扎根光學(xué)農(nóng)業(yè) 矢志立地而研
——記華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授劉曉瑭

房曉玉

劉曉瑭

農(nóng)業(yè)是人類(lèi)衣食之源、生存之本，是一切生產(chǎn)的首要條件。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，在距今10000至4000年前的新石器時(shí)代，生活在這塊土地上的先人們就創(chuàng)造了農(nóng)業(yè)。歷經(jīng)時(shí)代的更迭，人類(lèi)為了實(shí)現(xiàn)豐衣足食，一直都在追求著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的高效與可持續(xù)目標(biāo)。經(jīng)歷了以化學(xué)農(nóng)業(yè)為主的20世紀(jì)，21世紀(jì)我們步入了以生態(tài)農(nóng)業(yè)為主的農(nóng)業(yè)世界，光學(xué)在其中起著至關(guān)重要的作用，如今“光學(xué)農(nóng)業(yè)”已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)中必不可少的一部分。

作為一名光學(xué)農(nóng)業(yè)研究者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授劉曉瑭就十分熱愛(ài)這一科研事業(yè)。一直以來(lái)，她的心愿很簡(jiǎn)單也很純粹：“把研究技術(shù)落實(shí)到田間地頭，讓農(nóng)民生活富裕、讓農(nóng)業(yè)成果造福全世界是我們最大的心愿?！倍嗄陙?lái)，在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)光膜的研究中，她與團(tuán)隊(duì)成員們齊心協(xié)力，創(chuàng)新探索，做出了一系列具有推廣應(yīng)用價(jià)值的研究成果。為了將團(tuán)隊(duì)的科研成果更好地推向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、推向社會(huì)，實(shí)現(xiàn)為老百姓謀福的這一理想，劉曉瑭及其團(tuán)隊(duì)仍在步履不停。

不斷挑戰(zhàn)篤行追“光”之路

劉曉瑭并不是一開(kāi)始就從事農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的，在科研歷程中，她經(jīng)過(guò)了多次科研方向的轉(zhuǎn)換。青年時(shí)期是敢于冒險(xiǎn)敢于探索的時(shí)期，而正是這一次又一次的積淀與實(shí)踐，鋪就了她如今的光學(xué)農(nóng)業(yè)之路。

劉曉瑭本科和碩士研究生階段的專業(yè)分別是煤化工和有機(jī)化工，工科的學(xué)習(xí)經(jīng)歷是她現(xiàn)在進(jìn)行成果工業(yè)化的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1994年5月碩士畢業(yè)后，劉曉瑭從東北遼寧穿越整個(gè)中國(guó)來(lái)到祖國(guó)陸地的最南端，在湛江師范學(xué)院化學(xué)系從事教學(xué)和科研工作。在這里，她遇到了中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的石春山研究員，在石老師的引導(dǎo)下開(kāi)展稀土發(fā)光材料的研究，主要方向是單基雙摻三基色熒光粉的制備和機(jī)理，自此開(kāi)始了自己的追光之旅。在不斷探索中，她對(duì)這一領(lǐng)域研究的興趣愈加濃厚，而這一切也在無(wú)形中激勵(lì)她更深入地研究神奇的稀土發(fā)光材料。

2001年9月，劉曉瑭重返東北，在長(zhǎng)春開(kāi)始了在職攻讀博士學(xué)位的征程，同年晉升為副教授，2002年申請(qǐng)國(guó)家自然科學(xué)基金并獲得重大研究計(jì)劃的資助，開(kāi)展了稀土摻雜納米復(fù)合氟化物合成和熒光特性的研究。其博士論文的研究?jī)?nèi)容以稀土材料發(fā)光機(jī)制為主，涉及納米發(fā)光材料的制備和性質(zhì)研究，為今后發(fā)光材料在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2004年10月，劉曉瑭正式來(lái)到了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系從事教學(xué)和科研工作，這是她科研人生新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，她深切感受到了農(nóng)業(yè)的重要性及其涉及領(lǐng)域的廣泛性。如何提供充足的安全食品是所有農(nóng)業(yè)專家面對(duì)的課題。劉曉瑭在這里考慮的首要問(wèn)題，就是發(fā)光材料和發(fā)光技術(shù)如何在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)中發(fā)揮作用。通過(guò)查閱文獻(xiàn)和實(shí)地調(diào)研，她于2006年在獲得教授資格的同時(shí)也確定了自己在農(nóng)大的主要研究方向，即弄清楚光與植物生長(zhǎng)的關(guān)系，開(kāi)發(fā)出能夠調(diào)控太陽(yáng)光質(zhì)、提供植物生長(zhǎng)所需的藍(lán)光和紅光并具有實(shí)用價(jià)值的發(fā)光材料，將其作為轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用于轉(zhuǎn)光膜的生產(chǎn)，在大田試驗(yàn)中檢驗(yàn)其提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的效果。在師生的共同努力下，第一個(gè)雙功能農(nóng)膜用轉(zhuǎn)光劑發(fā)明專利獲得授權(quán)。

2010年10月，佛山安億納米材料有限公司的陳震東董事長(zhǎng)出于發(fā)展農(nóng)業(yè)、造福人類(lèi)的初衷，帶領(lǐng)研發(fā)成員主動(dòng)加入到劉曉瑭的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中，為推動(dòng)研究工作的快速進(jìn)行提供了人力、物力和財(cái)力的支持，使得研究工作如虎添翼。2012年，她和團(tuán)隊(duì)首次提出了“光學(xué)農(nóng)業(yè)”的概念，采用“全波段轉(zhuǎn)光”的學(xué)術(shù)理念，將太陽(yáng)光中對(duì)植物生長(zhǎng)有害的，或用處不顯著的，或?qū)μ镩g管理產(chǎn)生不利影響的紫外線和綠光轉(zhuǎn)換為促進(jìn)植物生長(zhǎng)的紅光和藍(lán)光。十幾年來(lái)，劉曉瑭與團(tuán)隊(duì)用開(kāi)放的心胸與國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)、專家、學(xué)者和種植戶及農(nóng)民兄弟密切合作，通過(guò)不懈實(shí)踐與探索，一步步前行，深入了解了光合作用過(guò)程中，光信號(hào)與植物生長(zhǎng)的關(guān)系，探索集成了高效安全增產(chǎn)的轉(zhuǎn)光技術(shù)，在光學(xué)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得了一系列科研成績(jī)。

砥礪前行實(shí)現(xiàn)光學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)突破

我們都知道“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，喻義的就是綠色植物對(duì)光的需求。那么，太陽(yáng)光與綠色植物之間的關(guān)系是什么？開(kāi)展光學(xué)農(nóng)業(yè)的研究，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有怎樣的積極作用呢？

在劉曉瑭的介紹下，記者了解到：植物干物質(zhì)的90%是光合作用的產(chǎn)物，即太陽(yáng)能的積累。但是綠色植物對(duì)光的需求具有選擇性，并非吸收利用所有波段的光。葉綠素光合作用的吸收光主要集中在420～480nm的藍(lán)紫光區(qū)和600～680nm的橙紅光區(qū)。綠光是被植物反射掉的波長(zhǎng)、紫外線則有利于作物病蟲(chóng)害的繁殖和發(fā)育。因此，如何充分利用太陽(yáng)光及在太陽(yáng)光不足情況下增加特定人造光源對(duì)綠色植物實(shí)施不同光質(zhì)的光肥，從而在促進(jìn)作物生產(chǎn)、分化的同時(shí)還能高效利用土地資源，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效地生產(chǎn)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品，是光學(xué)農(nóng)業(yè)追求的目標(biāo)。

“轉(zhuǎn)光膜”就是利用生產(chǎn)普通棚膜的工藝在原材料中添加“轉(zhuǎn)光劑”后制成的棚膜。當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)“轉(zhuǎn)光膜”時(shí),其中的紫外線和綠光被膜中的“轉(zhuǎn)光劑”吸收轉(zhuǎn)換,發(fā)射出對(duì)植物生長(zhǎng)有利的藍(lán)光和紅光, 增加棚內(nèi)的藍(lán)色和紅色光譜成分,提高光能利用率。

劉曉瑭介紹說(shuō)：“‘轉(zhuǎn)光膜’或‘轉(zhuǎn)光’這一概念最早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)由蘇聯(lián)科學(xué)家提出，日本進(jìn)行了早期的研究，并有一些發(fā)明專利，也有效果顯著的種植研究。但這么重要的技術(shù)發(fā)展卻不迅猛，重要原因就是做發(fā)光材料的科學(xué)家不了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)和種植，而從事農(nóng)作物研究的學(xué)者，又不了解相關(guān)材料的性能和研發(fā)?！币虼瞬牧吓c農(nóng)業(yè)的通道一直沒(méi)有打通。身處農(nóng)大的材料科學(xué)家與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)家有機(jī)會(huì)進(jìn)行多學(xué)科交叉融合，使得在轉(zhuǎn)光膜領(lǐng)域形成集成化、規(guī)?；目赏茝V應(yīng)用新材料與新技術(shù)成為可能。目前，劉曉瑭科研團(tuán)隊(duì)所做的研究工作，就是把全行業(yè)的鏈條打通，從源頭上進(jìn)行轉(zhuǎn)光劑的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，進(jìn)而制成轉(zhuǎn)光膜，再進(jìn)行大田作物的栽培，達(dá)到高效優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)、抗病無(wú)公害的目的。在多年的不懈努力下，劉曉瑭團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一系列能夠?qū)⒆贤夤夂途G光轉(zhuǎn)換為植物光合作用需要的藍(lán)光和紅光的轉(zhuǎn)光劑，且發(fā)射光譜與植物光合作用的需求完全匹配。添加轉(zhuǎn)光劑制備的棚膜，在蔬菜、茶葉、藥材的種植中，早熟優(yōu)質(zhì)、增產(chǎn)增收、抵抗病蟲(chóng)害效果顯著。

深入一線調(diào)研

一直以來(lái)，劉曉瑭團(tuán)隊(duì)所發(fā)表或發(fā)布的數(shù)據(jù)都是團(tuán)隊(duì)成員在田間地頭親自采集的，“科學(xué)家必須運(yùn)用學(xué)科背景知識(shí)幫助農(nóng)民解決實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)為自己的科研積累第一手資料”。在劉曉瑭看來(lái)，這本就是一個(gè)雙贏的過(guò)程。她堅(jiān)定地認(rèn)為：在光學(xué)農(nóng)業(yè)中，科學(xué)家只有深入到生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)和生長(zhǎng)非常熟悉，走進(jìn)農(nóng)田中親自觀測(cè)作物的成長(zhǎng)與變化，把實(shí)驗(yàn)室的研究成果應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的升級(jí)換代中，才是真正地把論文寫(xiě)在了祖國(guó)大地上。

放眼全國(guó)乃至全世界，農(nóng)業(yè)科研人員在新品種研發(fā)推廣與市場(chǎng)需求之間找到完美平衡，本就是一大難題，是一塊“硬骨頭”。懷揣著“把科研成果落實(shí)到田間地頭”理想的劉曉瑭團(tuán)隊(duì)，一直在“啃”這塊“硬骨頭”。從2010年開(kāi)始，在佛山安億納米材料有限公司的大力支持下，劉曉瑭團(tuán)隊(duì)的研究成果也推廣到了更廣闊的市場(chǎng)中?！白铋_(kāi)始我們從事科學(xué)研究，可能只是單純地認(rèn)為科研是一項(xiàng)成果，可當(dāng)成果最終能反饋到社會(huì)應(yīng)用中時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一種情懷。自己組織和參與研發(fā)的技術(shù)對(duì)食品安全、糧食安全和人民健康都是有莫大益處的。這種造福人類(lèi)的情懷便是我們不懈努力的不竭動(dòng)力?！眲澡┱f(shuō)。至今為止，他們?cè)谌珖?guó)一共建立了30多個(gè)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)光膜的推廣示范點(diǎn)，遍及中國(guó)華南、華北、中南、東北和西北地區(qū)的9個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都十分成功。

相關(guān)成果獲得16件發(fā)明專利權(quán)，公開(kāi)發(fā)表了60余篇研究論文，由廣東省科技評(píng)估協(xié)會(huì)組織了成果評(píng)價(jià)會(huì)，評(píng)價(jià)委員會(huì)一致認(rèn)為：使用相關(guān)技術(shù)提高了產(chǎn)品的附加值，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)值和利潤(rùn)增長(zhǎng)，促進(jìn)了植物的提質(zhì)增產(chǎn)，具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性。轉(zhuǎn)光技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景，基于該技術(shù)構(gòu)建的“光學(xué)農(nóng)業(yè)”對(duì)于綠色、高效的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)意義，該成果整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。相關(guān)成果獲得廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、廣東省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國(guó)商業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)各1項(xiàng)。面對(duì)累累科研碩果，劉曉瑭表示：“在實(shí)驗(yàn)室里做科研，在田間地頭搞研究，腳踏實(shí)地、崇尚實(shí)干、真材實(shí)料是我們堅(jiān)守的作風(fēng)和底線。”

矢志不渝科研成果為世界謀福

“我們現(xiàn)在所做的事業(yè)，往小一點(diǎn)說(shuō)是為了保證人民的健康；往大一點(diǎn)說(shuō)，可以稱之為造福全人類(lèi)的一項(xiàng)工作?！眲澡┱f(shuō)。從一點(diǎn)一滴做起，慢慢匯聚成改變社會(huì)的大能量。在她看來(lái)，這便是自己從事光學(xué)農(nóng)業(yè)研究工作的最大成就感。如今光學(xué)農(nóng)業(yè)的概念已逐漸被同行認(rèn)可，光學(xué)農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì)已連續(xù)舉辦三屆，更多科研人員加入其中。但是光學(xué)農(nóng)業(yè)的發(fā)展僅僅是起步，還有大量的未知領(lǐng)域等待著他們的發(fā)現(xiàn)，比如發(fā)現(xiàn)更具突破性的轉(zhuǎn)光劑體系、建立具有可操作性的轉(zhuǎn)光膜相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。

任何偉大的事業(yè)都需要繼承人。身處高校的劉曉瑭堅(jiān)定地認(rèn)為自己的第一身份是教師，教書(shū)育人培養(yǎng)學(xué)生是自己最根本的職責(zé)。從學(xué)生時(shí)期一路走來(lái)，她直言自己十分幸運(yùn)，從小學(xué)到博士階段，遇到了許多為其注入人生能量的良師。作為遼寧省“優(yōu)秀畢業(yè)生”，在走上教師這一神圣崗位后，她一直謹(jǐn)記高中班主任老師的教誨，“教師和醫(yī)生的工作對(duì)象是人，是不能返工的，一定要全心全意對(duì)待學(xué)生和病人”。研究生導(dǎo)師周師庸教授和石春山研究員，一生與人為善、淡泊名利和功利，專注于科學(xué)事業(yè)中，勤學(xué)不輟。這都在潛移默化地影響著她，使她受益良多，并在自己的教學(xué)和科研生涯中嚴(yán)格恪守。秉承“師者，傳道授業(yè)解惑者也”，劉曉瑭形成了自己的教育理念和心得：“教師的職責(zé)不僅僅指教書(shū)和上課，其實(shí)更多的是育人?！倍鞒值膹V東省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目“《無(wú)機(jī)化學(xué)》課程思政的建設(shè)與實(shí)踐”，就是希望學(xué)生能在老師講課的過(guò)程中或與老師相處中不僅學(xué)習(xí)了知識(shí)，也學(xué)會(huì)用科學(xué)的方法論去思考問(wèn)題、研究問(wèn)題，對(duì)科學(xué)精神有更好的領(lǐng)悟，以實(shí)現(xiàn)教書(shū)育人的終極目的。她要求自己在人才培養(yǎng)中從幫助學(xué)生成長(zhǎng)的角度出發(fā)，定位自己的職業(yè)，在傳授科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法的同時(shí)，要有人文思想和家國(guó)情懷。“這些工作效果可能不是立竿見(jiàn)影能看到的，但是如果每一位老師都能夠這樣去引導(dǎo)學(xué)生，這些思想就會(huì)以‘潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲’的方式，影響到自己的學(xué)生，如同我的導(dǎo)師對(duì)我的影響那樣。”劉曉瑭說(shuō)?，F(xiàn)如今，在她已經(jīng)畢業(yè)的15位研究生中，有5名在從事光學(xué)農(nóng)業(yè)的研發(fā)工作，其他都在各自的崗位上兢兢業(yè)業(yè)地工作，恪守著老師教導(dǎo)的做人原則。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，劉曉瑭還主持完成了“應(yīng)用化學(xué)廣東省特色專業(yè)建設(shè)”和“應(yīng)用化學(xué)廣東省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)”項(xiàng)目，為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)；申報(bào)開(kāi)設(shè)了材料科學(xué)與工程本科專業(yè)，拓寬了學(xué)科發(fā)展領(lǐng)域。

人生須臾，重要的是如何將有限的生命放在有意義的事業(yè)中。一直以來(lái)，劉曉瑭對(duì)于自己的人生選擇始終是無(wú)悔的。在她看來(lái)，人類(lèi)個(gè)體始終是很渺小的，重要的是自己所做的事情，能否為社會(huì)做出一些實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)?！霸诳茖W(xué)研究中，有的科學(xué)家在做‘頂天’的研究，引領(lǐng)世界未來(lái)四五十年的發(fā)展，而我們從事農(nóng)業(yè)研究的科學(xué)人就要做一些踏踏實(shí)實(shí)‘立地’的事情。”劉曉瑭說(shuō)，而這也正是她的科研團(tuán)隊(duì)一直以來(lái)所踐行的。

心之所向，素履以往。今后，劉曉瑭團(tuán)隊(duì)還會(huì)繼續(xù)將研究的根蔓延伸到更廣袤的大地之中，使其生根發(fā)芽。