■绿色前沿

    “为农民着想，用科技说话。”山西省农科院农业资源与经济研究所研究员褚清河总是这样激励自己。39年醉心土肥研究，他将足迹深深留在土壤深处，并延伸到作物育种。

    土壤施肥与作物育种，是农业界无法联系在一起的两个不同领域，愣是让褚清河从中找到了“联系密码”。

    “作物施什么肥料增产效果好，主要是由作物品种的营养遗传特性来决定；应用新的育种理论和方法，可较常规育种缩短一半左右的时间，选育出适宜在不同肥力农田相应土壤最大施肥量下种植的氮磷配合施用新品种……从而可有效解决目前作物品种产量潜力很高，但大面积应用亩产水平较低与无有效方法大幅度提高中低产田产量的问题。”褚清河说。

    为了发现这样的联系，褚清河付出了30多年的努力。

    追逐增粮梦想

    褚清河热爱自己所从事的农业科技工作，这源于儿时就埋藏在他心头的一个梦想。

    1957年，褚清河出生于娄烦县一个贫困农家。初中时，一次听哥哥和父亲谈起，一位本家哥哥应用科学技术种土豆亩产比普通人多产了一倍，因此人家就没有挨过饿……

    “哥哥和父亲的一席话，在我少年的心中，‘种’下了一个要用科学技术解决粮食增产的梦想。”褚清河说。

    1977年，我国恢复高考制度。褚清河考上山西农大土壤农化系，开始追逐自己的梦想。

    “像久旱的禾苗遇到春雨，我对土壤供肥和作物如何吸肥等知识如饥似渴地汲取，但在老师讲授作物营养与施肥时，我却对施肥最小因子理论百思不解。因为，最小因子理论与植物主动吸收、选择吸收及离子相助作用的理论相悖。”褚清河说。

    1982年，褚清河大学毕业分配到山西省农科院农业资源与经济研究所。工作之余，他借到李比希 《化学在农业和生理学上的应用》原著译本，短短一个月看了N遍，终于知道了最小因子理论的来龙去脉。李比希最小因子理论是养分归还学说的内容，根本不是什么高产施肥理论。从此，他走上了一条证明李比希最小因子理论正确与否的探索之路。

    “调控肥”火了

    证明最小因子理论并不成立不是趴在桌子上解数学题，最主要的就是靠大量的田间试验示范来“说话”。

    “农民种庄稼进行追肥认为可以增产，然而这却是一种错误的认识。”褚清河通过研究得出结论，作物吸收养分是由前一阶段吸肥水平决定后一阶段吸肥水平的系统连续过程。

    作物苗期植株氮含量高者产量必然也高，植株苗期氮含量高低与播种前的最大施肥量和施肥比例密切相关，而土壤肥力水平和养分对比关系决定着作物苗期土壤的最大施肥量和最佳施肥比例。

    他发明了依土壤主要肥力指标直接计算土壤最大施肥量和最佳施肥比例的“数学计算方法”。褚清河总是没日没夜地学习和研究全国施肥方面的资料和成果，想尽办法进行氮磷肥料单施与配施的试验。

    1995年，褚清河确立了作物的潜在产量主要由作物苗期的土壤养分供应比例、供应量和供应时间三项要素来决定的观点。

    此外，褚清河发现土壤种植作物存在的氮高磷低、磷高氮低等10种状况和改变这10种状况的特定施肥比例规律，从而发明了能标准化生产的10剂型肥料，研究成功依土壤主要肥力指标直接计算土壤种植作物所需复合肥型号和用量的“数字化施肥技术”。

    10种剂型肥料称之为“调控肥”。褚清河说，所谓“调”，就是调整苗期土壤养分供应比例；所谓“控”，就是控制作物苗期土壤养分供应强度。农民只要知道自己的土壤属于哪种状况，就可“对号入座”选用适合的肥料，做到农民看图种庄稼。

    据统计，2001—2003年，褚清河领衔的项目组，三年间累计在山西省推广“调控肥”130多万亩，亩均增产幅度达30%以上，亩均增加纯收入至少152元。由于调控了地力允许的最佳施肥量和施肥比例，施肥不超标，各元素搭配合理，种出的农产品普遍品质上乘。

    一时间，“调控肥”火了，褚清河火了，有山西省内知名企业主动找上门来寻求成果的落地转化。“我第一次感受到了自己的研究成果，距离儿时的梦想不再那么遥远。” 褚清河说。

    施肥“联姻”育种

    2008年，褚清河考取南京农大博士学位。回到单位后继续进行深入研究，找到施肥报酬递减的原因，进而找到粮食持续增产的奥妙和方法。

    这之后，褚清河又结合自己在土肥方面的独特研究进一步提出，农业要实现质的突破，必须通过科学研究解决育种理论和方法的问题。

    通过大量的科学研究，他于2014年得出结论：即不同玉米品种存在一个氮磷单施和配施的营养遗传特性及由营养遗传特性决定的最大施氮量，而土壤也存在一个由土壤肥力水平和养分对比关系决定的施肥量和相应的氮磷配施比例，作物施肥的目的就是从时间上协调玉米品种的施肥比例和施肥量。

    在此基础上，他提出了土壤施肥配比理论，即作物要获得高产，氮磷在作物耐肥性允许的任何土壤养分含量水平下均需施用，而钾只有在缺乏时才需与氮磷配合施用，否则就会降低作物的产量水平。

    “由此证明，决定作物产量的，并非是土壤中那个相对含量最小的有效植物生长因素，而是取决于施什么肥料效果好以及以什么比例施用和施多少合理的作物品种营养遗传特性。”褚清河说，这一结论，较为系统地阐述了作物品种选育与数字化种植的理论方法和技术。

    目前，褚清河的数字化施肥相关研究成果已在山西省75个县（市、区）推广应用，累计推广面积达283万公顷，其中粮食作物增产幅度达23%—48%，同时在山东、江苏等省示范应用，取得显著增产效果。