内容简介：在中国的黄土高原，水土流失将最终导致该地区沙漠化，为了阻止水土流失，并在该高原种植青草和庄稼，我们日本研究小组于1988年开始了试验性研究。本报告简述了我们在1988—1992年从事的科研活动，着重介绍在高原引种植物的试验。

　　引言

　　中国的黄土高原位于黄河中游，被地球上最大、最厚的黄土沉淀物覆盖。在人类出现以前，该高原上生长着茂密的绿色植物。从传统上讲，该高原被称作是中国文化和农业的摇篮。但由于人为的影响，尤其是长期不合理的农业生产方式，该地区的自然生态系统已被完全破坏。目前的荒凉景象是深谷交错、秃丘连绵。

　　大规模的水土流失仍在继续，在不远的将来，威胁将最终导致该地区沙漠化。为了防止此类水土流失，并在该高原上种植青草和庄稼，我们日本研究小组于1988年开始了基础研究。该研究项目是与中国科学院的科学家们合作的，地点是宁夏自治区的古原地区。本报告将介绍我们在过去五年中科研活动的成果。

　　黄土高原横跨五个(青海、甘肃、陕西、山西、河南)和两个自治区(宁夏和内蒙古)，面积为58万平方公里，相当于中国国土面积的十六分之一，人口超过6亿，其中多数人的生活一贫如洗，其高度为海拔1000—1500米，年平均气温4—7(古原)。我们在宁夏自治区古原地区的工作站位于黄土高原的西部，从陕西省省会西安出发，沿丝绸之路驾驶350公里，然后向北继续行驶40公里才能到达。

　　黄土是由黄色或浅黄色微粒构成的，并或多或少属钙质元素。人们不太了解黄土高原的形成过程，但普遍认为其构成成份是被强风从西北沙漠中刮来的，其形成从120万年前开始，经历了漫长的过程。黄土高原的黄土沉淀物的通常厚度为50—100米。但有些地方的厚度达400米。

　　总的来说，黄土高原的年降雨量为300—450毫米，其中60%—70%是在6—8月期间以暴雨形式出现的。黄土沉淀物的结构十分松散，因此大雨使高原的所有山坡发生严重的水土流失结果是，总长度为5464公里的黄河被从黄土高原奔流而出的大量黄土污染得浑浊不堪，每年向黄河下游排放的黄土量达1.6×109吨，黄河的平均淤泥含量达34公斤/米3，这是中国长江淤泥含量的80倍，埃及尼罗河的20倍。

　　在黄河下游尽头，黄土沉积使河床每年升高10厘米，因此人们经常担心河水泛滥会给周围地区造成严重灾害。据史料记载，从公元前602年—1950年间，黄河下游附近居民遭受了1573次特大洪水。因此，我们旨在使黄土高原长出青草和庄稼的研究项目对防止黄河下游洪水泛滥也是必不可少的。

　　有关黄土高原农业发展问题

　　据说昔日黄土高原长满了绿色植物。对古原地区收集的黑土标本所做的碳射线年代测定试验最近证实了这一事实，试验表明在5000—12000年以前，该高原被茂密的植物所覆盖。

　　传说中国人最初从一位官吏身上学会了耕作，此人乃是天子，出生在黄土高原南部的河岸边。据汉朝史料记载，大约2000年前汉朝繁荣昌盛了，“黄土高原有丰富的水源和植物，因此当地农业和畜牧业兴旺发达”。

　　但从11世纪起，连续不断的战争和旱灾逐渐打乱了高原生态系统。尤其是在17世纪以后，该地区人口的急剧增长，加速了对森林的大规模砍伐和对草地的大规模开垦。对土地的不合理使用和管理不善明显加速了高原自然生态系统的破坏，形成了连绵不断的光秃的丘陵。

　　然而，黄土高原蕴藏着农业生产的巨大潜能。例如，虽然西安及附近地区地处黄土高原，但该地区仍是全中国小麦产量最高的地区之一。由于温和的气候和丰富的水源，该高原正显示出其土地的肥力。

　　但总体上说，该地区的农业生产能力受到黄土高原上季节性缺水现象的严格限制。三月至五月期间，几乎没有雨。因此，庄稼从发芽到成熟期间必须充分利用土壤从上一年夏季贮存的水份。事实上，庄稼的生长情况极差，年总产量在每公顷500—1000公斤之间。

　　因此，该地区的农民试图通过扩大耕地面积来弥补低产量。为此目的，他们甚至在陡坡和山顶上修梯田。不用说，他们这种努力使光秃的地表更易遭受暴雨的袭击，尤其是收获后。

　　我们不应该忽视另一种加剧黄土高原水土失的因素：在难以耕种的陡坡上放牧，主要指绵羊。既然每块草地的所有权没有依法确定，农民往往希望饲养更多牲畜，并不考虑土地的承受能力，因为牧畜是他们唯一的财源。其后果是饲养过多的牲畜，使黄土高原几乎丧失了再生能力。

　　我们在黄土高原研究项目的概况

　　应中国科学院的邀请，我在1973年首次来到古原地区，对黄土高原进行现场调查。在古原逗留期间，其居民面临的严重问题给我留下很深的印象。但那时我无法采取任何措施解决这些困难，原因是中苏之间的关系高度紧张，外国人被禁止自由进入该地区。

　　1980年10月，由于国际关系的变化，中国政府取消了对外国人进入宁夏的限制。此时我向日本教科文省申请“资助”，用于对黄土高原的彻底调查。有了这项资助，我终于在1987年夏季再次来到古原。

　　通过此次调查，我得出如下结论：在对黄土高原进行旨在防止沙漠化的研究中要提出下列问题

　　a)为了防止高原的水土流失和对土地资源的破坏，应尽快停止在已修成梯田的陡坡上种植庄稼，而应改种草地。

　　为了实现这一目标，重要的是引种耐旱、耐寒、牲畜吃的各种草木植物，但那时中国的农业专家只对引起两种新型草本植物感兴趣，即直应黄茂和驴豆，中国其它的研究所已选用这两种植物。

　　不用说，为了增加黄土高原土地的面积和种类，必须进行大规模的选种试验，以便发现除上述两种以外的多种草本植物。　　 b)为了制止在陡坡上种植庄稼，必须快速提高平地和慢坡的粮食产量，以便保证粮食的供应。为了实现此目的，应引种各种长期作物，并检测其适应黄土高原自然条件的能力。

　　但目前，古原只种植很少几种作物，包括小麦、谷子、荞麦、普谷、豌豆、小扁豆、亚麻(作为油料作物)和马铃薯。而且，各种作物的品种有限，总体的产量相当低。增加作物的品种可能会很困难，因为中国农业专家似乎不急于引种新型作物。　  根据这些观察结果，我们在1988年以“对于在中国黄土高原种植青草和庄稼的基本研究”为课题再次向教科文省申请拨款。为了完成这项研究，我们制定了一个方案，同中国科学家携手完成下列课题的试验，大部分中国科学家来自陕西省雁岭市的西北水土保护研究院，隶属于中国科学院。

　　1)引种包括牧草在内的草木植物，并检验其适应黄土高原自然生态系统的能力。

　　2)创建天然和人工草原。

　　3)通过引种各种天然和人工培育的作物以提高农业生产能力。

　　4)创立一种适合高原当地条件的耕作技术体系。

　　为完成此项研究，我组织了一个由10多名日本科学家组成的研究小组。除了我是生物有机化学家之外，其它成员的研究领域包括植物培育、农艺学、杂草学、草原学、土壤学、农业气象和地理学。我们于1988年春季开始了在古原的科研工作。

　　1988—1992年我在黄土高原取得的一些研究成果

　　从1988—1992年，我们研究小组的每位成员都根据自己的时间表积极地工作着，取得了出乎预料的好成果。下面汇报的主要是有关引种草本植物和作物的成果。

　　a)1988年春季开始了草本植物的选种试验。我们从日本和其他国家收集了267种草本植物的种子，这些种子被种在山坡上，不灌溉，也不施肥。大多数种子没有发芽，或发芽后不死亡，或发育情况不佳。使我们吃惊的是，在黄土高原的恶劣条件下，蓝蓟、草地婆罗门参和属于冰草、披碱草、羊茅草科的乔木草却能茁壮地成长。而且，在1988年冬季，这些种草承受了黄土高原的严寒，长势良好，1989年即开花、结子。值得注意的现象是，尤其雀麦和乐木草在1988年生长状况欠佳，而在1989年却出现良好的繁殖和生根现象。

　　以1988年取得的成果为基础，我们收集了256种草籽，并在1989年播了种。其结果与前一年相似。迄今一直在连续做着类似的试验。

　　表1是1988—1991年在黄土高原上长势良好的草本植物表。特别值得一提的是，通过试验，发现几种草本植物，包括乔木草和已知的豆科草，具有适应高原系统的能力。

　　目前，我们正从事有培育价值的草本植物的混种试验，也从事大面积种植各种草本植物的试验。1992年，黄土高原居民遭受了新中国成立以来最严重的长期干旱，古原几乎颗粒无收。但在如此恶劣的气候条件下，1992年种植的蓝蓟、驴豆、紫苜蓿、中冰草、沙芦草、无芒雀麦、披碱草、灯心披碱草、沟敏缕羊茅草、羊茅草仍茁壮成长。乔木草中，耐旱能力最强的是无芒雀麦。

　　b)就引种作物试验而言，我们主要检验了小麦的适应能力。因为小麦是黄土高原居民的主要食物，也检验了大麦和杂麦。为此目的，我们收集了717种小麦，387种大麦，和25种从日本及其它国家引进的杂草、种子。众所周知，杂麦是小麦与黑麦杂交的产物。不用说秋季种植小麦、大麦、黑小麦往往要比在春季产量高。但在古原，1月份的平均气温为-8℃，而且冬季的田野并没有白雪覆盖。因此，从冬季至早春，土壤温度急剧下降，几乎不可能种植具有冬季习性的作物。根据这种情况，我们以当地的惯例检验了小麦、大麦和杂麦的生长情况，并在1989年三月中旬以化肥为底肥把这些种子种在河中梯田里。

　　在此次试验中，我们种植了汉语称为“红芒麦”的小麦品种。作为一种控制手段，该品种是在旧中国发现的，由于其很强的抗旱，抗寒能力，是古原唯一一直种植到今日的品种。

　　多数试验用的种子当年结穗，但有些种子没有开花。总的趋势是，培育的各种作物表现为：成熟晚、个矮、穗短。　　 1989年，古原的气候较温和，31行小麦，41寿大麦，和7行杂麦最终显示出较好的生命力。从那时起，每年都在这些行中做选种试验，已证实其中有几种很有潜力，可作为培育的原始种子。

　　1990年，我们通过试验检验下列三种主要肥料的春麦(红芒麦)产量的影响：尿素、过磷酸钙、硫酸钾。出乎预料的是，氮肥和碳酸钾肥几乎没有任何效用，而尽管过磷酸钙与其它肥料共同使用，它还是使产量明显上升。这三种在此地使用的化肥中，只有过磷酸钙表现出明显的促长效果，这可能是由于黄土沉积中的某种或某些未知因素，产生此种现象的机制正在研究之中。

　　c)此外，我们也对要充当蔬菜作物的植物做了引种试验。1989年，我们引种了30行油菜籽，代亚麻充当油料作物。其中几行当年就对黄土高原显示出适应能力。这种植物本身不能与它类共存。所以我们旨在通过在试验地种类杂交进行大规模筛选。我们利用此项目能在几年后培育出很有希望的新品种。

　　1988年从美国引进的向日葵中，在当年就显示出极佳的效果，中国科学家和日本研究小组对在来年继续试种向日葵抱有很大希望。但宁夏自治区政府免疫检查站断然禁止引进向日葵子。这或许是因为全中国还没有设立统一的免疫检查体系。

　　d)中国森林专家也在研究在高原种植灌木，但目前我们研究小组还没有参与此项目。

　　结论

　　我们从1988—1992年在古原进行的试验研究被认为是首次借助生物手段对黄土高原进行水土保持方面的系统研究。虽然我们意外地在本次研究活动中获得了几种较好的成果，但同高原的巨大面积相比，我们活动的范围很小。即使理论上可能，也要花一百多年时间使整个高原被茂密的绿色植物覆盖。

　　不论怎样，假如我们允许水土流失现象继续下去，黄土高原肯定将在不远的未来变成沙漠。我认为我们应立即尽最大努力采取措施，防止我们星球上的这片土地遭受破坏。我们研究小组的目标是根据我们的见解和调查活动结果尽早制定一个可行的，至少在黄土高原上种植青草和庄稼的方案。