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中國科學院完成高速率隨鉆測量系統(tǒng)試驗。地質地球所供圖李家洋團隊為東北稻區(qū)“精準設計”的不同品種大米。本報記者丁典/攝姚檀棟（中）在普若崗日冰原介紹10號冰川的變化。本報記者馮麗妃/攝李家洋（左）在查看水稻生長情況。遺傳發(fā)育所供圖神華包頭180萬噸煤基甲醇制60萬噸烯烴項目。大連化物所供圖面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場，科技的力量有多大？中國科學院人的幾段故事，或許能幫助找到答案。在我國塔里木盆地西部深處，有大片被鎖住的“聚寶盆”，這里蘊藏著豐富的油氣資源。然而，這里的油氣藏屬于埋深超過4000米的“千層餅”結構，常規(guī)定向鉆井技術在它面前束手無策。要是鉆頭上“長眼睛”就好了！有了“眼睛”，鉆頭就能準確定位油氣藏的儲層空間及其空間發(fā)育位置，高效開發(fā)這些深埋于地下的“黑色黃金”。這不是天方夜譚。鉆頭確實長出了“眼睛”，而這背后是一段中國科學院協(xié)同研發(fā)團隊“十年磨一劍”的科技攻堅故事。1 構筑國家能源安全科技護城河石油是關系國計民生的戰(zhàn)略物資，油氣安全是國家能源安全的重中之重。然而，長期以來，我國油氣資源主體依賴進口，石油對外依存度達70%以上。數(shù)據(jù)顯示，我國深層超深層油氣資源潛力巨大，分別占總地質資源量的52%和28%，被視為未來的能源突破口。但作為深層超深層油氣勘探開發(fā)的關鍵技術，“水平井”開發(fā)的核心技術裝備一直被國際大型油田服務公司所壟斷。尤其是“水平井智能導鉆裝備”，是業(yè)內(nèi)公認的深層油氣高效開發(fā)的“工程利器”，被稱為“地下巡航導彈”。有了它，就相當于給鉆頭裝上了“眼睛”，可大幅提高油氣產(chǎn)能。壟斷就是用來打破的。更何況，國家油氣安全的命脈怎能被外人拿捏？2017年7月，中國科學院Ａ類戰(zhàn)略性先導科技專項“智能導鉆技術裝備體系與相關理論研究”（以下簡稱智能導鉆專項）宣告啟動。牽頭單位的重擔落在了中國科學院地質與地球物理研究所（以下簡稱地質地球所）。啟動會上，中國科學院院士、時任地質地球所所長朱日祥，時任副所長底青云等科學家在臺下摩拳擦掌。早在2012年，地質地球所就籌建了以青年技術人才為骨干的核心技術攻堅團隊，志在突破制約國家能源安全的智能導鉆裝備技術瓶頸?！皹錈o根不長，人無志不立?！敝悄軐с@系統(tǒng)技術復雜、難點繁多，沒有敢打硬仗、敢啃硬骨頭的精神，很難通過長期堅持取得突破。例如，僅是將位于地下數(shù)千米的數(shù)據(jù)通過泥漿壓力波遙傳至地面這一項技術，智能導鉆專項攻關團隊就打磨了5年之久。為給團隊青年成員“打氣”，地質地球所黨委成立了以著名地球物理學家、“油氣二次創(chuàng)業(yè)”戰(zhàn)略提出者劉光鼎先生命名的“油氣資源裝備技術攻關青年突擊隊”。青年突擊隊的紅旗上，16個大字分外醒目——“不畏艱苦、敢于拼搏、協(xié)同攻堅、精益求精”。在朱日祥和底青云等人的帶領下，智能導鉆專項團隊同西北油田勘探開發(fā)研究院、工程技術管理部和中國石化中原石油工程有限公司等相關團隊開展了一系列聯(lián)合攻關，研制了體系化隨鉆成像地質導向儀器、開發(fā)出高造斜智能柔性旋轉導向工程樣機，研發(fā)了最高速率每秒12比特的泥漿連續(xù)波高速傳輸系統(tǒng)，趕跑了一個又一個“攔路虎”，突破了一個又一個難關，最終構建了“鉆—測—傳—控”一體化智能導鉆系統(tǒng)。好事多磨。為了驗證智能導鉆系統(tǒng)的性能和可靠性，研發(fā)團隊先后在勝利、長慶、新疆、西北等油氣田累計開展實鉆試驗109井次。大家鉚足干勁，一定要在“實戰(zhàn)”中證明自己。2023年7月，智能導鉆專項團隊傳來捷報?！叭刖疃?260米，完鉆深度4538米，進尺278米，累計工作時間229小時……測量精準、參數(shù)可靠、導航穩(wěn)定！”在位于塔里木盆地西部的某生產(chǎn)井實鉆應用中，這套完全由中國自主研發(fā)的智能導鉆系統(tǒng)精確刻畫出地下油氣層結構，并引導鉆頭準確打入最佳開采點位，獲得了高產(chǎn)工業(yè)油氣流。在智能導鉆專項團隊十年如一日的協(xié)力攻關下，“鉆頭上長眼睛”的夢想終于照進了現(xiàn)實。這證明了我國有能力、有實力攻克智能導鉆技術裝備難點，搶占油氣高效開發(fā)智能裝備科技制高點。同時，這一國產(chǎn)“石油重器”的問世，還實現(xiàn)了技術與裝備的雙突破，有力支撐了與我國地質成藏背景相適應的油氣勘探理論的驗證和創(chuàng)新，為捍衛(wèi)祖國的能源安全構筑了一道尖端科技護城河。2 沖在祖國最需要的第一線在守護國家能源安全、努力實現(xiàn)“雙碳”目標的征途中，地質地球所身邊還有更多來自中國科學院研究力量的“同盟軍”。在中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱大連化物所），全球規(guī)模最大的60萬噸/年乙醇生產(chǎn)裝置已于去年底啟動試生產(chǎn)，并產(chǎn)出合格無水乙醇。這是該所煤基乙醇技術路線取得的階段性勝利，在促進煤炭清潔、高效、低碳利用方面填補了國內(nèi)外相關領域技術空白。從2010年起，中國工程院院士、大連化物所所長劉中民團隊就提出以合成氣為原料制無水乙醇的工藝路線，并積極尋求與企業(yè)聯(lián)合開展相關技術攻關。經(jīng)過多年的技術迭代和催化劑工藝升級，該路線的經(jīng)濟性實現(xiàn)大幅提升?，F(xiàn)在，他們正在安徽淮北搭建生產(chǎn)裝置，預計投產(chǎn)后每年可產(chǎn)出無水乙醇60萬噸。在將煤炭等傳統(tǒng)能源變成潔凈能源的長征路上，大連化物所的研究團隊已跋涉了數(shù)十年。以甲醇制烯烴技術為例，從2006年的萬噸級工業(yè)性試驗到2020年甲醇制烯烴第三代技術工業(yè)裝置實現(xiàn)滿負荷運行，數(shù)十年的玉汝于成，仿佛只在彈指間。正是無數(shù)次的試驗和淬煉，才使我國成為首個掌握百萬噸甲醇制烯烴核心技術的國家。一條條清潔能源開發(fā)利用的新路線，為國家“雙碳”目標的實現(xiàn)提供了強有力的技術支撐。向最尖端的科學進軍，是中國科學院的初心；服務經(jīng)濟建設和社會發(fā)展，也是黨和國家賦予中國科學院的歷史使命。圍繞“雙碳”戰(zhàn)略、制造強國、鄉(xiāng)村振興和美麗中國等方面的重大科技需求，中國科學院人敢為人先，時刻準備沖向第一線。在風光無限的青藏高原，蘊藏著地球生態(tài)環(huán)境的無窮奧秘，如何在此開展科學保護和綜合開發(fā)利用，意義深遠。這里也是地球第三極，是群山林立的高原之巔，是鮮少有人能夠抵達的險境，是祖國更加需要戰(zhàn)略科技力量的地方。為了打開青藏高原“百寶箱”，第二次青藏科考向縱深推進。以中國科學院院士、第二次青藏科考隊隊長姚檀棟為代表的中國科學院人，戰(zhàn)高寒、斗風雪，留下了探索自然、追問科學的足跡。今年8月，姚檀棟代表科考隊發(fā)布了多項科學考察研究重要成果，從此，人類邁入了有史以來對青藏高原了解最透徹的時期。此外，“巔峰使命”珠峰科考也創(chuàng)造了多項世界紀錄，成為標志性科考活動的典范?！暗诙吻嗖乜瓶紝崿F(xiàn)了青藏高原研究的科學引領、隊伍引領、平臺引領和話語引領，推動我國青藏高原地球系統(tǒng)研究成為國際青藏高原研究第一方陣的排頭兵?！币μ礂澱f。3 把論文寫在祖國大地上在祖國的東北，也上演過一段科技創(chuàng)新“十年磨一劍”的故事。這個故事要從2008年秋天的一通電話講起。那年9月的一天，中國科學院院士、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員李家洋接到了黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院耕作栽培研究所所長來永才的“求助電話”：東北稻區(qū)正面臨水稻生產(chǎn)的一系列難題，倒伏嚴重、稻瘟病頻發(fā)、米質欠佳、粒形單一……希望李家洋伸出援手。這些問題不僅影響水稻的產(chǎn)量，還制約稻米的品質提升，更是直接影響了當?shù)氐巨r(nóng)的錢袋子。谷賤傷農(nóng)，李家洋決定“北上”考察。為收集第一手資料，李家洋帶領中國科學院專家團隊5天內(nèi)跑了3000多公里，一直走到祖國最北端的建三江稻區(qū)。他們深入田間地頭跟農(nóng)民嘮嗑，仔細觀察水稻的生長狀態(tài)。經(jīng)過一番深入調(diào)研，他們明確了需要解決的四大問題——提高產(chǎn)量、增強稻瘟病抗性和抗倒伏能力、提升稻米品質及稻谷出米率、改良粒形。面對挑戰(zhàn)，李家洋提出運用“分子設計”育種技術的創(chuàng)新思路。這項技術將傳統(tǒng)的田間表型篩選與現(xiàn)代的基因測序、生物信息技術相結合，通過精準“組裝”高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質的基因模塊，有望像設計工業(yè)產(chǎn)品一樣“設計”出集多個優(yōu)質基因于一體的超級稻種。然而，理念轉化為現(xiàn)實并非易事。為了將“分子設計”育種技術落到實處，李家洋帶領團隊從零起步。缺人才，他就招賢納士，組建了一個具有多學科背景的團隊；缺親本材料，他們就廣泛搜集，四處“取經(jīng)”；沒有育種試驗場，他們就化身“候鳥”，往返于北京、天津、海南等地的育種基地……經(jīng)過數(shù)年不懈努力，研究團隊終于選育出集高產(chǎn)、抗病、抗倒伏、優(yōu)質等優(yōu)良性狀于一體的“中科804”水稻新品種。2017年，“中科804”通過國家審定，成為我國第一個分子設計育種的標志性國審品種。這還只是第一步，種子只有種到田地里才能產(chǎn)生切實的效益。稻農(nóng)有“路徑依賴”，不愿嘗試新種。為了讓更多人更快地了解和使用“中科804”，李家洋團隊讓它與著名的“稻花香”同臺競技。2018年，“中科804”在東北多地布置了50多個百畝以上示范片，其中3000畝的核心示范區(qū)就選在了“稻花香”核心產(chǎn)區(qū)五常市。時間見證了科技的力量。2018年水稻收獲前，示范田遭遇了連陰雨加臺風的災害，“中科804”表現(xiàn)出驚人的抗逆性，屹立不倒，成為名副其實的“稻堅強”。測產(chǎn)結果顯示，“中科804”在災年產(chǎn)量不減反增，整精米率提高了8%。乘勝追擊，研究團隊又接連為東北稻區(qū)設計出性狀更佳的“中科發(fā)5號”和“中科發(fā)6號”系列國審水稻品種。這些品種外觀品質優(yōu)、口感佳、出米率高，在東北稻米市場形成了獨立的收購價格體系?！爸锌瓢l(fā)”系列徹底征服了稻農(nóng)，他們稱“中科發(fā)5號”是“神5”“發(fā)5”。很多種子公司還跑過來詢問，有沒有新的“中科發(fā)”品種可以轉化推廣。如今，“中科發(fā)”系列品種已成為東北種植面積最大的水稻主栽品種之一，連續(xù)多年入選黑龍江省和吉林省主導或主推品種，為我國的糧食安全提供了有力的科技支撐。故事講到這里還沒有結束。中國有5個水稻主產(chǎn)區(qū)，每個稻區(qū)面臨的挑戰(zhàn)各不相同。李家洋希望因地制宜，為不同稻區(qū)“設計”不同的水稻品種。此外，他還關注到，相比目前栽培稻種，異源四倍體野生稻身上還有一些稀缺基因資源，這在全球人口不斷增長、可耕地難以大幅增加、全球氣候變化加劇等背景下有著特殊的意義。他希望在異源四倍體野生稻基礎上從頭馴化一種全新水稻，利用現(xiàn)代基因組編輯技術，讓幾千年甚至上萬年的水稻馴化史在短時間內(nèi)“重演”，并避免稀缺基因的丟失。研究團隊不斷突破技術瓶頸，首次設計并完成了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的框架圖。2021年2月，他們把這一工作的初步成果發(fā)表在國際知名期刊《細胞》上。“我們力促野生稻快速馴化，力爭用5至10年選育出新型四倍體水稻?！崩罴已笳f。種業(yè)振興是守護中國人民手中飯碗的大事。李家洋希望，未來的每一粒稻谷都有高科技的影子，讓科學的光芒照亮中國的田野。在守護糧食安全的科技戰(zhàn)線上，李家洋團隊并非孤軍奮戰(zhàn)。作為國家最可依賴的戰(zhàn)略科技力量，中國科學院堅持實事求是，從科學視角出發(fā)，用科學技術這一“利器”破除制約國家各個領域高質量發(fā)展的難點和阻點。近10多年來，東北黑土區(qū)坡耕地水土流失嚴重，嚴重威脅國家糧食安全與區(qū)域生態(tài)安全。為加強東北黑土地保護和地力恢復，中國已將實施黑土地保護工程納入國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要。2021年3月，中國科學院主動“揭榜掛帥”，并與吉林省、遼寧省、黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)簽訂框架協(xié)議，共同推進實施“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)。針對“變薄”“變瘦”“變硬”等各類黑土地退化“疑難雜癥”，中國科學院發(fā)揮建制化優(yōu)勢開展科研攻關。在三江平原，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱東北地理所）科研團隊領銜28家單位140多位科研人員，與地方農(nóng)場聯(lián)手，通過“CT掃描”對黑土地進行“體檢”，為目標地塊精細“畫像”開出“處方”。經(jīng)過示范推廣，他們已經(jīng)打造出可復制、可推廣的黑土地智能化保護利用的“三江模式”。4年來，通過“對癥下藥”，黑土地保護取得階段性成果。在“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)行動中，一大批中國科學院人扎根一線，數(shù)年如一日。作為中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)首席科學家，東北地理所研究員劉煥軍錨定“創(chuàng)新黑土地坡耕地保護利用系統(tǒng)解決方案”的目標不放松：“這輩子我就擱這兒好好干了！”中國科學院這支科研國家隊里，從來不乏前沿科技的攀登者。科研工作者不僅在基礎科研領域“顯山露水”，也越來越多地在國計民生的需求中、在國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場體現(xiàn)價值?！皬V大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上，把科技成果應用在實現(xiàn)現(xiàn)代化的偉大事業(yè)中?！绷暯娇倳浽凇翱萍既龝鄙系倪@番話，是中國科學院人追求和踐行的目標。（原載于《中國科學報》 2024-11-02 第6版 專題）