山侖院士長期從事作物抗旱生理和旱地農業研究，開辟了旱地農業生理生態研究新領域，在提高半干旱地區農田降水利用效率綜合技術途徑，有限水高效利用的生理生態基礎等方面做了系統的研究工作，取得了多項成果，產生了顯著的經濟與社會效益。他從植物需水與半干旱地區農業水環境之間的關系出發，提出了作物對多變低水環境適應性的科學概念，證實多種作物一定生育階段適度水分虧缺可產生生長、生理和產量形成上的補償效應，節水與增產目標可以同時實現，為推行節水農業提供了有力根據，提出了“生物節水”的新理念。據了解，不少人對此比較陌生。因此，記者請山侖院士解析了“生物節水”的理念和內涵，以饗讀者。 中國論文網 他在植物身上找水，推動了“生物節水”的發展與應用 山侖院士長期從事植物抗旱生理及旱地農業與節水農業研究，既有淵博深厚的專業基礎，又十分注重理論知識與生產實踐相結合，是一位研究成果豐碩、德高望重的科學家。對于“生物節水”這個新話題，山侖院士解釋說，通過提高植物自身的水分利用效率和抗旱性，進而達到節水增產的目的，農業專家就稱之為“生物節水”。 談及對“生物節水”的研究，山侖院士說，那得從50多年前我在前蘇聯留學時說起。 山侖院士回憶說，1960-1962年，我在前蘇聯科學院植物生理研究所攻讀研究生期間，用C14示蹤方法做供水效果實驗中發現，小麥灌溉期間受旱后加速了當時光合產物向籽粒的運轉，一個時期內籽粒增重顯著高于充足供水植株，因這一結果有點出乎意料，加之導師又屬于當時的“充分灌溉學派”，故在學位論文和當時發表的文章中只列出了這一現象，未作進一步深入討論。回國后又多次重復這一試驗，得到證實，并在田間條件下獲得該時期減少1/3供水量不影響最終產量的研究結果。由此得到啟示，我們研究組圍繞植物如何高效用水這一中心問題，從實驗室到田間，利用多種作物開展了更為廣泛的研究與示范，進一步證實了一定生育階段適度水分虧缺對植物的有益作用，提出了節水與增產目標可以同時實現的生理生態學依據。 山侖院士深有感觸地說，實踐出真知。在我的科學生涯中，大部分時間是在農村蹲點或實驗基點中度過的。1965年，由我帶隊共7人被派往山西省離石縣（現為柳林縣）孟門公社五里后村。這是一個典型的小山村，位于黃河峽谷地區，以從村里到所在公社要走約5里有險情的山路而得名。我們7個人利用各自的專業知識在統一安排下與村民一起建成一批高質量的水平梯田，并通過少量補水方法使全村冬小麥得以按時播種，且保證了全苗，受到山西省各級領導的重視與好評，認為中科院下來的科技人員能夠為生產解決難題。這使我開始有了植物生理與旱地農業結合研究的初步思考。這一年我目睹了大田作物從正常生長到逐漸枯萎的整個過程，看到了各類作物在干旱情況下所展示的千姿百態，尤其是七、八月間旱象加劇，植株中午發生萎蔫 ，傍晚表現各異，清晨不同程度恢復正常的情景引起我極大興趣。那時，我每天數次到不同田間地頭進行觀察記錄，以掌握旱情與作物生長發育關系的第一手資料，同時利用有限的實驗手段展開了一系列試驗研究，得出了“與其他作物相比，高粱葉片具有在低水分含量下保持較高膨壓能力，即滲透調節與較高代謝水平并存能力”的結論；發現了“玉米雖對水分十分敏感，但其生長后期抗旱性顯著增強”的規律；根據生長正常的玉米地土壤含水量反比萎蔫 嚴重的玉米地低得多的現象，為日后提出“黃土高原產量低下的主要原因不是降水不足，而是對降水未能充分利用，低產條件下產量提高1倍的主要限制因素是肥而不是水”的判斷提供了直觀依據。 山侖院士興奮地說，在五里后村的蹲點經歷，為我的研究課題打下了堅實的基礎。自20世紀70年代后期以來，我們研究組一直以實驗室、田間、基點相結合的方法開展提高植物水分利用效率和抗旱性的研究，特別注重農業少量水高效利用問題的探討，先后在寧夏固原、陜西富平、甘肅定西等地進行試驗示范，取得較好效果。1991年，我在應用生態學報發表了“節水農業及其生理生態基礎”一文，提出了與工程節水和農藝節水并列的生物節水理念，闡明了與產量有關的不同生理過程受干旱后的受損順序，并論證了節水與增產目標得以同時實現的可能性，被學術界廣泛引用。2006年在中國科學基金（中英文版）發表了“生物節水研究現狀與展望”一文，論述了生物節水是一個有明確應用目標的科學命題，體現了提高植物水分利用效率和增強抗旱性的有效結合的論點，使“生物節水”的理念不斷完善與發展。與此同時，與石元春等共同發起舉行了第267次以“生物節水技術及發展前景”為主題的香山科學會議，隨后由中國科學院主辦召開了“第一屆國際生物節水理論與實踐大會”。最終，生物節水作為與灌溉節水、旱作節水并列的綜合配套技術納入國家中長期科學和技術發展規劃（2006-2020）之中。 他從植物身上獲取了第一桶“金”，新增產值1.74億元、利稅1.2億元 談及農業節水的重要性，山侖院士說，眾所周知，中國是全世界水資源最貧乏的國家之一，水資源供需矛盾十分突出，而解決這個問題的辦法，一是開源，二是節流。節流就是節約利用和保護好水資源，這是當前解決我國水資源緊缺的首要途徑，也是從根本上解決水危機的前提和基礎。節約用水，潛力最大的是農業，農業是第一用水大戶，占全國用水總量的70%左右。農業不但用水量大，浪費也嚴重，節水潛力大。因此，改變農業用水方式，大力發展節水農業，就成為一種必然的選擇了。農業節水就是充分利用降水和高效利用灌溉水，節水灌溉就是科學灌溉，這就要改變傳統觀點，樹立科學概念。如作物需水量的概念，水資源平衡的概念，土壤水在水資源組成中的地位等。 山侖院士解析說，農業節水是一項集多學科理論和技術于一體的系統工程，要解決的中心問題是提高水的利用率和利用效率，實現“既節水又增產”的雙重目標。農業節水包括水資源優化配置、充分利用自然降水、高效利用灌溉水以及提高植物自身水分效率等多方面的內容。就水資源而言，并不限于地表水和地下水，還應包括全部的降水資源及土壤水的作用。“生物節水”就是通過從單葉到群體不同層次上的植物水分利用效率來實現。作物的耐旱性，即作物忍受低水勢和耐脫水的能力，往往與其節水能力有關。耐旱性強的作物或品種同時具有相對高的水分利用效率，但這往往以犧牲其絕對產量為代價。只有同時提高作物的水分利用效率和耐旱性能，才能真正實現作物的“高效用水”。 山侖院士說，長期的研究實踐證明，植物各個生理過程對水分虧缺的反應各不相同，而且水分脅迫可以改變光合產物的分配。水分脅迫并非完全是負效應。特定發育階段，有限的水分脅迫對提高產量是有益的。植物在水分脅迫解除后會表現出一定的補償生長功能。在某些情況下，不僅不降低作物的產量，反而能增加產量，提高植物水分利用效率。調虧灌溉正是基于上述認識，在作物生長發育的某些階段，主動增加一定的水分脅迫，即人為地讓作物經受適度的缺水鍛煉，從而影響光合產物向不同組織器官的分配，以調節作物的生長過程。 山侖院士對旱地農業研究的主要精力放在半干旱地區，數十年來，他的足跡遍布數十萬平方公里的黃土高原地區，不怕苦不怕累，長期蹲點調查研究，積累了豐富的實踐經驗。“低產條件下半干旱地區影響作物生長的要害不在于降雨量少，而在于降水未能充分利用”的論點，就是他長期在黃土高原寧南山區蹲點調查研究取得的重大成果。這項研究成果新增產值1.74億元、利稅1.2億元，其成果曾被列入“國家科技成果重點推廣計劃”。這是山侖院士和同事們一起從植物身上獲取的第一桶“金”。 山侖院士1983年在黃土高原半干旱地區寧南固原實驗表明，在一般年份，農作物對2米土層內水分利用量僅為38%，收成好的年份可達59%，充分說明土壤水分未被有效地利用。據此他提出黃土高原半干旱地區作物生長不良，產量過低，往往不是由于土壤水分過缺，而是由于根系下扎不夠，利用土壤儲水能力太差造成的。因此，加強對促進根系擴展和吸收能力的研究，對黃土高原作物生長具有重要意義。 山侖院士解析說，黃土高原土層深厚，質地疏松，持水孔隙率高，具有很強的儲存和調節水分的功能。如果作物對水的利用層以2米深計算，則每畝可蓄存550毫米左右水分，深厚的土層不僅為植物根系向土壤深層擴展提供了適宜的環境，而且使深層根系發育的作物能利用深層儲水，具有更強的抗旱能力。他說，發展半干旱地區農業的成功經驗集中到一點就是尋求改善生態環境與提高土地生產力的結合點，采取使兩者同時受益的關鍵技術。在黃土丘陵地區，以水平梯田為主的基本農田建設，既有效控制了水土流失，又促進了增產，在一定發展階段起到了關鍵技術作用。但是結合點和關鍵技術是在不斷發展的，黃土高原地區也在不斷尋求新的技術生產與保護生態的結合點。比如今后探求如何既保水又集水的更高標準的基本農田，以及如何通過改良生物體本身以適應干旱環境等。 他繼續在探尋植物“身上”的水能量，續寫“生物節水”新篇章 生物節水這個新的研究方向已經引起了學術界的廣泛關注和認可，具有強大的生命力和廣闊的發展前景。而山侖院士則認為，雖然生物節水原理與技術已經在實踐中運用，諸如調整種植結構、選用抗旱節水品種、應用化學調控手段改變物質代謝以提高抗旱性等，但還未能像工程節水、農藝（耕作）節水那樣大力推進，這主要是由于生物節水本身的未知數多、潛力大、難度也大。 記者問難度大在哪里？山侖院士解析說，生物節水直觀視角看不見，是一種“隱形”節水，受時空和機制等多方面的因素限制。單從科技含量高這個角度講，就包括群體適應、生理調控、遺傳改良等多種因素，一般人不易掌握，要在科技人員指導下進行，快速全力推進費時費力。 他說，群體適應、生理調控和遺傳改良是實現生物節水的三個主要途徑，而培育抗旱節水的新品種和新類型，則是這一研究的“核心目標”。研究實踐表明，干旱缺水并不必然降低作物產量，一定生育階段的適度水分虧缺，往往可以同時促進節水與增產。不超過適應范圍的缺水，在復水后對生理、生長和產量形成補償效應。種間和品種間的水分利用效率存