率领中国土壤学会代表团参加国际土壤学会会议外,在争取1979年国际土壤学会接纳中国土壤学会为团体会员,并为理事国成员的过程中,他尽心尽力,功不可没。他先后访问过古巴、日本、英国、法国、比利时、德国、意大利、加拿大和美国等国家,为国际学术交流和促进各国人民的友谊做出了特殊的贡献。他担任中国土壤学会领导工作达30年,他在学会的办会方针、原则,以及优良学风建设方面,都为学会的发展壮大和在国际上的地位作出了卓越贡献。 (七)积极参与爱国统一战线的领导工作

李庆逵先生为江苏省爱国统一战线的巩固和发展也作出了积极贡献。他长期担任江苏省和南京市九三学社的领导职务,为九三学社的建设和发展做了大量工作。他与中国共产党风雨同舟,亲密合作,体现了一位党外老同志的高风亮节。

李庆逵先生多次当选为全国和省人大代表,参加省人大常委会的领导工作。他以高度的责任心,依法履行职责。积极参与制定地方性法规,宣传我国的民主与法制。密切联系人大代表和人民群众,深入实际,视察调研,了解民情,广泛倾听群众的意见,提出了许多很好的意见和建议,为推进民主法制建设,作出了积极贡献。

李庆逵先生热爱社会主义祖国、热爱人民,拥护党的领导。他一生追求进步,胸怀坦白、严于律已,清正廉洁,作用正派,体现了中国知识分子的高尚情操和优良品德。他顾全大局,淡泊名利,克已奉公,毫不计较个人得失。他德厚近人,关心同志,诲人不倦,甘为人梯,为科技工作后备力量的成长倾注了大量心血。他将永远铭刻在我们的心中。

(鲁如坤,史陶钧)

三、熊 毅

熊毅(1910.4~1985.1),贵州省贵阳市人,生于日本东京。1932年毕业于北平大学农学院农业化学系。同年被推荐到中央地质调查所土壤研究室工作,1932~1947年任技正、研究室主任。1947年在美国密苏里大学学习,并获得硕士学位,1951年在美国威斯康星大学获得博士学位。同年回国,任中央地质调查所和中国科学院土壤研究所研究员。 1956~1958年任中国科学院土壤队队长。1958年被国务院授予“全国先进生产者”称号。1959~1961年任中国科学院土壤及水土保持研究所所长,1962~1978年任中国科学院南京土壤研究所副所长、所长。1979年任中国科学院南京分院院长,当选为中国土壤学会副理事长,中国生态学会副理事长,1980年当选为中国科学院学部委员(现中国科学院院士),1983年任中国科学院南京土壤研究所名誉所长。 (一)中国土壤科学的开拓者之一

熊毅是我国老一辈著名土壤学家,是中国土壤科学的开拓者之一。他首创了我国土壤胶体化学和土壤矿物学的研究领域,开拓了水稻土发生与土壤肥力的研究方向,倡导并推动了土壤生态与环境科学的研究,毕生致力于土壤改良与土壤资源合理利用研究,推动了我国土壤科学的发展。在黄淮海平原区域综合治理中建立了不朽功勋,倍受国人敬仰。他以创新的思想,开辟了中国科学院土壤研究的许多新领域;坚持理论联系实际,勇于承担国家重大生产建设任务,为我国农业发展作出了重大贡献;严谨治学,率先垂范,为祖国培养了一大批土壤学的学术带头人。他曾较长时间担任中国科学院南京土壤所的领导工作,确立了土壤研究所在当时的学科发展和社会服务方向,扩大了土壤研究所在国际上的影响。

作为一位有崇高威望的土壤学家和土壤研究所的所长,熊毅高屋建瓴,亲自主持组织了《中国土壤》(1978年出版)的编写,它是一部综合性专著,对半个多世纪来我国土壤科学的重大成果进行了系统地总结和理论提升。推动了我国土壤科学的进一步发展。也是中国土壤科学工作者对世界土壤科学发展的一个贡献。此后,此书被译成英文和日文。由熊毅任主编编制的《中国土壤图集》于1986年出版,这是我国第一部全面、系统和综合性的大型土壤专业图集,首次以地图(辅以照片)形式总结了半个 多世纪以来我国土壤科学的研究成果,以图集形式展示出来,在土壤科学界产生重大影响,被中国科学报评为1988年中科院十大成果之一;翌年被评为中国科学院自然科学一等奖,1991年与《中国土壤》同获国家自然科学二等奖。

他一直十分重视对科技人才的培养和使用,在工作中培养了一大批土壤研究业务骨干,有些已成为60~80年代的学科带头人。此外,还亲自培养了研究生10多人。他对年轻人总是谆谆教导,诲人不倦,并要求他们服从国家需要,在学术上“一要立志,二要勤奋好学,三要独立思考,四要集思广益”。熊毅主张:“因才施用,对科技干部的考核,不仅考核单学科的成绩,而且要注重于研究的深度,还要考察研究的广度和广泛的适用性”。面对国家建设中

有许多大量的综合性任务需要解决,他认为:“需要培养一些横向科学人才,既需要懂得一些社会科学的自然科学家,也需要懂得一些自然科学的社会科学家,并加强各学科之间的横向联系与渗透,培养大批基础扎实、知识面广,能向边缘科学和综合科学进军的人才,这是一个迫切任务”。在这一思想指导下,几十年来,他为祖国培养了大批土壤科学高级专门人才。 熊毅十分重视办好学术刊物,自美国留学归来后,他一直担任《土壤学报》主编,1958年又创办了《土壤》杂志,并且担任主编,晚年还担任《生态学杂志》副主编和《环境科学》主编。他亲自审稿,严格把好刊物质量关,并对编辑人员严格要求,耐心指导,经常鼓励他们做好本职工作。他常说:“学术期刊是整个科研工作理论联系实际的桥梁,编辑人员是建成桥梁的螺丝钉,你们要把这座桥梁架好。”

(二)为黄淮海平原综合治理与防治土壤盐碱化作出重大贡献 年青时代的熊毅就为我国拥有广阔富饶的土地资源而自豪,也为我国大片盐碱地和贫瘠地而忧虑。于是决心献身于土壤科学事业。在中央地质调查所发表的处女作就是关于碱土命名与盐渍土分类的,继而发表了盐渍土概性等论文,为以后在盐渍土领域建立功勋奠定了基础。他在1951年回国后,积极投入中原大地盐渍土综合治理的研究,率队进行了冀、鲁、豫、京、津、晋与宁夏银川平原和内蒙河套等地区的土壤调查研究,在深入了解该区自然环境、土壤形成过程及农业生产上存在的问题后,制订了黄淮海平原等区域综合治理及防治土壤盐碱化的蓝图。

黄淮海平原生态系统十分脆弱,具有易旱、易涝、易盐碱的特点。50年代末期,为解决干旱问题,曾盲目引水灌溉,在黄淮海平原地区采取了“以蓄为主”的错误治水方针,大规模兴修只灌不排或重灌轻排及“平原水库”的水利工程,打乱了自然排水流势,导致平原地区浅层地下水位迅猛上升,水位接近地表,引起土壤发生大面积次生盐化沼泽化危害,内涝为患,人民生活极端困难。1962年国家科委成立全国土壤盐碱化防治专业组,熊毅任副组长,率队赴冀、鲁、豫等省考察。发现土壤次生盐碱化和沼泽化的主因是只灌不排和打乱自然流势,导致地下水位迅猛上升接近地表所致。同时阐明旱、涝、盐碱三种自然灾害在发生上的相随关系,特别强调了排水的重要性,提出“因地制宜、综合治理、水利工程和农业生物措施相结合”的治理原则。他的科学见解受到了国务院领导的高度重视,于1963年决定暂停引黄灌溉,灾情得到控制,土壤次生盐渍化和沼泽化势头得以遏制。为了彻底改变该区低产面貌,1965年中国科学院组织十多个研究所上百名科研人员分赴河南封丘县,开展了旱、涝、盐、碱、风沙自然灾害综合治理试验研究,采取了具有我国特色的机井工程,建立了以井灌井排为中心灌排配套的水利工程系统和农业生物措施紧密结合的综合治理样板,取得了立竿见影的除灾增产效果。他提出的灌、排、调、蓄、用相结合的治理盐碱土的理论深受政府与科技界的重视。

熊毅为黄淮海平原综合治理呕心沥血,他的学术成就与业绩受到国家多

次表彰,他与同事合著的《华北平原土壤》与《土壤图集》1978年获中科院与全国科技大会成果奖。为表彰他在黄淮海平原科研工作的业绩,1988年追授黄淮海平原农业开发优秀人员荣誉奖,河南封丘县人民为其树立了丰碑永志纪念。

(三)中国土壤胶体化学与土壤矿物学的奠基人

熊毅于1945~1947年任中央地质调查所土壤研究室主任期间,在土壤资源与第四纪地质的研究方面常有论文问世。他在美国发表的博士论文首次论述了我国主要土壤类型粘土矿物组成与风化作用的关系,颇得同行赞许。 熊毅在1951年回国,当时正百废待兴,他积极推动建立我所土壤物理化学实验室,购置X衍射仪以及差热分析仪等仪器,为我所开展土壤胶体化学和粘土矿物工作创造了条件,从此开展了多方面研究工作。在解析我国主要土类土壤矿物组成、性质与分布的基础上,编制了《中国土壤中粘土矿物分布图》等,对于研究我国土壤发生与分类,科学评价和合理利用土壤资源有其重要参考价值。在他的指导下还进行了一系列土壤胶体化学研究,如土壤胶体的膨胀、电位滴定、分离絮凝、等电位性质和土壤对铵吸附等。

我国农民素有施用有机肥料的习惯,对农业长期发展起了很大作用。他从土壤有机─无机复合作用及土肥相融的观点,阐明了有机肥对土壤有机─无机复合体形成的良好作用。

由于熊毅对土壤胶体化学研究的兴趣和专长,从1979年起,他多次邀请美籍华人徐拨和教授来土壤研究所讲学,传授新的学术思想和国际上的新进展,对我国土壤物理化学的研究起了有益的推动作用。在熊毅的晚年,他组织和指导有关人员并亲自撰稿和审稿,编著了《土壤胶体》第一册(土壤胶体的物质基础)、第二册(土壤胶体研究方法)和第三册(土壤胶体性质),分别于1983年、1985年和1990年由科学出版社出版发行,并获得中国科学院自然科学二等奖。这三册专著实现了他的宿愿和遗志。该书根据国内外60年代以来的成果和资料,对决定土壤性质,构成土壤物质基础的土壤胶体各组分和特性及其研究方法作了比较全面系统的总结。目前,国内外像这样理论到方法的专著尚未见到,它对我国土壤胶体的研究将起促进作用,同时还为地质矿物学特别是粘土矿物的开发利用、陶瓷工作、土木工程和地球化学探矿以及石油钻井泥浆处理等有关技术提供了重要参考依据。

(四)开创我国土壤生态与环境科学研究新领域

70年代初,熊毅以他科学家特有的洞察力,开创了我国土壤生态环境科学研究的新领域,对中国土壤科学的发展起了导向性的作用。 随着我国工农业生产的进一步发展,生态环境问题日益引起人们的关注和重视。在主持水稻土的发生及其肥力特征的研究时,他发现土壤肥力有明显的区域分异。为了推动太湖流域农业发展,他从保护土壤资源、保护生态环境出发,提出因土而异。为了推动太湖流域农业发展,他从保护土壤资源、保护生态环境出发,提出因土而异,建立用地和养地相结合的耕作制度的建议。与此

同时,还论述了《黄淮海平原的生态系统》(1979)。熊毅晚年把主要精力集中在新学科的开拓上,潜心致力于土壤生态学的研究。在1978年“全 国陆地生态会议”上,熊毅等11位科学家联名建议“认真加强对生态系统的科研工作”(“光明日报”)1978.11.28)。他首先论述了“土壤生态系统研究的意义和展望”(1978年在“全国陆地生态会议”上的报告),他认为,土壤生态系统的研究应以肥力为核心,研究影响肥力的环境条件、土壤与植物的关系以及物质循环与能量传递的特点。并阐明土壤生态系统 是一个为能量流和物质流所贯穿的开放系统,是多种组分所构成的网络模式,它不是各组成的简单总和,而是各组成相互作用的产物,人们想要索取生物产品,就应该给土壤归还或补足从中所取走的成分。

从土壤生态系统研究入手,熊毅进而研究农业生态系统。在“生态系统在农业生产中的重要作用”一文中(1981),他论述了农业生态系统的涵义和特点,强调要针对具体情况,分别采取保(护),改(造)、建(设)的对策,这是农业生态系统研究的三大任务。 同时,他建议把生态系统的研究和环境保护结合起来作为一个整体。在研究某一地区的土壤生态系统时,首先要研究该地区土壤生态系统的结构、功能与演变上的地区差异,采取调控措施,建立良好的农业生态系统。同时,他还撰定了黄淮海地区和太湖平原农业生态分区方面的论文,成为研究农业生态区划的先声。

(五)开拓水稻土研究与土壤肥力综合观点

熊毅也是我国土壤发生和土壤资源研究的先驱。熊毅对水稻土发生和肥力的研究卓有成效,早在1941年他就发现,具有漂白层的水稻土的形成过程不是灰化作用,而是铁锰还原淋溶的结果。这一观点,后来得到国内外学者所公认。他还对太湖地区的水稻土及其肥力特征进行了广泛的调查研究,指出土壤渗漏性和土壤内外排水条件,是限制农业生产进一步发展的重要因素,并归纳为“水稻喜水又怕水”的警语,形成了以水为核心的土壤肥力论点。随着稻稻麦三熟制推行,引起一些地区土壤渍害,和土壤结构僵板,引起他极大的关注,提出了防止其土壤渍害的合理建议。并组织编写了“太湖地区水稻土及其肥力特性”一系列论文,在国际水稻土讨论会上宣读后,受到与会学者的赞许。他撰写的“耕作制对土壤肥力的影响”论文,对南方各省稻田因地制宜改革耕作制度有指导意义。

通过太湖地区水稻土发生以及土壤有机无机复合体的研究,熊毅发展了土壤肥力的综合观点,进一步阐明了土壤肥力的实质。他在“土壤科学研究要面向经济建设”一文中明确指出,“土壤肥力是土壤的基本属性和质的特征,是土壤从营养条件和环境条件两个方面供应和协调植物生长发育的能力,是有关农业生产的土壤物理化学和生物特性的综合反映。由于土壤具有肥力,植物才能在土壤上定居和发育,并利用太阳能合成新的有机物质”,同时指出,“土壤肥力的因素及其指标是因时、因地、因作物而异的,并且还因所要求的产量水平

不同而产生变化” (1983)。这种综合观点,强调了土壤营养条件、环境条件与植物生长三者的统一,扩展了只以土壤养分为内涵的土壤肥力概念。

虽然熊毅故世多年,但其以诚待人,对后辈谆谆教导、热爱科学事业,勇于创新,鞠躬尽瘁,死而后已的精神,以及为我国土壤科学的发展所建立的功勋是永不磨灭的。土壤学界的后继者们将永远缅怀他。

(王遵亲、徐

第三部分 重大任务与成果

自建所以来,我所一直坚持为国民经济建设服务的方针,积极承担国家重大任务,取得了一系列重大成果,为我国的农业发展和生态环境建设做出了重要的贡献。迈进21世纪,土壤科学面临新的机遇和挑战,在不断满足国家需求中求发展是我所永恒的方针。因此,我所继续积极争取和承担国家重大任务。目前正在进行的重大项目有国家重点基础研究发展规划项目(973)、国家“十五”重大科技专项项目(863)以及国家自然科学基金重大项目等。这些项目不仅为我所“十五”期间的科研工作注入了新的强劲动力,而且也展示了我所较强的科技竞争实力。

在承担和完成国家任务的同时,我所学科建设也得到了长足的发展,一些领域的研究在国际土壤学界已占有重要的地位。由我所主编的《中国土壤》、《中国土壤图集》和《中国水稻土》均获国家自然科学二等奖。这些专著的出版是中国土壤科学工作者对我国乃至世界土壤科学的发展做出的重大贡献。

一、土壤质量演变规律与持续利用研究 (国家重点基础研究发展规划项目)

(一)立项过程

在1997年争取“土壤质量演变规律与持续利用研究”项目立项时,我所领导非常重视,所领导班子多次研究,分别组织本所的老、中、青科学家献计献策,提出了10多个研究题目建议和设计方案,并成立了曹志洪任组长,史学正任秘书,院士为指导,中青年科学家为主的973项目建议书起草小组。此外,邀请全国各地土壤学界的知名专家共同商量和参与,三次组织北京、沈阳、南京、杭州、上海、武汉、西安、成都等地的科学院、农业部、农业大学、农科院等单位的土壤专家来宁讨论和修改。到1999年5月,一共写作和修改了项目建议书15稿。进行了所内8次、科学院3次、科技部和香山会议各1次预试报告。1999年8月,最后一次去北京香山会议上答辩并被通过的报告是由当时任所长的张桃林主讲,由曹志洪协助回答提问的。项目于1999年9月正式启动,曹志洪研究员和周健民研究员被聘为首席科学家。 本项目的立项成功是全所上下共同拼搏的结果,是全国土壤学界共同努力

的结果。项目建议不仅得到本所李庆逵、赵其国、朱兆良院士的提议和支持,而且得到浙江大学农业同位素专家陈子元院士、上海分院土壤动物专家尹文英院士参与提议和支持。建议书起草和修改过程中得到了中国科协周光召主席、中国科学院陈宜瑜院士等领导和章申院士的积极支持和指教。此外还有石元春、毛达如、刘更另、林 葆、张世贤、陈恩风、唐敖庆、沈善敏、孙铁珩、陈华葵、李学垣、袁可能、王人潮、史瑞和、丁瑞兴、唐克丽、朱锺麟等专家的书面或口头建议意见。

(二)项目的科学内涵及意义

土壤是人类赖以生存和发展的物质基础。粮食安全保障始终是我国社会经济发展中的首要战略问题。我国现有耕地20亿亩,人均占有量不足世界平均水平的1/3,而贫瘠化、盐渍化、酸化和污染等原因导致的中低产田又占总耕地面积的2/3以上,有些土壤的质量呈下降的趋势,对21世纪我国16亿人口粮食安全、生活质量提高和可持续发展构成严重威胁。我国增加耕地的潜力十分有限,提高土壤质量进而提高单产、改善品质是保障我国粮食安全的重要途径,也是土壤科学面临的严峻挑战。因此,面向21世纪的现代土壤科学,亟需建立既能实现作物高产,又能实现土壤可持续利用和最小环境负面效应的土壤质量控制理论。土壤质量是土壤肥力质量、环境质量和健康质量的综合量度,是土壤维持生产力、对大气和水体环境的净化能力,以及对有机无机有毒物质的消纳降解,以保障人和动植物健康能力的综合体现,也是现代土壤学的发展前沿和研究核心。随着世界范围的土壤质量退化及其对生态安全的威胁,原来以提高粮食产量为主要目标的传统土壤学正在向既要增加粮食产量,又要提高产品品质;既要改善土壤肥力质量,又要保护环境、优化生态,促进人畜健康等多目标的现代土壤学发展。这就使得表征土壤生物生产能力的土壤肥力质量不再是评价土壤质量的唯一指标,而必须把表征土壤保护大气和水体质量的环境质量以及表征土壤容纳、吸收、消解各种污染物质从而生产出对植物和人畜安全的产品之健康质量也作为评价土壤质量的重要指标。 土壤质量概念的引入已成为现代土壤学发展的标志。它不仅是土壤学研究内容的拓展,更体现了土壤学研究重心的转移,这是土壤学发展进程中的一次质的飞跃。 通过土壤质量演变规律的研究,必将极大地丰富现代土壤学理论。 (三)研究内容和课题设置

本项目根据我国土壤资源多样性、复杂性和人为作用强烈的特点,在继承以往土壤学研究成就的基础上,紧紧围绕当今土壤科学发展的前沿领域-土壤质量的新概念、新理论开展研究,从土壤质量变化的主要过程机理入手,通过对土壤系统内部各种物理、化学、生物学过程的研究,以及土壤圈层界面间物质交换规律及其对全球变化、水质污染、动植物健康的影响机理的研究,阐明土壤圈内部和圈层界面的物质循环与交换过程及其对土壤质量的影响机理,为土壤质量的科学管理提供理论依据;遴选表征土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量的指标,运用高层次综合、多指标量化手段,建立土壤质量综合

指标体系和评价系统―最小数据集,提出土壤质量国家标准的建议方案;以此为依据,选择主要耕地土壤(水稻土、红壤、潮土和黑土)进行质量评价,并运用遥感和尺度转换等技术手段,阐明土壤质量时空演变规律,建立相关的土壤质量数据库与咨询系统,预测土壤质量的演变趋势;在此基础上,依托我国各类型区的野外试验站,通过定位观察、田间试验和数值模拟等方法,结合现代生物技术与手段,创建主要耕地土壤质量的保持与定向培育理论。

据此,该项目前三年共设置了11个课题:第1~4课题是我国东部4类代表性耕地土壤(红壤,水稻土、潮土、黑土)目前存在的主要质量问题及其形成过程和机理,创立改良和培育优质土壤的理论和实践。第5~8课题是土壤与大气、水体、生物、岩石之间的物质交换规律及其对全球变化、水质量、生物生产和动植物健康的影响机理和对土壤质量的反馈机理研究,创新和发展土壤质量理论,第9~11是三个宏观研究课题,即土壤质量指标体系和评价系统、土壤质量时空演变规律和预测预报系统的研究,为土壤质量的科学管理提供理论基础,并为土壤质量国家标准的建议方案提供技术依据。这11个课题由土壤所牵头的有7个,沈阳应用生态所牵头2个,浙江大学和中国农科院各1个,参加研究的总人数达140多人。2001年以优秀的成绩通过中期评估,并根据专家和科技部的意见将课题数调整合并为8个。 (四)研究成果

项目实施以来,野外考察涉及16个省(市),115个县,部署田间实验55个,建立野外定点观测点50个,采集土样6000余个,生物样3000余个,水样3000余个,气样10000余个,新分析数据20万个,整编历史数据65万个,新建立数据库6个,编制土壤质量图60幅。本项目不仅基本完成了前三年的计划任务,实现了预期目标,而且取得了如下的阶段性成果。 1) 初步揭示了主要类型耕地土壤质量限制因子及其交互作用的机理,为定向培育优质土壤提供了依据。初步研究表明,太湖地区水稻土氮和有机质有所提高,磷素全面积累,钾素和中、微量元素亏缺。研究发现,稻田土壤潜育化过程中硒被还原,使生物有效性下降,太湖流域的水稻土供硒不足,稻米含硒低于国家标准,对人畜健康构成威胁,并就此提出了相应的技术措施,申请了国家专利。同时改进和建立了稻田土壤中微生物生物磷测定的新方法。红壤质地退化是其肥力退化的最重要的特征之一,而质地退化又与红壤的有机质锐减、结构破坏及颗粒组成变化有密切关系。在不同尺度(控制条件、田间和区域)上系统研究了潮土的水、肥、盐循环过程与肥力和环境质量的关系,并建立各种模型进行定量半定量的表达,以阐明潮土质量演变趋势。研究结果揭示,黑土区有机质含量自北向南逐渐下降,而且各发生层中胡敏酸、胡敏素的含量也有自北向南逐渐下降的规律,但富里酸却是逐渐增高的。

2) 研究表明,我国稻田CH4排放量变幅很宽。究其原因是我国稻田冬季水分状况的变幅较大所致。一般冬季田间含水量越高,稻季CH4排放量就越大。

太湖流域4个水稻土的田间试验结果表明:稻田土地平整,没有坡降,更有15厘米的田塍阻挡,在同等降雨量下,稻田所产生的径流量仅为旱地的1/5~1/10。稻田向水体排放的径流磷仅为旱地的1/4~1/8。即使是同一块稻田,尽管长三角地区麦季的降雨量一般要比稻季的少,但麦季土壤裸露的时间长,还要挖深沟排水,因此麦季的径流总量反而比稻季大,向水体排放的磷量也是稻季的2~3倍。从环境保护和生态条件不利于冬麦生产及农业结构调整考虑,建议长江三角洲地区放弃冬麦的生产,但要尽量稳定水稻面积。

稻田土壤中氮素以铵态氮为主,硝态氮含量很少,证明稻田土壤一般不存在对地下水的硝态氮污染问题。旱地土壤特别是蔬菜地的硝态氮和速效磷含量比稻田高5~10倍,对地下水水质威胁很大,蔬菜产区地下水有80%以上硝态氮超标。蔬菜地土壤有效磷非常高,对城乡结合部的地表水体富营养化有极大的威胁。蔬菜基地的布局应作调整。在目前施肥水平下,长三角地区磷和氮的农业面源污染对水体的贡献率不超过10%,这得益于占本区70~80%的耕地是稻田。城乡生活污水和畜禽养殖业的排泄物是面源污染的主要贡献者,达75~85%。

采用C18固相萃取和索氏提取、气-质联用仪分析法,对太湖中12个采样点的水和沉积物样品中有毒有机物进行了分析,结果表明,太湖水中检出有机污染物273种,比1985年(73种)增加了200种,其中优先控制污染物6类43种;沉积物中检出有机污染物188种,其中环境优先控制污染物6类24种。几种可对比的有机污染物浓度增加9~100倍,有机物污染种类和程度有加重趋势。

蔬菜地养分、污染物的累积迁移规律及其对农产品品质影响的研究揭示,露地蔬菜土壤的养分含量总体上是下降的,而保护地蔬菜土壤则是普遍的“富营养化”―磷素和硝酸盐累积,直接对地下水有污染威胁,且有使土壤酸化或盐化的可能。

旱地农业促进镉等有毒元素通过土-岩界面进入作物;抛荒则有利于有毒元素向表面聚集;而天然林和人工森林植被下则把有毒元素以生物或非生物的方式固定在土-岩界面上。

3) 解译土壤质量演变的时空分异规律,探索土壤质量表征理论及量化表达的指标体系,为制订国家土壤质量标准提供依据。本项目通过对过去土壤普查资料及其他土壤研究的历史资料的整合,以国家土壤肥力监测基地、中国生态网络台站研究计划(CERN)及长期肥料试验网为基础,以土壤肥力质量的演变为重点,开展了对土壤质量时空演变规律的研究,初步建立了土壤质量时空变化、空间分异的预测模型和评估预警系统。此外,还完成了我国四类耕地土壤质量指标的初步遴选,制订了土壤质量最小数据集。明确了影响土壤质量的主要因子,初步提出了水稻土质量指标体系,拟订了太湖流域水稻土土壤肥力质量和环境质量指标的等级划分原则及建议标准。

4) 召开了三次国际学术研讨会,开展了相应的国际合作。有50余篇论文

被SCI及EI收录,受到国际同行的好评。在国内重要学术刊物上共发表论文160余篇,登记专利10多项。项目培养博士和硕士共100余人。

三年多的研究工作已取得的一些创新性的成果,对解决我国水体富营养化防治、土壤肥力的提高、环境质量的控制和土壤质量与人畜健康的关系等问题提出了建议,有的建议已为政府决策部门采纳。

(曹志洪)

二、长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理

(国家重点基础研究发展规划项目)

(一)立项过程

为使我国东南沿海地区在经济持续快速发展过程中避免环境污染与环境质量进一步恶化,改善环境质量,提高农产品的国际市场竞争力,保障生态安全、食物安全和人体健康,是一项事关国家可持续发展的重大问题。

为此,早在1998年,在赵其国等院士和专家们的建议下,在国家自然科学基金委支持下,以南京土壤研究所为核心,首次提交了题为“东南沿海经济快速发展地区环境质量演变与调控机理”的973项目申请建议书。1999年又提交了题为“东南沿海经济快速发展地区环境质量演变机理与调控原理” 的973项目建议书。2001年,在东南沿海地区考察和香山科学会议基础上,在中国科学院资环局的支持下和在赵其国、章申、朱兆良、冯宗炜院士和骆永明研究员的建议下,再次以土壤所为依托单位提出申请,这项题为“东南沿海典型经济快速发展地区环境质量演变机制与调控原理”项目,顺利地通过了国家科技部组织的预评、初评、并进入最后的综合评审。同年,在赵其国、章申、傅家谟等多位院士及专家们的共同努力下和国家有关部门领导的支持下,2002年2月26日,国家科技部专门颁布了“东南沿海典型经济快速发展地区环境质量演变机制与调控原理的国家基础研究规划发展项目申请通知和指南”。

根据“通知”精神和“指南”的要求,在中科院、教育部、国家环保总局和农业部四大部门领导建议下,成立了以骆永明为召集人的6人专家小组,组织联合申请。另外5名专家组成员是杨肖娥(浙江大学)、朱彤(北京大学)、朱永官(中科院生态环境中心)、柴发合(中国环科院)和张维理(中国农科院土肥所)。经过中国科学院、教育部、农业部和国家环保总局四大部门有关领导和专家们的多次研讨,形成了“东南沿海典型经济快速发展地区环境质量演变机制与调控原理”-973项目建议书,于2002年4月15日按时提交给科技部。建议书中,代表四大部门的赵其国、陈子元、任阵海、刘更另院士和骆永明研究员为项目建议人,骆永明、杨肖娥教授和朱彤教授被推荐为项目首席科学家。2002年9月8日在成都顺利通过了科技部组织的答辩会。

2002年12月27日国家科技部正式公布实施,明确了批准项目的题目为“长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理”,研究周期为5年(2002年12月至2007年8月),总经费3000万元,课题编号为:2002CB410800。依托部门是中国科学院和教育部,依托单位是中国科学院南

京土壤研究所。首席科学家是中国科学院南京土壤研究所研究员骆永明博士,由骆永明、杨肖娥、朱彤等9人组成专家组负责整个项目的研究工作。专家组组长由骆永明担任,副组长由杨肖娥、朱彤担任。中国科学院院士赵其国等为项目的学术指导。

为了便于管理,项目设管理办公室,由吴志东、吴龙华、宋静协助骆永明负责管理和协调各课题的科研工作。 (二)项目的科学内涵及意义

该项目以改善环境质量、保障农产品安全和人体健康为目标,围绕东南沿海典型经济快速发展地区─长江、珠江三角洲地区土壤、大气环境质量演变,污染物在土壤-植物系统迁移转化规律、农产品安全生产原理和污染控制对策及环境质量调控战略等重大科学问题,以改善生态环境质量和保障人体健康为目标,以大气环境质量-土壤/水环境质量-农产品质量为研究主线,系统、深入地研究区域土壤、大气复合污染过程和形成机制,主要污染物在农田生态系统(土壤-植物-大气)中迁移、转化和积累规律及其界面过程、通量与生态效应,土壤、大气及农产品污染控制、削减和修复的理论与方法,区域污染宏观控制对策和环境质量调控战略。从而为遏制、避免和控制区域土壤和大气等环境质量恶化,恢复重建污染退化环境,改善和提高生存环境质量,保障区域可持续发展提供科学依据和技术原理;为我国中、西部乃至东南亚地区未来的环境保护和可持续发展提供理论、方法和途径。通过该战略性的基础研究可推动我国环境科学技术迅速发展,加快区域环境科学研究领域跻身于国际前列。 (三)研究内容和课题设置

该项目拟解决的关键科学问题包括:(1)主要污染物在环境介质中及界面间迁移、转化、积累与时空变化规律;(2)区域土壤、大气复合污染形成机制;(3)主要污染物的生态环境效应;(4)土壤污染控制、修复与农产品安全生产原理;(5)区域复合环境污染的预测、预警与调控原理。围绕这些问题,拟开展的主要研究内容是:(1)典型区大气复合污染的观测、形成机制和大气污染物传输过程及其地表生态环境效应。包括区域大气关键物种测量和污染物的传输,典型区域近地层大气复合污染观测及污染过程演变;大气复合污染形成机制;痕量物质的地-气交换通量、释放模式和释放量的区域分布;大气复合污染对地表生态系统的危害与大气污染沉降的临界负荷。(2)主要污染物在土壤中时空变化、迁移转化、污染机理和生态环境效应。包括典型地区土壤中污染物的来源及时空分布;重金属在土壤中的形态转化动力学及其生态效应;持久性有机污染物在土壤中的形态转化动力学及其生态效应;氮、磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水体环境质量影响;主要污染物在土壤中交互作用机制、复合污染特征及其生态效应。(3)主要污染物在土壤-植物系统中迁移、转化、积累规律与农产品安全。包括重金属在土壤-作物生态系统中的迁移、积累与农产品品质的关系;持久性有机污染物(农药)在土壤-作物生态系统中的迁移、积累与农产品品质的关系;典型污染物(硝酸盐)

在菜地生态系统中的积累、转化机理及其对蔬菜品质的影响。(4)区域大气、土壤和农产品的污染控制、削减、修复和环境质量调控策略。包括土壤中主要污染物的控制、削减与污染土壤修复;土壤-作物系统污染诊断及预警与农产品污染的调控机制;区域大气复合污染的调控原理;区域社会经济发展与环境质量状况的数字表征与信息集成;区域环境质量的综合评价方法和指标体系;复合型环境污染模拟、预测和预警技术;复合污染与高风险污染控制区域协调理论和机制;区域复合性环境污染控制指标。

根据研究的需要,该项目下设11个课题,它们是:区域大气复合污染的立体观测及污染过程;区域大气复合污染的形成机制;地-气物质交换及大气复合污染对地表生态系统的影响;重金属在土壤-植物系统中迁移、转化和积累规律与农产品安全;持久性有机污染物在农田生态系统中的环境行为与生态效应;典型污染物在菜地生态系统中积累、转化机理及其对蔬菜品质的影响;氮、磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响;土壤复合污染过程、形成机制及其生态效应;高风险污染土壤环境的生物修复与风险评价;典型区土壤和作物中重要化学物质的时空分布规律和风险预测;以及长江、珠江三角洲地区环境污染控制对策与环境质量调控战略。

该项目由中国科学院南京土壤研究所、浙江大学、北京大学、中国农业科学研究院、中国环境科学研究院、中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院生态环境研究中心、中国科学院地理科学与资源研究所、国家环保总局南京环境科学研究所等10家单位共同承担。中国科学院南京土壤研究所主持或联合主持其中的5个课题。

(四)研究进展、初步成果及创新点

目前,该项目正在深入进行中,各课题都已进入田间观测、野外采样和模拟试验阶段。

预期的创新点是:⑴区域大气复合污染特征及形成机制和非均匀下垫面地气交换通量测量理论和方法;⑵土壤-植物中污染物的积累机制与农产品污染诊断预警;⑶土壤复合污染的表面化学机制和生态环境效应评价;⑷污染土壤环境的植物-微生物协同修复原理;⑸人口密集、人地矛盾突出和经济社会持续快速发展地区环境质量演变的预测和调控理论。

(骆永明、吴志东)

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