回顧60年的科研生涯，山侖認為自己走的是一條抗旱生理與旱地農業交叉、理論研究與實際應用相結合的“中間人”道路。
如今，81歲的中國工程院院士山侖仍在工作。
回顧其科研生涯，山侖認為自己走的是一條抗旱生理與旱地農業交叉、理論研究與實際應用相結合的“中間人”道路。不過業界對他有不同看法，有人評價他是“獨樹一幟”，有人則認為他的研究是“四不像”，尤其是不像現代植物生理。
“但不論怎樣，是客觀處境和主觀條件促使我扮演了這一角色，開始是被動的，后來則成為自覺。”山侖說。
謙虛和淡然，是山侖接受《中國科學報》專訪過程中始終流露出的鮮明特點。不過他在旱地農業研究和應用領域留下的成果，足以被稱為驕人業績。
長期擔任中科院水利部水土保持研究所、西北農林科技大學研究員的山侖，是我國旱地農業領域的學術帶頭人和旱地農業生理生態研究方向的開拓者。他熱衷于半干旱地區作物對有限水高效利用的生理生態基礎及其應用的研究，提出了作物對多變低水環境適應性的科學概念。
根據多年研究，他揭示了多種作物在一定生育階段，適度水分虧缺可使作物產生生長、生理及產量形成的補償效應，使節水與增產目標得以同時實現，為推進節水農業提供了有力依據。他還就黃土丘陵地區的農業發展方向、目標及實現途徑提出了系列新論點，并在實施后取得了顯著的經濟和社會效益。
特殊的干旱事件
2008年11月1日至2009年2月6日，我國北方冬小麥主產區基本未出現過5mm以上的有效降水，受旱面積達1.5億畝，國家防汛抗旱指揮部為此啟動了I級抗旱應急響應。2月7日起，北方部分地區下了小雨，2月15日以后則有了較大降水，3月2日，相關部門宣布解除應急響應狀態。
這次干旱屬于“五十年一遇”，但奇怪的是，該年小麥仍獲得了較好收成，甚至比2008年度還略有增產。類似情況也發生在2010~2011年度的同一區域，而且初次有效降水時間還推遲了一周左右，但仍實現了夏糧的“八連增”。曾有報道稱，這次干旱“持續時間之長，受旱范圍之廣，程度之重為歷史罕見”。
但在山侖看來，這一說法“對時間和范圍的估計適當，但將麥田受旱程度說過頭了”。
為什么這兩次長期大范圍干旱未造成減產？山侖發現，首先是前一年秋雨基本正常，冬季麥田耗水量較低，長期的氣象干旱尚未導致嚴重的土壤干旱。及時采取的加強田間管理措施也起到了重要作用。
此外，他認為還有一點尤其值得注意：這一時期并非小麥生長的需水臨界期和灌溉關鍵期，麥田經受適度干旱（中等以下水分虧缺）后，如果隨后供水（降雨或灌溉）及時，會形成一定的生理補償效應，反而對增產與節水都有利。
基于這一認識，在給陜西省和中國工程院的應對建議書中，以及在有關報刊發表的文章中，山侖除了給予一些具體措施建議外，還著重提出，已發生的旱情對小麥最終產量不會產生太大影響，關鍵應作好下一步小麥拔節期間有雨或無雨的兩手準備。
陜西有關部門認為，事實證明當時這一判斷是準確的。山侖對《中國科學報》記者說，“這樣的干旱事件提示我們，作物對干旱缺水存在較強的適應和調節能力，應進一步加強研究，努力挖掘。我之所以在這類生產問題上能提出一點看法，與我的學術經歷和工作處境密切相關。”
理想的天然實驗室
1954年從山東農業大學畢業后，山侖被分配到位于陜西楊凌的中科院水利部水土保持研究所工作。算起來，他已經工作整整60個年頭了。
這是一個任務性很強的研究單位，在退休年齡前，山侖每年在野外的工作時間約占全年的三分之一。
上世紀60年代初，他從前蘇聯科學院植物生理研究所學習回國兩年之后，所在單位開展了社教運動。運動結束時，他被告知，全所必須堅持以黃土高原水土保持研究為中心，不能發展離這一中心較遠的植物生理學科，并被動員改行。
在這一背景下，1965年春，由山侖帶隊，共7人被派往山西省離石縣（現為柳林縣）孟門公社五里后大隊蹲點鍛煉，同時從事水土保持科研。“當時顯然是被動而去。”山侖回憶道。
五里后是一個典型的丘陵山村，位于黃河峽谷地區，因從村里到公社要走5里山路而得名。山侖到五里后的那一年，整個黃土高原遭遇到了歷史罕見的大旱。據他所在基點的氣象記錄，該年降水量僅為多年平均降水量450mm的一半。
于是，山侖和他的6位同事利用各自的專業知識與村民一起與干旱作戰。他們采取了適時早播、擔水點澆、增施肥料、輔助授粉等措施，使當年五里后的糧食總產僅略低于正常年份，顯著高于周圍社隊，做到了大旱之年糧食自給。同時，他們還利用農閑季節指導農民建成了一批高質量的水平梯田，并通過少量補水的辦法使全村小麥得以按期播種，保證了 “全苗”。
這些做法在當地產生了較大反響。山西省領導認為，中科院下來的科技人員能夠為生產解決難題。
“這件事使當時對于科研前途感到迷茫的我不由為之一振，讓我看到了所學知識與實踐結合發展的可能。”山侖說。
當年，他目睹了大田作物從正常生長到逐漸枯萎的整個過程，看到了各類作物干旱下所表現的各種姿態。尤其是7、8月間旱象加劇，植株中午發生萎篤，傍晚表現各異，清晨不同程度恢復生長的情景引起了山侖的極大興趣。那時，他每天數次到不同田間地塊進行觀察記錄，以掌握旱情與作物生長發育的第一手資料。他不禁感嘆：“這是一個多么理想的天然實驗室啊！”
同時他還利用有限的實驗條件開展了系列實地研究，例如根據正常玉米地土壤含水量反而比萎篤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有效利用，低產條件下產量提高一倍的主要限利因素是肥而不是水”的結論提供了直觀依據。更為重要的是，山侖在實踐中建立了“農業中少量水高效利用”可行性的最初想法。
“因為這一年的‘意外收獲’，特別是在那里產生的將植物抗旱生理研究與農業抗旱實踐直接聯系的初步想法，對我以后的科研道路頗有影響。”山侖認為，這是其科學生涯中的一個“關鍵期”。
從生物節水到半旱地農業
隨后，山侖的學術實踐從研究生物節水到發展半旱地農業，并將自己定位為理論與應用的“中間人”。
能否顯著降低農業生產過程中的農業用水問題早有爭議。上世紀60年代初，山侖在前蘇聯留學期間，當時的主流觀點是“充分灌溉”，即認為任何時期任何程度的水分虧缺都會造成減產。
而山侖利用C14示蹤方法做供水效果試驗發現，小麥灌漿期間受旱后加速了光合產物向籽粒的運輸，一段時期內籽粒增重顯著高于充足供水植株。回國后他的團隊反復試驗后證實，小麥灌漿期間減少1/3供水量不影響最終產量，并在機理上得到進一步闡明。
與此同時，山侖帶領研究組圍繞植物高效用水這一中心命題，從實驗室、試驗場直到野外基點，利用多種作物開展了廣泛的研究與示范，進一步證明了一定生育階段適度水分虧缺的有益作用，論述了節水與增產可能同時實現的生理生態基礎及實踐依據。
1991年，山侖發表了《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。他強調，生物節水是一個有明確應用目標的科學命題，超出了植物水分利用效率（WUE）的原義，通過挖掘植物自身的生理和遺傳潛勢，充分利用所有能提高植物水分利用效率和增強抗旱能力的性狀，從而實現有限農業水資源高效利用的目標。
生物節水概念及實現途徑的提出，受到學術界和有關部門的重視。在2001年國家農業綜合開發辦召開的“中國開發節水農業國際研討會”上，山侖對于生物節水的研究被認為是突破了傳統節水觀念，符合中國農業發展的實際需求。
而由山侖等人發起的、以“生物節水技術及發展前景”為主題的2005年第267次香山科學會議，更是在學界引起廣泛關注。
次年，由中科院主辦、在中科院遺傳發育所農業資源中心研究員張正斌的具體推動下，“第一屆國際生物節水理論與實踐大會”召開。包括多位國際知名植物水分生理學家在內的200多位代表齊聚一堂，通過大會報告和網絡交流進一步強調了這一主題的重要性。
會后，生物節水作為與灌溉節水、旱作節水并列的綜合配套農業節水技術被納入到《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》之中。
不過，山侖認為，生物節水原理和技術要在實踐中真正得到應用還必須有一個出口，要與有關學科緊密結合，納入到現行的農作體系之中。
為此，他根據研究結果、生產經驗以及國內外學者對農業用水發展趨勢的判斷，提出了在缺水地區發展以應用少量水精確補灌為特征的半旱地農業的主張，并于2008年會同有關專家，承擔了中國工程院“黃淮海地區農業節水對策及實施半旱地農業可行性研究”咨詢項目。
這一項目根據整體評估，特別是通過總結山東、河北、北京的典型經驗后認為，因地制宜地發展半旱地農業是必要的，也是可行的。這一結論得到了一些農業、水利專家的積極響應，中國工程院將咨詢報告上報國務院后，現已納入國家“十二五”科技規劃，并作為國家科技支撐準備項目逐步落實中。
在山侖看來，未來我國農業用水方式將是一個灌溉農業、旱地農業和半旱地農業并存的格局。這既是水資源緊缺背景下一種不得已的選擇，也是現代農業本身發展的需求。
傳統植物生理學仍不可替代
■本報記者 王慶
《中國科學報》：你如何看待植物水分與抗旱生理學科研究目前的現狀？
山侖：在植物生理學發展史上，植物水分與抗旱性當屬最早開展的研究領域之一，一直備受關注，許多值得懷念的中外科學家畢生為之奮斗，作出了歷史性貢獻，初步使其成為旱區合理農業的重要基礎。
但從農業發展需求和日趨嚴峻的干旱形勢來看，植物水分與抗旱生理學科研究的實際進展并不令人感到十分振奮。正如有的學者曾指出的，從總體上來看，植物水分與抗旱生理學科研究已發揮的作用低于應發揮的作用。
《中國科學報》：你認為該如何改變這一現狀？
山侖：我的看法是，今后為使抗旱生理研究更好地發揮作用，需要從兩個方面作出努力：一是要與分子生物學緊密結合，在深入闡明植物抗旱性分子生理機制的基礎上提供或指明具有突破性技術的新路；二是要與有關應用學科密切協同，為解決當前生產實際問題作出直接貢獻。一個“頂天”，一個“立地”，通過努力兩者都是可以實現的。
《中國科學報》：你又如何看待傳統植物生理學與目前正熱的分子生物學、轉基因技術之間的關系？傳統植物生理學在其中扮演著怎樣的角色？
山侖：在分子生物學快速發展、抗逆轉基因技術十分活躍的今天，傳統植物生理學是否還能繼續發揮其不可替代的作用？我的看法是肯定的。
《中國科學報》：能舉例說明嗎？
山侖：比如，在闡明植物抗旱機制這一問題上，揭示分子機制固然重要，但同時必須重視闡明個體生理機制，從而搞清植物抗旱性的整體潛力，以實現與田間應用的更好銜接，這也是當前的一個薄弱環節。在與生產問題的直接結合上，植物抗旱生理研究成果同樣可以發揮重要作用，比如適度水分虧缺可以產生生理補償效應的原理已構成了發展半旱地農業的一個重要依據，而更詳細的作物需水規律資料和缺水生理指標則可成為應用工程、農藝和信息技術實施精確補充灌溉措施中不可缺少的環節。
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