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【追忆朱显谟】(2)浅谈朱显谟院士学术成就

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朱显谟院士一生从事土壤科学与水土保持科学研究,始终秉持勤于探索、勇于创新的科学态度,为拓宽、发展土壤科学、水土保持科学做出了卓越贡献。在先生老年时期,由于工作关系,我与先生接触颇多。笔者仅从先生学术贡献切入,展示我脑海中永远不可磨灭的朱显谟先生的光辉形象:一位土壤发生学理论的不懈探索者、古土壤研究的开拓者、黄土高原土壤研究的奠基者、水土保持研究和群众经验密切结合的践行者和实现“黄河清”梦想的执着追逐者。

土壤发生学理论的不懈探索者

“死读书不行,好学是手段,创新才是目的。”这是朱显谟先生的治学原则。先生在土壤学研究中提出了独到的见解和观点,当时被称为“离经叛道”“标新立异”,但他坚信自己的观点,坚信实践出真知。

朱显谟先生提出了我国华南红壤主要是古土壤、红色风化壳的残留和红色冲积洪积沉积物,而不是当时学术界公认的现代生物气候地带性土壤的新见解,并从土壤侵蚀和沉积学、生物反馈矿质元素以及华南不同时期玄武岩上土壤与红色风化壳等性征的对比中得到证实,获得了土壤发生学上的依据。随后,中科院南京土壤研究所相关研究也为该观点提供了佐证。通过对东北土壤调查研究,先生得出我国东北森林植被下的土壤为棕壤而不是灰壤的结论,提出部分黑土是由于草甸土或沼泽脱水而来,这在当时曾引起土壤学界争论和反对,但后来均为中科院林土所研究工作所证实。

即使对曾经是指导国内开展土壤发生学研究的基础理论—国际著名土壤学家提出的成土过程与风化过程是同时同地进行的理论,先生也并不迷信,在实践—认识—再实践—再认识的过程中,他发现了威廉斯理论的局限性,即该理论仅适于块状岩体上进行的与陆生生物进化相一致的原始成土阶段。通过对土壤发生学的深入研究,他提出并严格区分了地质大循环中的“成土过程”和生物小循环“成壤过程”,土壤是具有和当地生物气候条件相一致的历史自然体,提出没有陆生生物的着生,就没有土壤的形成;反过来倘若没有土壤的形成和发展,也就没有生物的进化和发展,当然更没有人类的出现。先生对原始成土过程的研究肯定和发展了威廉斯关于土壤形成过程的学说,拓宽丰富了土壤发生学的内涵。通过对岩生植物演替和原始成土过程进行的开创性系统研究,首次把从岩生微生物到高等植物为止这一段的成土过程称为原始成土过程,由此形成的土壤命名为原始土壤;阐明了原始土壤成土过程的四个时期,岩漆、地衣着生、苔藓繁生以及高等植物着生和发展四个时期,丰富和深化了土壤形成过程的科学内涵。

古土壤研究的开拓者

1954年,朱显谟先生首次提出并在学术刊物上公开发表黄土剖面中的“红层”是古土壤的观点,纠正了前人研究中未予肯定的红色土是黄土这一重要的地质问题。随后他连续发表专文,探讨了古土壤的剖面特征、分布及其形成条件,“红层”与黄土风力沉积的关系。通过研究,比较全面地提出了黄土中古土壤的存在以及在黄土堆积期间一些生态环境的交替变化,明确提出“黄土”也是古土壤,不过是干、冷时期形成的土壤,而“红层”是代表温湿时期的古土壤。对黄土中存在多层古土壤层的认识,不仅为地质学增添一个新的地质单元—生物地球化学产物,丰富了第四纪地质学,而且古土壤作为古气候的代用指标,广泛应用于古生态环境研究中。我国著名地质学家刘东生院士认为,先生从土壤学的研究达到对第四纪地质学和古环境学的新认识,展现出他是一位当之无愧的第四纪专家。

黄土高原土壤研究的奠基者

朱显谟先生一生心系黄土高原。为了支援大西北建设,1959年,他毅然告别了生活和工作条件优越的南京,举家来到地处农村的中国科365bet体育官网西北生物土壤研究所(水土保持研究所前身),从此献身于黄土高原土壤科学研究。

在先生的指导下,水保所先后建立了土壤地理、土壤侵蚀、土壤肥力等研究室和土壤标本室,建立了子午岭科学定位观测站,培养出一支专门从事土壤和土壤侵蚀研究的科技队伍。在黄土高原工作的50多年中,他20多次实地考察黄土高原的沟沟坎坎,三次跨越昆仑,两度入疆,开展了大量研究工作,取得了一系列研究成果,促进了黄土高原土壤科学研究的发展。

20世纪50年代,先生通过对陕西省主要耕作土壤发生演变的研究,特别是研究了塿土、黑垆土的主要成土过程,纠正了以往将黄土高原黑垆土、塿土划为粟钙土的差错。对塿土这一古老耕作土壤的形成、分类的系统研究,为研究耕作土壤创出了新途径。

先生对黄土和黄土高原的形成提出了风成沉积的新内容,为深化对黄土高原形成、生态环境变迁、土壤侵蚀机理及调控研究提供了科学基础。通过对黄土—古土壤性征的对比、形成机理以及植被繁生对土壤渗透性和抗冲性的巩固提高等作用的研究,根据孢粉、石器、历史地理以及水土流失的定位观测资料,先生提出了黄土高原本是黄土物质由西部给源地被季风携带至黄河流域上空,通过黄土粉末自重降落、凝聚降落和雨淋降落三种方式沉降堆积而成,是250万年以来高空泥拦水、水截泥而形成的黄土沉积,即西来尘暴和东来湿气相遇交锋的结果。对于黄土颗粒的形成、变化的观察和实验研究,他不仅在国内具有独创性,在国际上也是先行者。在《中国黄土高原土地资源图片集》专著中,他提出并以图片的形式展示了“没有季风就没有黄尘的降落,没有植被的及时繁生也就没有黄土高原”的著名科学论断。

20世纪60年代初,根据黄土高原侵蚀严重的特点,先生开创了将土壤抗侵蚀能力分为土壤抗蚀性和土壤抗冲性两部分并分别进行研究的先河,指出抗冲性的研究是揭示黄土区土壤侵蚀规律的关键,为黄土高原土壤侵蚀研究指明了方向。根据黄土地区土壤侵蚀类型、发生演变及其分布规律,率先拟定了黄土区土壤侵蚀的分类系统。该系统充实了土壤侵蚀学科的内容,对黄土区土壤侵蚀调查和研究具有重大意义,为黄土高原土地整治提供了依据。

水土保持研究和群众经验密切结合的践行者

土壤科学及水土保持科学研究和群众生活、生产关系密切。无论在野外考察或农村蹲点,朱显谟先生一贯重视农民的智慧和现代科学知识相结合。

现在黄土高原地貌形态概念采用塬、梁、峁等,就是他根据农民的语言大力倡导而流行,并成为国际上的通用词。他提出的黄土高原国土整治“28字方略”,充分渗透了科学和群众经验结合的智慧。“28字方略”概括的简明易行的生态建设措施,就是在总结黄土高原农民几千年来和自然环境和谐相处的正反经验基础上,结合多年对黄土高原土壤和侵蚀研究的积累,提升精炼而成。凭借先生渊博的科学知识,“28字方略”又巧妙借鉴了第四纪地质学研究一个流域要从分水岭到侵蚀基准面的研究方法,概括了整个流域的自然单元,字字精辟,环环相扣,既有对黄土与黄土高原自然环境科学认知的坚实理论支撑,也闪耀着群众的生产智慧之光。

“黄河清”梦想的执着追逐者

1952—1957年,朱显谟先生参加了黄委会和中科院组织的黄河中游综合考察,对黄土高原有了更加全面的了解,深知黄土高原严重的水土流失,极大地削减土地生产力,加剧农村的贫穷,也威胁着黄河的长治久安和流域的可持续发展。人为加速侵蚀和农业生产落后的主要原因在于人类对土地资源的极不合理利用,亟待调整。经过深思熟虑,先生于20世纪80年代初在承德召开的黄河中游黄土高原水土保持考察总结会发出“群众生产遵规律,植树种草催河清”的呼声,会后提出了黄土高原的国土整治“28字方略”。

“28字方略”的全部内容是“全部降水就地入渗拦蓄,米粮下川上塬、林果下沟上岔、草灌上坡下坬”,前10个字是一切开发、生产和治理保护等措施共有的目标。这个目标是必不可少且完全能够做到的。基于对黄土高原形成、黄土降尘的系列研究,先生揭示的黄土具有“点棱接触支架式多孔结构”以及植物根系提高土壤抗冲性和渗透性的机理,为“28字方略”奠定了坚实的理论基础。先生认为,“28字方略”是圆“黄河清”梦想的重要途径。此后,大面积治理的实践证明,“28字方略”对黄土高原综合治理具有实际的指导意义和推广应用前景。1997年,第六次全国水土保持会议在北京召开时,这一方略得到国务院领导的肯定和支持。

此后,“黄河清”更成为朱显谟先生科研乃至生命的动力。为了“黄河清”的梦想,半个多世纪以来,他默默奉献在广袤的黄土高原。为了这个梦的实现,他持之以恒、锲而不舍地坚持研究、宣传、推广“28字方略”,先后五次著文论“28字方略”,论证了黄土高原国土整治“28字方略”不失为根治河害,振兴黄土高原社会经济,确保黄河流域生态环境可持续发展的良策。在四论黄土高原国土整治“28字方略”一文中,通过对黄土高原土壤水库演变过程的深入研究,提出只有维护加强土壤水库建设,提高以土壤水库为本的“三库”协防效益,才能确保生产生态协调持续发展,呼吁抢救“土壤水库”是黄土高原生态环境综合治理与可持续发展的关键,也只有“三库”协防才是当今黄河治水之道,维护土壤水库才能确保山川秀美。

在2002年5月的中国科365bet体育官网第十一次院士大会上,先生联合其他院士向国家有关部委提出了有关维护加强土壤水库的建议。黄土高原国土整治“28字方略”和他的立论建言得到国家领导和相关部门的高度重视,被生产和科技部门在黄土高原综合治理试验示范研究广为采用,获得了巨大的生态、经济、社会效益。特别是近20多年来,国家在黄土高原实施退耕还林(草)等生态建设工程,使黄土高原土地利用趋于合理,植被恢复成绩斐然,黄土高原黄变绿、黄河水变清的梦想正在逐步实现。这些在区域尺度上都验证了国土整治“28字方略”的提出的科学性、可行性。

后记:囿于笔者水平所限,若想通过短文纵观朱显谟先生一生的科研足迹,梳理其研究思路,归总其丰硕研究成果,展示他的风采,几乎是不可能的。撰写本文目的也只是为青年学者、学生提供一个了解先生的简单索引,希望大家对这位中国地学界的泰斗、黄土高原土壤学与水土保持科学的奠基者、终生为“黄河清”之梦执着奋斗的可敬可爱老人有更多的了解,期盼师生读者从朱显谟先生以学科发展、国家需求为己任,终生不忘初心、百折不挠、锲而不舍、勤于探索、勇于创新的科学家奋斗精神中,汲取正能量。

(田均良研究员曾任365bet体育娱乐场副校长、水保所所长)


编辑:王学锋

终审:郭建东