廖紅在茶園
培養(yǎng)室內(nèi)，正在進(jìn)行大豆耐鹽高效栽培試驗(yàn)。
廖紅在福蓮茶莊園同專家與茶農(nóng)交流。
養(yǎng)分高效“新材料”（大豆）
大豆植株
大豆地上部分
大豆田間材料對比。
正在田間勞作的女科學(xué)家
核心提示
植物的根系是連接土壤與植物地上部分之間物質(zhì)交換的重要橋梁，一個(gè)強(qiáng)壯的根系是支撐和哺育蓬勃茂盛株冠的基礎(chǔ)。作為現(xiàn)代生物科學(xué)的一個(gè)新分支，根系生物學(xué)是近年發(fā)展起來的一個(gè)交叉學(xué)科，其研究目的是從植物的根系入手，了解并利用根系及其微生態(tài)系統(tǒng)的特性和功能，從而為植物的生長調(diào)控、遺傳改良提供理論基礎(chǔ)。
2015年，福建農(nóng)林大學(xué)建立了全國第二個(gè)根系生物學(xué)研究中心，圍繞作物養(yǎng)分高效的根系生物學(xué)展開基礎(chǔ)研究，并運(yùn)用于作物養(yǎng)分高效遺傳改良；同時(shí)針對酸性土壤上的植物營養(yǎng)特性，制定豆科作物最佳養(yǎng)分管理措施，通過間作養(yǎng)分高效豆科作物提高茶樹、幼齡果樹等的養(yǎng)分利用效率，達(dá)到減肥增效的目的。
今年9月，中央廣播電視總臺央視綜合頻道播出特別節(jié)目《2023開學(xué)第一課》中，福建農(nóng)林大學(xué)教授廖紅亮相節(jié)目外景。
當(dāng)天，她身穿運(yùn)動服在茶園里穿梭，帶領(lǐng)全國的中小學(xué)生代表走進(jìn)武夷山國家公園這一“實(shí)景課堂”，科普生態(tài)茶園建設(shè)的奧秘。對于許多農(nóng)民來說，擁有科技特派員身份的廖紅出現(xiàn)在茶園并不陌生。但對于中小學(xué)生來說，廖紅是他們難得一見的科學(xué)家。
2015年，廖紅從廣東被引進(jìn)至福建農(nóng)林大學(xué)工作，并擔(dān)任根系生物學(xué)研究中心首席科學(xué)家兼主任。“這是我時(shí)常出現(xiàn)在茶園里扛著鋤頭干活的裝束。其實(shí)我在來到福建之前，更多的是穿著套裝的女科學(xué)家?！痹谝淮稳瞬欧鍟辖榻B自己時(shí)，廖紅這么打趣地說道。
走進(jìn)茶園的“根系試驗(yàn)”
從“穿套裝的女科學(xué)家”走到茶園里，廖紅已經(jīng)堅(jiān)持在一線開展農(nóng)業(yè)科研和技術(shù)服務(wù)多年。
談起這個(gè)情結(jié)，廖紅和記者回憶起一段經(jīng)歷。她曾在許多學(xué)術(shù)會議上分享自己讓大豆少施肥多增產(chǎn)的科研成果，一次有位老教授向她提問：“您論文發(fā)得挺好，但中國的大豆有多少是按您的方法去種植的？您的研究成果被農(nóng)民認(rèn)可了嗎？”
老教授的質(zhì)問對廖紅的觸動很大?！爸参餇I養(yǎng)學(xué)是一個(gè)應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，之前我在廣州主要是做學(xué)術(shù)上的工作。我們不僅要把論文發(fā)在頂尖雜志上，也要主動服務(wù)社會，讓科學(xué)能夠在實(shí)踐中運(yùn)用起來?！彪S著研究的深入，將研究成果真正落地在田間地頭成為廖紅的心頭大事。
2015年，福建農(nóng)林大學(xué)籌建全國第二個(gè)根系生物學(xué)研究中心。作為根系研究領(lǐng)域的專家，廖紅受引薦來到福建。
她在福建的“根系試驗(yàn)”首先在茶園開啟，她開始研究改良茶葉種植技術(shù)。當(dāng)年底，廖紅組織了一個(gè)由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)和福建農(nóng)林大學(xué)兩校學(xué)生組成的志愿者團(tuán)隊(duì)，分批次到安溪、武夷山兩地考察。
“我們當(dāng)時(shí)還取了個(gè)名字叫‘年輕任性的團(tuán)隊(duì)’，雄心勃勃的！”廖紅笑著說。
酸性土壤適合茶樹生長。為了彌補(bǔ)酸性土壤導(dǎo)致的土壤貧瘠問題，茶農(nóng)使用化肥、除草劑導(dǎo)致環(huán)境污染，從而影響茶葉自然品質(zhì)，形成惡性循環(huán)，還導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升。
在一些茶山和茶園，廖紅看到茶山上光禿禿的，除了茶樹幾乎什么都不生長。
“這不是好的生態(tài)環(huán)境應(yīng)該呈現(xiàn)的樣子?！绷渭t敏銳地察覺到這一問題，她帶來了一套“茶豆套種”模式，讓茶樹與大豆進(jìn)行間作，利用大豆作為“綠肥”提升茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)，同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
“作為科學(xué)家，我們在理論上推斷什么都可以，但是在實(shí)際應(yīng)用上卻不一定能實(shí)現(xiàn)?！绷渭t感觸頗深，從實(shí)驗(yàn)室走到田間地頭做技術(shù)推廣，讓她原本十分順利的科學(xué)生涯增添了多種“滋味”。
“這種套種的方式我們以前也試過，不是很常見嗎？”許多基層的農(nóng)技人員對廖紅帶來的新方法不以為意。
許多農(nóng)民對她這樣的“大專家”懷著戒備心理，怕她是來“推銷的”“坑錢的”。
為了和農(nóng)民“打交道”，廖紅想方設(shè)法“接地氣”，“在我這，不管你是留洋的博士，還是擁有多高的學(xué)歷，做農(nóng)業(yè)科研一定要下地去”。 她經(jīng)常帶著團(tuán)隊(duì)、學(xué)生在田間忙碌，“揮著鋤頭的女科學(xué)家”的稱號也因此得來。
但她也十分嚴(yán)苛，據(jù)當(dāng)時(shí)分管星村鎮(zhèn)茶產(chǎn)業(yè)工作的副鎮(zhèn)長陳立雄回憶：“生態(tài)茶園我們說了很多年，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)寬不一，廖紅教授的標(biāo)準(zhǔn)是最嚴(yán)的?！?/p>
一次，廖紅看到一篇社會學(xué)論文里提到，在中國大部分農(nóng)民心中，對“專家”的信任度排在倒數(shù)第三位，但是對“本地能人”的信任度排第一。為了在當(dāng)?shù)仨樌_展實(shí)驗(yàn)，她嘗試與當(dāng)?shù)氐姆N茶大戶合作，希望能先做起示范點(diǎn)。
福蓮（武夷山）茶業(yè)有限公司是武夷山燕子窠生態(tài)示范茶園內(nèi)與廖紅合作的三家茶企之一，廖紅在武夷山最早的基礎(chǔ)試驗(yàn)開啟于他們茶旅融合體驗(yàn)式莊園“福蓮茶莊園”。
公司負(fù)責(zé)人何世安是武夷山當(dāng)?shù)赝辽灵L的茶人。他告訴記者，他們秉承生態(tài)茶的理念制茶，早年間就開始堅(jiān)持不施加化肥、不打農(nóng)藥，但因沒有科學(xué)的方法，很難做到兼顧質(zhì)量與產(chǎn)量，“我們按照土方法用菜籽作為綠肥，但效果也只能聽天由命”。
“因?yàn)椴枨f園里有獨(dú)立的茶山，不易受影響，所以最早我們在此開始一些基礎(chǔ)研究?！绷渭t頗為感慨地說，“他們也是最認(rèn)真堅(jiān)持做下來的，科學(xué)實(shí)驗(yàn)真正要看到效果通常是要經(jīng)過三五年以后才能看到的，這個(gè)中間只要他們不按照你的方式走，其實(shí)就走樣了。所以，能夠找到一個(gè)非常好的合作伙伴，對我來說是十分珍貴的?！?/p>
“種豆根”的女科學(xué)家
坐在學(xué)校辦公室里接受采訪，廖紅的嗓音清澈洪亮。如記者初識她時(shí)，一身簡便運(yùn)動裝出現(xiàn)在茶山間，扯著清亮的嗓子在田間“授課”，無論碰上誰來討教，她都愿意分享幾句。
在福建，因?yàn)樘剿魃鷳B(tài)茶園建設(shè)被人所熟知，廖紅常被人當(dāng)成是“茶專家”。
“茶葉是植物的一種，我的專業(yè)是植物營養(yǎng)學(xué)，我的作用就是讓茶樹長得好，讓茶園生態(tài)環(huán)境更好、減少污染?！绷渭t解釋，植物營養(yǎng)學(xué)簡單理解就是植物的“食品科學(xué)”，“植物吃什么、怎么吃，什么樣的土壤能讓植物長得好，就是我的研究領(lǐng)域”。
“養(yǎng)豆根”是廖紅的朋友圈簽名。當(dāng)她帶著她的“新材料”大豆到田里和大家科普時(shí)，甚至被誤解為“是來賣大豆的?！绷渭t進(jìn)一步解釋，“我也不是種大豆的，我的專業(yè)是植物營養(yǎng)學(xué)，科研上的一個(gè)主要工作是做豆科作物養(yǎng)分高效遺傳改良?！?/p>
什么是豆科作物養(yǎng)分高效遺傳改良？對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐有什么意義？記者來到廖紅深耕多年的福建農(nóng)林大學(xué)根系生物學(xué)研究中心尋找答案。
隨著天氣轉(zhuǎn)冷，大豆進(jìn)入休眠期，但中心溫暖的培養(yǎng)室內(nèi)仍整齊排列有通過水培、土培、蛭石培等多方式培養(yǎng)的大豆幼苗。
廖紅拿起其中的一株豆苗，向記者介紹根系上結(jié)出的大大小小的根瘤菌，“大豆能固氮這個(gè)知識點(diǎn)可能初中生物課堂就講過了，大豆有比較好的根系，可以結(jié)很多的根瘤，是天然的氮肥，能夠提高土壤肥力，讓共生的根系也受益。但它并不簡單，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用也很廣。”
廖紅介紹，根系可以通過與土壤有益微生物互作，提高土壤資源的利用效率，大豆和根瘤菌這一對共生的“好朋友”就是一個(gè)典型。
豆科作物與根瘤菌共生所固定的氮素是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中不可替代的清潔氮源，也是影響根際土壤微生物組的重要因素。
如何實(shí)現(xiàn)高效固氮？如何讓大豆長得更好？如何讓大豆產(chǎn)生的“氮肥”更好地幫助其他作物生長？這是廖紅開展根系研究的一個(gè)重要突破口。
早在1999年，從科技部“973”計(jì)劃第一期項(xiàng)目開始，廖紅團(tuán)隊(duì)作為中堅(jiān)力量就進(jìn)行了大豆養(yǎng)分高效固氮的研究。同時(shí)，作為國際酸性土壤學(xué)會常務(wù)理事，廖紅從2008年開始研究酸性土壤，特別致力于解決酸性土壤上植物的養(yǎng)分問題，挖掘酸性土壤的生產(chǎn)潛力。
“間作大豆就是中國農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)，農(nóng)民長期來都知道大豆有好處、是天然的綠肥，但還是要有科學(xué)的種植方法?！绷渭t介紹，以福建為例，福建大部分的土壤偏酸性，茶樹喜歡生長在酸性土壤上，但大豆不喜歡，“此前國際上普遍認(rèn)為，像福建這樣酸堿度低于pH4.5的土壤，不可能種得出固氮的大豆，這也是此前茶豆間作方式效果不顯著的原因?！?/p>
此外，廖紅還發(fā)現(xiàn)了茶樹生長必需的第15種元素——鋁。“鋁對茶樹是必需的，但是對大豆是毒害的，所以要實(shí)現(xiàn)茶豆間作，大豆品種的選育就很重要。”
此后的20多年間，在多個(gè)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目持續(xù)支持下，廖紅對大豆品種進(jìn)行不斷研究和改良。針對酸性土壤，廖紅培育出了適應(yīng)酸性土壤環(huán)境還能高效固氮的大豆品種。她的“綠肥”大豆，即使在pH值為4時(shí)也能長出用于固氮的根瘤菌，從而實(shí)現(xiàn)給貧瘠的土地補(bǔ)充營養(yǎng)。
挖掘土壤“黑洞”中的奧秘
在對學(xué)生的寄語中，廖紅曾說：“希望大家做一個(gè)‘根系發(fā)達(dá)’的人?！?/p>
根——廖紅研究的主要對象。從事根系生物學(xué)研究，給她的科學(xué)家生涯帶來了許多“高光時(shí)刻”：2003年，成為廣東省最年輕的教授和博士生導(dǎo)師，陸續(xù)獲得國家杰出青年科學(xué)基金、中國青年女科學(xué)獎(jiǎng)，2012年入選教育部“長江學(xué)者”特聘教授。
20世紀(jì)90年代，廖紅被推薦到美國賓夕法尼亞州立大學(xué)根系研究中心學(xué)習(xí)。彼時(shí)國外興起了一門新的前沿學(xué)科——根系生物學(xué)，成為農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。
學(xué)成歸國后，1999年，廖紅與團(tuán)隊(duì)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)成立了國內(nèi)第一個(gè)根系生物學(xué)研究中心，率先開辟國內(nèi)根系生物學(xué)的研究方向。2007年，她與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授嚴(yán)小龍合著出版《根系生物學(xué)-原理與應(yīng)用》，是國內(nèi)根系生物學(xué)研究的第一本專業(yè)教材。
研究根系，對廖紅來說又意味著什么？
廖紅說，其實(shí)自己與福建的緣分真正始于2001年。當(dāng)時(shí)她從美國回國后的第一個(gè)學(xué)術(shù)會議在武夷山召開，當(dāng)?shù)貎?yōu)越的生態(tài)環(huán)境讓她印象深刻。
“武夷山給我的感覺就像人間天堂，一下飛機(jī)就覺得空氣都不一樣，當(dāng)時(shí)中國的污染問題還挺嚴(yán)重，但是到了武夷山我就感覺是到了那種空氣質(zhì)量非常良好的一個(gè)環(huán)境，所以我來福建調(diào)研第一站就是去武夷山。”然而，再次回到武夷山，眼前的場景卻讓廖紅頗為失落，自然環(huán)境受到較多的人為干預(yù)。
“發(fā)展農(nóng)業(yè)最重要的就是環(huán)境清潔。”廖紅表示自己是個(gè)環(huán)保主義者，在農(nóng)業(yè)發(fā)展上，她認(rèn)為就是要盡量少的投入、不要破壞環(huán)境。
把根系生物學(xué)這一學(xué)科從國外引進(jìn)國內(nèi)，深藏著她發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的理念。
當(dāng)前，針對化肥和農(nóng)藥不合理投入引起的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境問題日漸嚴(yán)重的現(xiàn)狀，挖掘作物自身潛力，提高作物對養(yǎng)分、水分等資源的利用效率，以此減少肥料及農(nóng)藥用量，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要策略。
根系研究，進(jìn)一步挖掘根系對土壤養(yǎng)分吸收和利用的遺傳潛力，并改善根際土壤微生物組成及活性，瞄準(zhǔn)的正是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的美好未來。
“根系生長在土壤中，土壤和根系的關(guān)系就像一個(gè)黑洞，其中還有無窮無盡不為人所知的奧秘等待人們?nèi)ネ诰?。我們的工作其?shí)就是創(chuàng)造農(nóng)業(yè)上的一種‘綠色材料’，在同等施肥條件下，我們材料長得好，或者是說不用施肥長得也好，這樣就能減少我們農(nóng)業(yè)的投入，減少碳排放。提高根系養(yǎng)分效率，既可以應(yīng)用于培育綠肥作物，也可以提高自身產(chǎn)量?！备＝ㄞr(nóng)林大學(xué)根系生物學(xué)研究中心教授李欣欣說。
如何挖掘這種“綠色新材料”？
廖紅在2006年發(fā)表的論文《根系生物學(xué)：農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)》中提到：“根系研究一直以來只是作為植物生物學(xué)的一部分，由于研究難度和人們的認(rèn)識水平的限制，人們對植物研究的重點(diǎn)大都在地上部，而對根部的研究不太重視?！?/p>
根系是植物的“隱藏的一半”，看不見也想不到，建立有效的根系研究方法是對特定土壤環(huán)境根系改良的前提和技術(shù)保障。
隨著根系生物學(xué)的發(fā)展，該學(xué)科的研究內(nèi)容越加豐富，包括根系的形態(tài)、生理、遺傳特性與植物功能，根際微生物及其共生體系等。
2015年，福建農(nóng)林大學(xué)籌建根系生物學(xué)研究中心，計(jì)劃在數(shù)年內(nèi)將福建農(nóng)林大學(xué)植物營養(yǎng)學(xué)建設(shè)為具有重要國際影響力的學(xué)科。
這是繼華南農(nóng)業(yè)大學(xué)根系生物研究中心建立后全國第二個(gè)根系生物研究中心。廖紅受邀擔(dān)任首席科學(xué)家兼中心主任，并組建起一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，根系中心現(xiàn)有專職研究人員8人。
“大豆就是‘化作春泥更護(hù)花’的那個(gè)‘犧牲者’，我們的工作就是讓大豆長得好，還能進(jìn)一步促進(jìn)旁邊作物的生長。”李欣欣接受采訪時(shí)形象地比喻說。
李欣欣曾是廖紅的博士生，一直跟隨廖紅教授從事相關(guān)研究。在廖紅來到農(nóng)林大后，她也在農(nóng)林大開展博士后的研究工作，如今留在農(nóng)林大任教。
“我主要研究根系形態(tài)構(gòu)型改變提高養(yǎng)分效率的調(diào)控機(jī)制?！备鶚?gòu)型是李欣欣在該領(lǐng)域的主攻方向?！案翟诓煌L環(huán)境中表現(xiàn)出不同的形態(tài)構(gòu)型，深根型有利于吸收深層土壤的水分和養(yǎng)分，而淺根型有利于吸收表層養(yǎng)分，不同類型的根系分泌物對土壤養(yǎng)分的活化及解除元素毒害都有作用。”李欣欣介紹說。
