令世界折服的节水院士

国际权威灌溉机构与灌溉专家根据他们以往的试验研究结果认为,水稻采用田间节水灌溉技术可以提高水的生产率(单位水量取得的产量),但是要降低单位面积产量,也就是说,他们认为“水稻节水肯定要减产”。然而中国的茆智根据所主持研究的结果却提出了水稻节水灌溉“既节水又增产”的论点,对此他们不太相信。1997年,“国际农业研究中心”、“国际灌溉管理研究院”和“国际水稻研究所”三个单位,抱着半信半疑的态度,提出与茆智研究组合作,立项在中国开展题为“中国节水灌溉对产量影响”的试验研究,此项目进行两年后,他们改口了,认为“中国水稻节水灌溉技术可以不减产”,又经两年试验,到该项目结束时,他们完全相信“中国水稻节水灌溉技术既节水又增产”。从2001年起,他们又提出了进一步与茆智研究组等单位合作,立了一个新的研究项目,由这三个单位取名为“以更少水获取更多产量的中国水稻节水灌溉技术”,在中国两个省以及澳大利亚开展试验研究。该项目的试验研究又取得成功,这些国际权威机构进一步认可了茆智提出的理念与技术。

茆智,中国工程院院士,武汉大学教授、博导,国家节水灌溉工程技术研究中心工程技术委员会主任。他创新的农田节水灌溉理论与技术,在全国推广1900多万亩,创造了3亿多元的经济价值。2000年在国际灌排委员会大会上,荣膺“国际农业节水技术创新杰出成就奖”,该年度全球仅他一人获此殊荣。

 

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茆智1932年9月出生于江苏省江浦县(今南京市浦口区)一个知识分子家庭,其祖父是江浦县第一任教育局长,父亲终生在中学、大学任教。受家庭影响,他的志向是做一个有学问和道德高尚的人。

他生长于多事之秋。小学及初中阶段,正值抗日战争时期。为躲避日本侵略军,他们举家逃难,先后辗转于江苏、湖北、湖南、贵州,最后落脚于四川。逃难中,他的多位亲友死于日寇轰炸和屠杀,自己全家有一次险在轰炸中丧命。他联想到自己所学过的“岳母剌字,精忠报国”的课文,激发了他崇高的爱国主义情感,由此而产生了对苦难同胞的深切爱怜,对侵略者的无比痛恨。他深深认识到,国家积贫积弱,敌人才侵略你。他发誓,一定要努力学习,学好本领建设强大的国家,到那时看谁敢来欺负?
他们家在四川住了6年多的时间。先是住在纳溪县长江与纳溪河边,后住在合川县嘉陵江与渠江边。这些地方常有山洪暴发和江水泛滥,他多次目睹人民房屋被淹、灾民流离失所的惨状。少年的他就产生了一种朦胧的想法,今后若有本领防水灾,就能救助很多人,那就会受到百姓爱戴。少年时代这种模糊的想法,在他的心灵深处播下了今后学“水利专业”的种子。
1950年夏,茆智高中毕业。在报考什么学校的志愿上,茆智想到了少年时期的志向,想到了洪水泛滥时人民流离失所的苦难境况,他毅然决然地报考了南京大学水利系,并被录取。由于潜意识中怀有训服“龙王”的理想,又觉得上的是自己所热爱的学校和专业,茆智在大学里学习非常刻苦。

老师们的教诲,不仅使他学到了知识与技术,更培养了他发愤努力、勇于创新的精神。如在物理课中讲到“运动”有关的内容时,老师举出“从牛车如何发展到汽车、火车”,环环相扣,勾绘出了每个阶段的飞跃与创新,引导学生时代的他萌发了发明和创新的欲望;土壤力学老师在讲理论与技术时,经常结合自己的实践经验,举出应用理论与技术解决实际问题的生动实例,而且点出进一步发展方向,让他感受到了理论与实践相结合的重要性。

在中学和大学阶段,他喜欢看的课外书籍是世界著名科学家和工程师的传记,他十分钦佩这些科学家为了科学、为了探索真理而完全忘我、耐受艰苦、坚忍不拔的精神;他还喜欢看“动脑筋博士”、“趣味物理”等科普读物。所有这些,使青少年时期的茆智打下了爱思索、想创新、耐艰苦的思想根基。

1953年7月,茆智以优异成绩在南京大学水工专业提前一年毕业。

 

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他毕业以后,组织上安排他全脱产师从当时苏联援华的农田水利专家卡尔波夫。

卡尔波夫是个喜欢创新的专家。他的老师考斯加可夫是苏联唯一的一个农田水利院士,考斯加可夫提出的计算作物需水模式,是根椐产量确定需水量。卡尔波夫并没有迷信老师,他创新地提出了与大师截然不同的模式,而是根椐水面蒸发来推算需水量。这两位苏联权威所提的方法都是先计算作物全生长期总需水量,然后按一定比例算出各阶段需水量。初到苏联专家身边的茆智,十分钦佩卡尔波夫这种创新的精神,但他并没有盲目信服以上两位苏联权威,而是破除迷信,开始了自己的独立创新。

起初他并没有公开提出不同的意见。因为他觉得自己年纪尚轻,才大学毕业,不能初到专家身边就乱发议论,而是一头扎进了试验当中。他先后在湖北农科院以及孝感长风公社的试验田里埋头试验数年,在得出数以千计的实验数据后,才提出了自己的观点。

他认为水面蒸发量、产量以及需水量是众多因素影响的结果,苏联两位专家提出的两种办法都是用一种结果去推算另一种结果的纯经验方法,不尽合理;总量是分量合成的,先算总量后按分配比例确定分量更是本末倒置。什么是合理的计算方法呢?

茆智认为合理的计算方法应是根椐需水量的成因,用影响需水量的直接因素,分阶段地计算需水量。在试验期间,他通过大胆探索,大量分析我国的观测资料,并亲自在田间做试验,在上个世纪50年代末提出了以水汽扩散原理为基础,以日照、气温、风速与栽培水平为指标的分阶段计算水稻需水量的方法,这一方法成为我国最早的按成因理论计算需水量的半经验方法之一,这一方法先后在我国南方一些灌区使用,并取得了很好的效果。上世纪60年代初,这一方法先后被苏联及越南的水利学术刊物推介。

橡胶是我国国防与生产上的重要物资,为了发展我国的橡胶事业,上世纪60年代初期,茆智来到海南省开展橡胶灌溉试验研究。组织上十分关心他的起居生活,特地在一栋楼房上为他开了单间宿舍。但茆智认为这里离试验胶林太远,每天即使骑自行车来回也要一个多小时,这样把试验时间耽搁了太可惜。

为了只争朝夕,尽快出科研成果,茆智干脆住在试验胶林旁的茅草棚子里。那里无电、无自来水、白蚁多、蛇多,而且有很多有毒的蛇。为了防蛇,他在自己床铺的腿上绑了剌树条,这样蛇就难以爬上去。那时的床铺是什么样的呢?就是先栽四根木桩,然后在木桩上铺上木板,就是床了。

还是为了防蛇,他的床旁摆一张两屉桌,其中靠右手边的一个屉子专门放了防蛇的专用物品:一个是手电筒,一个是刀片,还有一样就是蛇药。放这些东西有什么用呢?那就是万一被蛇咬了,就用手电照着,然后拿来刀片,蛇咬了哪里,就用刀片在哪里挖肉放血,然后搽上蛇药和口服蛇药。

为了及时获取实验数据,夜晚他们都要前去胶林中取样。为了防止被蛇咬,他们一边走着,就一边拍巴掌,蛇听到响声就会逃离。茆智在海南4年,虽然没有被蛇咬过,但也有惊险。有一天半夜,他被一个声音惊醒,是一条蛇掉在他的蚊帐顶上,他赶紧用手着力地拍打帐顶,结果蛇被甩到隔壁,后来发现这条蛇钻到一个洞里去了。他只有把洞用土封死,以消除后顾之忧。

海南的橡胶灌溉试验后来取得了成功。茆智不仅摸清了橡胶的需水规律、灌溉方法、灌溉效果,还作出了我国橡胶灌溉的区划,为我国的国防建设贡献了一份力量。

 

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节水条件下,能不能对作物的需水量及灌溉进行实时预报呢?当时答案是否定的,连国外也没有先例。

按常规理论和方法,进行这种实时预报要采用许多在短期气象预报中无法预报的气象因素,还要采用一些观测工作量极大且难于测准的作物与土壤因素,所以国内外一些专家、学者甚至认为无法进行预报。

然而茆智却要去大胆探索,他说这个困难虽然很大,如果因为困难大我们放弃探索,那这个难关我们就永远闯不过去,就永远会成为我们事业上的拦路虎。于是他走创新之路,在我国北方与南方布点,连续开展多年田间试验。

他根椐理论分析与田间试验结果,采用短期气象预报中能够预报的因素取代不能预报的因素,用易于观测而且观测成果可靠性大的作物与土壤因素,代替难于观测和不易测准的因素,在这种变革的基础上,他提出了一套新的实时预报理论与方法,并在河北、广西、湖北的一些灌区中推广和应用,此方法促进了节水和高产。

这一成果当时受到联合国粮农组织与国际排灌委员会著名专家的高度重视,认为比联合国现今向世界推荐的方法更先进、更实用,目前已有美国、加拿大、葡萄牙、波兰几个国家和一些国际科研机构希望与茆智进一步合作研究,并多次邀请他去国外讲学和在国际学术会上作报告。这一成果被水利部鉴定为国际先进水平,获1995年水利部科技进步二等奖。

在作物水分生产函数的研究中,茆智曾进行了大量的研究工作。搞这项研究,需要一种能称500公斤、感量小于10克的秤。不知情的人建议茆智,可否从国外进口。然而茆智却不同意,因为进口一台这样的秤,需要1万多美金。国家仅拨了够实验用的钱,如果进口这种秤,研究还搞不搞呢?于是茆智设法采用了达到同样要求的国产新式专用秤,最后每台造价仅2000多元人民币。

作物水分生产函数是缺水条件下指导节水和合理利用水资源的基本依据。国内外以往对多种旱作物的水分生产函数进行了大量研究,但对水稻却是空白。为什么会是这种情况呢?

茆智了解到,发达国家的种稻地区不缺水,不需研究;许多水稻面积大的发展中国家需要研究,但由于科技力量不足而难于研究。茆智认为我国是世界上第一种水稻大国,又缺水,这一课题理应由中国人来承担,这一空白应由中国人来填补。上世纪90年代初,茆智就此课题申请了国家自然科学基金项目。由于各个阶段都取得了创新成果,茆智率领的科研小组以这一课题连续申请并被批准了三个国家自然科学基金项目,开展了长达12年的研究。

这项研究有许多创新。试验的设备与方法是新的,研究的理论与方法更有多处创新,特别是对于生产函数时空变异的内容,不仅对水稻而且对任何作物过去均无人研究,并且取得了系统而又实用的成果。这一系列被水利部鉴定为有多处创新的成果,已在我国7省(市)内的较大面积上推广应用,分别获得水利部科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。

2000年,国际排灌委员会大会召开,茆智荣膺“国际农业节水技术创新杰出成就奖”。

 

党的十八大提出了“创新为民”的理念,茆智学习以后,更加感到了时间的紧迫,因为他要做的研究工作太多了,而且都是关系到国计民生的。他决心在有生之年,为我国经济社会的科学协调发展做出创新贡献。

前几年,他主持了“水肥综合高产技术”的试验研究课题,不久又提出并主持了“有利于减轻农业面污染的沟渠与小型湿地结合的综合技术”试验研究课题,最近他又提出了把灌溉、排水、湿地以及农村供水几个系统结合起来进行研究,期望既解决灌溉排水,又解决农业非点源污染和村镇供水问题。

为了完成新课题的创新与研究,他惜时如金。他的家离学校有一个小时的车程,除了节假日,他很少回家,都是一人住在学校,从青年到年老,几十年都在学校大食堂就餐。家人曾经不理解,他说一次来回两个小时,五天只能当四天用,如果因乘车影响我的科研时间,那真是不划算!何况我过去最大的遗憾,就是曾经被种种运动耽搁和浪费了漫长的岁月,现在只有争分夺秒,才能把失去的时间补回来!

他当选为院士后,中央电视台主持人曾问他:“你如今最需要的是什么?”茆智说是时间,假如有可能的话,需要年轻二十年!

他现在虽然80多岁高龄,仍然深入一线解决问题。

茆智过去是研究水量,现在转而研究水质。别人认为他是自己给自己找麻烦,因为他早已功成名就,现在又搞新的课题,需要涉及到许多新学科和新理论,这不是自找苦吃是什么?茆智说,创新是民族之魂,只有这样,我们才能与时俱进,才能走在世界的前列。为此他经常到一线调查研究,协调解决试验当中碰到的难题。

采访结束后,茆智说过几天又要出差。记者问,又碰到了什么难题?茆智说,现在他们在全国布了几处试验点,由于水样、土样需要当天化验,因路途遥远,样品不能及时送到学校化验,如果送到当地环保部门化验,又需要很多经费,课题经费背不起。所以他要上京跑“立项”,以妥善解决这一问题。

茆智说,人生的价值在于奉献,但奉献的过程很艰苦。如果有益于国家,有益于人民,能锤炼自己,提高自己,取得成就,那么这种艰苦,就变成了具体艰苦,总体愉快,这种愉快会使自己在艰苦时不觉痛苦,反而能以苦为乐!