躬身大地打通土壤改良工程化产业化“最后一公里”——专访国家红壤改良工程技术研究中心副主任周静

本刊记者|师建霞 文/摄

躬身大地打通土壤改良工程化产业化“最后一公里”
——专访国家红壤改良工程技术研究中心副主任周静

本刊记者|师建霞 文/摄

导 语：周静认为，九牛岗案例最大亮点在于“把碎片化的研究成果变为技术、技术参数并工程化应用”。

周静博士查看能源草的叶子。

2016年，随着“土十条”及各地将包括土壤在内的环境治理列入政府考核的重要指标等一系列政策相继出台，我国土壤尤其是农田土壤的污染现状及改良修复技术成为社会关注的热点难点问题。在第3个“世界土壤日”到来之前，记者亲赴江西，对国家红壤改良工程技术研究中心副主任周静进行了专访，并对由其主持的土壤改良及重金属污染修复示范区进行了走访调研，以期从中找出我国农田修复治理过程中的一些先进的观念和经验。

国家红壤改良工程技术研究中心（下简称红壤中心）是科技部审核批准的农业领域内唯一一个以土壤改良为核心的工程技术研究中心，以江西省农业科学院为依托，围绕国家粮食安全、生态安全、食品安全等战略需求，针对我国红壤地区生态失衡、地力退化、水土流失严重、改良技术工程化水平低等问题，强化红壤改良技术的工程化、产业化和成果转化的技术聚集、孵化推广和高端研发人才培养基地。

红壤区域生产力提高潜力巨大

因身为中国科学院南京土壤研究所研究员，同时还是设在江西鹰潭的中国科学院红壤生态实验站副站长，负责江西红壤地区科学与技术等研究工作、承担相应的课题，周静兼任国家红壤改良工程技术研究中心副主任、江西省土壤重金属污染生态修复工程技术研究中心主任。他解释说，红壤中心成立的原因，主要是当时我国红壤地区实验的比较多，可技术集成特别是技术的工程化及工程化的参数研发太少。再加上红壤在我国的土壤资源，特别是在农业土壤资源中，占有非常重要的地位——红壤区域生态系统中第一生产力很高，如光、热、水资源比较丰沛，再加上土壤资源，可以产生很高的生产力。曾经有评测数据说，每年单位公升的生物量标志的生产力，红壤区域约为华北平原的2.6倍、东北三江黑土区的1.4倍，是三北地区如新疆绿洲地区的5.3倍。这个数据或许不太准确，但足以显示比对趋势。

因为水热丰富，一年可以种两季或者三季（海南岛也是红壤，就可以种三季），亚热带地区可以种两季或两季半——两季早稻、晚稻，双晚再加上一季冬季作物，两年四熟或五熟制，这样就可以比北方的生产力要高得多。北方地区如有“国家粮仓”之称的的黄淮海平原地区一年最多两季，麦稻、或麦玉一年一熟制。

同时，我国的红壤区域面积较大。广义的红黄壤区域面积（长江以南、云贵高原以东）大概在113万平方公里，典型的红壤需改良区域面积约为80万平方公里，约占我国陆地面积十二分之一强（我国960万平方公里的国土面积，还包括一些荒漠等非耕种区）。

不容忽视的是，土壤的障碍因素，如红壤的酸性、养分含量低、联结、结构差等也制约了红壤生态系统生产力的发挥。

通俗而言，如果把土壤资源改良好以后，红壤区产出的谷物数量比其他地区要高。那么农民的收入，按照通俗算法就是单位亩产要高得多。研究红壤区土壤修复及持续健康、保证农产品的持续优质高产，对保证我国的粮食安全具有重要意义。

工程化、产业化成为土壤修复研究的“最后一公里”

“应该说，我国科学界对土壤及土壤修复治理的研究很多，但研究的多，工程化、产业化应用的少。关于红壤地区土壤改良的技术、产品、模式等均还不够强。”周静总结说。因此，科技部批准设立了国家红壤工程技术研究中心，目的就是把此前针对红壤的一些碎片化研究，升级为规模化、系统化、工程化研究，从而成为一个链条式研发基地、人才的集聚培育的平台。

红壤中心本身要做的工作很多，比如改良材料的研发，如专用肥料、土壤调理剂等，此外还要进行技术的集成。比如退化红壤生态恢复技术、污染土壤治理与修复技术，以及将产品与技术进行工程化集成——将技术、技术参数、工程应用参数串起来，设计什么样的方案，使用什么样的材料，施用量，施用时间，技术和参数的差异化研究，不同区域比如湖南和江西间方案的调整等。此外，通过工程中心和工程案例把很多技术人才汇集在一起，经常研讨，沟通信息，相互促进提高，从而最终形成一流的技术理念和顶层设计、先进的技术模式、研发成果以及人才队伍培养，这就是工程中心的目标和使命。

还有，通过平台建设，研发条件也有所提高，能引进一些先进的设备、提供人才激励，强化科技成果转移转化等机制和体制管理创新，提高红壤中心的管理水平。周静认为，管理水平的提高，是我国中西部地区工程中心普遍存在的问题。所谓的“制定了某种管理或保障措施”，这样的管理水平还是较低水平。真正的高管理水平应该是：促进工程中心开放式、技术配套式应用水平的提升——通过中心平台，激励技术人员进行技术的工程化应用，在体制上进行创新，吸引人才，鼓励开展工程化应用后的示范和推广。

原来的不毛之地，目前多种绿植参差不齐。图片中央被围档的小区，就是治理前的样子。

案例彰显的重金属污染修复与工程化治理理念

周静一再重申，工程技术研究中心作用的重心一定是在各研究领域的工程应用及示范推广上。谈及工程应用，就会有案例。“江铜贵治周边区域九牛岗土壤修复示范项目”就是红壤中心对重金属污染区土壤修复工程化、产业化和污染区农业生态安全研究的典型说明。

江铜贵治周边区域九牛岗土壤修复示范项目，是由周静主持建立的我国目前一次性修复与治理面积最大的重金属污染土壤修复治理工程示范区。江铜集团是江西铜业集团的简称，成立于1979年，是国内铜精矿自给率最高的公司，也是国内最大、最现代化的铜生产和加工基地，黄金、白银、硒、碲、铼等稀贵金属和硫化工的重要生产基地。

江铜集团贵溪冶炼厂在过去的生产过程中，通过三废排放，对周边环境如大气、水、土及生产和居住环境造成污染。尤其是贵溪治炼厂周边区域的九牛岗等地区，水稻田被污染后寸草不长，只好荒废，穿越九牛岗地区农田的青龙溪重金属和氮磷等超标。从2012年春天开始，周静带领的团队在贵冶周边被污染的土地上开展了规模化的污染土壤修复改良工程。

中科院江西红壤实验站的实验室。

10月底，记者在九牛岗重度污染区土壤修复现场看到，一片片不同品种的植物参差不齐地生长着，其中还有框出来留做比对的未经治理的原田地，如癞子疤一样明显。不远处，就是贵溪治炼厂厂区。在农田下面的青龙溪边，周静开心地说：“你看这水已经很清澈了，岸边也都有植物长了起来，固定了水土、美化了景观，村民已经当这里是公园了，夏天的时候，大人和孩子们还会在青龙溪里面戏水。”就在不远处，因历史上大气污染使一些大树枝杈枯死，在修复区郁葱葱的原野上突兀地剑指长空。

周静说，这里没改良之前，就是留下来未修复的田地框格中间的那个样子，寸草不生。因为通过大气沉降、灌溉等，农田中沉积了大量的铜镉铅砷等元素，导致成了不毛之地。失去植被后，扬尘、水土扩散更严重。南方雨水多而大，污染物经过水土直接流入信江进入鄱阳湖和长江，污染面扩散更大。

面对如此大面积重污染的土壤修复治理工程，周静给我们讲述了工程化过程的研发之路。

早在本世纪初，周静就和所在的中科院南京土壤研究所的科学家们对贵冶周边的污染土壤进行了修复/改良研究，对污染修复材料、修复植物选择等进行室内培养试验和温室盆栽试验，获得了能满足植物生长的修复改良剂的原材料及其配方，后来到九牛岗地区荒芜的农田里进行小区试验。

“小区试验进行了三个阶段，第一个阶段为修复改良材料的适应性阶段。在室内研究的有修复效果的十几个修复材料在小区里进行试验，结果只有3-4个材料才有良好的效果，我们就把这3-4种材料继续试验验证；第二阶段为修复材料和技术的经济性试验阶段，就是对有修复效果的3-4种材料的用量和修复植物进行选择试验，看看有效果的材料用多少量是合理的、经济划算的。第三阶段是在第一和第二阶段基础上，继续对有修复效果改良材料进行长效性和修复效果的评价，获取修复材料配方、用量、施用方法、土壤质量恢复评价等技术参数。经历这三个阶段后，在2012年春天开展了土壤修复治理工程实践。”周静详细地阐述了该示范区的修复思路和道路。

也就是说，自本世纪初，很多科学家就开始了基于贵冶周边区域土壤污染修复治理从基础研究、技术参数研发，到污染土壤修复效果评价，从实验室培养和盆栽试验到田间的小试中试，多方调研、试验，探索治理方法。而工程化应用改良，却始于2012年。当年一次性开展了2500多亩的农地修复与治理工程，从当时的文献和报道来看，是我国一次性修复面积最大的重金属污染土壤治理工程示范区。

周静介绍说，2011年前，来这里的科研人员，多是调查、实验室培养研究，形成学术论文发表。但是真正把这些研究成果“组装”、提炼、集合在一起变成修复材料原配方的模型，再把这个模型不断地通过实验监测，形成真正的原材料的配方，却是2012年后。这个配方的主要目的是首先让植物能长起来，还要考虑在这个过程中，材料的稳定性、经济性、投入量、施用效果，以及施用后对环境的影响评价，比如不能以污染治污染，尽可能地避免二次污染。在这种思路下，寻找材料及使用方法，寻找能够适宜成活的植物，以及这些植物的栽培技术，甚至后期工程量的核定，甚至各种技术进入小区土壤后，技术参数、施用量、施用时间、施用深度、翻地深度、整地、材料生产制造过程，农民的易操做性、成本，这些都是工程化应用中必须要考虑的问题。就连这些修复植物，因富含重金属，还要考虑收割后的安全处置问题——目前用的最多的能源植物巨菌草，送给了附近的生物质电厂发电。

如果不计成本，成本太高，研究就没意义，中国目前经济状况也不允许这么做，必须考虑各个方案的性价比。在材料、方法、技术参数、成本、农民会用等评价下，筛选最合理的，而不一定是修复效果最好的方案，最后形成一个流程化、配套化的研究成果。在这个基础上，组织工程实施，包括群众的组织、公众的参与，政府的引导，如果有企业参与，还要考虑企业利益和分配，如谁来制造生产材料，谁来组织工程实施，上下游企业如何对接等。

目前，九牛岗修复区已选择了4种修复材料，23种修复植物，吸纳了三四家材料公司，3个镇、15个村民小组参与。所以，土壤改良与污染治理技术工程化应用过程中，有一些是科研人员思路做的事，还有一些是企业家做事的思路和方法。

效果还是很明显的。整个项目区，2500多亩土地从不毛之地，到植被完全恢复，“我们原来设定的目标是85%以上的盖度，所以我比较满意”，周静开心地笑了。

4年时间，该工程投入将近4000万元，换回了植被葱葱，溪水清清，还有在工程化研究的基础上，形成一系列重大意义的研究报告、咨询报告。如由周静执笔的《我国土壤污染重点难点问题及治理对策》，被中办《观点摘编》全文刊用。又如《关于建立全国重金属污染综合实验示范区的建议报告》通过中国科学院上报给国务院，国务院多位领导同志给予批示。此外，他还多次接受新华社、中央电视台、人民日报的采访。

周静认为，九牛岗案例最大亮点在于“把碎片化的研究成果变为技术、技术参数并工程化应用”。但在此过程中，一些参与的科研人员感觉有点“吃亏”——研究工程化过程出论文比较慢，出的少，工程化产业化又要牵涉很多精力和时间去组织各种关系，根据现有的科研人员考评机制，是比较“吃亏”的。而从事农业科技与实际生产相结合的技术或工程研发，又是最终解决实际问题的必经之道，这部分人做出了极大的奉献。

从这个角度讲，国家工程技术中心其重要意义恰恰在于解决了从研发到解决实际问题中最后也是最关键一步。

九牛岗区域外，周静博士带头的红壤中心工作人员，还开展了一片中轻度重金属超标污染农田的修复试验示范工作，目的是让这些类型的农田能够安全高效利用，达到稻米安全生产。通过这几年的初步工作，从目前实验效果看，达到了预期的目标。这项工作也得到了农业部和江西省有关部门的大力支持。

周静并不满足于现在的成就，他说：“我认为还没有做好，只是相对以前有了较大的进步。我们的工程研究还在继续，没有止境。”

人物档案

周静，男，博士，中国科学院南京土壤研究所研究员，博士生导师，中国科学院红壤生态实验站副站长；兼任国家红壤改良工程技术研究中心副主任、江西省重金属污染生态修复工程技术研究中心主任、联合国粮农组织（FAO）农业环境专家等。长期从事土壤学、污染生态学和环境工程研究与技术研发。近年来，承担了多项如国家重金属污染防治专项、“973”、“863”、国家科技支撑计划等课题；参研成果多次获国家和省部级科技奖；在土壤重金属污染治理技术与产品研发、酸沉降对土壤环境影响及土壤酸化治理技术与产品研发等方面做了一定的工作和贡献，主持建立了我国目前面积最大的重金属污染土壤修复治理工程示范区。提出了“重度、中度、轻度重金属污染土壤分类分级修复治理的技术指标”，创立了新的污染土壤修复模式。提出了“重金属污染土壤调理改良——植物修复——农艺生态调控技术模式”和建立的工程示范基地，撰写多篇有关我国土壤重金属污染治理技术和土壤环境修复技术咨询报告，分别被中办“观点摘编”、“中国科学院专报信息”等采录及中央领导同志阅批，工作实绩被人民日报新华社等多次报道。