原文發表於海峽科技與產業

作物育種理論研究上的“日心說” 早在18世紀中葉，德國植物學家科爾羅伊特就創立了科學的雜交方法。隨著遺傳學、進化論及有關基礎理論的發展，作物育種已逐漸發展成一門應用科學。作物育種透過人工選擇，選育成大量優良品種，極大地推動了世界農業的發展。同樣，我國在作物育種方面也做出舉世矚目的貢獻。我國的袁隆平院士利用發現的野敗材料，育成了水稻野敗型不育系，並實現了水稻的“三系”配套，顯著提高了我國水稻的產量水平；李振聲院士透過遠緣雜交培育了小偃麥系列品種，較好解決了條鏽病的持久抗性問題，無疑是作物育種上的巨大成就。對此，即使是不瞭解育種科學產生髮展的普通人，也必然深信作物育種學肯定有自己的科學理論，而專業育種工作者更會明確地說，作物育種經過一個世紀的發展，已發展為一門具有系統理論與科學方法的應用科學，其基本理論就是目標性狀株型育種理論，即組合育種就是將分屬於不同品種的、控制不同性狀的優良基因隨機結合後形成各種不同的基因組合，透過定向選育成集雙親優點於一起的新品種。 然而，有一位學者對此理論不以為然，認為株型育種理論只不過是育種目標思路和實現目標的經驗和主觀驗證的概括。該育種思路恰好與雜交優勢的本質和形成規律相反，如同歷史上特勒密的“地心日動說”，並沒有反映事物的客觀變化規律。他上大學時代開始關注與針對性學習研究，歷經幾十年研究，他提出了與傳統育種理論截然不同的作物營養遺傳特性育種理論，第一次闡明瞭玉米品種雜交優勢產生的原因和高產潛力形成原理。這顯然是特勒密的“地動日心說”和哥白尼的“日心地動說”在21世紀作物育種理論研究上的重演，表明新的實驗事實同舊的理論體系之間出現了不可調和的矛盾，無疑是難以使專業研究者甚至普通人接受的一個事實，作為記者很想搞清理論的來龍去脈。為此，專門採訪了山西省農科院研究員褚清河博士。“怪才”與他的“怪論” 褚清河，1957年生，是我國恢復高考制度後培養出的第一代大學生，目前是山西省農科院二級研究員，他穿著簡樸，沒有一點清高的架子。 多少年來，他對家裡事情很少操心，甚至小孩上學也很少關心過。他把全部心思都傾注於科研事業，他的生活清貧，住房至今還是單位房改時70多平米的老房子，但他自己覺得生活很充實。 褚清河不善言辭，在單位為人耿直，從不與人談論家常瑣事，也很少過問單位與自己無關的事，甚至院領導變更多年他都一無所知。然而，當和他談他的施肥育種理論技術研究時，他就像變成另外一個人；當對他的研究提出不同的觀點時，他的回答直截了當，有時沒有一點留情面的餘地。單位有的人認為褚清河是個“怪人”，性格有點“倔”，我對褚清河的瞭解和接觸的感知告訴我，他並非是個別人所說的“怪人”，而確切地說，應是他導師所說的“怪才”。他也並非是性格“倔”，而“倔”所表現出的是他在科學研究上不唯書、唯上、唯權的科學精神。 褚清河在大學學習期間就發現經典施肥最小因子理論，並非是系統實驗得出的科學理論，而是一種推論。同時發現有關土壤供肥與作物吸肥原理的同一內容，不同學科間闡述相互矛盾。如土壤經典施肥理論認為，增施最小因子以外的其他因子不具有增產作用；而植物生理學則認為，作物具有主動吸收和選擇吸收各養分的功能；農業化學養分吸收理論認為，土壤養分離子間存在相助作用，即增施某一養分有助於植物對另一養分的吸收。顯然，增施最小因子（相對最小）以外的其他因子不再具有增產作用的經典理論與植物主動吸收和選擇吸收的理論相悖。同一教科書中，前一章講的最小因子為一個，後一章講的則是氮磷配合施用較氮磷單施具有顯著增產作用，顯然所講內容前後矛盾。此外，同為施肥內容的相關學科理論觀點也相互衝突。土壤施肥學單純從土壤養分供應豐缺闡述施肥效果；栽培學則單純從作物一生對養分需求和不同生育階段養分吸肥狀況的多寡為依據，來闡明基施氮磷鉀和追施氮肥的原理和必要性；而作物育種學則把優良品種植株性狀作為選育優良品種的理論依據。在普遍認為作物高產和施肥關係十分密切的今天，作物品種選育根本沒有考慮施肥對品種選育的影響，顯然不符合哲學思辨的思想。 毛澤東在談內因與外因的哲學關係時，曾說過溫度能使雞蛋孵出小雞，而石頭則不能的例子。同樣道理，土壤氮磷單施或配施能獲得較高的產量水平，也必然是作物及其品種存在耐肥性及氮磷單施和配施特性，否則施肥就不會顯著影響作物品種的產量水平。但土壤施肥和作物育種至今並未從營養遺傳角度系統研究二者的關係，足以說明經典施肥理論和傳統育種理論並非系統研究歸納出的科學理論。 作為農學專業畢業的記者，有的課程雖然以前學過，有的後來看過，也採訪過一些專業工作者，但並沒意識到這些系統性問題。他講的內容使我茅塞頓開，但我一直有這樣一個疑問想問他。施肥育種理論提出已有一個多世紀，農林院校的教科書已講授多年，教材也修改再版多次，為什麼全國甚至全世界的專家學者沒有能發現這些問題，而唯獨他發現了這些問題。他的回答深刻又令人深思。 他說，所謂科學理論是對某種經驗現象或客觀事實的科學解說和系統解釋，也是對物質世界的正確反映。它是由一系列特定的概念、原理（命題）以及對這些概念、原理（命題）的嚴密論證組成的知識體系，它是客觀論證，而非主觀驗證，可證偽性是判斷科學與否的重要依據。經典土壤施肥最小因子理論，顯然不是概念原理嚴密論證的知識體系，自然學科之間相互矛盾，不能自圓其說。一個具有農業生產經驗和綜合研究思想的人，應該都能看出經典施肥理論和傳統育種理論所存在的問題。因此，我國或者世界上以往肯定有人已發現過這些問題，但可以肯定的是，只有他進行了長期而系統的研究。而僅有認識無透過系統實驗提出的科學理論，對學科傳統理論的質疑只會被當作奇談怪論或離經叛道的言行，自然無法記載於文獻中流傳後人。 此外，我國是一個具有五千年文明歷史的古國，尊師重教、尊崇聖人聖言是我們的傳統教育。由於傳統教育的影響，人們不會輕易質疑名人名言。對於一個具體的科學理論，科學發展的階段模式稱正規化。常規科學的研究時期實際是對正規化穩固化和科學集團化、社會化的過程。常規科學時期的研究任務是解決理論中的疑點，頂住和解釋反常現象對理論的干擾和證偽，因此，只有那些不畏艱難險阻的人才敢於質疑一個穩固化的理論，因為挑戰佔有統治地位的科學集團必然要付出代價，而修正或否定傳統理論就如同唐僧西天取經需經歷千難萬險。因此，在一個崇尚聖人聖言的國度，能認識到學科傳統理論的錯誤並且付諸實施的人可能少之又少，而通過幾十年實驗研究提出新的理論的人可能難之又難，這在文藝復興前的西方國家也是不可能的事。 在科學探索的路上，只要是褚清河認準了事情，不管遇到多大困難他都會堅持到底，但褚清河也講究方式方法。他在大學學習期間就認識到施肥育種理論並不成立，但直到畢業他才找機會請教了農學專業的一位教授。那位老師聽後十分讚賞，沉思片刻後說：“我覺得你說的有道理，作物施什麼肥料效果好，很可能是由作物品種特性決定的。你畢業後有機會研究去吧，這很可能是施肥學上的一個大突破。”有了老師的鼓勵和支援，他暗下決心，畢業後要探索施肥育種理論。 1982年，褚清河大學畢業後分配到山西省農科院農業資源與經濟研究所，專業不對口，他沒有忘記初心。1984年期盼已久的機會終於到來，他與同事們有幸參加了山西省科技廳三川河流域治理課題，並主持了黃綿土供肥規律和穀子高產施肥技術的研究專案。 常說機遇難求，但機遇來了並非人人都能把握機遇，在科學研究上更是如此。古往今來，人類探索自然規律者甚多，但真正能破解自然規律者極少。在科學探索的道路上，只有那些不畏艱險、吃苦耐勞者且有系統研究思想和具有超常思維的人才能到達希望的終點。 土壤施肥是研究土壤養分如何透過人為調節，從時間、各養分供應比例、供應量協調作物及其品種吸肥關係的系統科學，然而，多少年來土壤施肥與作物育種、作物栽培技術研究“各自為政”，“互不來往”，甚至在土壤施肥技術研究中，氮磷鉀及微量元素施肥量研究自成體系，“井水不犯河水”。時至今日，國內外施肥技術研究者均認為作物追肥是已成定論的施肥技術，然而，有關追肥次數的研究結論並不一致，土壤施肥技術研究者通常因自己的喜好選擇應用現有追肥研究結果，說明世界施肥研究至今並未解決作物最佳施肥期和有效施肥期的理論問題。因此，褚清河下決心要從土壤施肥是作物品種內在營養遺特性的外在施肥表現形式進行施肥理論研究。作物所需各養分的施肥量和施肥比例應是作物整個生育期的還是某一生育時期的施肥量和施肥比例，是施肥理論首先需要解決的重要問題。而以往的追肥試驗方法沒有考慮氮磷最佳施肥比例及總施氮量不同追肥結論各異的問題。因此，追肥增產得出結論並不科學。褚清河要從研究作物最佳施肥期和有效施肥期開始，研究施肥理論及其數字化施肥技術。 為此，在進行黃綿土供肥規律和穀子高產施肥技術的研究中，他突破不同生育時期追施氮肥研究穀子追肥效果的傳統方法，獨闢蹊徑地設計了穀子播種前不同處理不同施氮量一次施用與穀子出苗後每隔17天測定植株氮磷鉀含量，及測定0～20釐米土壤氮磷鉀養分含量的試驗方法，進行了研究。透過試驗提出作物播前一次性施肥理論：“施肥是一種調節手段，其作用是提高苗期土壤養分供應強度和調整氮磷鉀養分供應比例，以協調解決作物苗期土壤供肥能力不足和作物吸肥能力弱的矛盾，並非是滿足作物整個生育期對養分量的需求。作物吸肥是由前一階段吸肥水平決定後一階段吸肥水平的系統連續過程，作物播種前一次性施肥才能順應作物的主動吸肥規律，否則形成養分的被動吸收，致使產量降低。”以後又在小麥、水稻等作物上進行了研究，證明一次性施肥理論反映了作物的普遍吸肥規律。研究論文發表於土壤通報，黃綿土供肥規律和穀子高產施肥技術的研究成果於2002年獲省科技進步三等獎。 1995年，褚清河開始向世界“施肥研究禁”區挑戰，他要研究依土壤四項肥力指標直接計算作物最高產量施肥量和最佳施肥比例的數字化施肥技術，即《土壤作物量比線性極點一次性施肥技術研究》。 黃綿土供肥規律與穀子高產施肥技術的研究成功，受到農科院一位分管科研的副院長和省科技廳科技攻關處一位處長的重視，課題申報透過所院評審，山西省科技廳獲准立項進行攻關研究。研究突破一道道難題，修正了報酬遞減律在試驗方法和試驗結果分析中的計算失誤，確立了施肥量和作物產量的函式關係為兩條相交直線的科學觀點，從而發明了堪稱施肥研究領域“哥德巴赫猜想”的依土壤四項肥力指標和作物直接計算土壤最大施肥量和施肥比例的數學方法，1999年，山西省科技廳組織的國內專家鑑定，認為研究達到國際先進水平，2002年獲山西省科技進步二等獎。2000年與2008年，山西省科技廳又繼續給予立項進行了《基於土壤養分配比的高效劑型複合肥研究與應用》和《土壤施肥配比理論和方法的研究》攻關。研究發現了土壤種植作物存在土壤養分型別和最佳施肥比例的規律，研究成功與數字化施肥技術相配套可標準化生產的10種劑型複合肥，稱之為“調控肥”。10種型號的調控肥可整合世界上千種氮磷鉀單質化肥和複合肥為10種型號的工業化肥。它與數字化施肥技術相配套，可做到因土壤養分和種植作物選擇調控肥型號類別和確定最大施肥量，大面積應用做到農民看圖種莊稼。《基於土壤養分配比的高效劑型複合肥研究與應用》2004年山西省科技廳組織的有中科院院士參加的鑑定委員會鑑定認為，研究達到國際先進水平；2013年《土壤施肥配比理論和方法的研究》由山西省科技廳組織的有中科院院士趙齊國參加的鑑定委員會鑑定，認為該研究達到國際領先水平，2014年獲省科技進步二等獎。 土壤施肥配比理論首先提出了平衡與不平衡土壤養分型別及最佳施肥比例的概念，平衡的含義是指作物苗期土壤氮磷或氮磷鉀養分供應比例的協調性，即作物對土壤氮磷或氮磷鉀各養分苗期供應強度的滿足程度相同，不平衡養分型別則是相對於平衡養分型別存在的一種土壤養分形式，並定義氮磷最佳施肥比例則是指作物最高產量施氮量時獲得氮磷最大聯效應一份氮與幾分磷配合施用的配比。闡明施肥比例的作用則是調整土壤供肥由不平衡供應轉化為平衡供應，或保持土壤供肥的均衡性，而施肥量的作用就是提高作物苗期的土壤養分供應強度，從而闡明瞭施肥的增產原理。此外，理論確立了氮磷在作物品種允許的任何土壤養分條件下均需施用，而鉀和微量元素只有在缺乏時才需與氮磷配合施用的施肥原則，這無疑是科學的概括總結。土壤施肥配比理論的提出是學科發展的重要標誌，是世界科技發展史上的又一里程碑。但一些食古不化的人卻認為是“砍老祖宗李比希這棵大樹”。追根問底，探索原理 自然界的事物，人們不可能透過主觀想象推理出事物的客觀的運動規律，即使是聖人也不能做到先知先覺，否則科學觀測和試驗就顯得多餘和沒有必要。然而，個別科學工作者甚至僅僅在大學裡學習過專業知識的人，自認為他們的專業知識已足以判斷一個理論正確與否，自認為他們的專業知識和在社會活動中表現出的才幹足以想象出事物的運動規律。在科學研究部門中通常有這樣一些人，當別人的研究思路和他們相反以及試驗結果超越他們的想象時，他們常常會說研究者是離經叛道的怪人，褚清河在工作中曾遇到這樣的人。 褚清河上大學時所學專業是土壤農化專業，循規蹈矩研究土壤施肥自然是他的本行，然而，2014年他卻申請了土壤育種課題，在別人看來這是十分離譜的事情，業內專家則認為“老褚硬是鑽牛角尖了”。在山西，鑽牛角尖的人實際就是精神不正常，想法奇離古怪的人。但記者的看法和他的博士生導師一樣，褚清河是科學研究上難得一個怪才，“鑽牛角尖”確切表現出了他在土壤施肥研究上追根問底的科學精神。 1883年，美國科學家羅蘭在美國《科學》雜誌上撰文，“我時常被問及，科學與應用科學究竟何者對世界更重要。為了應用科學，科學本身必須存在，如停止科學的進步，只留意其應用，我們很快就會退化成中國人那樣，多少代人以來他們都沒有什麼進步，因為他們只滿足於應用，卻從未追問過原理，這些原理就構成了純科學。中國人知道火藥應用已經若干世紀，如果正確探索其原理，就會在獲得眾多應用的同時發展出化學，甚至物理學。因為沒有尋根問底，中國人已遠遠落後於世界的進步。我們現在只將這個所有民族中最古老、人口最多的民族當成野蠻人。當其他國家在競賽中領先時，我們國家（美國）能滿足於袖手旁觀嗎？難道我們總是匍匐在塵土中去撿富人餐桌上掉下的麵包屑，並因為有更多的麵包屑而認為自己比他人更富裕嗎？不要忘記，麵包是所有面包屑的來源”。李約瑟也提出同樣的看法，中國古代科學技術遠遠發達於西方，但近代科學並沒有在中國產生。但今天我國學者仍然不重視科學理論的研究，褚清河要讓李約瑟之問不攻自破。 褚清河博士由研究土壤施肥理論技術轉向作物育種研究，並非心血來潮的奇思怪想，也非是科學思維不靠譜，而是超常思維下學科問題的延伸探索。 早在2004年，褚清河在數字化施肥技術推廣應用中發現，相同玉米品種在不同施肥條件下，產量排序發生截然不同的情況。在常規施肥下，玉米遼127品種產量排序位於第一位，產量較對照農大108增產6.4%，而隆迪205和620500則分別位於11位和第9位，分別較對照農大108減產7.9%和6.2%；而在數字化施肥條件下，玉米品種620500和隆迪205產量排序分別位於第一位和第二位，分別較對照農大108增產35.8%和30.6%，而遼127僅增產17.2%。相同玉米品種不同施肥條件下產量排序完全不同，表明土壤氮磷單施和配施並非是由土壤養分最小因子決定的，而應是玉米品種的營養遺傳特性。此時他覺得農學專業那位老師說的話是十分正確的。他意識到施肥學中的作物最高產量施肥量即最大施肥量，也應該是作物品種的營養遺傳特性，土壤施肥應是作物內在營養遺傳特性的外在施肥表現形式。如此，土壤應該存在一個由肥力水平和養分共同決定的土壤最大施肥量，而作物品種也存在一個由營養遺傳特性決定的最大施肥量，否則同一作物品種在不同肥力土壤上就不會表現出明顯的產量差異。褚清河甚至提出作物品種的產量潛力水平就是由土壤養分利用效率和耐肥性即最大施肥量決定的科學假說。為了證明這一假說，2005～2011年，他在山西省農科院玉米所農場進行了平衡與不平衡施肥下的玉米制種和相應施肥環境下的品比試驗研究初試。透過試驗得出結論，作物品種性狀是包括品種外在與內在的一切形態特徵和特性。作物品種的耐肥性和利用效率是決定其產量潛力水平的內在性狀，它是育種材料適應一定施肥水平和平衡與不平衡施肥環境自然選擇的結果。通常品種的耐肥性越好，養分利用效率越高，其產量潛力水平也就越高。作物品種選育實際就是以耐肥性和養分利用效率為核心的各種性狀的重新組合過程，即性狀所代表基因的重新組合與表達。作物品種的耐肥性和利用效率表現在施肥上就是最大施肥量和平衡與不平衡施肥特性，而平衡與不平衡施肥也就成為相應顯性基因和隱性基因轉化表達的重要條件。 不同品種植株性狀的組合可實現不同或相同產量水平。一定產量潛力水平的作物品種雖然有相應的植株性狀，二者存在必然的聯絡，但植株性狀是從屬於產量潛力水平的要素，並非是主導產量潛力水平的主導因子，它們與產量潛力水平並不具有一一對應的函式關係，而施肥量和氮磷施肥比例與作物產量水平存在顯著線性相關關係，初步試驗證明假說成立。 證明假說成立僅僅是探索自然規律的良好開端，要把已發現科學現象變化規律並上升成為理論，不僅需要有嚴密而科學的試驗方法，而且試驗及其結果要有嚴密的邏輯性，且結論具有普遍規律。因此，褚清河覺得，既然最大施肥量和氮磷單施與配施是作物品種的營養遺傳特性，那麼，我國現行推廣作物品種必然在這兩個營養遺傳特性上存在顯著差異，在獲得省科技廳批准立項後，他在山西省不同生態區的垣曲縣、太谷縣和汾陽市不同年份進行了7玉米品種和13玉米品種氮磷單施與配施三次重複的田間試驗及7玉米品種氮磷最佳施肥比例下的三個施肥量水平的最大施肥量試驗。試驗結果，聯創808、金滿囤、農華101、洛單248、先玉335、中科11、潞玉39玉米品種的最高產量施肥量各不相同，且差異較大；登海605為具有氮磷配合營養遺傳特性的品種，玉米氮磷配施產量分別較氮磷單施增產19.8%和17.5%；而京科665、金滿囤玉米品種為具有單施磷營養遺傳特性的品種，單施磷的玉米產量分別為14696.0kg hm-2 和11616 kg hm-2 ，京科665分別較單施氮和氮磷配施增產26.8%和39.2%；金滿囤分別增產31.3%和34.7%。假說的進一步證實，褚清河確信玉米高產品種一定是父母本具有相同營養遺傳特性基因且一方具有較強耐肥性基因在雜交過程中重新組合的結果，為此他進行了育種試驗驗證。奇思與妙論 自然界事物的變化錯綜複雜，千變萬化，以致人們難以想象甚至難以通過幾次試驗就揭開它神秘的面紗。但自然界物質的運動又表現為規律性和相互聯絡，我們可以透過物質的運動軌跡去探索其規律，透過物質的相互作用探索它們之間的關係。這就像儘管宇宙浩瀚無垠，神秘莫測，但人們還是可以透過測量太陽和地球的相互作用及千百次觀測不同季節它們之間的相對位置的變化探明地球繞太陽運動規律這一科學事實。褚清河從研究土壤肥力、土壤養分型別與施肥量和施肥比例的關係開始，一直追尋到研究作物品種營養遺傳特性與施肥量和氮磷單施和配施的關聯性，找到了事物運動的軌跡。尋著軌跡走下去，必然揭開玉米雜交培育高產品種的奧妙。 現代玉米雜交育種主要有品種間雜交和自交系間雜交等方法。利用兩個品種雜交產生的雜交種為品種間雜交種，而利用自交系進行雜交所產生的雜交種為自交系間雜交種。培育自交系的方法是從品種或雜交種群體中分離選擇優良單株進行自交，再從第一代中選擇較好的植株繼續自交，直到最後每一自交穗後代即成為性狀相對穩定一致的自交系。 褚清河分析了品種間雜交和自交系雜交培育新品種的過程和方法認為，品種雜交優勢的形成期是在雜交制種時產生的，而雜交形成的新品種之所以高產是因為父母本各自含有一半或部分決定高產特性的基因，這些基因應該是能決定作物品種產量潛力水平的單施氮基因、單施磷基因、氮磷配施基因及耐肥性，它們在自交系培育中得到分離純化，在雜交過程中使父母本耐肥性不同的相同基因重新組合存在於新品種中，使得新品種具備了高產特性。然而現代育種學認為，提高產量的重要途徑就是株型育種，而株型主要指矮稈、直立、抗倒伏、耐密植等。株型育種就是要用適當的手段將分佈在不同品種中的目標性狀重組在一個植株中形成期望的複合性狀，整體地提高作物生產力使其產值漸近於期望值，褚清河認為株型育種理論完全違背遺傳學原理，認識如同16世紀前的“地心說”，不符合事物的客觀運動規律。 他說，孟德爾遺傳理論認為，每一個性狀都有一對因子所決定，其中一個來自父方，一個來自母方。據此可以認為，作物品種的高產特性必然有相對應的性狀，它們就是左右產量高低的耐肥性和養分利用效率，自然每個特性都由一對基因組成，使得品種高產特性得以遺傳。 而株型育種培育具有優良植株性狀的自交系雜交選育新品種，遺傳給子代的仍然是植株性狀，而株型性狀並不能決定產量高低，已有研究已證明二者不具有顯著相關關係系。事實上，株型育種並非實證理論，而還停留於主觀推斷，沒有形成概念、原理和科學系統的解釋。褚清河卻用哲學思想和科學的試驗方法證明了作物品種的高產性狀及其產量潛力水平的形成原理。 2015年，褚清河在山西晉中市榆次區東陽鎮山西省農科院試驗基地選用 N1、P1（強盛2號）；N2、P2（品玉188）；N3、P3（品玉208）；N4、P4（鑫源596）；N5、P5(強盛1號）；N6、P6(強盛3)；N7、P7（品玉202）7個玉米品種的父本自交系和母本自交系，在用數字化施肥技術計算的土壤最大施氮量、最大施磷量及氮磷配施三種施肥環境下進行了雜交制種，2016年，對雜交制種品種在相應三種施肥環境下在汾陽市農業局農場進行了品種比較試驗。試驗發現參試品種具有兩種營養遺傳特性型別。一類是氮磷配合營養遺傳特性品種，這類品種的父母本本身均含有氮磷配施和單施氮營養遺傳特性基因，氮磷配合施用特性是在氮磷以最佳比例配合施用條件下雜交形成的。如鑫源596氮磷配合施用品種，父母本氮磷配施制種的玉米品種以氮磷配合施用種植的產量最高，產量分別較氮磷單施提高9.4%和11.2%，較相同父母本在單氮條件下制種品種氮磷配合種植高39.5%，但父母本在單施磷條件下制種的品種，玉米產量以單施氮種植最高，而相同父母本在單施氮條件下雜交的玉米品種也明顯表現為單施氮特性，產量較氮磷配合施用種植提高18.2%；另一類則是具有單施氮營養遺傳特性的品種。此類品種父母本同時含有單施氮和氮磷配合施用的遺傳基因，但父母本單施氮的耐肥性高於氮磷配合施用，因此父母本雜交制種的品種突出表現出單施氮特性，但這類品種的單施氮特性是在單施磷環境條件下制種形成的，多數品種表現出交叉遺傳現象，很可能是單施磷提高了單施氮基因的表達和利用效率。如強盛2號玉米品種的產量以單施磷雜交制種品種在單施氮條件下種植的產量最高，玉米產量明顯高於單施氮與氮磷配合施用雜交制種和種植的產量水平，玉米產量較氮磷配施制種和種植增產17%。但父母本氮磷配合施用制種品種也表現出氮磷配施種植的營養遺傳特性。 透過實驗研究，褚清河得出與傳統育種遺傳認識截然相反的作物育種“日行說”理論：“作物育種是一個性狀基因純化分離、選擇和重組的過程，耐肥性和養分利用效率是作物高產品種的基本性狀，這些性狀是由決定品種最大施肥量和氮磷單施和配施營養遺傳特性基因決定的，它們是父母本固有的。通常父母本可同時攜帶多種基因，可以是相同的，也可以是不同的，但父母本只有含有相同的基因且一方基因具有較強的耐肥性，才能實現雜交重組形成高產新品種。雜交時的施肥環境決定或左右品種氮磷單施與配施的營養遺傳特性，施肥條件是隱性基因和顯性基因轉化的必要條件。通常氮磷配合施用特性品種是在氮磷配合施用條件下形成的，而氮磷單施品種則是在與其特性相反的施肥環境下在雜交過程中形成的。”理論具有極大的科學價值和應用價值。價值與信念 人類從食物採集者到生產者經歷了漫長的過程，直到新石器時代的農業革命，食物採集者向農業生產者的轉變成為人類文明的起點。但是，農業革命使人類文明前進一大步後，就再沒有做出進一步的貢獻。從原始農業品種馴化走向雜交種的選育應用以及有機肥的施用轉向化肥的施用，雖然無疑是世界農業技術的巨大進步，閃耀著人類文明進步的火花，但所有這些進步並沒有使世界農業發生重大變革，因為人類至今並沒有徹底擺脫古代農業生產中的直接經驗性，以至於目前在世界很多地方農業技術不再具有增產作用，世界上還有近8億人沒有擺脫飢餓和貧窮。我國古代是一個農業十分發達的國家，可是我國的吃飯問題直到上世紀改革開放後才得到解決。由於缺乏土壤施肥和作物育種理論技術研究上的重大突破，因此可以說，中國的吃飯問題並沒有從根本上解決。 農業革命後發生的工業科技革命是西方文明的特有產物，可是西方的文明並沒有像世界期待的那樣催生農業科技革命並續寫農業新篇章。施肥育種理論的提出與數字化施肥技術的研究成功，是世界施肥學和育種科學發展的重要標誌，它使透過診斷營養遺傳特性選擇父母本直接雜交，培育適應高、中、低肥力種植的高產優質品種成為可能和現實。它將變經驗育種、廣譜應用為診斷育種和因土壤肥力選種和數字化施肥，從而引發世界農業科技革命。這場農業革命，一是將改變農業生產組織方式和生產方式，即規模化經營和實現連續的機械化測土、選擇品種、配肥與一次施肥和播種系統作業。二是將改變目前作物品種增產的偶然性為必然性，小面積高產為不同肥力土壤普遍高產，極大地提高農作物的產出水平和持續滿足人類對糧食的需求。這預示著我國今天已開啟第二次世界農業科技革命的序幕，開始衝出沒有產生近代科學的時代，孫家棟任編委主任，由中國科技出版社出版的大型文獻中刊登了張華對褚清河《追逐夢想，引領世界農業科技革命》的報道。然而，任何一個新生事物的誕生都在一片反對、質疑和拒絕中悄然來臨。作物育種“日心說”理論與土壤施肥配比理論不是對傳統理論的修修補補，而是對舊認識、舊理論體系根本性的改造和革新，因此，無論從感情上或認識上來說，懷疑和拒絕是人們必然採取的態度，而更可怕的是世界對此不肖一顧，如果是這樣，無疑是世界的巨大損失，我國將失去或延緩實現中華民族重新崛起的程序。 然而，褚清河的研究並非是單純提出了理論，而是在理論基礎上又研究成功技術。土壤施肥配比理論有相應的數字化施肥技術，具有較大增產價值；作物育種理論有相應育種方法，並有能診斷現有品種單施與配施特性的方法，還有大幅度提高玉米雜交制種品種產量的技術，社會的迫切需求將會使它迅速進入應用過程。 儘管世界科技史的產生髮展表明，新理論取代舊理論要經歷一個十分漫長的過程，如孟德爾提出遺傳理論25年後才被重新發現，太陽中心說的支持者布魯諾被燒死在羅馬的鮮花廣場。但褚清河對讓世界瞭解和接受他的“怪論”信心百倍，矢志不移。他要用他的畢生精力推廣他的理論技術，為實現世界農業生產組織方式的根本變革與消除飢餓而奮鬥。 目前，世界各國實施的科技創新興國戰略舉措的效果逐步顯現，科技創新領域正在展現令人期待的新變化。對於國家、企業及個人而言，抉擇的方向從未像今天這麼明晰。因為創新的結局非生即死，已經沒有可以猶疑的時間和徘徊的空間。 21世紀的科學創新與應用一定和趨勢有關，而趨勢不是用眼睛看的，是要用眼光來判斷的。誰抓住趨勢誰就抓住了未來。對於國家或個人，用已知判斷未來，對創新理論技術視而不見充耳不聞，最終就會失去發展的機會。然而，任何一個創新科技的誕生都與巨大的商機掛鉤。專家拒絕，但農民不會遲疑；學者懷疑，但商家不會坐失商機，對此，褚清河深信不疑，科技創新是社會發展的革命力量。