土壤物理学家 邵明安院士的“泥土”情结

刚刚新增选为中国科学院院士，现年61岁的西北农林科技大学水土保持研究所（中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心）邵明安研究员至今仍清楚地记得1982年9月发生的一幕：考取了中国科学院西北水土保持研究所（后文简称“水保所”）土壤物理专业研究生的他，满怀信心地用扁担挑着100多斤行李从湖南长沙坐火车来到杨凌（原杨陵镇）。三年后，这位湖南常德的农家子弟在水保所取得土壤物理学硕士学位。 

他还清楚地记得1996年5月12日的一幕：以优异成绩在美国爱荷华州立大学农学系完成博士论文答辩的他，即刻收拾行李回国，5月13日便抵达杨凌，回到水保所。 
　　对邵明安而言，年轻时这一去一回不但为他开启了人生新的篇章，也成为他一生重要的两个转折点。他从未想过，那一根沉重的扁担不但送他踏上艰辛的求学之路，也将他后来的岁月与杨凌、与中国土壤物理学的发展紧紧连接在一起。 
　　北上：黄土高原开启科研之路 
　　“1982年的杨凌就是农村面貌。”邵明安不否认，初到杨凌时，落后甚至有些荒凉的地方环境让他有些失落，但调整好心态，他便很快投入到学习和科研中去。 
　　从鱼米之乡辗转来到当时的西北小镇，语言不通成为当时摆在邵明安面前的第一大难题。“很多陕西人不说普通话，方言我又听不懂，一句‘你叫啥？’都让我一头雾水，我小时候在村里上学，又没学过普通话，互相听不懂，好在我英语还可以。”于是，后来在水保所，大家常能看到邵明安用英语和其他同学探讨问题。 
　　“缺衣少吃，生活艰苦。”这是邵明安对童年最深的记忆，而正是这样的成长背景，让他深谙农民生活的不易，也在他心里埋下一颗立志改变农村现状的种子。 
　　1975年，凭借在生产队和生产大队的出色劳动和优秀品德，邵明安被推荐为工农兵学员进入湖南常德农校学习。1977年，国家恢复高考。于是，次年从农校毕业的邵明安便回家一边务农一边准备高考。 
　　父亲问他：“考大学能挣工分吗？你能考上吗？” 
　　邵明安信誓旦旦：“我们乡如果有一个人能考上，那一定是我！如果有多个人能考上，我一定是第一！” 
　　功夫不负有心人，1978年，邵明安考入湖南师范大学物理系。 
　　在湖南师大求学期间，邵明安常去校图书馆，偶然一次机会，他发现图书馆中一本《土壤科学进展》杂志中刊登的文章里涉及的许多数学物理方程和模型，对在物理系接受过系统而严密数理思维训练的他并不难。于是，怀揣着那份心系农民的情怀和探求土壤物理学前沿的雄心，邵明安毫不犹豫地选择来到黄土高原，在这个学科上开启了30余年的“泥土”生涯。 
　　归国：不忘初心践行西北之约 
　　后来，仅在读研期间，邵明安就发表8篇学术论文。1988年1月，他被聘为助理研究员，同年12月，又被中国科学院特聘为副研究员。次年，作为高级访问学者的邵明安赴英国雷丁大学和帝国理工学院研修。其间，他还前往荷兰、比利时和意大利等国考察，积极参加学术研讨会，深入了解西欧国家的土壤物理学进展，也让世界更多地了解中国和中国土壤物理学的发展。这些积淀，让他在土壤—植物—大气连续统一体（SPAC）水分运动研究方面取得长足进展。 
　　1992年11月，邵明安接受国家教委派出计划赴美国开展合作研究。其间，由高级访问学者转而攻博。之后，他仅用了2年9个月便取得了通常需要6年左右才能取得的博士学位。这个勤勉的中国人得到了导师罗伯特·霍顿教授的高度赞赏。毕业时导师询问邵明安去向，他坚定地回答：“回国！”颇为感动的导师当时就向他竖起大拇指。 
　　对邵明安来说，这样的选择不但源于自己的初心，也因为一份语重心长的嘱托。 
　　1994年，在邵明安攻读博士期间，时任中国科学院院长的周光召院士赴邵明安所在的爱荷华州立大学参会，这期间，他专程找邵明安谈话，并语重心长地对他说：“回到黄土高原去，为西北地区服务，那里大有可为。”邵明安至今仍清楚地记得周光召院长字字恳切的叮咛。 
　　1996年，博士毕业后，邵明安便马不停蹄地回到水保所。“学位证都是后来从美国寄回来的。”他笑言。而当时，和他同期出国留学的多数人都选择留在国外。 
　　“中国科学院院士、中国科学院前院长周光召曾说‘科学没有国界，但科学家有祖国’，中国科学院院士、现任中国科学院院长白春礼也曾说‘热爱祖国是科学研究的根本推动力’。”邵明安始终以此自勉。 
　　回国后，位于北京、南京等地的一些高校和科研单位均可为博士毕业的邵明安提供工作岗位，尽管大城市的工作可以给孩子良好的教育，给家人舒适的生活，但他深感导师（李玉山研究员）和师母（唐克丽研究员）的恳切期待和水保所的需要，仍义无反顾地回到了西北，回到了黄土高原。 
　　“昨天，杨凌和水保所培养了我，今天，杨凌需要我，水保所需要我，我就得回来。”谈及当时的决定，邵明安轻描淡写。 
　　荣光：俯身精进助力学科发展 
　　杨凌虽地处偏远，但对邵明安来说，却是能潜心做学问的好地方。 
　　研究生期间，他就不拘囿于教科书上费时的试验测定和繁冗的数据计算方法，凭借扎实的数学和物理基础，反复推算，研究出根据土壤水分再分布过程推求土壤导水参数的新方法，引起了同行专家的高度关注。 
　　此后，他在我国率先全面开展了以植物根系吸水为中心的土壤水分有效性动力学研究，建立了根系吸水的机理模型和土壤水分有效性的动力学模式，这些成果在理论上明显优于国际上已有模型和模式；提出了描述土壤—植物系统中水流运动的瞬态流通用模型；建立了土壤水分运动的广义相似理论，拓展了传统的Boltzmann变换，提出了土壤导水特性的积分方法，获得了vanGenuchten导水特性模型参数的解析表达式；在入渗条件下求解了水热耦合方程，使得该问题的显式解成为现实……这些成果先后发表在《科学通报》《土壤学报》《SoilScience》《SoilScienceSocietyofAmericaJournal》等国内外有影响力的刊物上，得到多个国家知名土壤物理学家的专门评述，其成果还被写进国内外土壤物理学研究生的教科书。 
　　30余年，邵明安用自己的不懈努力为我国土壤物理学发展画上了浓墨重彩的一笔，并推动其走向国际前沿。 
　　这期间，成长为肩挑科研和管理双重任务的他，不但没有满足，反将眼光投向更广阔的领域，将理论成果逐步应用于实践。 
　　据了解，这些年，他先后主持了5项国家自然科学基金重大和重点项目、长江学者创新团队计划项目、中国科学院重大项目、中国科学院和国家外专局“创新团队国际合作伙伴计划”项目，及中国科学院知识创新工程方向项目等。其间，他带领一批又一批青年学者和研究生开展了土石混合介质水分养分运移特征及其有效性的研究，拓宽了土壤水动力学的研究领域；以生态系统中物质运移的过程机理、模拟与调控及相应的生态环境效应为重点，以土壤水分养分在坡地的高效利用为目标，研究了坡地和流域生态系统物质迁移与调控问题；阐明了黄土高原土壤干层的分布规律以及相关土壤水动力学参数和相关土壤性质的空间变异特征，绘制了黄土高原土壤干层的分布图，提出了土壤水分植被承载力的科学概念，建立了小流域土壤水分植被承载力模型，提供了三种典型植被土壤水分的承载力，为黄土高原合理有效的生态植被建设提供了重要的科学依据。加拿大曼尼托巴大学的布赖姆洛教授等应用了该土壤水分植被承载力模型，并进行了定量评价，指出该模型的预报精度在世界16个相关模型中名列第二。 
　  树人：因材施教培养满园桃李 
　　在邵明安看来，科学家的一生可以分为三个阶段：第一阶段，向世界证明自己的才华；第二阶段，用自己的知识为国家和社会作贡献；第三阶段，培育人才，传承和发展知识。 
　　因曾于1996~2006年担任黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室主任，1998~2010年担任中国科学院水利部水土保持研究所副所长、所长，2003~2006年担任西北农林科技大学资源环境学院院长等职，所以，邵明安更加懂得惜才、用才、严格育才的重要性。 
　　作为首届中国科协青年科技奖（后更名为中国青年科技奖）、中国科学院青年科学家奖、国家杰出青年基金等奖励的获得者，他根据自己的经验提出了“MICE科研观”（即Mathematics、Idea、Computer和English。Mathematics统指以数学为代表的基础科学；Idea是指学生要有大胆的、新颖的想法和点子；Computer和English则是现在科学研究必不可少的两件工具），这个观点不仅可以激发学生从事科研的兴趣，还可以督促学生夯实基础，提升科研素质和能力。 
　　在众多学生眼里，邵明安不仅是他们的学术导师，更是精神“灯塔”。 
　　今年4月8日，邵明安在西北农林科技大学的两名博士研究生需提交学位论文，但4月7日晚两学生才完成论文初稿，为了及时给学生反馈修改意见以让其按时提交，他通宵达旦修改。因连夜高强度的脑力劳动，加上早年劳累落下的心房纤颤，导致他在次日下午独自去地下车库取车期间心脏骤停，陷入昏迷。最终，他行驶中的车与地下车库多车相撞后被逼停，才没有导致更大事故的发生。事故发生后20多分钟，邵明安才在车内的血泊中醒来。 
　　在邵明安众多学生的记忆里，这只是邵老师让他们深受感动的诸多事件之一。 
　　在西北农林科技大学2013级硕博连读研究生赵春雷的记忆里，邵老师的生活一直特别简朴。“他夏天穿得最多的衣服是一件学术会议的纪念T恤，冬天则是一件穿了多年的冲锋衣。老师喜欢种植物，可种植物的盆子千奇百怪，塑料盆、水桶、坏掉的电饭锅……破旧的拖把他都不舍得扔掉，因为拖把头上的绳子还可以解下来继续利用在‘植物园’里。” 
　　“学之大者，为国为民。邵老师博士毕业后可以选择留在美国，但他毅然回国，服务于祖国建设。他时常对我们说，做研究，不能只会做实验、写论文，要解决科学问题和实际问题，要做出一些对人民、对国家有贡献的事情。他以身作则，让我们看到一个科学家的胸襟和担当。”水保所2016级博士研究生姚毓菲说。 
　　“邵老师很有人格魅力，是我们很多人的偶像。他种了很多植物，同时利用植物做了一些有趣的试验，时有新的启发，这期间给我们传授了很多书本上学不到的知识，同时为我们提供很多科研思路。他常说，培育植物和培养人有相似的道理。”中国科学院地理科学与资源研究所2014级博士研究生李同川表示。 
　　“邵老师在学术研究上非常严谨，对我们要求特别严格，生活中又特别和蔼。师母曾感叹说，他花在学生身上的时间比花在自己女儿的时间多得多。　　我2013年考取邵老师的硕士研究生，当时邵老师积劳成疾，住院两个月，但因担心我没有土壤物理学基础，就在病床上花了两周时间给我讲《土壤物理学》。”中国科学院地理科学与资源研究所2016级博士研究生曹瑞雪回忆到。 
　　“我选修了邵老师的《生态学》课程，因为提交作业不及时，没有成绩而拿不到学分，怀着愧疚的心情给邵老师发邮件，没想到他很快回复：‘小刘，成绩问题解决否？要没有，等我回所后找研究生部老师商量？’我根本没想到邵老师那么忙还会关心一个普通学生的学分问题。”中国科学院大学研究生刘熠回忆说。 
　　…… 
　　据统计，目前，经邵明安指导过的博士研究生中已有30余人获正高级职称，在探求学科前沿的过程中，他们成为我国相关领域的科技骨干。现今，还有众多学生在他的悉心培养和感召下，致力于土壤物理学研究，为我国旱地农业发展和生态环境改善贡献力量。 
　　回首：一路奋进成就卓尔不凡 
　　通往成功的道路从来没有捷径，每一份辉煌成果背后都有一个曲折艰难的过程。 
　　今年11月28日，在中国科学院学术会堂，邵明安从中国科学院院长白春礼手中接过沉甸甸的中国科学院院士证书，那一刻，一路走来的一幕幕再次浮现在邵明安眼前。 
　　读研究生时，为了实验需要，放弃研究生宿舍而直接住在温室里的他，一晚下雨时，为及时将遮雨棚推到实验土柱上，以免水分处理失效影响实验数据准确性，他在温室触电，瞬间被电击至两米外。 
　　晚上在温室中睡觉梦见解开某一个长期困扰的学术问题，他半夜爬起来进行推导。 
　　1984年寒假，新婚半年的妻子谭寨璐从湖南长沙来到陕西杨凌探亲，心疼丈夫连日熬夜做实验，主动给他当“免费实验员”，在温室里帮他称土柱、记数据…… 
　　读研时，在水保所进行的一个实验需要反复为450斤左右的土柱称重，但当时杨凌没有如此大量程和高精度的吊秤，他便独自赴陕西汉中找寻，买到后一个人背回。 
　　为了进行更为详实的土壤研究，他的足迹遍布大江南北。 
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　　从弱冠到花甲，从中国农村到国际前沿，从科学理论到田间应用，从个人拼搏到培养人才，他展现才华的同时，也挥洒着无尽的汗水，但这期间的许多艰难，在邵明安看来并不能称为困难。“科学研究充满乐趣，我享受这个发现问题并想方设法解决问题的过程。”他说道。 
　　现在，虽然荣誉加身，但年过花甲的邵明安从未有过丝毫懈怠。他给自己定下“三不三为”和“四甘”的要求。“三不三为”即不改初衷，为陕西农业发展竭尽全力；不辱使命，为陕西强省建设无私奉献；不谋名利，为陕西绿水青山奋斗一生。“四甘”是甘为人梯，竭力扶植青年人才；甘为人父，把学生当作自己的孩子；甘为人夫，做一名合格的丈夫；甘为人子，尊重和感恩父母、老师以及任何一个帮助过自己的人。这些不但是他为自己制定的“铁律”，也是他作为一名党员和科研工作者的庄严承诺。 
　　有着深厚“泥土”情结的邵明安常以“农民”自诩，在黄土高原待了30余年，视土壤为珍宝的他现在说话仍带有浓重的湖南口音。采访中，他娓娓道来着自己的过往。他说：“我最大的爱好就是与土壤打交道，我还会坚持下去，带领更多年轻人致力于土壤研究，争取让我们的下一辈青出于蓝而胜于蓝。”