農業科學獎

  石元春  土壤學家。1931年2月18日生于湖北省武漢市。1953 年北京農業大學農學系畢業,1956 年北京農業大學土壤農業化學系研究生畢業?,F任北京農業大學教授、博士生導師、校長、中國農學會副會長。獲日本東京農業大學榮譽農學博士學位。1991年11月當選為中國科學院院士( 學部委員 )。

 
  他長期從事土壤地理、鹽漬土發生與改良的研究工作。在地學條件與易溶鹽積聚規律、鹽漬土改良、古地球化學過程及黃土中古土壤地理研究方面取得了重要成果,提出了黃土高原更新世古土壤地理、分類以及在時間和空間上發展演替的系列。他提出的半濕潤季風氣候區水鹽運動理論,揭示了黃淮海平原旱澇鹽堿共存和交相為害的十分復雜的自然現象。提出旱澇鹽堿必須實行綜合治理和綜合治理的實質是對區域水鹽運動的科學調節和管理,調節管理區域水鹽運動的樞紐和杠桿是淺層地下水的采補等一系列觀點,在指導黃淮海平原的治理實踐上發揮了重要作用。由于采取創新的技術路線,在河北省曲周旱澇鹽堿綜合治理實驗區的治理實踐中取得重要突破,引起國內外的高度重視和贊譽。近年來,應用系統科學、地理信息系統、計算機和遙感等現代技術,提出了對區域綜合治理具有重要意義的“PWS”區域水鹽運動監測預報體系。此外,在黃淮海平原的農業開發上也作出了重要貢獻。
 
  他早期從事黃土形成和黃土中埋藏古土壤研究,以及參加中國科學院組織的新疆自然資源綜合考察多年。60 年代對北京郊區土壤的地理學、鹽漬土的水鹽動態和改良分區作了大量研究。1973 年至今一直在中國黃淮海平原進行旱澇鹽堿綜合治理和農業發展的研究工作。 1978 年以來一直擔任這個國家科技攻關項目的主持人和專家組組長。此項科研成果1993年獲國家科技進步獎特等獎。

 

  一、中國黃土中古土壤及其地理學研究
 
  早在 50 年代中期,他應用形態學、化學、礦物學和孢粉學的理論和方法研究了晉西黃土中的埋藏古土壤的發生學性狀和成土過程。提出中更新世的離石黃土中的古土壤為不同發育程度的褐土型土壤和晚更新世馬蘭黃土中的埋藏古土壤為強生草和弱粘化的灰褐土型土壤。并對早更新世和全新世的埋藏古土壤作了對比分析。
 
  他認為,土壤是自然地理條件的忠實記錄者和一面歷史的鏡子。因此,運用土壤和古土壤學的方法探討重建第四紀中國黃土高原區的古氣候和古地理環境。70 年代又對黃淮海平原第四紀古地理環境進行了研究。在此基礎上,對六盤山以東和長江下游以北的廣大地區的第四紀各期黃土中埋藏古土壤進行了地理分析,提出了古土壤在時間和空間上的演替模式。這無疑對中國北方黃土區的古地理環境演變的研究有重要理論意義。
 
  二、鹽漬地球化學及其分區研究
 
  石元春自 50 年代中期即對中國塔里木盆地和準噶爾盆地的鹽漬地球化學進行了研究,提出了不同地貌條件下相應不同的積鹽過程。 60 年代初在北京東南部,70 年代在整個黃淮海平原更加深入地研究了易溶鹽的古代和近代地球化學過程、分異規律和地球化學的分區。他在這方面的主要學術貢獻是鹽漬地球化學的分異和特征與地貌類型及其相應的沉積物、地下水位水質和土壤的相關性的研究。他將復雜的黃淮海平原劃分為12種地學條件組合,并研究提出了黃淮海平原旱澇鹽堿綜合治理的區劃。這種相關性不僅在大區和中區地貌上,而且在微域地貌上也得到明顯表現,從而他提出了地學綜合體的概念。地學綜合體的概念不僅在理論上,而且在實踐上都具有重要意義。
 
  三、半濕潤季風氣候區水鹽運動理論
 
  黃淮海平原自然條件十分復雜,春旱夏澇,土堿( 地下)水咸,千百年來一直治理不下。 50 年代初曾修渠引水,灌溉抗旱,但因引起土壤漬化而失敗。繼而因治水方針失誤,使 50 年代末和 60 年代初的冀魯豫平原的土壤鹽漬化面積由2400萬畝猛增到4600萬畝,農民談水色變。 1963 年海河流域遭受大面積特大洪災,70 年代初又連續三年大旱。旱澇鹽堿和地下咸水的交相為害,嚴重困擾和制約著黃淮海平原的農業生產和農民生活。
   
  石元春和他領導的研究組自1973年以來,進行了長期和大量的現場調查、觀測實驗和系統研究,發現了這種復雜自然現象的內在規律,提出了“半濕潤季風氣候區水鹽運動的理論”。認為旱澇鹽堿共存和交相為害是在半濕潤季風氣候和泛濫平原地學條件下區域水鹽運動所表現出的一組自然現象,是一種獨立的地理景觀和生態系統。其水鹽運動特征、積鹽規律、鹽漬類型等均不同于干旱和半干旱地區。此理論還包括易溶鹽的古地球化學過程和近代地球化學過程,易溶鹽的空間分異規律和季節性動態特征,以及半濕潤季風氣候水鹽運動區的全球性地理分布特征等。并對黃淮海平原旱澇鹽堿形成和發生的這種十分復雜的現象進行了系統分析,建立了數學模型。
 
  根據此理論,旱澇鹽堿應視為一個統一的系統和有機的整體,必須綜合治理。同時提出,綜合治理旱澇鹽堿的實質是對區域水鹽運動的科學調節和管理;科學調節和管理區域水鹽運動的樞紐和杠桿是淺層地下水的采補等一系列觀點。正確地揭示了這種十分復雜的自然現象,為人們科學地治理提出了理論根據。近一二十年黃淮海平原旱澇鹽堿綜合治理的實踐也證實了這些理論和觀點的正確、可行和具有重要的指導意義,并在黃淮海平原的綜合治理實踐中作出了重大貢獻。在此理論的指導下,80 年代初, 河北平原的旱澇鹽堿綜合治理即轉為以開采調節淺層地下水為主,深層地下水作為戰略性后備水資源和限制開采的正確方針,使綜合治理和生態環境向著逐年改善的良性循環方向發展。
 
  一個多世紀以來,土壤鹽漬化的研究均進行于干旱半干旱地區,可稱是干旱半干旱的土壤鹽漬化理論和研究。而石元春提出的半濕潤季風氣候區水鹽運動理論則開拓了一個新的科學領域和視野,并得到國內外科學家的承認和高度評價。在“國際鹽漬土及其改良學術討論會 ”(1985 年) 的會議紀要上寫道:“經過討論和現場考察,會議對中國科學家提出的半濕潤季風氣候區鹽漬土水鹽運動的理論及其采用的灌溉、排水、水管理以及農林等措施的綜合治理予以充分肯定。外國科學家對此留下了深刻印象,中國人民應以此成就而感到自豪。
 
  四、區域水鹽運動預報的理論和工作體系
 
  在已有研究工作的基礎上,“七五”期間 (1986-1990) 石元春和他領導的研究組進一步開展了區域水鹽運動預報的理論和工作體系的研究。
 
  區域水鹽運動是在多種因素影響下的一個十分復雜的系統,過去對水鹽運動的研究和描述多是經驗性和半定量的。石元春及其研究組首先運用系統分析方法,在三維空間和時間系列上,對區域水鹽運動的物質流和能量流及其流量流向上進行了定量化的系統分析,提出了區域水鹽運動系統變化的概念性基本狀況方程。從而由長期以來的傳統和經驗性描述,發展為概念清晰、科學、定量和規范化的表達,開拓了一個新的研究領域。
 
  在此基礎上,建立了預報的系統模型及地下水水位和水質的水動力學預報子模型以及土壤水分和土壤鹽分預報子模型。在技術上系統地解決了從實驗室模擬到田間預報,從單點到多點,并通過分布式動態模型和柵格化數據圖幅疊加等方法進而將多點預報擴展為面的預報。實施中預報精度達到了季節性或短期實時預報要求,此預報系統(PWS體系) 還應用了地理信息系統和計算機技術,初步實現了信息輸入、計算、管理到圖幅和數據文件輸出的計算機自動化運行。監測系統也應用了衛星遙感影像解譯等現代技術。專家鑒定中指出,“此體系理論基礎扎實,總體設計科學、新穎,技術先進,實用性強,達到國際領先水平”。
 
  五、對黃淮海平原的綜合治理和農業發展作出了重要貢獻
 
  在理論研究的同時,石元春和他的研究組自1973年開始建立了面積為4390畝的曲周(河北省南部)旱澇鹽堿綜合治理試驗區。據上述理論觀點,大膽提出了“打破咸水禁區,以淺井和深溝為主體,農林水并舉”的新的綜合治理技術體系。綜合治理試驗僅二三年即取得明顯效果,五年使旱澇鹽堿基本得到治理,生產條件有了很大改善,產量和農民人均收入大幅度增長,以后又在3萬畝和8萬畝上取得成功。此成果引起了聯合國農業開發基金會(IFAD) 的高度重視,貸款近2000萬美元治理開發曲周縣北部23萬畝低產土壤。此項目現已完成,土地面貌和農業生產完全改觀。此項研究成果還帶動了世界銀行建立《中國華北平原農業項目》,信貸6000萬美元( 配套投資12,000萬美元)在魯豫皖的300 萬畝低產土壤上實行旱澇鹽堿綜合治理,并已于1987 年完成和取得了很大成功。
 
  1978年至今,他在從事自己課題研究的同時,一直擔任著對整個黃淮海平原的綜合治理和農業開發的學術指導,以及國家科技攻關項目的主持工作。他主持編制和提出了“黃淮海平原旱澇鹽堿綜合治理區劃” 、"“黃淮海平原農業發展戰略”、  “黃淮海平原農業圖集 ” 等重要研究成果。參與和主持了“六五” 、“七五”和“八五”黃淮海平原國家科技攻關項目計劃的制訂,并擔任“六五” 科技攻關項目專家組組長和“七五”攻關項目主持人。他長期和直接參與指揮了這個由4個部院主持,200 多個單位和 1000 多名科技人員參加,涉及冀魯豫蘇皖京津5省2 市,32萬平方公里土地的大型國家科技攻關項目。
 
石元春教授的主要學術論文、著作目錄
  1. 準噶爾盆地的土壤 .見 :1956年新疆綜合考察報告,1958.
  2. 晉西地區的黃土及其形成過程.見 : 中國第四紀研究,1958,1(l).
  3. 塔里術盆地北部鹽分的積聚規律和鹽漬土的利用改良問題.見 : 新疆維吾爾自治區的自然條件論文集 , 科學出版社 ,1960.
  4. 掌握水鹽運動規律,綜合治理旱澇鹽堿.中國農業科學,1976,5.
  5. 季風氣候下鹽漬土的水鹽動態及其調控.見 : 鹽漬土改良論文選,山東科學技術出版社 ,1979.( 合作者 : 李韻珠 )
  6. 黃淮海平原的水均衡分析.北京農業大學學報 ,1982,8(1).
  7. 黃淮海平原農業發展戰略研究.見 : 黃淮海平原農業發展學術討論會論文選集 ,1982.  
  8. The characteristics of water and salt movement and the regulation of salt affected soils in semihuid monsoon climate regions. Proc.of the International Symp. on the Reclamation of salt-affected Soils, Jinan ,China ,1985.
  9. 鹽漬土的水鹽運動.北京農業大學出版社,1986.( 合作者 : 李韻珠、陸錦文等 )  
  10. China's salt-affected soils and their reclamation. Transaction of the ⅩⅢ Congress of International Society of Soil Science ,1986. 
  11. 我國的耕地問題和對策.見 : 我國耕地問題論文集,1987.( 合作者 : 熊順貴、謝經榮 )
  12. Remote sensing for surbeying and mapping of salt-affected soils Proc. of  the International Symp. on Solonerz Soils,Yugoslavia ,1988.(with Xie Jingrong)
  13. 黃淮海平原的水鹽運動和旱澇鹽堿綜合治理 .河北人民出版社 ,1988.( 合作者 : 辛德惠等 )
  14. 中國黃土中古土壤的發生學研究.第四紀研究,1989,2.
  15. Modelling for predicting seasonal systematic dynamics of regional water and salt. Transactions of 14th ICSS,1990,Vol-Ⅵ(with Li Baoguo and Shi Yuanchu).
  16. 區域水鹽運動監測預報.河北科學技術出版社,1991.( 合作者 : 李保國等 )
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