褚清河在他的示范田

　　褚清河介紹他的研究成果

土壤施肥與作物育種，作為兩個不同研究領域一直在農業界“無任何往來”。

在土壤施肥問題上，國內外學者至今仍把氮磷單施效果的好壞歸咎于土壤氮磷養分的最小因子，從未把施肥與作物營養遺傳特性聯系在一起。因此，作物品種產量潛力水平與作物最高產量施肥量、施肥比例等相關問題成為了施肥學研究領域的“哥德巴赫猜想”。

山西省農科院研究員褚清河，經過三十多年的刻苦攻關，破譯了土壤施肥與作物品種營養遺傳特性之間存在的密碼，首次創立了土壤施肥配比理論，并發明了現代數字化配套施肥技術，推動了傳統農業施肥邁向了精準、環保和高產高效的數字化時代，也使良種良法配套增產潛力進一步得到發揮。

 

不忘初心 不斷追尋科技夢

 

褚清河出生于山西省婁煩縣一個貧困農家，少年時想通過掌握科學知識解決父老鄉親的吃飯問題就成為他的愿望。1977年，褚清河考上了山西農業大學土壤農化系，開始了自己夢想的追逐。

大學學習期間，他對土壤供肥和作物如何吸肥等知識表現出極大興趣。當學習作物營養與施肥課時，他覺得最小因子理論不僅與植物生理學中主動吸收、選擇吸收及離子相助作用的理論相悖，而且還與生產中用氮磷鉀做底肥的施肥方法相矛盾，因此，他認為施肥最小因子理論并不成立。

既然最小因子理論是一個經不起推敲的理論，為什么還流行了100多年，而且至今被我國專家學者推崇為經典理論，這一問題一直縈繞在他的腦海。

1982年，褚清河大學畢業分配到山西省農科院農業資源與經濟研究所工作。他借到了李比希《化學在農業和生理學上的應用》第七版原著翻譯本，通過反復研讀，終于知道最小因子理論是養分歸還學說的內容，根本不是什么高產施肥理論，作物產量由土壤中相對含量最小的一個養分因子決定的理論，是李比希在原著中提出的。在李比希后來的修正著作中，最小因子理論也很不完善。

褚清河認為，學術界長期推崇最小因子理論為經典施肥理論，實際是一種盲從。為確立科學的施肥理論，褚清河走上了一條證明李比希最小因子理論正確與否的探索之路。

 

始于原理 創立新的施肥理論

 

2008年，褚清河取得南京農業大學博士學位，回到單位后繼續進行施肥理論的深入研究。他突破傳統思路和研究方法，深入研究了土壤養分相對最小和最大劑量下氮磷肥的增產效果，同時進行了不同玉米品種氮磷單施和配施的增產效果對比研究，攻克了一個又一個難題，從而證明了土壤施肥是作物內在營養遺傳特性的外在施肥表現形式，施肥的目的就是要從時間上協調作物品種特性要求的施肥比例和施肥量，而作物品種營養遺傳特性是決定氮磷單施還是配施的內在因素。

據此，他還在《土壤施肥配比理論和方法的研究》專著中，提出了這樣的土壤施肥配比理論：土壤種植作物存在平衡與不平衡土壤養分類型，即土壤氮磷供應滿足程度基本相同和氮高磷低、磷高氮低等形式，并具有相應氮磷和氮磷鉀最佳施肥比例。最佳施肥比例的作用是調整作物苗期土壤供肥由不平衡供應轉化為平衡供應或保持土壤原有供肥的均衡性，而施肥量的作用則是提高作物苗期土壤養分的供應強度。作物要獲得高產，氮磷在作物耐肥性允許的任何土壤養分含量水平下均需施用，而鉀只有在缺乏即為最低量營養物質時才需與氮磷配合施用，否則就會降低作物產量水平。

“決定作物產量的，并非是經典施肥理論所闡述的土壤中那個相對含量最小的有效植物生長因素，而是取決于施什么肥料效果好以及以什么比例和用量施用才合理的作物品種營養遺傳特性。”褚清河強調。

2013年，在山西省科技廳組織的成果鑒定會上，中國科學院院士趙其國為首的專家組認為，褚清河在施肥與邊際產量、鉀適宜條件下的氮磷配比施肥研究方面已達到國際領先水平。

 

不斷創新 實現數字化施肥目標

 

“國內外隨著施肥量的增加，每公斤化肥增產糧食逐年在遞減，其原因主要是沒有或無法按最佳氮磷比例施肥。”褚清河告訴記者，在最佳氮磷比例條件與最大施氮量范圍內，不同作物邊際產量基本為一常數，在現行品種和栽培密度條件下，小麥、玉米的邊際產量基本在13公斤左右。我國目前玉米的氮肥利用率在80%左右，生理利用率僅12.8%，但在氮磷施肥比例合理的情況下，玉米氮肥的生理利用率可達到30.9%。

土壤施肥配比理論的確立與施肥比例規律的發現，為生產具有高科技含量的復合肥及數字化施肥提供了理論基礎和核心技術。褚清河根據土壤種植作物存在的氮高磷低、磷高氮低等10種養分狀況和特定施肥比例，發明了能標準化生產的10種劑型復合肥，稱之為“調控肥”，同時研究成功依土壤主要肥力指標直接計算土壤種植作物所需復合肥型號類別和用量的“數字化施肥技術”。

經試驗與推廣證明，氮磷畝總用量在23公斤左右，通過調整氮磷施用比例，可使旱地小麥畝產從408.5公斤提高到654.7 公斤，增產幅度為25.3%~42%。

記者了解到，褚清河發明的“調控肥”，已實現與數字化施肥計算機系統相配套，并能通過土壤取樣，做出不同地塊種植不同作物所需復合肥劑型、用量的電子區劃圖，讓農民看圖就可種莊稼。而且使用這種復合肥料，只需要播種前一次施用，以后不再追肥，這樣能減少用肥1/3，降低了生產成本和土壤污染，還可有效提高農產品品質。尤其是避免了盲目施用氮磷鉀三元復合肥帶來的鉀素浪費和環境污染。

目前，褚清河的相關研究成果已獲多項山西省科技進步獎，相關論文先后在《土壤學報》《土壤通報》等雜志發表。他研究發明的數字化施肥技術以及“調控肥”已在山西省75個縣（市、區）推廣應用，并推廣到山東、江蘇等地，累計推廣面積達283萬公頃，糧食作物增產幅度達到23%~48%。

“十年磨一劍”，褚清河解開了施肥研究領域的“哥德巴赫猜想”之謎，實現了他的科學夢想，使其技術成為農業施肥發展史上的一大創舉。能盡快讓“數字化施肥技術”這一研究成果造福全人類，已成為他最大的心愿。

 

 

褚清河：破解施肥領域“哥德巴赫猜想”

圖文簡介

山西省農科院研究員褚清河，經過三十多年的刻苦攻關，破譯了土壤施肥與作物品種營養遺傳特性之間存在的密碼。