徐旭常院士与脱硫石膏改良盐碱土壤技术的渊源

导  读

土壤盐碱化是人类面临的一个世界性的资源与生态难题，其生态治理是一项复杂而艰巨的系统工程。20 世纪90 年代中期开始，清华大学徐旭常院士、陈昌和教授与东京大学定方正毅教授等学者合作利用脱硫石膏改良盐碱地。在我国辽宁省沈阳市康平县、内蒙古自治区呼和浩特市托克托县开展了田间试验并取得了显著的效果。此后，脱硫石膏改良盐碱地技术得到了广泛研究与长足进步，成为化学改良盐碱地的核心技术之一。

文/王淑娟等

来源：本文摘编自《脱硫石膏改良盐碱土壤技术研究与应用》（王淑娟等著. 北京：科学出版社，2020. 8）一书“序”“前言”，有删减，标题为编者所加。转载自赛杰奥公号（2020年11月10日）

▲ 脱硫石膏改良苏打碱土盆栽试验(1996 年)

1996 年，清华大学徐旭常院士团队与日本东京大学松本聪和定方正毅教授等学者合作，利用日本生产的脱硫石膏改良我国辽宁沈阳的苏打碱土，开展了室内盆栽试验。试验设置空白对照和3 个脱硫石膏施用量处理(0. 5% 、1. 0% 和1. 5% )，以小麦作为供试作物。在此基础上，每个脱硫石膏施用量处理又分别设置了施用化肥和未施肥处理。从图可以看出，施用脱硫石膏可有效促进小麦生长发育，且脱硫石膏施用量为1. 0% 和1. 5% 处理长势要优于施用量为0. 5% 处理。相同脱硫石膏施用量处理中，施用化肥处理小麦长势明显优于未施肥处理，但3 个处理之间无明显差异。

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《脱硫石膏改良盐碱土壤技术研究与应用》（王淑娟等著. 北京：科学出版社，2020. 8）是作者研究团队近二十余年的沉淀和积累，在付梓前夕，编者请徐旭常院士的爱人、中草药研究专家何丽一先生为本书作序，追忆了徐旭常院士与脱硫石膏改良盐碱土壤技术的渊源。

我与本书科研领域的开拓者之一徐旭常，共同度过了五十个春秋。作为一个外行人，我只能以家属的身份，追忆一番老徐与这项技术的渊源。

老徐是清华大学热能系教授。1966 年之前，他的主要工作是教学。改革开放后，46岁的他才正式走上科研之路。在当时的技术条件下，电厂锅炉点火启动时的煤粉燃烧效率低下，需要消耗大量石油，而我国的石油资源并不丰富。为了解决这一问题，他带领团队先后研发出两种新型煤粉燃烧器，并得到了广泛的应用。

20 世纪80 年代初，有一次我与他同去湖北，沿途看到许多树木枯焦，没有一片叶子。时至今日，那景象仍历历在目。问及原因，他说是酸雨，追根溯源则是煤粉燃烧后产生的二氧化硫。当时，进口的烟气脱硫设备价格昂贵，国内很少采用。正是从那时起，老徐便跨出了燃烧学的圈子，将目光转向大气污染防治，最终研制出我国第一个拥有自主知识产权的脱硫设备。

然而，成功的喜悦还未退去，新的问题就已经浮现出来。新设备所采用的“石灰石—石膏湿法脱硫技术” 产生出大量脱硫石膏。对于这种废弃物，当时的处置方式无外乎是堆放与掩埋，进而造成了引发二次污染的风险。随着设备在全国范围内得到推广，这一问题日益严峻起来。

▲徐旭常（左三）在日本东京参加盐碱化及酸性化对陆地生态系统的危害及修复国际会议时讲学留影

90 年代中期，老徐在一次国际学术交流中得知，东京大学的定方正毅教授在小范围试验中，施用脱硫石膏令碱化土壤变得适宜农作物生长。而中国本来就拥有大量不宜耕种的碱地，如果能将此技术在国内应用，即可一箭双雕。热能工程背景出身的老徐因此再次跨界，开始自学土壤学与农学。在接下来的几年中，老徐和陈昌和等研究人员，在经费短缺的情况下四处奔走，寻找试验田。1999 年，课题组终于将脱硫石膏抛撒在了内蒙古自治区托克托县的盐碱地上。经过了一番常规的耕作，试验田中的玉米在当年就取得了丰收。由此，这项土壤改良试验渐渐扩散到了宁夏、黑龙江、辽宁、吉林、新疆等省份。

从煤粉燃烧器到脱硫设备，再到以脱硫石膏改良盐碱土壤，老徐科研生涯中的三项成就环环相扣。这背后是他始终直面现实的问题意识，与不惮于突破学科分野的开拓精神。

2010 年夏，老徐因胃癌入院接受化疗，随后回到清华园的家中休养。次年3 月，他的病情急转直下，不得已再次入院。那时的他早已不能独立行走，饮食也成为一件难事。一次，护工偶然提到自己曾去新疆的盐碱地采过棉花。老徐听闻，竟一下来了精神，开始刨根问底：具体在哪，面积多大，土质如何……那已经是他生命中的最后几天。

这项研究至今已进行了25 年。课题组的两位带头人徐旭常与陈昌和，已经先后离开了我们。本书的出版是对全体研究人员的回报，也是对他们二人最好的纪念。在大家的共同努力下，这一领域今后必将取得更大的突破。

何丽一     

2020 年8 月

经过多年研究，燃煤电厂烟气脱硫石膏因含钙高、粒细均匀、量大面广等优势，成为一种经济有效的盐碱土壤改良剂。这不仅为盐碱地改良提供了新技术，也开辟了脱硫石膏资源化利用的新途径，集中体现了生态修复、环境保护和循环经济的国家战略，是一项兼顾生态、经济、社会效益的多赢课题。

 自1995 年以来，清华大学在燃煤电厂烟气脱硫石膏改良盐碱地的作用机理、影响因素、技术体系及参数、改良效果、生态安全性、施用机械化、工程化改良方案等方面开展了系统、全面的研究。作者团队先后开展了清华大学建设世界一流大学重点基础研究项目“燃煤污染防治与生态优化的基础研究” (985 校-06-基础-06)、863 计划课题“燃煤烟气脱硫废弃物改良碱化土壤的研究” (2007AA10Z442)、“十一五” 国家科技支撑计划课题“ 脱硫废弃物施用技术及对土壤环境与植物的效应研究”(2007BAC08B01)、科学技术部农业科技成果转化资金项目“脱硫石膏改良碱化土壤示范” (2009GB23600522)、北京市科技计划课题“碱化土壤改良调理剂开发及盐碱地改良科技示范” (Z131100003113004) 等国家和省部级重要科研项目，取得了大量的研究成果，在相关技术机理和工程化应用方面有重大突破。

为推进研究成果的转化，2008 年5 月，经清华大学校务委员会批准成立了清华大学盐碱地区生态修复与固碳研究中心，重点面向国家盐碱地改良与生态修复的迫切需求，提供高水平的技术支持。2010 年11 月，清华大学牵头发起成立了华清农业开发有限公司，以企业为产业化主体进一步加快该成果转化。在此基础上，2014 年5 月共同组建了北京市盐碱及荒漠化地区生态修复与固碳工程技术研究中心，主要从工程技术研究方面服务于我国大面积盐碱及荒漠化地区生态修复重大工程。二十多年来，项目团队与内蒙古农业大学、宁夏大学、中国科学院、中国农业科学院等国内科研院校(所) 和地方政府部门合作，先后在内蒙古、宁夏、新疆、辽宁、吉林、天津、山东等盐碱地典型分布区开展田间试验与示范研究，示范效果显著，带动作用明显。

▲ 白城市大安市叉干镇项目区改良工程改良前、改良后卫星图

为了全面系统地总结以上科技项目和工程项目形成的研究成果，助力我国广大盐碱地区土壤改良与生态修复，笔者组织撰写了《脱硫石膏改良盐碱土壤技术研究与应用》（王淑娟等著. 北京：科学出版社，2020. 8）。本书凝聚了清华大学盐碱地区生态修复与固碳研究中心、华清农业开发有限公司、清华大学山西清洁能源研究院盐碱地生态修复中心和科研项目参与单位全体成员的智慧，是本研究团队近二十余年的沉淀和积累。

本书立足于我国燃煤电厂烟气脱硫石膏在农业领域的资源化利用现状，系统分析了利用脱硫石膏改良盐碱土壤的技术机理、反应速率及其影响因素、适宜施用量和施用深度，深入探讨了脱硫石膏对不同地区、不同盐碱类型和盐碱程度土壤的短期及长期改土、促生和增产效果，研发了以脱硫石膏为主要原料的土壤改良剂和专用抛撒机械设备，从脱硫石膏中重金属含量及其施用后对土壤、水体和植物体中重金属含量的影响等角度系统评价了其生态安全性，阐述了利用脱硫石膏规模化改良内陆和滨海地区盐碱土壤的工程化应用效果，并从生态环境、技术经济和社会效益等角度对脱硫石膏改良盐碱土壤的综合效益进行了系统评价。

ISBN 978-7-03-065909-5

责任编辑：李轶冰

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本书从科学研究出发，理论联系实际，产—学—研—用紧密结合，可为广大农业生态环境科研单位的专业技术人员和高等院校的教师、研究生提供科学参考依据，也可为农业管理部门、农业技术推广部门、产业开发部门的领导和业务人员提供决策参考依据和技术指导。

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