茆智：中国节水灌溉研究先行者

　　今年的《政府工作报告》中明确指出：“加强农田水利基本建设，大力发展节水农业。”新世纪以来，连续12个“中央一号文件”和中央水利工作会议，都要求把节水灌溉作为国家发展的重大战略举措。2012年印发的《国家农业节水纲要（2012—2020年）》，对节水灌溉提出了明确的发展目标和要求。

　　在中央和地方一系列政策措施出台和不断加大投入的情况下，我国节水灌溉发展进入前所未有的快车道。国家大力推广节水技术，发展节水农业，推进农业生态文明建设、建设美丽中国的战略轮廓愈加清晰。中国政府已经“把节水灌溉作为一项革命性措施来抓”。

　　“农业是全国第一用水大户，目前55%是农田灌溉用水。同时，农业也是节水最具潜力的行业，现在我们农田灌溉用水有效利用系数并不是很高，只有0.52，也就意味着在灌溉的过程中还有较大的节水的空间。”近日，本刊记者走进了有“九省通衢”之称的湖北省武汉市，走进了百年高等学府武汉大学，对中国工程院院士、著名农田水利学家茆智教授进行了专访，悉心聆听他与中国节水灌溉事业发展之间的心路历程，感受他上善若水的浪漫情怀。

　　“我是这样与水利结缘的”

　　1932年9月，茆智出生于南京一个知识分子家庭。

　　抗日战争期间，为躲避日寇的侵略与杀戮，茆智随父母举家逃离南京，途经湖北、湖南、贵州等省份，最后辗转到达四川，至抗战胜利，重返家乡。逃难他乡的八年，茆智正上小学与初中，他愤恨日寇侵略我们的国家，破坏自己的家园，屠杀自己手无寸铁的亲友，特别是目睹了日寇残暴轰炸城乡、炸死炸伤同胞的惨状。

　　这一切在少年时茆智的心灵留下了深深的烙印。那时，他坚定信念，一定要打败日本，驱逐日寇，建设富强国家；自己也要为此而努力学习能够造福同胞、使国家强盛的本领。

　　在四川期间，茆智曾多次遇到山洪爆发、江水泛滥的情形，目睹淹地、毁屋、灾民四处流离的惨状。这一切，在他幼小的心灵中留下了深深的烙印。从此，他下定决心将来要选择水利专业，学会治水、防灾，造福于民。

　　1950年，茆智以优异的成绩考取了南京大学水利系（1952年并入华东水利学院，现更名为河海大学）。大学期间，茆智勤奋努力，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的研究奠定了坚实的基础。

　　1953年7月，与全国其他工科大学生一样，茆智被提前一年大学毕业。当时，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。为此，茆智积极响应国家号召，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。”茆智告诉记者，“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，于是就去了河北水农学院水利系。”

　　从此，学术研究与授业解惑，如同两条互相交织彼此相长的经纬线，成为了茆智人生中孜孜不倦的奋斗重点。

　　随后，中苏两国“蜜月期”正式到来。一大批苏联水利专家来华，支援中国水利技术教育与基础设施建设，茆智有幸被选中，全程跟随苏联专家学习农田水利技术。1955年，全国高校院系开始调整，茆智被调入武汉水利学院（2000年并入武汉大学）农田水利系任教，并继续跟随苏联专家学习。

　　从此，茆智开始了在武汉长达60余年的农田灌溉的教学、科研与生产工作，在灌溉工程及其用水管理的理论与技术方面取得了多项出色成就：提出了先进、实用的需水量和灌溉实时预报理论与方法和水稻节水高产的灌溉模式，首创性地提出了水分生产函数时空变化规律和作物受旱复水后生长产生“反弹”的理论及其指导节水灌溉的方法，为灌溉工程的运行、规划设计和水资源开发利用提出了先进、实用的节水理论与技术。

　　2000 年，茆智获得国际农业节水技术杰出成就奖，该年度全球仅他一人获此项奖励。2003年，当选中国工程院院士。此外，他还获得多项省部级科技进步一、二等奖及全国科普作品二等奖1项，并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”之一。

　　推动中国农田灌溉研究发展

　　“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。节水灌溉在中国属于新兴学科，有很多困难需要突破，也有很多空白点等待挖掘。”茆智表示，“我国农业水资源短缺，水资源浪费严重，水质污染等问题突出，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。”

　　20世纪50年代，茆智在我国率先提出了依据水汽扩散原理推算作物需水量方法。

　　“前苏联专家把当时国际上普遍采用的计算需水量方法归为两类，一类以‘水面蒸发量为指标’，一类以‘作物产量为指标’。”茆智表示，“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。”

　　于是，茆智大胆探索，以水汽扩散原理为基础，提出以日照、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。该方法成为我国最早的按成因理论计算需水量的半经验方法之一。

　　60年代，同样是在缺乏相关国际研究先例的情况下，茆智主持了橡胶灌溉研究的国家课题。他带领几位教师与20多名学生，进驻海南，历经四年的实验研究，取得了一系列科研成果，填补了多项国内外研究空白；组织撰写的《橡胶灌溉》一书，是世界上在该领域的唯一专著。

　　“我当时去海南实地考察，发现那里的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，特别是喷灌，既提高土壤湿度，更增加大气温度，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。”茆智回忆道。

　　80年代以来，他率科研组研究节水条件下农作物的需水规律，提出了农作物需水量与灌溉的实时预报方法。经过在河北、湖北、广西等地布站，进行田间试验研究，该方法促进了农作物的节水高产，受到联合国粮农组织和国际灌排委员会的高度评价，认为“在方法上也有所创新，较联合国粮农组织推荐的方法更实用，在理论上更完备”，成果被鉴定为国际先进水平，荣获1995年水利部科技进步二等奖。

　　90年代初，年过60的茆智并没有停下奋斗的脚步，他连续主持了多项重要国内及国际合作节水灌溉科研项目，在灌溉节水方面做出了重大的创造性的成就与贡献。

　　他在国内外首次发现水稻水分函数与反映大气干湿程度综合气象指标—参照作物需水量存在密切关系，提出了相关数学模型，并根据该模型提出探索与分析作物水分生产函数时空变化规律的理论与方法，为水稻地区的优化用水提供了重要依据，为国内外此项研究开拓了新的途径；

　　在节水机理方面，提出了作物早期和中期受轻度、中度干旱再复水后作物的生长与耗水会产生“反弹效应”的理论，提出了利用“反弹效应”指导节水灌溉和非充分灌溉的方法，为指导田间节水灌溉探索了新的途径。

　　这些理论与技术，于1996年和2002年分别获得了国家科技进步二等奖和教育部高教科技进步一等奖，经推广不仅产生了可观的经济效益，而且引起国外广泛关注，一些国际机构争先与他及其科研团队合作。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，也被国际水稻所、国际灌溉管理研究院、国际农业科学中心（澳大利亚）选定为在华合作水稻灌溉研究项目的中方负责人。

　　关注农业面源水污染防控

　　“改革开放以来，我国农业发展取得了举世瞩目的成就，以不到世界10%的耕地，基本解决了22%人口的吃饭问题。但我国农业整体水平不高，科技含量和农民的环保意识普遍较低，特别是日益严重的农业面源污染已成为制约我国农业和农村可持续发展的重要因素。”茆智表示。

　　“现今农业生产中对化肥和农药的过度依赖，是造成我国农业面源水污染严重的主要原因。”茆智认为，“当前我国农业生产过分依赖化肥和农药，忽视了自然生态的运行规律，因而不仅打破了自然界的生物链，还形成了人与自然的对立关系。”

　　“以化肥使用量为例，我国每公顷使用量是世界上为防止化肥对水造成污染所设上限值的2.06倍，是世界平均值的3.54倍，而长江下游更甚，每公顷使用量达到世界平均值的5.05倍。”茆智说。

　　“施化肥过度势必造成严重的后果。减轻农业面源污染，必须要从源头防控，合理施肥、科学施肥、降低施肥量。”据他介绍，对于江河湖库的水体污染，农业面源污染中总氮的贡献率为57%，总磷为67%；而且，长期过量施化肥，特别是氮肥，利用率低，流失、挥发率高，造成土壤板结、有机质含量大幅度下降、肥力下降，产量和产品质量下降，污染土壤和水；且农产品质量安全和人体健康受到危害。

　　“‘庄稼一枝花，全靠肥当家’，是几千年来农民固有的耕种理念，让他们减少化肥、农药的使用量其实还是非常难的。” 茆智如是说。

　　“与环保、农业技术配合，应用农田水利技术，也可有效地减轻农业面源水污染。”而且，通过农田水利设施进行减污相对简易可行。茆智表示，构筑由“田间节水灌溉—田间排水草沟—小型（塘堰）湿地—生态骨干排水沟”构成的“四道防线”系统，截住肥水，净化农田排水水质，既可以提升农业用水效率，又可以减少水污染，可谓是一举两得。

　　具体而言，该系统包括两套措施—第一套措施为田间节水灌溉、控制排水、水肥综合调控，也就是第一道防线；第二套措施则为生态沟—小型湿地综合系统，又包括三道防线，即田间草沟、小型湿地、骨干生态沟，总的算下来，一共有四道防线。

　　茆智及其科研团队，在湖北省及广西灌溉试验中心站，构建四道防线系统，针对该系统连续多年开展了专门的水质净化效果试验。

　　“这样的做法，虽然会占据掉一些农田面积，但在防污、调蓄水量方面的成效是非常显著的。目前这一技术，已经在广西、湖北、浙江、江西等多个省份的多个地方初步推广，实际效果还是挺明显的。”茆智介绍。

　　“田里的氮和磷是宝，水中的氮和磷是祸。”试验结果表明，“四道防线”模式下的各子系统不仅在单独环节具有消减污染物效果，而且每道防线子系统协同运行，综合系统对改善水稻灌区水环境效果显著，对总氮、总磷的负荷均可消减60%～70%，甚至更多。

　　甘做节水灌溉技术“推销员”

　　“这么多年以来，节水灌溉虽然取得了诸多成效，节约了水资源，增加了粮食产量，提高了肥料、农药使用率，发挥了综合效益，促进了现代农业的发展。但是，影响节水灌溉技术推广的因素依然存在。”茆智认为。

　　节水灌溉技术性强，投入高。各地经济条件不同，作物类型有别，气候差异大，搞节水灌溉工程，与传统灌溉方式相比，要增加造价和投资。特别是对高效节水灌溉更是如此，比如说喷灌和微灌，亩均投资按照当前的价格水平，都会超过1000元。这样的投入，让农民完全负担下来，是承担不了的。

　　“农民群众发展节水灌溉的热情不高，也是有情可原的。”茆智表示，节水灌溉并没有被大多数的农民所接受，农民固守“水是取之不尽、用之不竭”的观念，缺乏节约用水的意识，特别是在水资源充沛的地方，浪费水的情况更加严重。此外，单改变灌溉技术，而未配合实施相应的农业技术措施，农作物增产的幅度也不会太大。这在一定程度上也影响了节水灌溉技术的推广应用。

　　茆智很清楚，如果农民不接受、不采用节水灌溉新技术，那么他们做的科研也就变得毫无意义。于是，广泛宣传、在各地兴办灌溉试验培训班，成了他的另一个工作重点。

　　“农田水利建设的最终效果，要靠农民来贯彻落实。特别是节水高产，农民朋友大都缺乏这方面的知识和技术，常规的老办法和现在的新办法之间差异更是非常大。所以从上世纪70年代起，我们就举办了大量的这方面的培训班。”茆智说。

　　从上世纪50年代起，茆智满怀热情地投身于节水灌溉试验事业。他主编全国《灌溉试验规范》，撰写灌溉试验专著与教材，分析中国试验中的问题，引进国际先进经验，提出众多改进技术，经常到现场指导试验工作。

　　20世纪80年代以后，他率小组为全国及许多省（直辖市、自治区）共举办灌溉试验培训班10余期，培训试验骨干500人，几乎占了中国试验技术骨干的一半，许多试验人员称茆智举办的培训班，是节水灌溉试验的黄埔军校。

　　“鉴于节水灌溉具有很强的公益性、基础性和战略性，对粮食产区更是如此，因此政府要承担主体责任，财政资金要给予节水灌溉更多的支持。”茆智建议。这样一来，发展节水灌溉，农民的负担相对比较小，是可以承担的。

　　功夫不负有心人。茆智及其科研团队研究的节水灌溉理论与技术，在生产部门协作下，已在我国广西、湖北、河北、天津的水稻和小麦灌区累积推广166万公顷，据有关部门估算，累积节水约13亿立方米，增产粮食27.5万吨，取得经济效益达4.7亿元，受到了农民的普遍欢迎。

　　“节水灌溉技术，既能促进农业增产、农民增收，又可以节约宝贵的水资源，推广适合我国国情的农业节水灌溉技术势在必行。”茆智最后告诉记者，“推广节水农业，要与农民的节支增效相结合，充分发挥农民的积极性、主动性，让农民真正得到应用节水灌溉技术带来的最大实惠，以水资源的可持续利用促进农业和经济社会的可持续发展。”

　　这就是茆智，如今已入耄耋之年的他，丝毫没有松懈，仍然活跃在节水灌溉研究领域第一线，积极开展科研和人才培养工作，学术人生一直未曾停歇……

　　本刊记者/刘红伟 王圣媛

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