作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2022/4/7 17:46:15
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土壤“厨师”朱永官

 

春天,江南地区蚕豆花开。作为土壤学家,中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员朱永官眼里的蚕豆是典型的固氮植物,可以通过根瘤菌直接利用空气中的氮气,对培肥土壤很有用处。

他还等待着蚕豆努力结出肥硕的豆荚,到夏天就可以吃了。雪菜炒新蚕豆、干炒蚕豆、油盐豆、脚皮豆、芽出豆……都是伴随他成长的食物。

“我是一个‘好吃之徒’,吃着吃着吃成了胖子。”接受《中国科学报》采访时,朱永官自嘲。他热爱做菜,还关心怎么能吃得健康、如何“料理”土壤才能种出健康的作物,最终成了国际知名的土壤学家。

不久前,朱永官获得2022年国际土壤科学联合会李比希奖,成为第一位获此殊荣的亚洲学者。

“宝贝”蚕豆

朱永官喜欢吃蚕豆,这是伴随他成长的食物。

1995年,英国帝国理工学院的温室里,一株株蚕豆的幼苗陆续发芽。朱永官把它们栽在最大号的水培桶里,用几十升的去离子水来培植。因为桶太大,换一次去离子水,需要用掉一整根大号的离子交换树脂柱子。

朱永官乐此不疲,这些蚕豆是它的“宝贝”,是用来科研的模式植物。

尽管当时距离切尔诺贝利核电站爆炸已经过去近10年,这场灾难带来的有害物质仍然弥散在全球土地中。

“在英国,事故发生后第二天上市的牛奶放射性就超标了。”一入学,朱永官就了解到一些有关这次悲剧的细节。

一边做实验,朱永官一边思考:放射性元素在土壤中积累并持久存在,它们会被植物吸收多少?如何才能降低植物对放射性元素的吸收?因为这些放射性元素最终会随着食物链进入人体。

蚕豆实验中,他计划以土壤中持久存在的放射性元素铯为例开展研究。两三个月后,没等蚕豆苗长出豆子,朱永官通过检测植物体中放射性铯发出的伽马射线强度反推出结果。实验结果显示,植物必需的营养元素钾的供应可以有效缓解植物对放射性铯的吸收,并建立了相应的预测模型,为控制植物吸收放射性铯提供了科学依据。

朱永官登上1994年英国皇家学会年报封面。

如今回忆起蚕豆实验,朱永官觉得,对于一个“科研小白”而言,能在科学的轨道上与宏大叙事的历史相遇是一件极其幸运的事。那么,一个土壤学家能考虑到全人类的大事儿,也就不奇怪了。

有意思的是,这次幸运的“相遇”还得益于朱永官喜欢的另一种美食——豆腐。1993年底他申请英国皇家学会奖学金,条件是必须通过雅思考试。在相对“短板”的口语面试环节,他为了在考题之外表现口语水平,主动问考官是不是了解中国“Tofu”。“考官是一个瘦小的英国老太太,她也很感兴趣,我们围绕豆腐的话题交流得很愉快。”最后,他的口语成绩拿到高分,成功拉高总成绩。

爱吃,不仅没耽误事儿,还让朱永官在土壤科学领域始终追求卓越,有了更高层次的视角和使命感:“只有健康的土壤,才有健康的人民!”

离开英国时,朱永官和房东道别。

“追星”成功

青年时代,朱永官有梦想,也有“爱豆”。在浙江桐乡一中读高中时,他的“爱豆”是科学家。“学校发了一本白皮书,把许多科学家的故事编在一起,第一篇就是陈景润和《哥德巴赫猜想》,还有谢希德院士住牛棚、扫厕所仍然钻研表面物理学的故事,给我留下了深刻的印象。”他说,“我想要成为他们那样的人。”

在浙江农业大学上本科时,他也“追星”。大三时,学校来了一位美国特拉华大学的副教授Donald Sparks讲学,朱永官跑去听了。

“他又瘦又高,很有学者的气质。那时我的专业英文没过关,他在黑板上写了很多有关钾元素的化学反应动力学,我还以为他反复说的动力学的单词‘kinetics’是钾的英文单词。”虽然听不太懂,但第一次如此接近学术界大牛,朱永官听得两眼放光。

那次讲座,他虽然误解了一些内容,但却更加明白了土壤科学应当做什么。因为食物链的存在,土壤几乎是所有动植物的营养来源,包括人类。作为“食材”的土壤,一旦被一些工业、农业活动添加的“佐料”污染,将威胁人类健康。

砷就是土壤中一种典型的有害“佐料”。2002年起,朱永官在国内开拓水稻砷污染研究领域,围绕砷在土壤—作物系统中迁移转化、砷在生物体内的吸收/排除机制等开展了深入研究,取得一系列成果。2008年,朱永官及其合作者在《科学》上发表论文展示了这些成果。

2007年,朱永官主持第九届国际微量元素生物地球化学大会时,邀请Sparks作为大会特邀报告人。多年未见的Sparks体重和他在学术界的地位都不断增加,成为国际土壤学界名副其实的“重量级人物”。

虽然二人年龄上差了10多岁,但Sparks一直都把朱永官当成平辈的同行好友。一次,朱永官主动坦白曾经在浙江农业大学听他讲学,他绷不住哈哈大笑:“原来你是我在中国的学生!”和“爱豆”一起长胖,一起并肩做科学,朱永官“追星”成功。

这件事也给朱永官深刻的启示:“想要实现科技自立自强,就要对标国际一流水平把学问做好,也要胸怀人类命运共同体。你的工作对全人类都有贡献,自然会受到认可。”

2022年李比希奖提名时,几近退休的Sparks毫不犹豫地给朱永官写了一封推荐信。信中写道:“朱永官着实是一名杰出的研究者,是世界上最具影响力的土壤学家之一。”

“料理”高手

“如果没有去做科学家,我可能会去当厨师。”谈到自己的厨艺,朱永官有点自豪。他在国外学习工作多年,家乡的味道成了他心中的一抹乡愁,最有代表性的是蛋饺。

没想到做蛋饺这个技术活,居然是他无师自通“探索”出来的。“有两个关键点,一是准备肉馅,必须提前2~3个小时准备,肉末和小葱、绍兴黄酒、盐混合均匀,要反复搅打肉馅才会有弹性。二是制作蛋皮,需要控制锅的温度,每次摊蛋皮要用油抹一下,但油不能多,否则就成煎鸡蛋了。做菜就像做科学实验,需要反复琢磨。”说到这道“拿手菜”,朱永官兴致勃勃,“我走到哪里都不会忘了在节假日里给孩子们做一些蛋饺。”

当然,对一个胸怀祖国的学者而言,乡愁远不止一锅蛋饺。1994年,身在英国留学的朱永官在《人民日报(海外版)》上看到了中科院的一则招聘广告,这是唯一来自国内的招聘信息。

1998年,朱永官完成博士论文后前往澳大利亚工作,不久后,他向中科院提出了回国工作的希望。意外的是,时任中科院副院长的白春礼亲笔回信,鼓励他尽早回国工作。2002年1月,朱永官作为引进人才举家回国。

在他心中,个人成长始终要融入国家的发展中,永远怀有那份家国情怀,人生价值才能最大化。

2007年,朱永官被派往厦门筹建中科院城市环境研究所。遇到的第一个挑战就是招人,他和同事常常到国际学术会议上去“刷脸”,在学术报告结束前“插播”小广告,介绍新建研究所,吸引优秀人才。第二个挑战则是如何管理好研究所。“要让这个集体中的每一个成员都朝着一个既定的方向去努力,很难。”他说。

邀请同事到家里吃饭,成了他们紧张工作之余的美好时光。朱永官烧饭动作很快,经常5点多下班从买菜、洗菜、切菜、下锅,晚上7点一大桌菜就上桌了。“一般都是浙江菜,素菜多、荤菜少,内脏、炸鸡偶尔吃。”朱永官的解释是,“肉少一些,就对环境的消耗少一些。”

这样的饮食习惯也是他多年来研究土壤污染的心得。做好土壤“料理”,是土壤学家应有的责任和担当。

2002年前后,朱永官在关注土壤中砷元素的来源时,追溯到了来源于集约化养殖场动物粪便的有机肥。为了防止动物感染导致肠道疾病的病菌,同时让它们快速生长,养猪场、养鸡场用的饲料中会添加铜、锌、砷和抗生素等。

除了观察到有机肥中砷超标,他们还获得一项重要发现,即动物粪便里存在“抗性基因”污染。朱永官敏锐地意识到,这不同于过去研究的化学污染,是由于添加抗生素导致细菌耐药的生物污染。“抗性基因是遗传信息,可以自我复制,这可能是更加严重的环境污染问题。”到2010年,朱永官经过拓展研究方向,逐渐把研究重心从砷调整到抗性基因上。

 朱永官在田间考察土壤。本文图片由受访者提供

此后,他们还开发出用一种碳含量极为丰富的木炭“生物炭”治理土壤污染的方法。在600℃及以上的温度条件下,将猪粪或鸡粪等炭化,使其中的典型抗生素和抗生素抗性基因完全分解,获得安全的生物炭,再将这种生物炭作为有机肥的组分使用,确保农作物的土壤安全。如今,这项研究已经走出实验室,走上生产线。

朱永官始终相信,土壤学家要当个好“厨师”,做好土壤这盘高级“料理”。“大家都要好好吃饭,吃得饱、吃得安全、吃得健康。”

 

 
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