农业科学奖

  石元春  土壤学家。1931年2月18日生于湖北省武汉市。1953 年北京农业大学农学系毕业,1956 年北京农业大学土壤农业化学系研究生毕业。现任北京农业大学教授、博士生导师、校长、中国农学会副会长。获日本东京农业大学荣誉农学博士学位。1991年11月当选为中国科学院院士( 学部委员 )。

 
  他长期从事土壤地理、盐渍土发生与改良的研究工作。在地学条件与易溶盐积聚规律、盐渍土改良、古地球化学过程及黄土中古土壤地理研究方面取得了重要成果,提出了黄土高原更新世古土壤地理、分类以及在时间和空间上发展演替的系列。他提出的半湿润季风气候区水盐运动理论,揭示了黄淮海平原旱涝盐碱共存和交相为害的十分复杂的自然现象。提出旱涝盐碱必须实行综合治理和综合治理的实质是对区域水盐运动的科学调节和管理,调节管理区域水盐运动的枢纽和杠杆是浅层地下水的采补等一系列观点,在指导黄淮海平原的治理实践上发挥了重要作用。由于采取创新的技术路线,在河北省曲周旱涝盐碱综合治理实验区的治理实践中取得重要突破,引起国内外的高度重视和赞誉。近年来,应用系统科学、地理信息系统、计算机和遥感等现代技术,提出了对区域综合治理具有重要意义的“PWS”区域水盐运动监测预报体系。此外,在黄淮海平原的农业开发上也作出了重要贡献。
 
  他早期从事黄土形成和黄土中埋藏古土壤研究,以及参加中国科学院组织的新疆自然资源综合考察多年。60 年代对北京郊区土壤的地理学、盐渍土的水盐动态和改良分区作了大量研究。1973 年至今一直在中国黄淮海平原进行旱涝盐碱综合治理和农业发展的研究工作。 1978 年以来一直担任这个国家科技攻关项目的主持人和专家组组长。此项科研成果1993年获国家科技进步奖特等奖。

  一、中国黄土中古土壤及其地理学研究
 
  早在 50 年代中期,他应用形态学、化学、矿物学和孢粉学的理论和方法研究了晋西黄土中的埋藏古土壤的发生学性状和成土过程。提出中更新世的离石黄土中的古土壤为不同发育程度的褐土型土壤和晚更新世马兰黄土中的埋藏古土壤为强生草和弱粘化的灰褐土型土壤。并对早更新世和全新世的埋藏古土壤作了对比分析。
 
  他认为,土壤是自然地理条件的忠实记录者和一面历史的镜子。因此,运用土壤和古土壤学的方法探讨重建第四纪中国黄土高原区的古气候和古地理环境。70 年代又对黄淮海平原第四纪古地理环境进行了研究。在此基础上,对六盘山以东和长江下游以北的广大地区的第四纪各期黄土中埋藏古土壤进行了地理分析,提出了古土壤在时间和空间上的演替模式。这无疑对中国北方黄土区的古地理环境演变的研究有重要理论意义。
 
  二、盐渍地球化学及其分区研究
 
  石元春自 50 年代中期即对中国塔里木盆地和准噶尔盆地的盐渍地球化学进行了研究,提出了不同地貌条件下相应不同的积盐过程。 60 年代初在北京东南部,70 年代在整个黄淮海平原更加深入地研究了易溶盐的古代和近代地球化学过程、分异规律和地球化学的分区。他在这方面的主要学术贡献是盐渍地球化学的分异和特征与地貌类型及其相应的沉积物、地下水位水质和土壤的相关性的研究。他将复杂的黄淮海平原划分为12种地学条件组合,并研究提出了黄淮海平原旱涝盐碱综合治理的区划。这种相关性不仅在大区和中区地貌上,而且在微域地貌上也得到明显表现,从而他提出了地学综合体的概念。地学综合体的概念不仅在理论上,而且在实践上都具有重要意义。
 
  三、半湿润季风气候区水盐运动理论
 
  黄淮海平原自然条件十分复杂,春旱夏涝,土碱( 地下)水咸,千百年来一直治理不下。 50 年代初曾修渠引水,灌溉抗旱,但因引起土壤渍化而失败。继而因治水方针失误,使 50 年代末和 60 年代初的冀鲁豫平原的土壤盐渍化面积由2400万亩猛增到4600万亩,农民谈水色变。 1963 年海河流域遭受大面积特大洪灾,70 年代初又连续三年大旱。旱涝盐碱和地下咸水的交相为害,严重困扰和制约着黄淮海平原的农业生产和农民生活。
   
  石元春和他领导的研究组自1973年以来,进行了长期和大量的现场调查、观测实验和系统研究,发现了这种复杂自然现象的内在规律,提出了“半湿润季风气候区水盐运动的理论”。认为旱涝盐碱共存和交相为害是在半湿润季风气候和泛滥平原地学条件下区域水盐运动所表现出的一组自然现象,是一种独立的地理景观和生态系统。其水盐运动特征、积盐规律、盐渍类型等均不同于干旱和半干旱地区。此理论还包括易溶盐的古地球化学过程和近代地球化学过程,易溶盐的空间分异规律和季节性动态特征,以及半湿润季风气候水盐运动区的全球性地理分布特征等。并对黄淮海平原旱涝盐碱形成和发生的这种十分复杂的现象进行了系统分析,建立了数学模型。
 
  根据此理论,旱涝盐碱应视为一个统一的系统和有机的整体,必须综合治理。同时提出,综合治理旱涝盐碱的实质是对区域水盐运动的科学调节和管理;科学调节和管理区域水盐运动的枢纽和杠杆是浅层地下水的采补等一系列观点。正确地揭示了这种十分复杂的自然现象,为人们科学地治理提出了理论根据。近一二十年黄淮海平原旱涝盐碱综合治理的实践也证实了这些理论和观点的正确、可行和具有重要的指导意义,并在黄淮海平原的综合治理实践中作出了重大贡献。在此理论的指导下,80 年代初, 河北平原的旱涝盐碱综合治理即转为以开采调节浅层地下水为主,深层地下水作为战略性后备水资源和限制开采的正确方针,使综合治理和生态环境向着逐年改善的良性循环方向发展。
 
  一个多世纪以来,土壤盐渍化的研究均进行于干旱半干旱地区,可称是干旱半干旱的土壤盐渍化理论和研究。而石元春提出的半湿润季风气候区水盐运动理论则开拓了一个新的科学领域和视野,并得到国内外科学家的承认和高度评价。在“国际盐渍土及其改良学术讨论会 ”(1985 年) 的会议纪要上写道:“经过讨论和现场考察,会议对中国科学家提出的半湿润季风气候区盐渍土水盐运动的理论及其采用的灌溉、排水、水管理以及农林等措施的综合治理予以充分肯定。外国科学家对此留下了深刻印象,中国人民应以此成就而感到自豪。
 
  四、区域水盐运动预报的理论和工作体系
 
  在已有研究工作的基础上,“七五”期间 (1986-1990) 石元春和他领导的研究组进一步开展了区域水盐运动预报的理论和工作体系的研究。
 
  区域水盐运动是在多种因素影响下的一个十分复杂的系统,过去对水盐运动的研究和描述多是经验性和半定量的。石元春及其研究组首先运用系统分析方法,在三维空间和时间系列上,对区域水盐运动的物质流和能量流及其流量流向上进行了定量化的系统分析,提出了区域水盐运动系统变化的概念性基本状况方程。从而由长期以来的传统和经验性描述,发展为概念清晰、科学、定量和规范化的表达,开拓了一个新的研究领域。
 
  在此基础上,建立了预报的系统模型及地下水水位和水质的水动力学预报子模型以及土壤水分和土壤盐分预报子模型。在技术上系统地解决了从实验室模拟到田间预报,从单点到多点,并通过分布式动态模型和栅格化数据图幅叠加等方法进而将多点预报扩展为面的预报。实施中预报精度达到了季节性或短期实时预报要求,此预报系统(PWS体系) 还应用了地理信息系统和计算机技术,初步实现了信息输入、计算、管理到图幅和数据文件输出的计算机自动化运行。监测系统也应用了卫星遥感影像解译等现代技术。专家鉴定中指出,“此体系理论基础扎实,总体设计科学、新颖,技术先进,实用性强,达到国际领先水平”。
 
  五、对黄淮海平原的综合治理和农业发展作出了重要贡献
 
  在理论研究的同时,石元春和他的研究组自1973年开始建立了面积为4390亩的曲周(河北省南部)旱涝盐碱综合治理试验区。据上述理论观点,大胆提出了“打破咸水禁区,以浅井和深沟为主体,农林水并举”的新的综合治理技术体系。综合治理试验仅二三年即取得明显效果,五年使旱涝盐碱基本得到治理,生产条件有了很大改善,产量和农民人均收入大幅度增长,以后又在3万亩和8万亩上取得成功。此成果引起了联合国农业开发基金会(IFAD) 的高度重视,贷款近2000万美元治理开发曲周县北部23万亩低产土壤。此项目现已完成,土地面貌和农业生产完全改观。此项研究成果还带动了世界银行建立《中国华北平原农业项目》,信贷6000万美元( 配套投资12,000万美元)在鲁豫皖的300 万亩低产土壤上实行旱涝盐碱综合治理,并已于1987 年完成和取得了很大成功。
 
  1978年至今,他在从事自己课题研究的同时,一直担任着对整个黄淮海平原的综合治理和农业开发的学术指导,以及国家科技攻关项目的主持工作。他主持编制和提出了“黄淮海平原旱涝盐碱综合治理区划” 、"“黄淮海平原农业发展战略”、  “黄淮海平原农业图集 ” 等重要研究成果。参与和主持了“六五” 、“七五”和“八五”黄淮海平原国家科技攻关项目计划的制订,并担任“六五” 科技攻关项目专家组组长和“七五”攻关项目主持人。他长期和直接参与指挥了这个由4个部院主持,200 多个单位和 1000 多名科技人员参加,涉及冀鲁豫苏皖京津5省2 市,32万平方公里土地的大型国家科技攻关项目。
 
石元春教授的主要学术论文、著作目录
  1. 准噶尔盆地的土壤 .见 :1956年新疆综合考察报告,1958.
  2. 晋西地区的黄土及其形成过程.见 : 中国第四纪研究,1958,1(l).
  3. 塔里术盆地北部盐分的积聚规律和盐渍土的利用改良问题.见 : 新疆维吾尔自治区的自然条件论文集 , 科学出版社 ,1960.
  4. 掌握水盐运动规律,综合治理旱涝盐碱.中国农业科学,1976,5.
  5. 季风气候下盐渍土的水盐动态及其调控.见 : 盐渍土改良论文选,山东科学技术出版社 ,1979.( 合作者 : 李韵珠 )
  6. 黄淮海平原的水均衡分析.北京农业大学学报 ,1982,8(1).
  7. 黄淮海平原农业发展战略研究.见 : 黄淮海平原农业发展学术讨论会论文选集 ,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. 盐渍土的水盐运动.北京农业大学出版社,1986.( 合作者 : 李韵珠、陆锦文等 )  
  10. China's salt-affected soils and their reclamation. Transaction of the ⅩⅢ Congress of International Society of Soil Science ,1986. 
  11. 我国的耕地问题和对策.见 : 我国耕地问题论文集,1987.( 合作者 : 熊顺贵、谢经荣 )
  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. 黄淮海平原的水盐运动和旱涝盐碱综合治理 .河北人民出版社 ,1988.( 合作者 : 辛德惠等 )
  14. 中国黄土中古土壤的发生学研究.第四纪研究,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. 区域水盐运动监测预报.河北科学技术出版社,1991.( 合作者 : 李保国等 )