縱觀劉更另的人生,追求科學、探索科學、發展科學、獻身科學是他學術成長中近乎唯一的奮斗目標。他勤于思考,勇于探索,善于在平常現象中發現問題,從而研究解決生產問題,為我國土壤肥料與植物營養科學發展奠定了堅實的基礎。
亂世求學
1929年2月15日,劉更另(原名劉賡麟)出生在桃源縣茶庵鋪鄉。這是位于武陵山區的一個小山沖,青山環繞,蒼松翠柏,森林茂盛。離茶庵鋪不遠處就是被譽為“世外仙境”的“桃花源”“秦人古洞”,那里更是芳草鮮美,落英繽紛。
劉更另三歲就在家跟隨母親讀書識字,七歲開始上小學。1937年日寇全面侵華,由于戰時桃源動亂,八歲的劉更另在家隨父母補習國文,又跟本村老先生陳延英讀古書,練習書法。九歲那年,父母劉愛謙、龍鳳姿覺得讀古書沒有出息,便把他送到桃源私立天祿小學讀書,直到初中畢業。
當時正值抗戰時期,每逢“七七”紀念日,劉更另便跟隨師生一起到市鎮上宣傳抗戰。一次,有一位先生在“七七”紀念會上為死難戰士含淚,讓年幼的他深受感動!
天祿學校十分重視古文、作文,誰作白話文無形中會受到輕視。由于劉更另的作文很好,深得國文老師夸獎,且其他科目成績也不錯,又守規矩,是先生們印象中的“好學生”。1940年派他參加桃源縣的演講比賽,獲得優秀,為學校爭了光,更受老師同學看重。
1943年7月,劉更另的初中學習在日本侵略者的炮聲中結束,接著他逃到“安全區”湘西沅陵永綏報考高中。次年8月,15歲的劉更另考入湖南省國立第八中學永綏(現花垣縣)高中分校學習。
1946年冬,劉更另的年僅36歲的父親劉愛謙因病去世。此后,家庭負擔繁重,無力供應學費,正在讀高中二年級的劉更另被迫休學在家。母親也病倒了,全家靠祖父劉榮五、祖母全玉梅種田養豬過活,生活極為困苦。
1946年為抗戰勝利第二年,師生復員回家,安徽籍師生返回該省成立的幾所學校,其它省籍的學生就近選擇學校就讀。國立八中隨之自然解散。年底,劉更另轉入湖南臨澧省立十四中學讀書,直到1947年8月高中畢業。
科學報國
1948年8月,19歲的劉更另考取國立武漢大學獎學金。10月,進入武漢大學并選擇農學院森林系學習。
局勢的動蕩、社會的腐敗、國民黨的暴政,讓劉更另感到苦悶。進大學不久,他參加了“大地讀書會”,慢慢接觸了進步思想,這給他帶來了希望、喜悅和勇氣,他的精神開始起了變化。不久他參加了反饑餓、爭溫飽等學生運動,逐步懂得了一些革命道理,心情變得開朗。
1949年1月,劉更另被吸收參加了黨的外圍組織——中國新民主主義青年聯盟。5月16日,他與同學們一起在武昌“閱馬場”迎接武漢解放。6月,他參加了武漢大學職工工會,當工人的文化教員。6月6日上午在去參加革命工作的路上,他決定將自己的姓名“劉賡麟”改名為“劉更另”,表示自己已變成另一個人,一切從頭開始,開始新的生活。抓住時間,珍惜時間,科學利用時間認真讀書,用知識報效祖國——這是他的座右銘!
1952年8月,23歲的劉更另在武漢大學農學院農業化學系畢業。系主任陳華癸教授在他的畢業鑒定意見中這樣寫道:“學習很積極,富于思想性,注重實際應用。做事認真,肯鉆研。對于土壤科學的業務信心高。適合教學、試驗場技術工作。”
武大畢業后,劉更另服從黨的分配來到河南省農業試驗場報到。他工作熱情很高,并抱定科學報國的理想和決心。在工作中他理論聯系實際,堅持主動聯系群眾,1953年五四青年節受到河南省農林所團總支的表揚,1953年兩次被評選為“先進工作者”。
1954年4月,劉更另被選為留學蘇聯預備生,學習專業為土壤肥效。次年9月,進入蘇聯季米里亞捷夫農學院研究生院學習,并擔任中共留蘇學生黨支部書記。由于院校教研組條件好,導師契日夫斯基指導很認真,劉更另充分抓住一切有利條件,虛心學習,掌握了關于耕作學方面的理論基本知識,學會了如何科學分析問題。但當時學習范圍較窄,掌握方向不熟練,學術思想存在著理論脫離實際的危險,劉更另曾回憶說:“記得我在蘇聯學習的時候,導師契日夫斯基常常用季米里亞捷夫的一句名言教導我,要我‘學會同植物說話’,使我了解科學觀察的重要性。”這句話成為劉更另一生科學生涯的座右銘。
1957年11月15日,正在莫斯科訪問的毛澤東主席在莫斯科大學禮堂接見了中國留學生。當時劉更另站在第一排,親耳聽見毛主席說:“世界是你們的,也是我們的,但是歸根結底是你們的……”這是一個令他終生難忘的時刻。
在蘇聯學習的4年時間里,劉更另如饑似渴地學習以土壤學為基礎的耕作學,并廣泛汲取各種與農業有關的知識。導師契日夫斯基不僅教他國際上公認的試驗方法,還使他懂得了科學試驗觀察以及“與植物說話”的重要性。在蘇聯學習期間,除了西伯利亞,劉更另走遍了蘇聯許多農村、農場和農業科研院所。艱苦的求學經歷,淵博的科學知識,為劉更另的科學人生打下了堅實的基礎,也為他在此后半個世紀的科學研究中提供了源源不斷的力量源泉。
五大發現
從1960年開始,劉更另帶領科研團隊建立了南方紅壤改良實驗站。南方14省(區)總面積約218萬平方公里,占國土面積的22.7%,主要土壤類型為紅壤。改良紅壤具有重大戰略意義。
半個世紀以來,劉更另帶領科研團隊堅持服務“三農”,將紅壤改良成大農業發展模式,農田、荒丘、荒山,糧食、畜牧、林草業綜合經營。對于一位土壤學家來說,他一生殫精竭慮,付出了所有心血和辛勞,不愧為當代土神,更是當代農神,大農業之神。在多年的科學研究中,他有五次重大發現。
一是首次發現鴨屎泥田缺磷。從上世紀60年代初至70年代末,劉更另先后系統研究了南方低產水稻田改良,首次從鴨屎泥田冬干水稻“坐秋”中發現為缺磷所致。這一重大發現,揭示了該類土壤低產的原因和特性,闡明紅壤性水稻田土壤磷素變化的規律性,并證明這類鴨屎泥低產田“冬干坐秋,坐秋施磷”增產10~25%的特效,在“泥團融化、磷素活化、生土熟化”的深入研究中取得重大突破。這一重大發現為南方低產田施用磷肥,防止水稻“坐秋”,種植冬季豆科綠肥、以磷增氮,為發展“雙季稻綠肥制”提供了重要科學根據。新的耕作制度具有明顯的優越性,每畝增產稻谷150~200千克,1965年被列為“國家重大科技成果”在南方推廣,該年僅湖南一省就增產稻谷1.8億千克。
二是首次發現雙季稻綠肥田缺鉀。上世紀70年代初,劉更另科研團隊在系統研究“雙季稻綠肥輪作制”中,進一步發現“早稻苗好谷差,晚稻谷好苗差”的現象。這些現象限制了雙季稻產量的進一步提高。他抓住這個“牛鼻子”,在不同類型的稻田布置了167個水稻鉀肥田間實驗,其試驗結果否定了南方稻田“只缺氮,不缺鉀”的定論,揭示了溫度、光照、空氣濕度以及土壤鉀素養分與水稻生長發育之間的相關性。確認必須施用適量鉀肥,創造良好的土肥條件才能保證雙季稻充分利用光熱資源、提高籽粒千粒重這一新的理論依據。
在早稻管理上,他首先提出“增施鉀肥、調節氮鉀比例、促進植物碳氮代謝”,提高籽粒千粒重,增加早稻產量;在晚稻管理上,他提出“培育壯苗、推行早扦、早管、早追肥”的科學管理措施,首次取得“晚稻超早稻”20%以上重大成果。衡陽地區接受他的“晚稻超早稻”建議,8個縣360多萬畝晚稻,連續五年大增產,平均每年增產稻谷18.6%,晚稻總產量增加5.6億千克,受到農業部和湖南省的獎勵。
三是首次發現紫色泥田缺鋅。上世紀70年代中期,湘南衡陽等地區許多紫泥田,水稻出現與“坐秋”完全不同的“僵苗”現象。經過多地現場考察,土壤、植株取樣分析,證明為水稻缺鋅所致。
從1981年開始,劉更另帶領科研團隊蹲點三年,在衡陽地區衡南縣等典型紫色泥田、灰泥田等布置大量田間試驗,試驗結果肯定了水稻“僵苗”是由土壤缺鋅引起的。每畝施硫酸鋅1000克,可增產稻谷50千克以上,在衡陽地區推廣,當年增產稻谷460多萬千克。1982年在衡陽地區示范推廣20多萬畝,增產稻谷1670多萬千克,1983年又在衡陽、零陵、邵陽等三個地區擴大示范推廣,僅衡陽一個地區統計推廣55萬畝,估計增產稻谷8500多萬千克。
四是首次發現常寧砷毒田。上世紀70年代末,劉更另兼任衡陽地區主管農業副組長,與衡陽地區領導一同在湖南常寧縣考察,發現大片水稻田嚴重干旱,禾苗生長很差,可是農民不澆水,后來才知道這種田絕對不能澆水,也不能施用有機肥,否則顆粒無收。
劉更另帶領科研團隊,通過深入調查發現,常寧縣農民稱作“冒禾洞”水稻為土壤中的砷中毒所致。根據25個點取樣分析,該地區土壤中含砷量高達2000mg/kg,超過世界土壤平均含砷量的400倍。這一現象是書本上從來沒有討論過的。
劉更另開始研究砷化物在土壤中的化學行為及其與植物生長發育的關系,找到了改良“砷毒田”的有效措施——首先要保證植物養分,特別是鉀肥的供應,大量施用火土灰和起壟栽培法都能提高砷毒田的水稻產量。這為農業防治“砷”污染找到了新途徑。這項結果多次被國際同行引用,并編入我國大學教科書。也成為21世紀我國稻田重金屬污染防治的重要理論依據。
五是首次發現次生植被的演變規律。80年代初,開發南方紅壤丘陵山區,建立鞏固的農、林、牧業基地,無論是對社會效益和經濟效益,還是生態效益都具有重要的意義。首先就是要迅速恢復紅壤丘陵植被,增加覆蓋度,改善生態環境,防止大面積水土流失和旱、澇、冷、熱等自然災害,預防南方出現大面積的“紅色沙漠”。
1981年開始,劉更另在湖南祁陽新征130余畝裸露荒山并修建圍墻,1982年建立南方紅壤丘陵區荒山次生植被生態恢復與水土保持試驗,先后布置系列長期定位觀測區,探索紅壤裸露荒山在植被恢復過程中數量變化和群落演變的規律。
經過16年的定位試驗,發現南方紅黃壤地區,水熱條件優越,在裸露荒地、過度放牧的草地上只要排除人為破壞,植被能迅速恢復。在長期定位監測的基礎上,他驚喜地發現了紅壤裸露丘陵區在植被恢復過程中植物種類、數量變化和“草—灌—喬”植物群落演變的規律性。同時,針對紅壤地區季節性干旱的特點,創造出“水平淺溝,溝坑相連,分散蓄水”的辦法,把春夏季(4~6月)雨水滯留在深層次土壤中,待到旱季(8~9月)利用,取得明顯效果。
劉更另建立的“南方次生植被恢復理論”被大面積推廣應用,生態迅速恢復,水土流失得到控制。目前,國家“退耕還林”重大項目廣泛應用這一模式,并取得重大社會、生態效應。
情牽“三農”
1977年3月,劉更另完成世界名著尤·李比希的《化學在農業和生理學上的應用》的翻譯工作,于1982年12月由農業出版社出版。該書所闡明的許多農業化學科學理論問題,對中國農業、農業科學的發展具有很大的現實意義。
上世紀80年代初,劉更另應用尤·李比?!痘瘜W在農業和生理學上的應用》理論,對我國農業化學進行基礎性研究。他先后在湖南祁陽布置了“水稻陰離子試驗”“水稻種植制度試驗”“水田氮磷鉀綜合因子試驗”等一系列的長期定位試驗。從80年代中后期開始,他主持在全國建立了包括南方紅土、東北黑土、西北黃土、新疆荒漠土等在內的9個土壤肥力和肥料效應長期監測實驗基地。
目前,這些不同土壤氣候帶上的多因素長期定位試驗,已經取得重大進展,回答了世界上很多農業化學不能回答的問題,引起國內外科學家的高度關注。它將為我國農業可持續發展戰略決策提供理論依據,也是我國土壤肥料與植物營養科學發展的里程碑。
此外,劉更另還科學應用南北溫差光照氣候差異,決策宏觀農作物布局。
在長期實踐中,劉更另充分了解到南方屬亞熱帶季風氣候型地帶的特性。這個地區無霜期長,冬季氣溫高,蒸發量小,土壤中含水量高,利用冬春季的光熱水分條件,可以發展油菜,豆類、大小麥,飼料和綠肥等等。為此,他帶領科研團隊,從1986年開始跟世界畜牧業發達國澳大利亞合作,開創我國“南方種草養畜”先河。從1986年開始到2002年整整16年,引進澳大利亞等國內外牧草品種340多個,選擇適合南方種植的牧草品種16個,引進魯西黃牛、馬頭山羊等草食動物,建立南方道縣、江永、衡陽等萬畝草食動物示范基地,開創了中國南方與澳大利亞畜牧業合作的新紀元。
在長期試驗基礎上,經過反復考察和南北氣候差異比較,劉更另就北方農作物宏觀決策布局提出了常人難以想象的創造性思路——根據自然資源特點來調整作物布局,利用西北、內蒙古日照好、溫差大、空氣濕度適中來發展籽實植物、纖維植物和油料植物。為此,他完成了中國工程院咨詢項目“科學建設新疆棉區”,實踐了他的科學思想。
劉更另站在我國農業資源環境科學及農業宏觀發展戰略的制高點,從1988年開始,參加主持國家自然科學基金重大項目“中國中長期食物發展戰略研究”。1990年開始,籌建《中國農業科學院山區研究室》和《河北省燕山科學實驗站》。此前,他的考察蹤跡遍布祖國的武陵山區、秦嶺山區、燕山山區等各個主要山區,為山區農業發展研究作出了重要貢獻,撰寫了“農業和農業的持續發展”“水、水資源、農業節水”等論文,引起學術界廣泛重視。河北省遷西、遷安等山區開發與節水農業取得重大突破,2002年河北省人民政府為他頒發河北省院士特殊貢獻獎。
縱觀劉更另的人生,追求科學、探索科學、發展科學、獻身科學是他學術成長中近乎唯一的奮斗目標。他勤于思考,勇于探索,善于在平常現象中發現問題,從而研究解決生產問題,為我國土壤肥料與植物營養科學發展奠定了堅實的基礎。他在長期實踐中總結出“抓生產問題,做基礎工作,用先進手段,攻薄弱環節,得綜合成果,出專門人才”的名言,成為引領年輕科技工作者科研創新前進的動力和方向。
(秦道珠系中國農業科學院衡陽紅壤實驗站副研究員,黃晶系中國農業科學院衡陽紅壤實驗站助理研究員)
①1964年,劉更另(中)與陳永安(左)、吳大倫在湖南祁陽官山坪試驗基地田間合影。
②劉更另(右)和好朋友劉守仁院士在一起。
③1957年,劉更另(中)在蘇聯季米里亞節夫農學院研究生院學習期間,與導師契日夫斯基(前)在野外考察。
憶劉更另先生與祁陽站的往事
■姚政
中國農業科學院祁陽紅壤實驗站(簡稱祁陽站)是以我國老一輩土壤肥料與植物營養學家、中國工程院院士劉更另先生為首的一批農業科研人員在上世紀60年代建立起來的我國南方一個農業科學綜合實驗站。我作為劉更另先生的學生,于1983~1984年、1988年作碩士學位、博士學位研究期間曾經在那兒工作生活了兩年半,妻子、孩子也隨我在那里一起生活。在導師劉更另先生的指導下,先后做了壟作對水稻生長與土壤性狀影響的試驗、湘南紅壤區農業生產狀況調查、完善實驗站工作條件等方面的工作。
當時的實驗站里已經裝備有比較完備的土壤肥料分析實驗室,可以進行各種土壤、植株的理化常規分析。在劉更另等老一輩專家的精心設計下,實驗站范圍里的幾百畝水田、旱地、山地上布置了很多試驗,大多是長期定位試驗。如水田和旱田里有肥料陰離子試驗、不同類型綠肥試驗、不同耕作方式試驗、鉀肥試驗、有機肥與化肥配比試驗等等;山坡荒地里有不同方式的植被自然恢復和人工恢復試驗、保水試驗、經濟作物栽培試驗等等;還有紅壤不同成土母質的肥力形成試驗。這些長期試驗的最初設計充分體現了劉更另為代表的老一輩研究人員對土壤肥料科學不懈追求和無私奉獻的精神。這些試驗最初的設計者和管理者大多還沒來得及總結試驗結果,就先后退休離開了實驗站,這些試驗為以后陸續來實驗站工作的研究人員、碩博士研究生提供了不可多得的研究平臺,也為我們國家留下了一片無價的科學試驗基地。
當時祁陽站所在的農村還比較落后,記得我們1983年新買進的一臺彩色電視,是方圓幾公里唯一的一臺彩電,每天晚上很多當地農民朋友要擠進來看電視。那時候我們的收入都不高,伙食也不太好,劉更另等老一輩專家就自己帶頭,組織全站工作人員搞生產勞動,種菜、養豬等,每個星期打一次“牙祭”,改善伙食。
大家生活都過得很充實,一心都放在工作上,我們還自發組織一些讀書會,能者為師,互幫互學,學英語、計算機、專業基礎知識等,共同探討一些試驗、研究中碰到的問題,真有點“世外桃源”的味道。
那個時候,大家都比較尊重知識,人際關系也比較單純,我們站里的工作人員文化層次普遍較高,老一輩研究人員多年來在當地打下了深厚的工作基礎,因此祁陽站很受當地農民和政府人員尊敬,我們到縣里、區里辦事,都得到當地熱情的支持和幫助。
祁陽站為當地的農業發展做了很多實事。據我所知,鴨屎泥田施用磷肥防治水稻“坐秋”、種植綠肥紫云英“以磷增氮”、雙季稻推廣鉀肥與晚稻超早稻等措施、紫色泥田推廣鋅肥、測土營養診斷、引進新品種等技術已基本普及,農民科學種田的水平較高。提起劉更另、陳福興、陳永安、楊守春、李純忠等一大批老專家的名字,幾乎家喻戶曉。許多深奧的科學道理變成順口溜,農民朋友隨口而出,如“筆桿子、黑胡子、麻葉子”是比喻鴨屎泥田“坐秋”水稻……
實驗站雖然地處偏遠鄉村,但那種純樸和諧的生活工作環境,現在已經很少見了。
(作者系劉更另的第一位博士生,曾任上海市農業科學院環境科學研究所所長)