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中科院植物所作物生态研究始末 精选

已有 2422 次阅读 2020-1-12 10:34 |个人分类:科考科研笔记|系统分类:科研笔记| 中科院, 植物所, 作物, 生态

  

1972年综考会被撤销;1973年中科院决定,将其人员按专业对口原则,分配到院内各相关单位,于是我们植物草场组的成员便来到了植物所。

中科院植物研究所的前身是1928年成立的北平静生生物调查所和1929年成立的北平研究院植物研究所。1950年两所合并,命名为中科院植物分类研究所,1953年改名为植物研究所,下设高等植物分类、植物生态及地植物、植物形态解剖、资源植物、植物园5个组(室)。其中,植物生态与地植物学研究室(简称:植物生态室)由1950年留美归国的候学煜博士创建,并任主任;1956年发展成为全所最大之室。

(一)背景与建组

1966年以前,植物生态研究室主要进行了二方面的研究,一是植被生态学研究,包括:中国植被及其类型图和区划图研究、温带、热带亚热带、青藏高原、荒漠、草原等区域性植被研究和植被化学地理研究;二是参加中科院组织的黄河中游水土保持综考队、治沙队和西部地区南水北调综考队等考察,开展相关的定位半定位研究,进行专题性生态学的基础与应用研究。就研究对象而言,基本上是森林、草原、荒漠等天然植物群落。虽有少量涉及人工植被的研究,但通常是对其类型、区划、开发利用方向、途径和措施,以及作物病害之类的探讨。

1972年,中科院决定对植物所等“六所二厂”实行以北京市为主的双重领导体制,更名为中科院北京植物研究所。党政管理归北京市,科研工作由北京市与中科院协商决定。这意味着今后植物所的科研将以北京市的任务为主。为此,植物生态研究室结合当时的形势,开始进行污染生态学研究,包括:北京市环境质量评价,水库、河流、农田的污染,以及药用植物调查及其实验生态学研究。

1973年,中科院在昆明召开植物生态学和地植物学工作会议,提出植物生态学研究为农业服务。植物所紧跟形势,于1974年初在植物生态研究室成立了作物生态组,由陈佐忠任组长,组员有:姜恕、杜占池,以及化学分析人员金士珍和盛修武。

(二)调研与选题

万事开头难。我们从未接触过农业研究,就农业而言是外行,尽管在强调知识分子劳动化的年代,每年都要到农村参加田间劳动,但对农业生产和农作物本身了解甚少。所以,必须首先调查农业生产及其科研现状,与此同时,还要不断学习农业相关知识,并结合本学科-植物生态学的特点,选择好研究方向和课题。

1974年,我和姜恕先生,在陈佐忠的带领下,先后走访了北京市的农业局、科技局、通县革委会等政府领导部门,中国农科院、北京市农科所、华北农业大学等科研院校,以及通县梨园公社公庄大队,平谷岳各庄、南茬大队,顺义米各庄,朝阳区双桥中古公社,东北旺马连洼二队和公上帝大队,房山县南韩纪等生产单位。此外,为扩大视野,还赴京外进行了调查。其中,农业生产单位有:河南省博爱县的许良和后桥,偃师县的岳滩和大口;山西省昔阳县的大寨、武家坪、石泙、庞家峪、西固壁、厚庄、河西、钟村等大队;河北省宣化县的姚家房,遵化县的沙石峪、建明公社西舖大队,唐山市的新军屯公社;江苏省苏州市吴县的龙桥;上海市嘉定县的马陆等。科研院校有:江苏省农科所、上海农科院、江苏省植物所、南京大学生物系、中科院南京土壤所和中科院上海植物生理所,以及昔阳县农科所等。

在上述调研的基础上,结合植物生态的学科特点,经过室内和组内的充分讨论,选定了研究基点、方向和课题。第一,研究地区应选在北京市,因为植物所已下放北京市。研究基点应选在领导重视科研,且具有科技小组的大队。据此,确定以通县梨园公社公庄大队作为试验基点。第二,选题要符合生态学的研究范畴。由于农田是开放生态系统,应研究作物及其群落与人为可调控生态因子(如元素、水分、光辐射等)的关系,而大气温度、湿度、二氧化碳浓度等因子在自然条件下难以调控,暂不作为重点。至于育种、植保等,更难发挥生态学特长,不宜选择。第三,要从农业生产实际出发,选择与当前生产关系密切的问题进行研究。当时北京市正在进行耕作制度改革,推广“三种三收”。于是我们计划以这种耕作制度为对象,作为始发点,从光能和元素二个方面进行研究;尽管当时“三种三收”存在不同看法,如:认为“三种三收”与机械化有矛盾;认为与其“三三见九”,不如“二五得十”;认为连年进行“三种三收”,没有松土机会,土壤会日益板结等。我们权衡再三,还是选定以上述课题作为研究开端。

(三)观测与研究

1)作物群落生态学研究阶段

确定了研究课题之后,我们从零开始,着手了解和购置相关仪器设备。为此,1974年我随姜恕、陈佐忠走访了地理所气候室、燃化部、中国计量科学院、北京农科所气象室仪器组、气象仪器商店等,首先定购了一批测定大气温度、湿度、辐射仪,以及土壤湿度和温度的仪器。9月开始在公庄摸索实验方法,如:作物考种的内容与方法,用打孔法测定玉米的干物质积累日变化,用求积仪和方格计算法测定叶面积等,并采集化学分析样品。

1975年,为加强作物生态组的研究力量,由院外调来了农学专业毕业的戚秋慧,从室内植被地理组转来何妙光,还有新分配来的张鸿芳。同时,室党支部书记宋书宏还亲自与我们一起蹲点,研究室秘书戚长敬和王志英亦常参加调查和测定。这一年,我们正式开始在通县公庄大队进行试验。研究重点为小麦-玉米-谷子和小麦-玉米-花生两种群落。4~10月间,定期到公庄大队进行动态测定,内容主要有:一般的群落学调查,以及干物质积累,叶面积,土壤含水量,采集元素分析样品等。

与此同时,继续在京内外进行调研和学习。我们在北京走访了中央气象局、北京气象台、通县气象站、农业部种子局、北京种子站、农业局、中国农科院、北京农科所,以及生产一线的平谷县许家务。在京外先后到如下地区进行了调查:湖北省浠水县,襄樊市田山大队;河南省商丘市;山东省招远县小李家大队;河北省蓟县大唐庄,遵化县周桥大队、粳子峪和谢庄子大队;广东省澄海县白沙农场。科研单位有:湖北油料所,河南省农科院,山东省农科所,莱西县花生所和烟台地区农科所,华南植物所,广东农科院等。

1976年,又从室内药用植物穿心莲实验组转来杨宗贵和黄德华,至此人数增至10人,成为当时生态研究室人数最多的一个组。这一年,主要工作仍是在通县公庄进田间进行测定,内容主要有:谷子密度和产量调查、谷子、玉米考种,群落内部不同高度光照强度和时间、大气温度、湿度和二氧化碳浓度、微风速的测定,并穿插参加谷子田间管理、收割、脱粒等各种劳动。与此同时,在姜恕先生的指导下,我与杨宗贵、盛修武开始学习光合测定方法。最初,是与兄弟单位遗传研究所光室协作,利用其现有光合测定装置,以谷子、大豆、花生等作物为材料,摸索测定光合速率、光饱和点和补偿点的方法。并在公庄田间进行了谷子光合日变化试测。但由于测定手段不够完善,所以测值很不理想。因此,只能算是交学费实习阶段。

2)作物群落生态与个体生理生态相结合研究阶段

1977年,继续在通县公庄大队进行试验,并明确将研究题目定为“玉米、谷子不同群体结构的光能利用和以氮素为主的元素循环特点及其对产量的影响”。根据研究需要,将人员分成2个小组:一是元素循环小组,成员有:陈佐忠、黄德华、金士珍、张鸿芳,二是光能利用小组,成员为:姜恕、何妙光、杜占池、杨宗贵、戚秋慧和盛修武。

在公庄大队进行田间试验的同时,戚秋慧在植物所试验地测定了不同密度谷子群落的生物量结构及群落内部的光强分布。我与杨宗贵、盛修武到植物园网室,利用临时组装的光合测定装置,测定了花生、谷子、玉米的光-光合曲线。为筹建本组的光合生态实验室,我与杨宗贵赴广东省佛山市气体分析仪器厂,了解和选择二氧化碳气体分析仪及配套装置,并到广东农科院、广东农林学院、广东植物所、华南农科院、华南农学院等单位,调研和学习光合测定装置和方法。

这一年,我们听取了美国华盛顿大学、日本木原研究所等单位教授的讲座,参加了耕作制度改革座谈会、玉米改良技术座谈会,向王天铎、于沪宁等专家请教了关于光合测定的装置与方法。这些对增长专业知识大有裨益。特别是在广州召开的中科院光合作用学术会议,云集了26个省市69个单位,生物学、化学、物理学、农学、林学等学科的专家、教授、学部委员,如:汤佩松、匡廷云、段续川、殷宏章、沈允钢、曾呈奎、黎尚豪、唐敖庆、梅镇安、崔继林等,从分子、细胞、器官、个体和群体不同层次,从机理、模拟、生理生态、应用各个角度,进行了广泛交流和讨论;不同学科、不同层次的研究相互启发,与会者均受益匪浅。

1978年1月,生态研究室主任候学煜学部委员,在召集室内部分人员讨论本室研究方向的会议上说:我们是中央的、学科性的研究所,应当研究我国的亚热带、荒漠、草原和高原的植被生态及植被图,并与定位、实验室、温室相结合,深入进行探讨。拟将全室分为二个组:植被组和实验植物生态组。后者从二方面进行研究:一是植物元素化学成分循环与指示植物,二是农田光能利用的生态学研究。2月,确定全室研究方向为“植物群落的分类、分布、结构与功能”,以天然和半天然植被为研究重点,兼顾栽培植被。其中,作物生态组研究“农田生态系统的结构与功能”,要长期搞下去;并决定姜恕任组长,陈佐忠任副组长。其后,经过反复讨论,6月研究室确定全室设3个组:植被组、植物化学生态组和生理生态组。7月,我们生理生态组讨论科研计划,认为从长远看,还是以天然、半天然植被为主;目前以农作物为对象,将来草原和森林都可以搞;研究重点是物质生产、光能利用和元素吸收、积累和循环。

为了今后深入开展植物生理生态研究,我们继续完善相关测定手段。7月,光合生态实验室初步建成,我与何妙光、杨宗贵利用新建的实验室,测定了不同遮阴下谷子和花生光合速率与光照的关系。

(四)结局与成果

1978年8月,在西宁召开中科院陆地生态系统工作会议,决定建立森林、草原、农田等陆地生态系统定位研究站。9月,中科院生物学部有关领导来到生态室,正式传达中科院的决定:成立“中科院内蒙古草原生态系统定位站”,由植物所牵头创建。决定不再参加农田生态系统研究。至此,为期5年的作物生态研究宣告结束。

这段经历,对于我来说,得中有失,失中有得,改变了我的科研方向,开扩了研究思路,拓宽了研究内容,既是科研生涯中的一段插曲,也是我人生中浓重的一笔。其间,虽然成果寥寥,几无建树,但确记忆深刻,难以忘怀。

这五年,全组主要研究了三个方面的内容:(1)不同作物群落结构下生态条件的变化,及其对作物生长发育、干重积累和产量的影响;(2)主要农作物的氮、矿质元素含量和积累量及其生物循环;(3)不同光照条件下谷子和花生的光合生态特性。其文字成果为如下论文:

[1]中国科学院北京植物研究所作物生态组(陈佐忠执笔).京郊平原地区小麦高产地块土壤肥力状况的初步分析.土壤肥料,1976,(3).

  [2]中国科学院北京植物研究所作物生态组(陈佐忠执笔).花生狮油15的干物质及氮和主要矿质元素积累特点的初步研究.花生科技,1977,(Z1).

  [3]中国科学院北京植物研究所作物生态组(陈佐忠执笔).几种农作物氮及灰分元素含量特点的比较研究.土壤肥料,1977.(6)

  [4]北京通县公庄大队科技组,中国科学院北京植物研究所生态室作物生态组(姜恕执笔).北京通县公庄晚播高产麦田的群体结构及其形成[A].植物生态学研究报告集[M],第1集,科学出版社,1978.

  [5]中国科学院北京植物研究所作物生态组,北京通县公庄大队科技组(姜恕执笔).不同群落结构下生态条件的变化及其对夏谷生长发育和产量影响的初步观察[A].植物生态学研究报告集[M],第1集,科学出版社,1978.

  [6]黄德华,陈佐忠,张鸿芳.不同土壤类型对花生氮及灰分元素含量的影响.花生科技,1978,(4).

    [7]陈佐忠.农田生态系统的物质循环与用地养地.土壤肥料,1979,(4).

 [8]陈佐忠,黄德华,张鸿芳.北京平原地区夏播作物对氮及灰分元素摄取量的比较研究.土壤通报,1980.(4).

    [9]杜占池,杨宗贵.不同光照条件对伏花生光合特性的影响.花生科技,1980,(1).

 [10]黄德华,陈佐忠,张鸿芳.北京地区耕地碳酸盐褐土不同农作物氮及灰分元素生物循环的比较研究.植物生态学与地植物丛刊,1982,6(2).

 [11]杜占池、何妙光、杨宗贵.遮荫对谷子和花生光合特性的影响.植物生态学与地植物学丛刊,1982,6(3).

 [12]陈佐忠,黄德华,张鸿芳.土壤不同氮素水平对玉米光合特性影响的初步研究.植物生态学与地植物学丛刊,1982,64).

 [13]陈佐忠,金士珍,崔秀芳.谷子不同品种干物质、氮及灰分元素存留量的比较研究.作物学报,1982,8(2).

 [14]陈佐忠,黄德华,张鸿芳.北京地区主要农作物的元素化学特征1.北京地区主要农作物化学元素含量水平及其分组.北京农 业大学学报,1983,9(4).

 [15]戚秋慧.夏谷群落的密度与消光系数(K值)关系的初步研究.植物生态学与地植物学丛刊,1984,8(1).

    [16]杨宗贵,杜占池.光合速率测定中叶室内空气流速的研究.植物学通报,1988,5(2).

 


 



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