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潜心科研一线 实践设施园艺强国梦 — —记全国农业先进个人环发所杨其长

发布时间:2018-11-27    来源:    作者:

 

    杨其长,男,汉族,1963年8月生。首席专家、二级研究员,兼任农业农村部“设施农业节能与废弃物处理重点实验室”主任、国际园艺学会设施植物生产系统设计与智能化专业委员会(ISHS- PPDS)主席、国家智慧植物工厂创新联盟主席。2017年被授予全国农业先进个人荣誉称号。一直从事设施园艺环境工程方向的研究工作,他主持的项目荣获2017年度国家科技进步二等奖。

勇闯前沿 抢占科研制高点

    植物工厂多年来一直被国际上公认为设施农业的最高级阶段,是人类解决食物供给难题的有效途径,同时也是国防、航天、月星探索实现食物自给的重要手段。中国作为农业大国,人均资源相对不足,发展植物工厂具有战略意义。杨其长在学生时代就听说过植物工厂概念,但多年来国内一直无人问津。思索了多年之后,他决定从零开始、率先突破。2002年,他开始在实验室搭建了一个很小的水耕栽培系统,开始进行植物工厂栽培试验,但人工光源与智能管控技术仍属空白。2005年,他在荷兰瓦赫宁根大学访学期间,偶然参观植物光生理学实验室,第一次看到LED种出漂亮的生菜,经查文献发现,LED优势极为突出,尤其是其单色、可组合的光谱特征,节能效果显著。于是,他马上与植物工厂联系起来,如果能将LED用于植物工厂,可能会是革命性突破。他立即让助手们在国内搭建实验平台,幸运的是当时院领导非常支持,在重大工程温室专门辟出一块地方用于实验室建设。经过几个月的紧张工作,国内第一个LED植物工厂实验室建成。但LED研究一波三折,当时国内民用LED找不到红光660nm和蓝光450nm芯片,尝试用660nm激光代替,由于发光角度小,试验多次后宣告失败。2006年4月,他回国后立即求助中国科学院半导体所,通过各种途径找到了仅供四块光源板、1平方米试验面积的LED芯片,解决了专用LED光源难题。      2006-2008年期间,他带领团队陆续开展了LED植物栽培试验,探明了多种作物的光配方参数,为LED在植物工厂的应用奠定了基础。2008年5月,日本植物工厂学会会长、千叶大学校长古在丰树教授访问他的实验室时,非常惊讶他们的研究进展,认为中国在植物工厂LED研究方面已经走在日本前头。最近10多年来,他率领团队以“植物工厂节能与蔬菜品质提升”为主攻方向,先后在植物光配方构建及LED光源创制、光-温耦合节能环境控制、“光-营养”蔬菜品质调控以及基于物联网的智能化管控等方面取得重大突破,使我国成为世界上少数掌握植物工厂高技术的国家。该成果2016年作为农业领域重大科技成果代表参加国家“十二五”科技创新成就展,受到习近平等党和国家领导人的高度评价,并荣获2017年度国家科技进步二等奖。

胸怀理想  为设施园艺倾尽全力

    温室一直是他的研究方向之一,虽然中国已经成为世界上拥有温室面积最多的国家,但多年来始终让他忧心的两件事,一直使他坐立不安,促使他尽快找到突破口。一件是中国的日光温室面临发展瓶颈。我国农民独创的这种低成本、不用加温也能在冬季生产果菜类作物的设施,确实贡献很大,但近年来面临几大难题:一是低温冷害时常发生,甚至造成农民血本无归;二是墙体厚度不断增加、土地利用率低;三是单体规模小、不利于机械化、劳动强度大。这些问题如不解决,将会严重影响温室产业发展。他通过多年的数学模拟发现,温室墙体热物理性能实际上由两部分构成,内侧具有蓄放热功能、外侧起着保温功能,但传统墙体仅能实现热量的自然蓄积与释放,热效率只有18%,绝大部分热量未能有效利用。于是,他大胆设想:能否把温室墙体的这两部分功能分开,外侧采用保温材料隔热,内侧采用主动式方法进行热量的蓄积与释放。通过10多年的反复试验,他率领团队发明了一种利用黑膜吸热、流体传热与储热、将白天到达墙体的热能蓄积起来用于夜晚释放的主动蓄放热方法,热效率达到62%以上、夜晚温度提升5-6℃;同时,墙体厚度也缩减至0.2米左右,并可实现结构的轻简化装配。该技术被国际同行称赞为“温室蓄放热方式的重大革命”,为解决温室低温问题、提高土地利用率以及实现结构轻简化提供了重要支撑;另一件事是中国连栋温室的盲目进口问题,有点像中国的汽车工业一样,引进了30多年,仍没有形成自主大温室品牌。很多年前,他就有一个愿望,希望中国的连栋温室也能像高铁一样,形成自己的特色并实现向全世界出口。为此,他率领团队自主列了一个攻关课题—中国智能大温室创制,采用中国日光温室的节能保温理念,将外保温与主动蓄放热技术应用于连栋温室,实现低成本、低能耗甚至不用化石能源加温的冬季高效生产,这将是世界上从来没有的技术突破。目前已经进入中试阶段,但难度很大,不管怎么样,这条路他们将一直走下去,直到中国的智能连栋温室核心技术的全面突破,并形成独有的品牌、走向世界,真正实现由设施园艺大国向强国迈进。

汇聚英才  锻造一流创新团队

    在追逐梦想的征程中,非常庆幸的是,他汇聚了一支具有历史传承、朝气蓬勃的年轻团队。他所在的“设施植物环境工程创新团队”,历史上可追溯到1953年华北农业科学研究所“农业小气候研究组”,1957年中国农业科学院农业气象研究室“园艺气象研究组”,历经60多年的风雨,凝结了几代科学家,像徐师华、罗中岭、王修兰、吴毅明等老一辈学者数十年的心血,一代一代的接力,才成就了今天的荣誉集体。多年来,团队一直秉持“求是、专注、偕同、逐梦”的创新文化理念,团队成员之间团结互助,优势互补,共谋发展,形成了“心往一处想、劲往一处使”的良好氛围。团队先后获得中华农业科技奖“优秀创新团队”( 2015)、农业农村部“青年文明号”(2012)、“2008-2013年度中国农业科学院优秀集体”、科技部“农业生物环境工程”重点领域创新团队( 2015)等荣誉称号。团队成员魏灵玲当选中共十九大代表,并荣获第十七届中国科协“求是”杰出青年奖、“全国三八红旗手”等荣誉称号;程瑞锋博士获研究所首批科研英才培养对象,并成为最年轻的研究室主任;留学归国博士李涛荣获中国科协青托计划“优秀青年人才”,并出色完成“十三五”重点研发计划项目、Greensys 2017(国际设施园艺大会)等多项重担的组织任务。一代青年人才正在成为团队的学术骨干,也促成了团队的不断进步。

面向世界  提高国际影响力

    2017年8月在北京召开的Greensys 2017(国际设施园艺大会),被世界同行称为设施园艺界“奥林匹克”的学术盛会,第一次在中国举办,500多位国内外嘉宾进行了为期4天的学术交流,大会取得了圆满成功。我院作为主办单位之一,他作为大会主席,充分显示了中国在设施园艺领域的国际影响力。

    多年来,团队一直秉持“顶天、立地”战略定位。在“顶天”方面敢于突破国际前沿,不断缩小与国际高技术差距。目前,团队在智能LED植物工厂、温室主动式蓄放热理论等领域的研究已经处于国际前沿水平。

    在提升团队国际影响力方面,多年来,他有一个很重要的感悟就是,整体来看,我国在农业科技领域主流国际舞台的声音很少,发文章是一个方面,国际同行交流(会议等)、同台竞技同样重要。前些年网球选手李娜的例子对他启发很大,要想争冠军,你不在国际正规赛场比赛,怎么会有人承认?近年来,只要是最重要的国际学术会议,他们团队出席人数、各类报告人数在国际同行中都是排在靠前的,一般他们的口头报告与邀请报告等约占所有报告的1/13-1/15。他本人也已经成为国际设施园艺领域最有影响力的专家之一,2014年在第29届国际园艺大会上他当选为国际园艺科学学会(ISHS)温室工程专业委员会主席,2018年在第30届大会上ISHS温室工程专业委员会与设施植物生产系统智能化专业委员会合并,成立“设施植物生产系统设计与智能化专业委员会”,他再次当选为合并后的专业委员会主席。

功成名就  砥砺前行再出发

    近年来,他本人及其团队都取得了一定的成绩。他先后发表论文235篇 (SCI/EI 45篇)、出版著作8部,授权专利105件,获国家科技进步二等奖2项(第1)、中国专利金奖1项(第1)、中华农业科技奖创新团队奖1项(第1)、其他科技进步等奖13项,并荣获国家有突出贡献中青年专家、“百千万人才”国家级人选、全国农业科研杰出人才、全国优秀农业科技工作者、全国农业先进个人、国务院政府特殊津贴专家等荣誉称号。他所在的团队在2018年全院中期评估中位列研究所10个团队之首,并被列为“国际知名团队”行列。

    2017年11月,受院党组的委派他率领筹备工作组赴成都开展中国农业科学院都市农业研究所的筹建工作,面对这个难得的机遇和平台,他正以百倍的努力进行研究所学科与团队的布局与筹划,有序推进各项筹建工作。未来的创新之路仍将漫长而艰辛,他将继续砥砺前行、勤奋实践、不断探索,力争为中国设施园艺的强国梦做出更大的贡献。

专注于有限的方向,耐得住长期的寂寞,心无旁骛,尽心坚守,努力做好每一件小事,日积月累,幸运之神终会眷顾。

                                                                                     ---杨其长