中科院亞熱帶農業生態研究所：綠色·特色·本色

　　 積極策應和組織實施研究所改革，中科院亞熱帶農業生態研究所（以下簡稱“亞熱帶所”）建設和培育自己的特色，近幾年來，將喀斯特生態、農業面源污染、畜禽健康養殖等作為著力培育和推進的方向，科技創新取得了良好的進展。

　　亞熱帶所主持工作的副所長吳金水說：“這些年來我們一直朝建設中科院特色研究所努力，我們應有的‘特色’是什么？無論喀斯特生態、農業面源污染還是畜禽健康養殖等，都是呈現我國生態文明建設的‘綠色’！”

　　常年在田間地頭摸爬滾打，吳金水的皮膚曬得黝黑發亮——他稱這是他的“本色”，他和亞熱帶所里的男女老少一樣，正是靠這種和我國亞熱帶地區群眾打成一片的“本色”，才使亞熱帶所形成了今天自己的科研“特色”。

　　1 真金白銀的生態補償

　　喀斯特石漠化地區傳統以種植玉米為主，雖然解決了農民溫飽問題，但也是喀斯特地區水土流失的重要根源。地表碳酸鹽巖石風化之后僅有5%殘存形成土壤。堅守亞熱帶所“喀斯特團隊”長達20余年的王克林分析說：“要形成1厘米的土壤，南方紅壤丘陵地帶只需幾十年，而在廣西等喀斯特地區則要5000年甚至更長時間，特別不適宜高強度的耕作，因其導致土壤的流失速率甚至超過紅壤丘陵區，耕地迅速退化！”他認為，喀斯特地區的治本之策和最佳“產出”就是“好山好水好森林”。為此，動員干部改變“保糧”的政見，改造生態和經濟效益低下的農業結構，培育農民的新技能，他們沒少花費心思。

　　破解中國獨有的難題，他們將自己的心血融在廣西邊遠的貧困山鄉。曾馥平是其中的一個典型，他已在廣西環江縣扎根21年，當地老百姓叫他“真扶貧”，被環江縣當作“自己人”選為縣委常委和副縣長。

　　他們將基礎研究、技術研發與推廣應用、生態治理與民生改善有機結合，解決引種原本不適宜在廣西種植的椪柑等特色作物的栽培技術瓶頸，使落戶環江縣肯福的500余戶生態移民3年致富，打造出喀斯特區可持續生態移民模式，成為國家貧困人口轉移扶貧的樣板；在稀有人煙的大山中峰叢洼地里，建起了替代玉米種植的生態養殖和生態經濟林等生態治理衍生產業示范區。

　　他們在大山里建立了喀斯特生態觀測研究站，部署了一系列針對喀斯特生態系統獨特地表過程的原位觀測集水區、長期觀測研究樣地、長期定位試驗和農業科技應用示范區，引領了喀斯特地表過程與農業交叉研究領域，榮獲中科院科技促進發展獎一等獎。

　　王克林的團隊經研究認為：“喀斯特地區應改變傳統種植模式，減少人為干擾，通過生態治理與生態保育，向保護性種植的高值農業轉變。”發展適合當地的農林牧耦合的替代型草食畜牧業生產模式，他們提出形成西南喀斯特農牧復合帶發展戰略的布局建議。

　　環江站研究成果的推廣，得到地方和行業部門的認可和重視，廣西壯族自治區黨委副書記危朝安及水利部、環保部、國家林業局等部門領導先后到示范區考察與調研，示范區作為桂西北喀斯特生態恢復與產業發展模式，也是國家部委和地方政府石漠化治理與生態安全屏障建設的技術推廣現場。

　　環江站經過多年的科研積累，成為喀斯特石漠化、水土流失等生態環境觀測與研究平臺技術依托單位，有力支撐了國家發展改革委“石漠化綜合治理工程”、水利部“坡耕地水土流失綜合治理試點工程”、環保部“土壤重金屬污染修復工程”等項目的成功實施。享受到“生態紅利”的環江縣，日益重視生態保護和建設的重要性，并將生態立縣作為第一戰略。

　　通過對表層巖溶帶水源涵養功能的調控和水土保持研究，他們為環江縣木論鄉的天然礦泉水水源地保護等提供了技術支撐，2015年，木論鄉的思泉瓶裝高端礦泉水一經露面，就榮獲了中國高端瓶裝水與健康水展覽會“世界好水源”和“最佳養生用水”推薦獎。

　　他們開展喀斯特地貌關鍵水土過程、植被生態適應機制等研究，提升了環江喀斯特的科學和保護價值，支持了環江喀斯特2014年成功申報世界自然遺產。當前，環江站作為科技的支撐單位，正全力支持環江縣申請廣西農業科技園區和國家主體功能區劃的試點縣。

　　2014年，環江站完成的木論喀斯特森林25公頃大型固定樣地調查，成為我國乃至世界森林生態系統觀測研究的平臺。

　　喀斯特研究團隊也讓環江縣的生態環境有了綠色收獲：2011年，該縣被國家林業局列為廣西唯一的“碳交易”試點縣，有關“碳交易”頗具說服力的計算方法，使該縣得到了真金白銀的生態補償。

　　環江縣4000多平方公里的裸露石峰，如今逐漸披上生命的綠色，山民的年收入也從21年前的五六百元，增加到現在的五六千元。

　　2綠狐尾藻不再神秘

　　吳金水帶領農業面源污染治理團隊，從2008年開始承擔了國家“十一五”支撐計劃——城郊環保型特色農業環境技術研究與示范。

　　過去治理農業面源污染，主要采取種植菖蒲、水竹、美人蕉、蘆葦、雨久花等，但這些植物不僅生長期短，且長成之后就不吸收氮和磷。“既然要有所創新，我考慮到這些植物存在的問題，只作一些比對參考，但必須在植物選擇上有突破。”吳金水介紹說。

　　2008年春，吳金水發動肖潤林等三位教授跑遍長沙，在長沙市動物園找來綠狐尾藻，這是以前少有研究過的，在水污染治理上沒有人采用過。他們初步試驗發現：污水通過它后變清了許多，明顯優于同一試驗種植的其他十多種植物。秋天其他植物開始泛黃，綠狐尾藻直到冬天仍然是綠的。

　　金井鎮錫福村以養雞鴨豬，村支書王茂存是位明白人，焉能對村邊發生的變化熟視無睹？2012年春，王茂存帶領村干部找到吳金水：“我們每家約有50~100頭豬，養殖污水使得河水又黑又臭。可否幫我們治一治？”吳金水和肖潤林隨即帶錫福村干部到實驗站實地查看，一上午不厭其煩地講解。

　　幾個月運行下來，綠狐尾藻的生態濕地初步見效：進去又黑又臭的豬糞水，通過濕地出來的水很清澈。由此吳金水等得到啟發：投放綠狐尾藻的生態池一是氨氮要控制好，二是進水不能有油脂。稻草可保證其功能達5個月，也比其他的材料便宜許多。

　　2012年，吳金水團隊的副研究員、長沙縣科技特派員劉鋒到開慧鎮的葛家山村，做了4條生態溝。

　　“2013年，完成了開慧河生態大濕地處理工程。2014年開始城郊小流域環境保育體系的構建與示范。”劉鋒介紹說，“我們工程結束后也一直免費做采水樣的監測。模擬綠狐尾藻多級濕地對高濃度養殖污水的處理機理，同時通過長期試驗數據，計算出綠狐尾藻濕地對養殖污水的去除參數。”

　　在長沙縣開慧鄉葛家村支書湯長順的帶領下，本報記者來到開慧鄉葛家村三組實地查看。湯長順指著通往開慧湖的幾處溝渠說：“稻田里的水經過濕地后才排到湖里。亞熱帶所每星期都會來這里監測水質。我們在他們的悉心指導下，這里共搞成32畝的濕地，上游的水集中到這里凈化，達到很好的效果。”

　　2014年初的采樣測定中，經綠狐尾藻生態濕地的處理，養豬場的養殖廢水中無論COD，還是氨氮和磷等主要污染物濃度，都遠低于國家頒布的養殖企業強制排放標準，“綠狐尾藻，能高效去除水中有機物、氨氮等。豬舍里排出的水完全可以洗手。”作為長沙縣的第七批科技特派員，肖潤林也滿懷喜悅。

　　3控需求、減投入、阻遷移、治污染

　　1998年，吳金水從英國歸來，發現我國許多地區不再有從前比比皆是的清澈水體，一直留心尋找一個合適的小流域開展亞熱帶農業環境過程與農業污染治理研究與示范。直到十一年之后，吳金水爭取國家支撐計劃，拿到了建立流域農業環境與污染治理研究與示范基地的第一桶金。2010年出差的航班從長沙起飛，他透過飛機舷窗外發現了一片大小適中，四周由山區圍起的獨立小流域，恰似夢中開展農業環境過程與農業污染治理研究的“風水寶地”。回來后他立即到實地尋找，原來這個地方競是他的團隊長期開展研究的所在流域，不禁慶幸和感嘆。

　　2011年，長沙農業環境實驗站“水到渠成”，由亞熱帶所、湖南省長沙縣人民政府、湖南湘豐茶業有限公司三家聯合共建。吳金水要求團隊將所有項目需要部署的試驗集中一處，在3年中建立了覆蓋105平方公里包括水文及土壤、大氣、水環境觀測系統，以及面積達30公頃的試驗和示范區。盡管各個項目的目標不一，但設計的中心目標卻很獨特，首先是構建“控需求、減投入、阻遷移、治點污”的流域農業環境污染源頭綜合防控體系，其次是試驗和示范亞熱帶生態高值循環農業系統，兩者相互結合、相互支撐。

　　以綠狐尾藻生態濕地為關鍵技術，對養殖廢水進行治理引起了很大反響，2013年4月1日，中科院副院長丁仲禮院士來錫福村現場考察，給予其高度贊賞和肯定，認為這是目前治理污水最實用、最簡單、最科學的模式。

　　隨即，該模式在浙江省嘉興和紹興得到了推廣。存欄各為五千頭豬的嘉興五豐牧業、嘉興科皇牧業以及存欄七萬頭豬的紹興富強牧業等規模化養殖場，采用該技術治理養殖污染均實現了達標排放。

　　亞熱帶所承擔的中科院重點部署課題——平原高密度養殖區廢棄物污染減控技術構建與示范，讓綠狐尾藻當治污先鋒，建立了綠狐尾藻生態濕地、河床底泥活化改造、生態濾床攔截等關鍵技術，使嘉興明月河的水質明顯改善。據嘉興市環保局現場提供的檢測數據，高錳酸鹽、氨氮、總磷等污染物顯著降低，水質指標達到地表水IV類和III類的標準。

　　治理面源污染，以綠狐尾藻的處理能力，200畝地只需用1畝邊角荒棄地做氮磷消納濕地。且綠狐尾藻種了三年基本都不用管，非常簡易可行。吳金水說：“之前養一頭豬產生的養殖廢物，至少需要10平方米土地來降解污染，中國沒有這么多土地。我們把一頭豬壓縮到2~3平方米的土地解決問題。”

　　用綠狐尾藻喂雞，每只雞每天消耗1公斤多鮮草，錫福村10多家農戶喂雞，基本上能把治污的綠狐尾藻利用掉，長成的雞和下的蛋賣到城里很受歡迎。王茂存說：“我們村吃綠狐尾藻長成的土雞，一只就能賣一百多元！”

　　“綠狐尾藻收獲后可替代飼料，粗略估計，一畝濕地的綠狐尾藻可取代5畝地的玉米，故此，我們治理養殖污染是在節約用地。”陪同本報記者采訪開慧鄉的王毅博士介紹。

　　江西萬年縣每年至少數十萬頭肉豬出口香港，過去養殖污水排放未能很好解決。經印遇龍院士介紹，2014年春節后，萬年縣縣長帶著養豬專業戶來到亞熱帶所，“接受公司的委托，我們2014年10月就幫他們解決了養殖污染問題。”吳金水說。

　　2014年11月21日，中科院科技服務網絡計劃增添了一道綠色——“綠狐尾藻治理污水技術區域適應性研究與示范”，該項目在長沙通過了專家論證。項目示范地區覆蓋了湖北、湖南等省，是基于財政部“率先在南方10省市開展綠狐尾藻生態治理廢水技術示范”的總體部署。

　　肖和艾是吳金水循環農業團隊的成員，從2012年開始，他就在金井鎮的脫甲村開展生態循環農業研究與示范，核心理念是：“生態、高質、循環。”2013年，長沙農業環境實驗站引進60頭國外品種的肉牛，全靠試驗站田邊地頭的雜草、20畝低產田的轉種牧草以及水稻、玉米等作為收獲之后的生物質養殖，牛的排泄物全部作為試驗站作物的有機肥，50余畝地兩年來基本不施化肥。

　　印遇龍院士對生態循環農業系統很感興趣，他對肖和艾說，牛喝茶可以排毒消炎殺菌，亦即在牛養殖的過程中讓牛“喝茶”，可消炎殺菌排除體內毒素，增加牛肉品質。牛吃完牧草1小時后即讓牛“喝茶”。冬天紅茶為主，夏天綠茶為主；早上紅茶，中午綠茶，晚上黑茶。

　　“一頭牛相當于10個人的喝茶量，每年得喝20斤茶葉。”肖和艾說，牛到固定時間沒有喂茶，就會哞哞叫以示“抗議”。去年5月母牛下的崽，現在一頭即可賣7000~8000元。今年6月母牛又產下兩頭小牛，肖和艾為小牛取名“歡歡”和“莉莉”。

　　4重金屬污染農田修復可期

　　2006年1月，株洲馬家河鎮爆發嚴重的鎘污染事件，黃道友研究員因多年致力農業環境研究，被湖南省政府聘為專家組的成員，第一批進入馬家河鎘污染事件區域，在中央環境保護專項的資助下，在馬家河鎮中路村建立試驗研究基地，開展鎘污染稻田的修復治理研究工作，提出了重金屬超標農田農業安全利用的研究策略及“摸清家底、因地制宜、分區施策、科學治理”的總體研究思路。

　　與湖南省農業資源與環境保護管理站的合作，黃道友等對長株潭工礦區、污灌區和城郊區三類重點區域195萬畝農田進行調查，逐步摸清了以鎘為主的重金屬污染元素、污染程度及其分布，并根據農田重金屬污染程度的差異，對輕度、中度和重度污染農田，分別提出不同的技術模式，形成“重金屬超標土壤的農業安全利用關鍵技術研究與應用”技術成果，獲得2012年度湖南省科技進步獎二等獎。

　　黃道友等針對我國輕度污染農田，先后研發了兼具作物需肥供應和降低土壤中鎘、鉛有效性的功能性新型復混肥，獲得3項國家發明ZL授權；針對中度污染農田，研發了高效降低土壤中鎘、鉛活性的復合鈍化劑產品，獲得4項國家發明ZL授權；針對重度污染農田，研發了麻類作物高產高效替代種植技術模式，獲得5項國家發明ZL授權，共同組成“鎘鉛污染農田原位鈍化修復與安全生產技術體系創建及應用”，獲得了2014年度湖南省技術發明獎一等獎。

　　2014年，國家啟動“湖南重金屬污染耕地修復及農作物種植結構調整試點”，黃道友研究員被聘為專家組的成員，代表本所承擔了湘潭市的重金屬污染耕地修復及農作物種植結構調整的技術指導工作。

　　為了推廣應用更加經濟、高效的技術產品，2015年春，黃道友他們和湘潭市原種場通力合作，開展鎘污染農田修復新技術新產品的集中展示區建設，先后接受來自湖南、上海、廣東、湖北、遼寧等地53個單位寄送來的包括土壤調理劑、微生物菌劑、具有降鎘功能的葉面肥（葉面阻控劑）及其復合產品。

　　由湘潭原種廠廠長何刀山陪同，本報記者在雨湖區棋盤村看到，在幾百畝的水稻集中展示區，每個田塊和產品都豎立有順序編碼。何刀山廠長介紹說：“我們采用嚴格的田間小區試驗，亦即3次重復試驗以及每個產品4~5畝的大田示范相結合的方式，各小區及示范田塊統一管理，到秋季將統一取樣送測，試驗結果統一公布，確保結果的可靠性和公正性，為試點工作的順利實施提供支撐。”

　　5 研究牛反芻管好“豬屁股”

　　2009年6月，來自國內生豬產業的企業、高校和科研機構在長沙共同宣布，聯合組建我國首個生豬產業新型產學研合作組織——生豬產業技術創新戰略聯盟。亞熱帶所既是聯盟發起單位，也是聯盟的首任理事長單位。

　　根據聯盟成員企業提出的科研任務，他們分別前往雙胞胎集團等國內生豬產業龍頭企業，開展產學研技術攻關，將實驗室搬到了養殖場，與企業共同研發的綠色環保飼料和飼料添加劑技術產品，已被全國16個省市19家企業直接采用，累計幫助企業新增利潤34.11億元，新增稅收13.7億元。

　　2013年10月，經科技部批準，國家生豬產業技術創新戰略聯盟成立，該聯盟由亞熱帶所印遇龍院士發起并擔任理事長。

　　為了管好“豬屁股”，從提高動物營養的有效吸收率做起，“動物營養的有效吸收率提高，飼料就用得就少，其糞便排放也就少。提高動物營養的有效吸收率，是保障糧食戰略安全和保護生態環境一項最基礎的工作。”本報記者采訪同樣是農民“本色”的印遇龍院士，他顯得有些訥言，幾乎都是亞熱帶所副所長譚支良幫著介紹。

　　印遇龍所領導的團隊建立了豬氮／氨基酸評價方法體系，其中，“仔豬腸道健康調控關鍵技術及其在飼料產業化中應用”獲得2010年國家科技進步獎二等獎（排名第一）。該技術應用到全國100多家企業，產生較好的社會經濟效益。美國營養學會會刊高度評價: 印遇龍團隊提供的氮代謝與調控新技術和新發現，解決了國際豬營養學和飼料科學研究與應用中的許多重大技術難題。有利于養殖業減少氮排放和提高經濟效益。

　　印遇龍帶領的團隊把技術成果應用于飼料配方，促進粗蛋白體系向可利用氨基酸體系轉化，打破了外資企業對我國飼料高端市場的壟斷。

　　印遇龍帶領其課題小組，制定出肉豬生長對各種營養原料的需要量。“豬氨基酸營養代謝與調控”研究成果被收入“中國飼料庫”并被廣泛應用。運用該成果研制出的濃縮蛋白質飼料和預混料，產生經濟效益1.3億元。

　　2014年10月，印遇龍獲得了兩項榮譽：他在德國慕尼黑百奧明世界營養論壇的大會報告論文，榮獲得了百奧明世界營養論壇world nutrition獎；獲得湯森路透為他頒發的中國引文桂冠獎。

　　譚支良說：“印老師帶領我們作研究，一是豬肉為什么不好吃？我們研究了肉質性狀的形成機理。二是為什么牛胃里會產生溫室氣體？我國牛消化道甲烷排放的問題，一直缺乏基礎數據支撐，主要采自IPCC的數據，我們為此做出了反芻家畜甲烷排放量評估模型。三是為什么有機肥回不了田？關鍵在哪？因為飼料添加劑使用太多等原因，糞便就不能回田。”

　　據統計，牛反芻排出的甲烷占農業37%，為提高能量利用效率，減少甲烷的排放，譚支良研究團隊目前的一項工作，是收集數據估算我國牛反芻排放的甲烷量，并將此和國際水平相比較。

　　“我們搞農業生態研究，就必須像農民一樣吃苦耐勞，我會用手擠奶是在讀大學本科時就學會的，一頭牛擠半小時，兩手都是酸的。” 譚支良說，“我們跟著印遇龍院士，要學習他吃苦耐勞的精神。中心另一位副主任周傳社博士的項目在西藏，一般人會選擇8月去，他因STS項目的需要冬季進站，在西藏一工作就是20多天。”

　　王敏副研究員是譚支良的助手，他介紹工作中遇到的困難說：“我們有時干的是體力活：測牛排放的甲烷，把牛關到呼吸代謝室，只有4個平方米，我們前拉后趕，再費力氣都沒用，只能順著它走，把它引導過去。”“在實驗區工作時，我們在牛的屋里裝上了空調，自己沒有空調也不覺得很委屈。”