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。
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,那场灾难带来的有害物质仍然弥散在全球土地中。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。
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,一位美国特拉华大学的副教授 Donald Sparks来讲学,朱永官跑去听了。
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—作物系统中的迁移转化、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在学术界的地位不断增加,已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。
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。”
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。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。
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。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。
此后,他们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。
朱永官始终认为,做好土壤“料理”,是土壤学家应有的责任和担当。
(摘编自《朱永官:做好土壤这盘高级料理》,《中国科学报》2022年4月7日)