今天是2020年6月5日，第49个世界环境日。森林在破坏，植被在减少，我们的生态环境逐渐失衡，关爱自然已刻不容缓。为迎接世界环境日，呼吁大家一起守护美丽家园，《科技与金融》杂志记者专访了史德海林教授，听他讲述如何与中国结缘，如何进行基础研究和科技成果转化，将贫瘠土地变绿洲的故事。
《科技与金融》高端访谈栏目将连续多期对多位高层次外国专家进行专访，为产业的技术升级、产业转型把脉献策，探讨产业发展及国际合作等方面的机遇和挑战，为读者带来国际合作的经验借鉴与启发。
"在江西省赣州市一块废弃的稀土矿区，曾经寸草不生的受污染土壤如今长出了茂密的树木、竹子，完成了植物演替。让贫瘠的土地化腐朽为神奇的，是中山大学生命科学学院瑞士籍教授、有害生物控制与资源利用国家重点实验室学术带头人Christian Balthasar Staehelin（奥斯丁·巴特瑟·史德海林）使用的生物固氮技术。
生物固氮，简而言之，就是微生物通过和植物共生的方式，将大气中的氮气转化成能被植物吸收利用的氮素，使植物更易生长。史德海林所做的工作，就是找到合适的微生物和植物，解锁它们的“配对”密码。
史德海林从事生物固氮研究已有30年。2005年，他和中国夫人谢致平一起，远渡重洋来到中山大学，带来了最新的科研思路，打开了中国固氮科学研究的新局面。同时，他们还把100多份宝贵的根瘤菌种质资源无偿提供给中国，打造了一支土壤修复的微生物+豆科植物“先锋队”，用绿色的方法让被污染的矿山重回绿水青山。
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本文首发于《科技与金融》 2020 年5月刊
采访丨李莹亮 文丨张孟月 编辑｜余健仪
责任编辑｜苏莉娜 图｜闫雪莹
Q《科技与金融》记者AChristian Balthasar Staehelin 教授Q：您是中山大学引进的第一位全职外籍教授，在中山大学工作有十多年了。我们想知道，您为什么决定来中国？A：我的妻子是土生土长的广州姑娘，我们在瑞士最古老的巴塞尔大学读书时相识。在异国，我太太常常想念家乡，想回到她的母校中山大学。我便对她说 “广州是你的家，便是我的家，一起回去吧！”于是，在2005年，我作为中山大学“百人计划”的引进人才来到广州，成为了校内第一位全职的外籍教授。
Q：请问您第一次来中国是什么时候，对中国的第一印象是什么？A：在1995年时，我第一次从香港坐火车来到广州。90年代的广州有海珠桥、人民桥和海印桥，当时的海印桥设有收费站，向往来车辆收取通行费用。而广州的地铁1号线于1997年建成。城市在发展，但同时也造成了一定的土地污染。
Q：在中国工作、生活的15年中，您如何看待中国这些年的发展和变化？A：中国的变化很大，无论是生态上，还是经济上。早年间，我每年回瑞士，都要带一些物品回到中国，现在中国什么都可以买得到，我反而不知道要带些什么了。2007年时，我们学院在番禺区大学城里建了一栋楼，当时那里还很荒凉。如今大学城周边环境非常好，树木茂盛，班车也很方便，我们的科研仪器也更加丰富。
工作中的Christian Balthasar Staehelin教授
Q：作为一个在广州工作的外国人，您最大的挑战是什么？在瑞士工作与在中国工作最大的区别是什么?A：语言并不是障碍，因为在学校里，学生们交给我的论文都是英文的，或许这对他们来说是挑战。而对我们团队来说，最具挑战性的事情是如何获得科研资金，因为我们的所有实验必须先得到批准，获得了相应的研究资金才能开展研究工作。为此，我们每年都要提出新的项目研究申请，然而可能是因为没有掌握项目申请书正确的撰写方式，我们总是很难获得足够的资金。但在瑞士，虽然研究人员也要写项目申请书，但持续获得资金进行连贯的科学研究几率很大。Q：首先，请您先和我们讲解一下什么是生物固氮技术？A：我做博士论文的时候就开始做生物固氮的相关研究，到现在已经有30年了。元素氮对植物生长有非常重要的作用，它是植物体内氨基酸的组成部分，是构成蛋白质的成分，能促进植物生长。
自然界中的氮素资源十分丰富，大气中近80%的气体为氮气。但只有少数微生物能够固定空气中的氮素。这些微生物通过和植物共生，将大气中的氮气转化成能被植物吸收利用的氮素，这就是生物固氮。与工业固氮的高温高压条件相比，生物固氮在常温常压下就可以进行。
Q：在生物固氮的过程中，微生物与植物如何互生作用？A：并不是所有微生物和植物作用都能“固氮”。不同的微生物只和特定的植物有“应答暗号”，即化学分子的交流。比如，根瘤菌和豆科植物的“固氮”效果就很好，根瘤菌进入豆科植物中，在根部形成根瘤。固氮过程在根瘤中进行，固定的氮素可让植物直接吸收利用。 大自然中有很多根瘤菌，但不一定都是好的菌种，效率低的根瘤菌达不到应用水平。我们的科研工作就是在种类繁多的微生物中找到最好的菌种，并通 过大量试验研究，为其找到最合适的“配对固氮”的植物。A：氮是植物生长的必需养分之一，但是植物无法直接从空气中吸收，目前工业化肥是最常见的固氮方法。然而，化肥中的氮，只有约1/3能被植物吸收，剩下2/3留存在自然界中，造成土壤板结、水源污染、水体富营养化、温室气体增多等问题。 根瘤菌与豆科植物作用，通过根瘤固氮能减少污染，使植物在不用施肥的情况下有同样的生物量，而且对不良环境更有抗逆能力。此外，根瘤菌对非豆科植物的生长也有促进作用。目前，我们也正在研究拓展菌种的“宿主”范围，研究除了豆科植物，还有哪 些植物、农作物能和好菌种进行配对，使根瘤菌作为 “促生菌”，提高植物营养和抗病等能力。
Q：请问这项技术目前在国内和国际的推广应用情况如何，推广的难点在哪里？A：植物-微生物互作技术即利用土壤微生物尤其是根瘤菌以及植物根际促生菌，通过固氮作用、分泌植物激素、合成真菌拮抗物质、抑制乙烯形成等途径直接或间接地促进植物生长和提高抗逆能力。植物-微生物互作技术用于尾矿土壤修复在全球都是一个新的领域。该技术推广的难点主要有两点：第一，在技术上要找到广谱、竞争力强和耐储存的菌株以及他们的组合，目前我们已经突破了技术上的瓶颈；第二，在推向市场的过程中遇到的最主要问题是由于方法新颖，市场的接受度还不高，我们需要公司的支持，将基础 理论研究成果转化落地。幸运的是，这次在赣州的实验有赖于康泰民生环境科学研究院（北京）有限公司全力支持。
Christian Balthasar Staehelin教授在植物房
Q：目前您的相关研究适用于哪些领域？请给我们分享其应用案例。
A：我们团队研究了植物-微生物互作土壤修复方法，适合应用于农业和环保领域。2016年，我们在江西省赣州市一块30亩的废弃稀土矿区先期开展土壤修复试验，希望让贫瘠土地长出绿林。 治理尾矿第一步就是复绿。当年稀土开采破坏了矿山的原有生态，导致水土流失，土壤沙化严重、极度贫瘠，保水保肥能力差。我们希望使用生物固氮技术提高土壤中的氮素水平，解决营养不足的问题。 豆科植物本身固氮能力强，在贫瘠的地方更易生存，是复绿的先锋植物。豆科植物加根瘤菌共生体系，能达到更强的固氮能力。因此，我们将根瘤菌接 种到豆科植物中，这些植物成活率很高，以此促进营养元素循环和累积，增加土壤的生物多样性。
A：这个项目进行得很顺利，当地裸露的山体已经披满绿色，完成了植物演替，矿区土壤修复获得成功。
有一次，当地人还监测到豹子的脚印，这说明植被的恢复吸引了动物的回归。我对此感到很高兴，因为我们修复了土壤，把荒山野岭变成了一片绿地，使当地拥有好的环境生态，这是一件很有成就感的事情。
Q：在技术转移和成果转化及应用落地的过程中，您遇到的最大困难是什么？
A：主要有两个困难。第一个困难在于缺乏人才。很多人以为技术转移很简单，把技术拿出去就能运用，其实并非如此，这个人必须懂技术、懂市场，还得懂法律等，这是一个系统的工程。第二个困难在于资金。由于种种原因，很少企业愿意进行投资，因为他们觉得不能马上获得回报，投资就没有保障。我外出见投资人时，如果有人张口就说什么技术可以用、可以马上赚钱的，我一般都不会和他们谈，因为他们的心态是错的。和工科不同，我们做理科方面的研究很少能够马上应用的，理科更多的还是基础研究，距离产业应用还有很长一段路要走。而在瑞士，大学的基础研究获得资金支持的渠道比较多，一方面是来自政府的支持，其次是国外的天使投资机构，最后，还有大学自己孵化的创业加速器，帮助项目对接企业。
Christian Balthasar Staehelin教授和他的植物
Q：您对广东省在经济发展和环境保护方面有哪些建议？
A：作为一个生物学家，我关注可持续农业的发展以及采取什么措施可以减少污染，让我们吃的食物更安全。
总的来说，虽然经济发展是必要的，但对自然的保护也很重要。又如当大量的土地资源不能被用于农业的时候，我们应该如何利用它们，如何保护土地上的生物和物种的多样性，这也是一个问题，人们应该接受更多生物领域的教育。
此外，我也会更多思考回收利用的重要性，虽然我们有完善的垃圾回收系统，但实施起来却很困难，如把厨房里的有机垃圾和厨余垃圾分开这一点很多人做得都不够好。所以我认为还有很多的改进空间。
植物房中的植物
A：通过微生物和植物进行“生物固氮”用于尾矿修复在国际上仍是很新的做法，虽然有相关研究，但应用仍然比较少。
我们正在拓展其在农业方面的应用，在实验室做各种各样的试验，比如在沙漠、盐碱土地等地区的作物中接种微生物，提高其固氮效果。
在环保方面，我们也计划在韶关大宝山矿区土壤进行修复和复绿，虽然当地土壤酸性很高不适合种植植物，但我们已在实验室阶段攻克了这个难题。现 在，我们面临的问题是如何把好的技术推广出去，让更多人认识到“生物固氮”的重要性和可行性。 STF
本文刊登在《科技与金融》杂志2020年5月刊
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