朱永官：我们应该关注的是土壤的整体健康

来源：土壤观察

导  读

文/王见（农业环境科学学报编辑）

来源：经授权转载自“农业环境科学”微信公号（2017年12月29日），原题为“环境研究需要从中国的实际问题出发”，本文题目和内文小标题为土壤观察所加。

朱永官：中科院城市环境研究所所长，中科院生态环境研究中心研究员。中国科学院“引进国外杰出人才“，国家杰出青年基金获得者。

土壤学的最大特点是多学科交叉

问：朱老师，您好！专访前制定您的访谈文案，说实话很长时间确定不下来主题，确切讲是很难选定…您的研究涉及：土壤-植物相互作用，污染生态学，土壤生物学，其中您在土壤环境中放射性污染物的行为与放射污染土壤修复/污染控制、土壤根际过程（包括菌根菌）与植物养分/污染物吸收，重金属污染胁迫下植物生理生化响应机制和污染土壤生态毒理学等方面的研究处于国际前沿。这些研究内容看似彼此关联，实则具有跨度？那么您在这些变化中如何定位自己的研究方向呢？您讲到您的研究是一个系统的拼图？

朱永官：谢谢。我们这一类研究，是属于应用基础型研究，它的特点就是解决问题。所以我们的选题往往是围绕着问题来进行，这个问题是结合社会需求的实际问题。你在提问中也已经说出了这个问题的状态，就是变化。我们研究的是变化环境中的问题，我们需要在这个变化中捕捉问题，并且需要及时地去研究它、解决它。我们也由此在变化中寻找新的课题、新的方向，新的知识，新的手段。

而这个“变”是我们研究过程中一个探其究竟，自然而然的过程。比如我们研究微生物，过去我们是拿培养皿培养，现在，我们要从土壤中把DNA提取出来，然后通过高通量测序去理解微生物的组成和它的变化、它的功能。植物也一样，过去我们是看它长的高矮，结籽的多少，现在除了这些以外，我们还要理解它的分子机制，我们要开展基因克隆、表征、蛋白组学等研究。

那么我的所有研究其实都是基于我的教育背景—土壤学，土壤学的最大特点是多学科交叉，它与其他传统学科比如物理学、化学、生物学相比，土壤学是相对比较年轻的学科。我的研究以土壤作为最基本的核心，展开研究的是植物、土壤和微生物这三个的相互作用，我们现在做的每一个实验，每一个研究拼起来之后，会是一张大拼图，现在做的是拼图中的每一个小点，最后拼出来的就是一个系统的围绕生态环境的土壤研究。这也是我们要绘制的科研版图，大的来讲就是土壤—植物-微生物的三角关系。在这个版图中有许多环节需要我们来描绘它、解析它。

其实我们的环境研究就是结合社会需求，从中国的实际问题出发来设计我们的研究方向和课题，同时我们需要以最先进的科学手段和思维来武装我们自己，使我们可以走到世界科学前沿。也就是一手抓应用解决问题，一手抓国际科学前沿。在这个过程中，我们要应对变化，需要填补科研空白、需要有批判、需要有合作。

中国的土壤具有非常丰富的多样性

问：在2004年，您领导的研究组发现了水稻吸收积累砷过程中与磷和水稻根表铁膜的交互作用，这项研究成果在New Phytologist上发表后被国外学者评价为水稻砷污染控制的新希望？而之所以能站在国际前沿，做出成绩，您认为，是因为结合了我们国家的生态环境特点或者说您是从我们国家的实际问题出发并且结合了国际土壤环境科学前沿？

朱永官：是的。过去确实大家没有认识到。一般来讲，西方人对水稻的了解还不够。其实这个案例说明了我们所解决的是针对中国的问题，但我们的科学研究还要做到世界的前沿去。这个过程就是我们所说的一手抓基础研究走在国际科学前沿，一手抓应用解决我们的实际问题。基础研究非常重要，是因为它要指导应用，基础认知不能错，如果错整个应用都会出错。科学应用非常重要，是因为我们只有通过应用才能最终解决问题。所以这两个方面都不能有偏失，都很重要。

那么我们国家的生态环境特点是什么呢？第一是中国的土壤具有非常丰富的多样性。正因为多样，才给我们认识土壤的性质、过程、机理带来了机会，研究是需要比较的，我们南方的土壤和北方的土壤比较，东部和西部的土壤比较，都是不一样的。这是我们国家独特的。精彩来自于多样。首先我们中国有丰富多样的土壤。

第二，我们有非常悠久的农耕传统文化。

第三，我们人口多，地少，面临的挑战大。所以这几点决定了我们的环境研究是有特色的。我们有更好的自然研究对象，同时我们也有很丰富的文化和科学的积淀，这就是我们所拥有的。我们要把我们所拥有的长处转化成我们在国际上打拼的强项。

土壤的问题不仅仅是土壤本身的问题，它不是孤立存在的，它是生态系统中的一部分

问：我们需要把科学的研究和社会的需求很好地结合在一起。这其中您提出，我们需要在变化中捕捉问题，解决问题。您曾不止一次提到：科学需要提前应对 ？

朱永官：是的。科学研究和社会需求不是两张皮，它们需要很好地结合。我们做环境研究，总是要从现实中找问题。然后从国际上找它的前沿，最终解决问题。在这个过程，我们可以走出去，也可以引进来。目的就是解决问题。

而由于需求的变化，我们面对的问题也会有变化 ，这个变化是多方面的，而且我们要能及时感知到这个变化，也就是所谓的“科学需要提前应对”！我们才能始终站在比较前沿的地方。

那么如何敏锐的感知呢？我们需要有宽泛的知识面，我们不能让自己待在象牙塔里面，我们需要去了解这个社会，需要广泛的对社会进行感知和了解，这样我们才能捕捉新的问题，去把脉变化中的社会需求。你如果知识面太过单一，只关心自己的这一点点东西，那你不会及时看到变化，看不到新的问题，路子会越走越窄。比如土壤的问题不仅仅是土壤本身的问题，它不是孤立存在的，它是生态系统中的一部分。它跟生态环境的其他要素是紧紧联系在一起的。万物土中生，我们需要有广阔的知识面去系统地、整体地认识它，敏锐的感知它。

我们需要系统的整体看待土壤研究

问：您在文章中提到：“土壤是地球活的皮肤”。我们讲，皮之不存毛将焉附，显然土壤是我们生态环境中非常重要的组成部分。那么结合当前我们的土壤环境，您觉得我们国家面临的土壤问题或者说我们需要关注的土壤问题是什么呢？

朱永官：过去大家会认为土壤就是种庄稼而已，甚至过去的词汇当中认为脏的就是土壤。但其实土壤是多功能的。一方面它能生长植物，另一方面它能改善环境质量，比如污染的水通过土壤，这个被污染的水可以得到过滤，污染物可以得到去除，因为土壤是活的系统，它里面有很多生物，这些生物可以把一些污染物“吃掉”，同时它可以循环可以转化。

所以我们讲土壤是有生命的，我们应该关注的是土壤的整体健康，就是同时关注土壤的物理状态、化学状态、生物学状态，把它们放在一个完整的体系，系统地来看待土壤健康。

那么现在我们面临的土壤问题，就是我们要如何充分的发挥土壤的多功能性，为我们人类的生产、健康和发展做出应有的贡献。具体讲，一方面是土壤的污染问题，我们要尽量使土壤免受污染，我们要尽量让已经被污染的土壤得到修复或者说得到恢复。另一方面是土壤本身的健康问题，需要我们很好的保护。第三是如何有效管理我们的土壤资源，包括：化肥怎么施，有机质怎么还田等等。而解决这些问题就需要围绕“如何让土壤变成一个健康的系统”来进行，这才是核心，才是最重要的。

从科研角度讲，我认为需要挖掘土壤物理、化学、生物之间的相互作用，我们需要系统的整体看待土壤研究。未来不是单一元素、单一过程的研究，而是多元素、多过程的复杂系统综合性的研究。

土壤微生物为土壤的健康系统发挥了很大的作用

问：您近期刚刚发表了一篇《中国土壤微生物组：进展与展望》的文章，您讲到，土壤微生物是未来土壤学的研究热点之一 ？那么土壤微生物对土壤健康系统究竟产生着怎样的影响呢 ？

朱永官：我们之所以说土壤是有生命的，很重要的一点就是因为土壤中有这些土壤微生物。土壤微生物可以在物质的转化过程中发挥作用，比如我们树上落下的枯枝落叶，进入土壤，怎么转化为有机质？这就是土壤中的微生物在发挥作用。由于有了微生物，我们就可以让这些物质得到循环。

我们知道让生命体循环才可以通畅，如果受阻的话就是不健康的。所以微生物我们称它为“循环器”，没有了微生物就循环不了，也就无法健康。我们土壤中的很多转化都需要靠微生物。

另外一个方面，土壤中的微生物也是一个“资源库”。因为我们通过挖掘微生物，它可以给我们很多产品。比如药物，我们世界上比较早期的抗生素-链霉素，就是从土壤中发现的。所以土壤是很大的一个药物库，我们可以去挖掘它，寻找新的药物。同时土壤微生物也是一个“基因库”。

另外它也是一个净化器。比如说有些污染物进入土壤之后，慢慢就消失了。那就是因为微生物把它“吃掉”了。比如我们施的农药、杀虫剂，在土壤中微生物是可以帮我们把这些不好的东西“吃掉”的，可以净化这个环境。

在方方面面，虽然我们看不见这些微生物，但是它每天都在为我们干活。帮我们“擦地板，擦桌子”。为土壤的健康系统发挥了很大的作用。

现在我们就是希望可以更好地利用它。但我们对它的理解却很有限。也是为什么说这是土壤微生物成为热点和方向的原因。因为我们对它的了解太少。所以我们去研究它，希望会为我们带来科学上的惊喜。这也是我们研究上的一个挑战。

问：目前对土壤微生物有具体的研究方向上的分工吗 ？

朱永官：有的。大体上我们对土壤微生物的研究分为三块，一个是在不同的环境中有哪些微生物？第二个是我们需要了解它，这些微生物在干什么？第三个就是既然我们知道有谁，在干什么，那么我们如何发挥它们的积极性？如何调控它？就是利用它。

所以我们对土壤微生物的研究分为三大块或者说分成三个具体的研究方向。都有谁、它们在干什么、我如何调控它。

我自己的研究更偏向于后两个，我更想了解，这些微生物在干什么，我如何调控它，把它们很好地利用起来。这是我研究比较多的。

应用与产业的结合非常重要

 问：科研终须落地，提到“产学研”好像是一个非常大的话题，您如何看待科研应用与产业的结合呢？

朱永官：我认为应用与产业的结合非常重要。这里面其实牵涉到了两只手，一手伸到应用，一手伸到科技的前沿。那么我的应用要和生产一线的单位和人员合作，比如说地方的农科院/农科所，比如说农技推广站，这是我们合作的伙伴，还有一个很重要的伙伴就是企业。我们从实验室研究开始到变成现实生活中的一个个产品，这是一个链条。那么我们如何把这个链条走通，这也是实现我们科研人员社会价值的一个必由之路，要不然我们的科研就变成束之高阁了，所以我们应该重视与企业的合作。加强科研与企业的合作，也是我们肩负的重任。

需要与企业合作才能将我们的成果应用出去，否则科技与产业、科技与实际应用、科技与解决实际问题就脱节了，就变成了两张皮。因为我认为只有企业可以把我们的科研转化成产品，把产品送到千家万户，造福整个社会。所以我们跟企业的合作是必须的。

在我们的科研过程中，合作是一个永恒的主题

问：您多次提出，在我们的科学研究过程中，“合作”是一个永恒的主题，它很重要 ？

朱永官：对。我对研究始终有个想法，我希望把知识创新的链条打通，从基础的认知到应用能够把它连贯起来，这里就离不开合作。

合作一直伴随着我。它是我开展科研工作一个非常重要的途径。在我们的科研过程中，合作是一个永恒的主题，它非常重要，每个人的能力有限，知识面有限，只有通过合作才能有效克服短板。这其中研究问题的手段和方法方面的合作很重要..还有就是思路，大家进行的头脑风暴。因为每个人的背景不一样 ，提出的问题角度不一样，通过不同问题的提出，你会有不同的思维和判断。

让我惊讶的是，最近我参加上海中英会议，有一位英国的建筑学家来跟我谈耐药微生物的问题，他们想通过建筑设计来减少这些微生物耐药基因的扩散问题。我想说，我们的科学研究是多学科的交叉，更加多样化的交叉将会出现在我们的研究过程中，比如建筑学和微生物学的交叉，看似差别大，但是也可以彼此关联。目前国际开始注重自然科学和社会科学的交叉，像我们的环境健康的研究与管理和政策的交叉。

那么在多学科交叉，以及在具体合作过程中，我们要尊重不同人的声音，我们要允许科研的批判性争辩，我们也允许多样的科学问题，多样的科学家。因为每个科学家都没有固定的模式，我们要在多样的群体中相互合作，彼此尊重，包容多样，共同发展和进步。使得我们国家的科学研究站在国际科学前沿，成为世界的高地。