【珞珈人物】茆智:把论文写在祖国大地上

发布时间:2023-05-25 11:40 来源:水资源工程与调度全国重点实验室、水利水电学院 阅读:
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通讯员:蔡瑞、董云霞

编者按:我国是一个水资源紧缺的国家,早在上世纪70年代后期,我国就已关注水资源短缺及其带来的影响,把厉行节约用水作为一项基本政策;1998年,中央提出把推广节水灌溉作为一项革命措施来抓;2015年的政府工作报告中提到,要“大力发展节水农业”……在一系列政策措施和水情框架下,中国工程院院士茆智,深刻把握题中之义,主动把科研的根扎在泥土里,践行把论文写在祖国大地上,为国家水资源开发与利用特别是农业节水灌溉做出了突出贡献。为缅怀素有“节水大师”之称的茆智,在水资源工程与调度全国重点实验室成立20周年之际,特推出其人物事迹,共同感悟他服务国家发展大局的科研情怀。

茆智(1932.09.20-2023.01.13)

简介:中国节水灌溉研究与开发领域先行者,中国共产党优秀党员,中国工程院院士,著名农田水利专家,武汉大学教授、博士生导师。1950年至1953年在南京大学水利系、华东水利学院水工结构系学习,1953年至1955年在河北农学院水利系工作,1955年起在武汉水利学院、武汉水利电力学院、武汉水利电力大学和武汉大学工作,长期致力于农田灌溉基本理论和应用研究,引领我国和世界水稻节水灌溉理论与技术发展,成果填补多项国内外空白。2003年当选为中国工程院院士。2023年1月13日在武汉逝世,享年91岁。

60余年岁月,茆智默默扎根节水灌溉理论研究与技术开发,研究成果覆盖水稻水分生产函数及稻田非充分灌溉原理、水稻节水灌溉与水肥综合调控、农业节水减排理论、农田面源污染治理和高效削减技术等方面,1992年至2001年间其成果便已在河北、湖北、广西、宁夏等地160多万公顷农田推广应用,增产粮食27.4万吨,节水13亿立方米,创造4亿多元经济效益,截至目前成果仍持续惠及我国水稻灌区,其节水技术的大面积推广应用和显著经济社会效益在全国乃至全球产生了深远影响。2000年,作为全球唯一获奖人荣获国际灌排委员会授予的“国际农业节水技术突出贡献奖”;2019年,获全国农业节水领域的最高奖项---“中国农业节水科技奖—杰出成就奖”;还曾获国家科技进步一等奖、二等奖等众多奖项。武汉大学在讣告中评价:茆智院士严谨治学、淡泊名利、潜心科研、厚积薄发,把一生奉献给了祖国的科研和教育事业,为我国乃至世界水利工程特别是节水灌溉领域的研究和发展做出了突出贡献。

厚积薄发:与水利“结缘”,立志做“大事”

1932年9月,茆智出生于江苏省江浦县的一个知识分子家庭。江浦东南倚长江,西北枕滁河,曾有“京都拱卫”“京师屏藩”之称,自古墨香浓郁。

茆智的祖父创办了全县唯一的一所新式教育学堂,父亲终身在中学、大学任教。父亲时常邀请学生来家中夜谈,鼓励他们:“一定要为了国家学习、为人民学习。”昏黄夜灯下,父亲的谆谆话语成为茆智儿时最生动的课堂。

抗日战争期间,5岁的茆智随家人离开南京,一路流亡,辗转湖北、湖南、贵州等多省,至抗战胜利,才重返家乡。背井离乡的八年,他多次遇到山洪暴发、江水泛滥,目睹洪水淹地毁屋、灾民四处流离……这一切在少年茆智的心中留下了深深烙印,治水安民的“种子”也开始悄然发芽。他下定决心要为“中华之崛起而读书”,练就治水防灾、强盛国家的本领。

国家危难之际,救亡图存的志气弥漫在每一个角落。高中毕业时,茆智毫不犹豫地在自己的第一志愿里填上“水利”,决心治水防灾造福人民。1950年,茆智考取南京大学水系。大学期间,他勤奋努力,积累了大量的专业基础知识,为日后从事节水灌溉理论及实践研究奠定了坚实基础。

“孙中山‘要立志做大事’这句话对我的影响太深。”茆智曾笑着说。1953年7月,正值我国第一个五年计划正式开始实施,国家急需大量支援社会主义建设的科技人才,茆智积极响应国家号召,提前一年大学毕业,立志以自己的实际行动报效祖国。

“在填写毕业分配志愿表时,我只写了六个字:华北、东北、西北。”茆智曾表示,“当时号召要往艰苦的地方去,所以我就想去北方响应号召;另外,那时想去一线的人比较多,做教师的人少,学校号召大家去当老师,我也算是响应号召,就去了河北农学院水利系。”

1955年,茆智被调入武汉水利学院农田水利系任教,开始数十载的农田水利教学、研究与实践工作。“节水灌溉就是要采取最有效的技术措施,使有限的灌溉水量创造最佳的生产效益和经济效益。”上世纪80年代,茆智就曾表示,“水资源短缺已严重制约着我国农村经济的发展,成为制约农业可持续发展的‘瓶颈’。大力发展节水灌溉,是我国缓解水资源供需矛盾的必然选择。”为此,他也愈发坚定地锚定农业节水领域,特别是在农田灌溉基本理论及应用研究上深耕细作。

在日复一日的潜心科研和教学中取得了出色成就,他的多项成果处于国际领先水平。如“水稻水分生产函数及稻田非充分灌溉原理研究”等成果填补了国内外空白。曾被美国传记研究院评选为“近25年全球500名突出成就学术带头人”。学术研究与授业解惑,就如同两条互相交织彼此相长的经纬线,一直是茆智人生中孜孜不倦的追求。

潜心科研:敢为人先创新,上下求索前行

回顾60余年的科研生涯,茆智紧跟国家战略需求,积极致力农田水利基础理论和应用的创新突破,不仅把研究成果写在论文中,更落实到了具体实践中,开发出易于接受和掌握、适宜推广的低成本节水灌溉技术。他把所做的节水研究总结为四句话:高效省水,持续高产,有利生态环境,与其它农业技术最合理配合。为了这四句话,他敢为人先、深入探索、勇于创新。

茆智现场指导课题组成员

上世纪50年代,借助苏联专家来华指导契机,茆智跟随水利专家学习农田水利技术。20岁出头的年纪,他就曾对国际上普遍采用的作物需水量计算公式的应用合理性产生过疑问。于是开始大胆探索,连续3年做田间试验,认为“应根据需水量的成因,用影响需水量的直接因素分阶段计算需水量”,率先提出了以水汽扩散原理为基础,以日照、气温、风速与栽培水平为指标的分阶段计算水稻需水量的方法,成为我国最早的按成因理论计算需水量的经验方法之一,被中国南方一些灌区采用、国外水利刊物推广介绍。“这样的怀疑与质疑恰恰就是创新的思维点。”

同样是在缺乏相关国际研究和试验先例的情况下,茆智主持橡胶灌溉研究。橡胶作为当时国家重要的战略储备物资,其重要意义不言而喻。为发展我国橡胶产业,60年代,他率20余名师生进驻彼时还是一片蛮荒之地的海南,一干就是三年,后又到雷州半岛做橡胶灌溉试验。“发现橡胶产量有一个很有趣的规律,每逢下雨,第二天的橡胶产量就会升高。我于是有了一个大胆的推测,如果给橡胶灌溉,会不会促进橡胶的产量呢?基于这一想法,我就开始行动了,期待通过科学的实验与数据,给予这一推测以实际的证明。”茆智曾回忆道。为此,近四年的时间里,茆智带领课题组开展田间试验,不间断观测、记录数据,茆智更是直接入住田边的茅草棚。白蚁啃噬床柱导致床板坍塌,耕田时竹叶青爬到手上……这些都没有让他退缩。在他看来,“用实践数据证明自己的理论设想,是最快乐的事情”。

1961年茆智在海南岛开展橡胶实验期间的诗作手稿

功夫不负有心人,长年的野外调查、实地测试,让他得到了一组组扎扎实实的数据,成为深入探讨橡胶灌溉效应及其原理、胶园灌溉系统规划设计等基础,组织撰写的《橡胶灌溉》一书,是世界上在该领域的唯一专著;许多成果成为开发海南灌区的重要依据,填补了多项国内外研究空白,还为他后续创造性提出利用作物受旱后再灌溉生长发育的“反弹效应”提供了创新思路。

20世纪80年代以来,茆智主持10多项国家及国际节水灌溉重大科研项目,提出作物需水量与灌溉实时预报方法、水稻水分生产函数和非充分灌溉、水稻节水高产降污的灌排与水肥综合调控模式等系统成果,引领国内外相关研究。灌溉实时预报方法经过在河北、湖北、广西等地的试验和应用,促进农作物的节水高产,受到国际组织高度评价,认为“提出了一整套创新的方法,较联合国粮农组织推荐的方法更先进实用”“理论上更完备,计算精度更高”,成果被鉴定为国际先进水平。水稻水分生产函数及稻田非充分灌溉原理研究,荣获1996年国家科技进步二等奖。

茆智认为,科学研究要学会抓住过程中偶然迸发的灵感,并与专业知识结合考虑。在一次偶然经历中,茆智得知西瓜地里掺杂的几株水稻长势良好,激发了对水稻可以无水层生长的灵感。他一头扎进研究室,潜心钻研“水稻无水层灌溉”的原理,一点点地减少水量、每一次都比上一次实验更节水,最终提出水稻高效节水、持续高产、符合农业可持续发展要求的灌溉新技术,打破了国际上对“节水灌溉技术会对产量产生不良影响”的普遍认识。

于是,上世纪90年代末期,国际农业研究中心(澳大利亚)、国际水稻研究所、国际水管理研究院等多家国际科研机构与茆智的课题组在湖北漳河灌区联合开展试验,后又在中国南北方分别开展试验。“试验结果更使国外研究者坚信中国水稻节水灌溉不仅节水而且增产”,茆智曾说道。由于在国际上的影响力,茆智被欧洲共同体选定为在华研究节水项目的负责人之一,也被多家国际研究中心选定为在华合作水稻灌溉研究项目的中方负责人。他还先后赴18个国家讲学,推动我国水利领域国际学术声誉的提高。

1993年于国际可持续发展灌溉管理研讨会上作学术报告

新世纪初期,在面源污染逐渐成为全球水环境的主要污染源的情况下,茆智又开始着手研究占据主导地位的“农田面源污染”这一亟待解决的问题。茆智认为:“农业面源污染最终对我们的饮用水、百姓餐桌食品都会造成污染。需要从源头防控,合理施肥、科学施肥、降低施肥量。” 对此,茆智构建具有两套措施、四道防线的塘堰湿地—生态沟综合系统,提出解决农田面源污染的“四道防线”理念及相应模式与技术等。这些理论与技术经推广引起国内外广泛关注,试验研究表明,“四道防线”可削减农田面源污染物80%以上,效果显著。

犯其至难而图其至远。茆智坚持“大局观”,不断丰富农田灌溉理论发展研究内涵、拓展研究外延。从单纯的节水灌溉研究,到水肥资源高效利用,再到后期的农田面源污染防治,一步步实现了节水研究的范式升级,有效契合国家大力节水、水资源高效利用、水环境改善等不同时期的发展需求。

严谨治学:“科研是太阳,教学是月亮”

水利是农业命脉所在,农田水利专业设置的必要性不言而喻。对于科研与教育的关系,茆智认为“科研是太阳,教学是月亮”,教育作为学校发展的基石,有着不可忽略的作用,但同时教材要融合科研成果与时俱进,科研的进步能够促进教学的突破。

秉持这个理念,他在教学一线耕耘数十载,最繁忙的时候负责近千名学生的课业,一周上课时间多达32个学时。耄耋之年的茆智,仍在指导博士生,为人才培养不遗余力。

在教导学生时,他常强调,“搞科研最忌浮躁,一定要耐住寂寞,要胆大心细、实事求是、勇于创新。”在培养学生的过程中,他要求每个学生最起码要经历作物从播种到收割的完整周期,也会临时抽查自己的学生,要求在不翻阅资料的情况下,对试验田地的基本数据熟稔于心。

“讲课理论结合实际,生动有趣,被同事们称为‘好好先生’。茆老师对年轻人的指导毫不保留,能给年轻人充分的自主研发权。同时注重国际合作,引领学生参与,培养学生的国际视野”,现课题组成员董斌教授回忆道。

“茆老师对学术问题非常严谨,搞科研脚踏实地,多次带我们去试验站参与试验,很多试验站都留下了他的身影。”博士生潘乐说。2010年,在广西桂林灌溉试验站,为了找到一个适合做试验的生态沟和两处塘堰湿地,茆智带学生在野外勘测,细小的稻田田埂在雨后泥烂、路滑难走,学生劝他不要去,但他为了切实了解实况,坚持前往。一个月内,近80岁高龄的茆智两次摔倒在稻田中,他却笑着说,“没关系,稻田泥软,不会骨折。”茆智就这样言传身教,以实际行动引领学生。

茆智(左二)带领学生去试验站参与试验

“茆院士经常教导我们,研究出来的理论不一定是完美的,一定要通过实践来检验”,要始终坚持实事求是探索的科研态度,形成“理论指导实践--实践反过来验证丰富完善理论”的循环创新探索过程,董斌表示。

武汉大学水利水电学院教授崔远来1991年毕业留校后,开始跟随茆智做科研,近30年深得熏陶,“茆院士是一个热爱祖国、学术严谨、充满真情的人。跟着茆院士做科研,潜移默化受到影响,不知不觉就培养了较好的学术习惯和生活态度”。

茆智曾多次借用钱学森的话告诫学生:“年轻人要敢想敢创新,敢向老师挑战,敢跟老师讨论。”他把做学问比作蔚然壮观的瀑布,由山泉、荒溪一点点汇集而成,经无数沟溪、狭窄河谷、陡峻崖坎等层层关卡,方能爆发出惊人的能量。在他看来,年少时发散的思维、“杠”过的问题,恰是学术生涯中的涓涓溪流。虽忙碌,但茆智十分关心大学生成长成才,欣然与他们探讨交流,分享科研经验和心得体会,强调创新的重要性和突破点。

这种交流也逐渐变为一种“日常”,近90岁高龄的他还时常到实验室与青年教师见面交流。如今,在茆智的影响下,校友康绍忠教授成长为中国工程院院士,武汉大学水利水电学院崔远来、王修贵、董斌、罗玉峰等均成为所在领域学术骨干。

与对科研教学的严谨执着形成鲜明反差的是,茆智在生活中极其随性自然、朴实无华。“茆院士平时穿着很朴素,他曾说要跟爱因斯坦学习,做一个生活中不拘小节的人。” 其秘书刘萍表示,为节省时间,茆智一日三餐基本都在学校食堂解决,一份饭,一份菜,再加一份汤,基本上是标配。“我曾多次劝他:您年龄大了,可以让找您的人到家里去。他却说:‘年轻人都很忙,我不能让人家等我’,宁愿麻烦自己,也不能麻烦别人,他一直是这么做的。”

斯人已逝,精神永存。茆智胸怀“国之大者”,矢志报国、敢为人先、无私奉献的精神,感动一座座城、润泽一方方人,值得后辈缅怀和学习,在水资源领域树起了科学精神丰碑。

(资料来源:董斌、刘萍及相关网站等)

(编辑:伍轩)

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