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浙江大学、民进网、长江蔬菜   2023/05/05

2次入选国家科学技术奖

在蔬菜抗逆栽培、连作障碍防控、栽培模式革新

三个产业关键问题上取得原创性成果

应用和辐射近二十省70%设施蔬菜区

中国工程院院士喻景权

在蔬菜研究领域深耕42年

一心只为老百姓的菜篮子!

农家孩子,蔬菜院士

1963年11月,喻景权出生在浙江义乌农村的一个普通农民家庭。他一心向学,凭着满腔的勤奋与刻苦,于1979年参加高考被浙江农业大学园艺系录取,一辈子与“农”字结下了深深的缘分。

一心想要做点实事的喻景权,在蔬菜研究领域深耕42年,一直致力于蔬菜抗逆高产调控领域研究,在蔬菜抗逆栽培、连作障碍防控、栽培模式革新三个产业关键问题上取得原创性成果,为我国蔬菜产业科技进步作出了重要贡献。2021年,喻景权教授当选中国工程院院士。

图片喻景权院士。图片来源:民进网

01  “我们要做的,恰恰是国家需要的”

我国冬春冷害频发、设施作物光合效率低、瓜类蔬菜座果难,长期遏制了蔬菜产业的健康发展。“冬天温度一低,蔬菜叶片就‘感冒’打卷,再叠加冬季本来就缺少阳光,光合效率更是降低。”从小在农村长大的喻景权,深感我国设施蔬菜栽培不能走欧美国家的加温高能耗栽培之路,只能发展低能耗生产模式。

1997年,喻景权和团队在探索如何减轻蔬菜冷害的过程中,发现油菜素内酯是蔬菜抗冷和光合作用的重要调控物质。随后他继续向科学深处要答案,从基因层面探明调控机制,从源头上明晰了作用原理。据此研创出仿生调控产品(“早瓜灵”瓜类座果剂、油菜素内酯多抗剂和嫁接用的优异砧木等产品等),建立了基于生理效应、作用时效和温光环境的抗逆调控方法,使设施果菜冬春冷害得到有效控制,大幅提高光合效率和产量。

图片来源:浙江大学

提高瓜类蔬菜的座果率,其实就是解决冬春季节瓜类只开花不结果的问题。这项植物“保胎”技术也是上个世纪90年代喻景权带领团队率先在国内完成的。

“深入研究后我们发现,瓜果的生长发育是通过细胞分裂素调控的,找到这一把‘钥匙’,我们就打开了瓜类蔬菜不用授粉受精便能结出果实的奥秘。”通过这一方法,使得黄瓜和西瓜等8种瓜果座果率提高到95%以上。

图片来源:民进网

喻景权总是说,科学家就是要做原创性的工作,立足中国国情,解决“三农”问题。“对于应用学科,光有理论研究是不够的,要真正走进农田,才会发现更多的真问题、大文章。”

正是由于喻景权在提抗性、增光合、促座果为核心的蔬菜抗逆高产调控理论技术体系上的突破,解决了设施蔬菜产量低位徘徊问题。目前应用到我国蔬菜大省鲁、豫、苏、冀、川、浙等茄果类和瓜类蔬菜主产区。

2007年,喻景权等4名研究人员凭借“蔬菜作物对非生物逆境应答的生理机制及其调控”这一项目成果,在北京人民大会堂举行的2007年国家科技大会上被授予国家科技大奖中“含金量”最高的一个奖项——国家自然科学奖二等奖,这一成果也入选国家“十一五”重大科技成就。

图片来源:浙江大学

02  “坐在椅子上等,不如在地上爬”

1985年喻景权到日本短期进修1年,1988年获批奖学金后他又到日本攻读硕士、博士学位。1995年8月,喻景权结束留学生涯回到母校从事教学科研工作。对那时的喻景权来说,回国不仅仅是一个职业选择,更是一个重大的人生抉择,需要莫大的勇气。

当时日本企业给他开出的月薪是30多万日元(折合当时汇率人民币3万多元),回国后却只有400多块;1991年就拿到驾照在日本开上小轿车,回国后又重新蹬上自行车,而且资历、职称都要从头评起。但是他从没有后悔,深深地扎根在祖国的广袤田野。

浙江大学园艺学科的学术泰斗李曙轩先生曾给予了喻景权“坐在椅子上等,不如在地上爬”的教诲,日后也成为他为人处事的座右铭。

图片来源:浙江大学

“一年旺、三年黄、五年荒”。这是农民们对土地无法连续耕种的一句顺口溜。连作障碍现象是指在同一块地上栽培同种蔬菜作物,抑制下一茬蔬菜生长的现象。早前大家认为是施肥不足和土壤肥力下降所导致,为此盲目过度施肥,不仅没解决问题,还产生了生态污染问题。

“古书上就记载了植物根部会分泌毒素影响土壤,但究竟是什么一直困扰着科研人员。”喻景权和团队历经多年研究,率先鉴定出茄果类、瓜类和豆类蔬菜根系释放的15种自毒物质,并探明蔬菜的自毒物质是引起连作障碍的重要原因。随后通过机制研究发明了“除障因、增抗性”绿色防控技术体系,普遍应用在我国蔬菜主产区,实现了从传统的“大药大肥”向环境友好型消除的重大技术变革。成果应用和辐射近二十省70%设施蔬菜连作障碍高发区,实现了蔬菜稳产高效、安全和生态环保多赢。

2016年,喻景权教授主持完成的成果“设施蔬菜连作障碍防控关键技术及其应用”荣获国家科技进步奖二等奖。

03 “为子孙后代留下一片净土”

随着工业化的进程,农业进步也承载着越来越多的环境负担。能不能为子孙后代留下一片净土,成为越来越迫切的一个问题。

无土栽培能精准调控根系养分、水分、空气和温度等环境因子,促进作物平衡生长,减少病虫害发生,但存在投资成本高、技术难度大、介质回收难等缺点。“中国的农业对成本敏感,搭个花架子无法应用到实际生产中农民是不买账的。”喻景权说。

为此,他带领团队研制农民“用得起、用得好”的新一代无土栽培SAS系统和LED精准补光技术,推动了我国蔬菜主产区产业升级和非耕地农业跨越式发展。

轻简化自控型无土栽培SAS技术

喻景权院士团队立足国情,攻克营养液实时配比、自动按需供液、基质恒温减量三个难题,发明形成轻简自控型无土栽培SAS系统,降低初期投入2/3、肥水成本60%,实现轻简化、实用化和规模化。

轻简化自动无土栽培系统特点:

①灌溉:定时+液位控制,根据作物生长需求灌溉;

②营养液:自动+浓度可调,全吸收零排放;

③基质:少用量+重复利用,2L/株,可用3-5年。

图片来源:浙江大学新农村发展研究院

LED精准补光技术

喻景权院士团队建立了基于光谱、补偿点和光周期的“三改”补光新方法,攻克高效功能光谱,研创系列LED补光实用产品,具有高光效、投入少、寿命长等特点,成为国际主流光谱,国内主要产品。

图片来源:浙江大学新农村发展研究院

在山东沂南县、费县等地示范推广应用中,SAS无土栽培技术与传统土壤栽培相比,实现了亩均投入成本降低6000-8000元,平均增产17%以上,大幅提高了设施蔬菜的品质和产量。

山东沂南SAS系统大规模应用

图片来源:民进网


山东沂南SAS系统与高光效LED补光技术大规模应用

图片来源:民进网

针对西部重要国防基地的新鲜副食品供应困难问题,喻景权还开发出了沙漠无土栽培配套技术,为发展当地蔬菜产业和解决蔬菜有效供应发挥了积极作用。大漠的风沙,海岛的荒凉,高原的艰苦,都没有抵挡住喻景权开展蔬菜示范和产业化推广的步伐。

图片图片来源:浙江大学

自然科学奖、技术发明奖和科技进步奖被称为国家科学技术奖的三大奖,具有极高的含金量,而喻景权已经摘得了其中两项。从1995年回国算起,差不多十年获得一项重要成果,可谓“十年磨一剑”。

其他的奖项,更是数不胜数。他在PNAS、Current Biology、New Phytologist等国际刊物发表论文180余篇,被引1万余次,入选全球高被引科学家,H指数为60。荣获省部一等奖4项。指导获全国百篇优秀博士论文2篇,提名论文2篇;毕业生入选国家级人才计划9人次。

喻景权称自己是“一介书生”,同时他也是个田间指导员,经常深入蔬菜产区进行调研、规划和技术推广,足迹遍及全国各地。哪里的问题严重,哪里的菜农对新技术的需求强烈,他就到哪里。