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      作者:甘曉 來源:中國科學報 發布時間:2022/4/7 17:46:15
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      土壤“廚師”朱永官

       

      春天,江南地區蠶豆花開。作為土壤學家,中國科學院院士、中國科學院生態環境研究中心研究員朱永官眼里的蠶豆是典型的固氮植物,可以通過根瘤菌直接利用空氣中的氮氣,對培肥土壤很有用處。

      他還等待著蠶豆努力結出肥碩的豆莢,到夏天就可以吃了。雪菜炒新蠶豆、干炒蠶豆、油鹽豆、腳皮豆、芽出豆……都是伴隨他成長的食物。

      “我是一個‘好吃之徒’,吃著吃著吃成了胖子。”接受《中國科學報》采訪時,朱永官自嘲。他熱愛做菜,還關心怎么能吃得健康、如何“料理”土壤才能種出健康的作物,最終成了國際知名的土壤學家。

      不久前,朱永官獲得2022年國際土壤科學聯合會李比希獎,成為第一位獲此殊榮的亞洲學者。

      “寶貝”蠶豆

      朱永官喜歡吃蠶豆,這是伴隨他成長的食物。

      1995年,英國帝國理工學院的溫室里,一株株蠶豆的幼苗陸續發芽。朱永官把它們栽在最大號的水培桶里,用幾十升的去離子水來培植。因為桶太大,換一次去離子水,需要用掉一整根大號的離子交換樹脂柱子。

      朱永官樂此不疲,這些蠶豆是它的“寶貝”,是用來科研的模式植物。

      盡管當時距離切爾諾貝利核電站爆炸已經過去近10年,這場災難帶來的有害物質仍然彌散在全球土地中。

      “在英國,事故發生后第二天上市的牛奶放射性就超標了。”一入學,朱永官就了解到一些有關這次悲劇的細節。

      一邊做實驗,朱永官一邊思考:放射性元素在土壤中積累并持久存在,它們會被植物吸收多少?如何才能降低植物對放射性元素的吸收?因為這些放射性元素最終會隨著食物鏈進入人體。

      蠶豆實驗中,他計劃以土壤中持久存在的放射性元素銫為例開展研究。兩三個月后,沒等蠶豆苗長出豆子,朱永官通過檢測植物體中放射性銫發出的伽馬射線強度反推出結果。實驗結果顯示,植物必需的營養元素鉀的供應可以有效緩解植物對放射性銫的吸收,并建立了相應的預測模型,為控制植物吸收放射性銫提供了科學依據。

      朱永官登上1994年英國皇家學會年報封面。

      如今回憶起蠶豆實驗,朱永官覺得,對于一個“科研小白”而言,能在科學的軌道上與宏大敘事的歷史相遇是一件極其幸運的事。那么,一個土壤學家能考慮到全人類的大事兒,也就不奇怪了。

      有意思的是,這次幸運的“相遇”還得益于朱永官喜歡的另一種美食——豆腐。1993年底他申請英國皇家學會獎學金,條件是必須通過雅思考試。在相對“短板”的口語面試環節,他為了在考題之外表現口語水平,主動問考官是不是了解中國“Tofu”。“考官是一個瘦小的英國老太太,她也很感興趣,我們圍繞豆腐的話題交流得很愉快。”最后,他的口語成績拿到高分,成功拉高總成績。

      愛吃,不僅沒耽誤事兒,還讓朱永官在土壤科學領域始終追求卓越,有了更高層次的視角和使命感:“只有健康的土壤,才有健康的人民!”

      離開英國時,朱永官和房東道別。

      “追星”成功

      青年時代,朱永官有夢想,也有“愛豆”。在浙江桐鄉一中讀高中時,他的“愛豆”是科學家。“學校發了一本白皮書,把許多科學家的故事編在一起,第一篇就是陳景潤和《哥德巴赫猜想》,還有謝希德院士住牛棚、掃廁所仍然鉆研表面物理學的故事,給我留下了深刻的印象。”他說,“我想要成為他們那樣的人。”

      在浙江農業大學上本科時,他也“追星”。大三時,學校來了一位美國特拉華大學的副教授Donald Sparks講學,朱永官跑去聽了。

      “他又瘦又高,很有學者的氣質。那時我的專業英文沒過關,他在黑板上寫了很多有關鉀元素的化學反應動力學,我還以為他反復說的動力學的單詞‘kinetics’是鉀的英文單詞。”雖然聽不太懂,但第一次如此接近學術界大牛,朱永官聽得兩眼放光。

      那次講座,他雖然誤解了一些內容,但卻更加明白了土壤科學應當做什么。因為食物鏈的存在,土壤幾乎是所有動植物的營養來源,包括人類。作為“食材”的土壤,一旦被一些工業、農業活動添加的“佐料”污染,將威脅人類健康。

      砷就是土壤中一種典型的有害“佐料”。2002年起,朱永官在國內開拓水稻砷污染研究領域,圍繞砷在土壤—作物系統中遷移轉化、砷在生物體內的吸收/排除機制等開展了深入研究,取得一系列成果。2008年,朱永官及其合作者在《科學》上發表論文展示了這些成果。

      2007年,朱永官主持第九屆國際微量元素生物地球化學大會時,邀請Sparks作為大會特邀報告人。多年未見的Sparks體重和他在學術界的地位都不斷增加,成為國際土壤學界名副其實的“重量級人物”。

      雖然二人年齡上差了10多歲,但Sparks一直都把朱永官當成平輩的同行好友。一次,朱永官主動坦白曾經在浙江農業大學聽他講學,他繃不住哈哈大笑:“原來你是我在中國的學生!”和“愛豆”一起長胖,一起并肩做科學,朱永官“追星”成功。

      這件事也給朱永官深刻的啟示:“想要實現科技自立自強,就要對標國際一流水平把學問做好,也要胸懷人類命運共同體。你的工作對全人類都有貢獻,自然會受到認可。”

      2022年李比希獎提名時,幾近退休的Sparks毫不猶豫地給朱永官寫了一封推薦信。信中寫道:“朱永官著實是一名杰出的研究者,是世界上最具影響力的土壤學家之一。”

      “料理”高手

      “如果沒有去做科學家,我可能會去當廚師。”談到自己的廚藝,朱永官有點自豪。他在國外學習工作多年,家鄉的味道成了他心中的一抹鄉愁,最有代表性的是蛋餃。

      沒想到做蛋餃這個技術活,居然是他無師自通“探索”出來的。“有兩個關鍵點,一是準備肉餡,必須提前2~3個小時準備,肉末和小蔥、紹興黃酒、鹽混合均勻,要反復攪打肉餡才會有彈性。二是制作蛋皮,需要控制鍋的溫度,每次攤蛋皮要用油抹一下,但油不能多,否則就成煎雞蛋了。做菜就像做科學實驗,需要反復琢磨。”說到這道“拿手菜”,朱永官興致勃勃,“我走到哪里都不會忘了在節假日里給孩子們做一些蛋餃。”

      當然,對一個胸懷祖國的學者而言,鄉愁遠不止一鍋蛋餃。1994年,身在英國留學的朱永官在《人民日報(海外版)》上看到了中科院的一則招聘廣告,這是唯一來自國內的招聘信息。

      1998年,朱永官完成博士論文后前往澳大利亞工作,不久后,他向中科院提出了回國工作的希望。意外的是,時任中科院副院長的白春禮親筆回信,鼓勵他盡早回國工作。2002年1月,朱永官作為引進人才舉家回國。

      在他心中,個人成長始終要融入國家的發展中,永遠懷有那份家國情懷,人生價值才能最大化。

      2007年,朱永官被派往廈門籌建中科院城市環境研究所。遇到的第一個挑戰就是招人,他和同事常常到國際學術會議上去“刷臉”,在學術報告結束前“插播”小廣告,介紹新建研究所,吸引優秀人才。第二個挑戰則是如何管理好研究所。“要讓這個集體中的每一個成員都朝著一個既定的方向去努力,很難。”他說。

      邀請同事到家里吃飯,成了他們緊張工作之余的美好時光。朱永官燒飯動作很快,經常5點多下班從買菜、洗菜、切菜、下鍋,晚上7點一大桌菜就上桌了。“一般都是浙江菜,素菜多、葷菜少,內臟、炸雞偶爾吃。”朱永官的解釋是,“肉少一些,就對環境的消耗少一些。”

      這樣的飲食習慣也是他多年來研究土壤污染的心得。做好土壤“料理”,是土壤學家應有的責任和擔當。

      2002年前后,朱永官在關注土壤中砷元素的來源時,追溯到了來源于集約化養殖場動物糞便的有機肥。為了防止動物感染導致腸道疾病的病菌,同時讓它們快速生長,養豬場、養雞場用的飼料中會添加銅、鋅、砷和抗生素等。

      除了觀察到有機肥中砷超標,他們還獲得一項重要發現,即動物糞便里存在“抗性基因”污染。朱永官敏銳地意識到,這不同于過去研究的化學污染,是由于添加抗生素導致細菌耐藥的生物污染。“抗性基因是遺傳信息,可以自我復制,這可能是更加嚴重的環境污染問題。”到2010年,朱永官經過拓展研究方向,逐漸把研究重心從砷調整到抗性基因上。

       朱永官在田間考察土壤。本文圖片由受訪者提供

      此后,他們還開發出用一種碳含量極為豐富的木炭“生物炭”治理土壤污染的方法。在600℃及以上的溫度條件下,將豬糞或雞糞等炭化,使其中的典型抗生素和抗生素抗性基因完全分解,獲得安全的生物炭,再將這種生物炭作為有機肥的組分使用,確保農作物的土壤安全。如今,這項研究已經走出實驗室,走上生產線。

      朱永官始終相信,土壤學家要當個好“廚師”,做好土壤這盤高級“料理”。“大家都要好好吃飯,吃得飽、吃得安全、吃得健康。”

       

       
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