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定量化育种研究的开拓者

2015-12-29 21:06| 发布者: 123456000000| 查看: 9| 评论: 0

摘要: 在安阳工学院生物与食品工程学院小麦试验田,人们经常可以看到一位年过半百、装束打扮酷似农民的老人穿梭在田间,或站或蹲,观察着、研究着,还不时地记录着。他就是我国定量化育种研究的开创者——郭瑞林研究员。 ...

在安阳工学院生物与食品工程学院小麦试验田,人们经常可以看到一位年过半百、装束打扮酷似农民的老人穿梭在田间,或站或蹲,观察着、研究着,还不时地记录着。他就是我国定量化育种研究的开创者——郭瑞林研究员。

郭瑞林1960年12月26日出生于河南省林州,1982年毕业于河南农业大学农学院(原河南农学院农学系)。1982年8月至2005年6月在安阳市农业科学研究院从事小麦、绿豆育种、栽培及相关研究工作,2005年7月至今在安阳工学院生物与食品工程学院从事小麦遗传育种与教学工作。33年的科研生涯和独到的学术造诣,为其在学术界赢得了良好的学术声誉,先后兼任河南省作物学会理事、河南省小麦研究会理事、中国农业工程学会农业系统工程委员会副主任(副理事长)、中国人工智能学会联系数学专业委员会(筹)副主任、中国优选法统筹法与经济数学研究会灰色系统专业委员会常务理事、中国系统工程学会农业系统工程委员会常务理事、《河南农业科学》编委、国际英文期刊《The Journal of Grey System》和《Grey Systems: Theory and Application》编委等。曾荣获“安阳市有突出贡献的青年科技新星”“安阳市优秀专业技术人才”“安阳市新长征突击手标兵”“安阳市劳动模范”“安阳市优秀共产党员”“河南省作物学会先进工作者”“河南省跨世纪学术和技术带头人培养对象”“河南省科普先进工作者”“全国农业科普先进工作者”“河南省劳动模范”等荣誉称号。出版专著7部,在国内外发表学术论文150余篇。

建构新兴边缘学科农业模糊学,为定量化育种研究首启良端

郭瑞林勇于创新,敢为人先,善于将相邻学科的新研究成果与农业科学有机地结合在一起,从而攻克了长期以来农业科学本身难以解决的一些难题,开拓了新的研究领域。

1982年他从河南农业大学毕业后,被分配到原安阳农业科学研究所,师从著名小麦育种家郭循谦先生,郭先生渊博的学识、丰富的实践经验和严谨求实的工作作风深深地感染了他,他发誓一定要努力拼搏,把先生的一身学问学到手。可惜的是,还不到两年时间,郭先生就因病离休,小麦育种的重担不得不落到了他的肩上。当时他深感责任重大,力不从心,眼前一片茫然。因为作物育种学科属于一门实践性很强的定性描述性学科,除了一些育种理论的指导外,新品种选育主要依靠的还是育种家的经验,而他刚刚从学校毕业不到两年,哪有什么经验可谈。也就是在那个时候,他萌生了摆脱定性经验束缚,使作物育种学科由定性描述性学科发展成为一门精密学科的念头。为此,他翻阅了大量文献资料,期望从中找到解决问题的门径。然而,“上穷碧落下黄泉,两处茫茫皆不见”,好长时间他一直未能找到理想的答案。偶然间,他看到了革命导师马克思的一段名言:“一门科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步”。霎时间,他茅塞顿开。从此,他披荆斩棘,一往无前,开始了在数学王国遨游,为作物育种学科的进一步发展寻求一条新途径的艰难历程。当他接触到当时在我国还十分新颖的模糊数学时,精神为之一震,立刻被模糊数学的创立者Zedeh的思想理念所折服。作物育种和农业科学普遍存在着的不就是模糊现象(即内涵清晰,外延不确定的现象)吗?而这种模糊现象长期以来悬而未决,为此,郭瑞林开始将模糊数学引入到作物育种和农业科学研究当中,在作物育种或涉农领域取得了良好效果。有幸的是,当时许多农业科学家也意识到了模糊数学在农业上的应用前景,发表了不少很有学术价值的论文。于是,他在综合众多仁人志士研究成果的基础上,提出了建构新兴边缘学科——农业模糊学的设想并付诸实施,经过多年的努力,终结硕果,1991年《农业模糊学》一书问世,标志着农业模糊理论的应用发展到了一个新阶段。据中国知网检索,迄今为止,已有4150余篇论文引用模糊数学理论开展农业科学研究工作,为我国农业科学的发展做出了巨大贡献。这其中,当然也有他的贡献,但是,在谈到农业模糊学的惊人成就时,他总是谦虚地说:“农业模糊学还是一门十分年轻的学科,难免会稚气未脱且表现出诸多不成熟之处。如果说,她可以自立于农业科学之林,那末,奠基者和创始人首先应当归之于那些在模糊数学应用领域艰难跋涉的先驱者们。我只不过是在综合他们研究成果的基础上,结合自己的研究心得,提出了人们心中已有、口中却无的新概念罢了。”

创立新兴边缘学科作物灰色育种学,实现了传统经验育种向定量化育种的跨越

上世纪80年代末,郭瑞林在农业模糊学研究的基础上,针对作物育种中存在的灰色现象(即部分信息已知,部分信息未知的现象)又开始了新的探索。他认为,作物育种过程本身就是一个部分信息已知,部分信息未知的灰色过程,所以考虑用灰色系统理论来阐述和解释育种过程中各种各样的问题,用灰色系统理论来补充和完善作物育种理论,甚至用灰色系统理论来重新建构作物育种理论,便势在必然。当他试图把灰色系统理论与育种工作有机地结合在一起的时候,竟收到了意想不到的良好效果。于是,便有了一发不可收的系列化研究工作,有了创立作物灰色育种学的冲动。经过多年的辛勤努力,该学科目前已基本上形成了以五大体系、八大理论、九个原理、一条技术路线和一个计算机决策系统为突出特色的学术框架,在学术界奠定了一定的学术地位,在作物育种的定量化、信息化和科学化方面取得重要突破。自1995年《作物灰色育种学》一书出版以来,这种新的理论在全国已产生广泛影响,应用文章达4580余篇次,应用范围涉及小麦、水稻、玉米、谷子、大豆、绿豆、油菜、花生、西瓜等63种植物。

与此同时,郭瑞林还自觉地将作物灰色育种理论应用于小麦、绿豆育种实践当中,成功地培育出了安麦1号、安麦7号和绿豆新品种豫绿3号、珍稀黑绿豆1、2号,与内乡县农科所合作培育出小麦新品种豫麦35,与漯河市农科院合作培育出了豫麦57等。上述品种在全国累计推广面积达1亿亩以上,产生了较大的社会和经济效益。此外,全国育种同行应用灰色育种理论也培育出各种作物新品种10多个。从而从育种实践的角度,进一步证实了这种理论的可行性。

揭示作物育种同异现象,提出同异育种理论,在全国学术界产生一定影响

郭瑞林在开展研究过程中的一个鲜明特点就是善于观察、勤于思考。一些在别人看来是司空见惯的东西,在他眼里往往会赋予新的意义。譬如作物育种中的同异现象就是这样发现和揭示的。

众所周知,作物育种首先要制定育种目标,育种目标一经确立,此后育种过程的各个关键阶段或环节无不与其发生联系。一般地,某阶段或环节育种对象(如某亲本、杂交组合、单株、品系、或品种等)各性状与育种目标的相同程度越大(或相异程度越小),则育种效果越好,反之亦然。因此,可以说,作物育种过程实质上就是衡量育种对象与育种目标同与异,并从中筛选较优者的决策过程。对于从事作物育种研究工作的同志来说,上述道理心知肚明,不言而喻,但却很少有人去进一步深入思考和研究。郭瑞林则不然,由于多年的学术积累和对数学知识的多方涉猎,他很快就从中找到了玄机,把上述现象归纳为同异现象,并巧妙地将联系数学的原理与方法与之相链接,于2001年提出了又一种新的定量化育种理论——同异理论。经过十多年的发展,目前这种理论技术体系已基本形成,包括四个学术构件、七个关键理论、九条基本原理、一条技术路线和一个决策平台。

这种理论为作物新品种选育开辟了一条新思路,一经面世,就受到国内同行专家和学者的密切关注并将其用于指导作物育种。据清华同方知网(CNKI)检索,目前已有60余篇论文(包括3篇硕士论文、1篇博士论文)引用这种理论开展研究工作并取得良好效果,应用范围涉及小麦、水稻、玉米、棉花、大豆、谷子、绿豆、芸豆、马铃薯、甘蔗、葡萄、烟草、苦荞、向日葵、菊芋等15种作物。更为令人鼓舞的是,安阳工学院生物与食品工程学院应用这种理论与方法,已培育出10多个显著优于对照周麦18的小麦新品系;河北省廊坊市思科农业科技有限公司应用这种理论和灰色育种理论,已选育出4种类型的菊芋新品种:鲜食型品种廊芋1号、加工型品种廊芋2号、牧草型品种廊芋21号和观赏型品种廊芋31号,在河北省和周边省份大面积推广种植,深受农民欢迎。为此,《河北科技报》2015年1月29日第9版曾对此作过报道。

出版专著7部,发表学术论文150余篇,获省、市科研成果奖12项,并加以积极推广和应用

郭瑞林潜心农业科研和教学工作,出版《农业模糊学》《农业试验设计与统计分析》《作物灰色育种学》《灰色系统理论在农业上的应用》《作物灰色育种电脑决策系统及其应用》《作物育种同异理论与方法》《作物同异育种智能决策系统及其应用》等7部学术专著,共计340余万字。其中,《农业模糊学》一书1993年获中南五省(区)优秀科技图书二等奖;《作物灰色育种电脑决策系统及其应用》一书被列为国家“十一五”重点学术专著,2011年9月获河南省第一届自然科学优秀学术著作一等奖;《作物育种同异理论与方法》一书被列为国家“十一五”重点学术专著,2013年11月获河南省第二届自然科学优秀著作一等奖;《作物同异育种智能决策系统及其应用》一书2015年11月获河南省第三届自然科学优秀学术著作二等奖。在国内外发表学术论文150余篇。

他多次主持国家、省、市科研项目。其中,“小麦灰色育种理论与方法研究”、“安麦1号的选育推广及其理论与方法研究”、“高产稳产小麦新品种豫麦57选育”等12项科研成果分别获省、市科技进步奖。

为了将上述成果尽快转变为生产力,郭瑞林曾多次在农业科研单位和农民群众中进行大力宣传,促使上述成果运用到作物育种和生产实践当中,有效地解决了科技成果推广过程中存在的技术棚架问题,取得了良好效果。

用双脚做学问,将论文写在大地上

“麦苗枯黄是因为病虫害,或者是缺乏氮肥”、“小麦旺苗打点‘壮丰安’就可以了”、“小麦半截穗枯死是赤霉病,在抽穗扬花期每亩50%多菌灵可湿性粉剂100克或70%甲基托布津可湿性粉剂50-75克加水50千克即可预防”……

2015年1月15日,由安阳市农业部门和安阳工学院生物与食品工程学院组成的小麦专家组,来到了安阳县永和镇田营村。这是郭瑞林面对面为农民解答难题,2015年国家农业部门组织的小麦万亩示范开发片科技下乡活动就此启动。

已经无法统计有多少次这样的面对面,每一次,郭瑞林研究员都以饱满的热情,一如既往地用自己的笑容换取农民的笑脸。

自2011年开始,依托农业部门实施的“小麦高产创建万亩示范方”与“农业科技入户工程”,郭瑞林研究员每到小麦关键生育季节都要和市农业部门的专家们一起深入安阳县、滑县、内黄、林州市等小麦示范基地,为农民排忧解难,传授农业科技知识。与此同时,积极撰写小麦新品种介绍、优质小麦高产栽培技术等讲稿,在省、市、县组织的农民技术人员培训班上传授农业科学知识,为安阳市小麦产业技术的提升,贡献着自己的绵延之力。如2013年安阳市农业部门分别在安阳县、内黄县、汤阴县、林州市、滑县19个乡镇119个村,布置示范点共计30.8626万亩,示范种植安麦7号、周麦16、矮抗58、泛麦8号、周麦22、良星66、汝麦0319、洛麦21、众麦1号、豫教5号、平安8号等11个小麦新品种,为确保示范活动万无一失,他与农业部门的专家们一起制定和推广小麦高产创建栽培技术与措施,指导示范点农户科学用种、科学施肥、科学灌水与管理。农户在生产上遇到问题,立即组织专家赶赴现场排疑解难,在当年小麦中期低温、后期干旱的不利情况下,仍获得了全市30.86万亩示范方平均亩产628.3公斤的好收成,较全市平均亩产415.3公斤增产小麦213公斤,新增粮食6573.18万公斤,新增产值1.7亿元。

撰写“安阳市小麦品种利用意见”,为市政府部门决策提供参考,为安阳市小麦品种第五、六、七、八、九次品种更新换代做出了积极贡献

多年来,郭瑞林与市农业部门有关同志一起,积极推广小麦、绿豆新品种。每年,在省区试和市示范试验的基础上,撰写《安阳市小麦品种利用意见》,为市政府部门和农业有关部门提供决策参考,为安阳市小麦品种第五、六、七、八、九次品种更新换代做出了积极贡献。

积极探索教学与科研结合模式,为培养新世纪农业专业技术、推广、营销人才沤心沥血,奋斗不息

郭瑞林自2005年7月调入安阳工学院生物与食品工程学院以来,很快就适应了由科研向科研与教学并重的角色转换。针对目前农学专业教材陈旧和教学理论与实践脱节的现状,郭瑞林在学习教育理论和参阅大量相关文献的基础上,以提高教学质量为目标,以培养学生的能力素质为着眼点,对小麦育种课程进行了大刀阔斧的改革,积极探索新形势下卓有成效的教学与科研结合模式。主要作了如下三方面的工作。一是理顺课程之间的关系,对教学内容进行调整优化,削减了课程间重复内容,增添了新研究成果,从而使各相关课程之间教学内容分工有序,衔接自然,避免了重复、烦琐,珠联璧合,相得益彰。同学们反映说,小麦育种课程不落窠臼,面目一新,不仅使我们学习和了解了国内外最新研究动态,而且也掌握了一些比较实用的新的育种理论与技术。二是以教学内容为核心,以小麦育种科研为切入点,以学生能力培养为目标,调整优化了7个实践教学模块的内容,使教学内容与小麦育种科研紧密结合,成为一个有机整体,为学生基本技能、创新技能、特色技能和综合技能的培养提供了保证。三是对试卷质量的综合评价方法进行了探讨,分别在《中国教师与教学》《安阳工学院学报》发表了“试卷质量的同异综合评价与分析”和“高校试卷质量评价的同异综合评判方法”两篇论文,针对试卷质量方面存在的问题,提出了各科试卷质量改进意见,对提高教师水平和教学效果具有一定的借鉴意义。

(安阳工学院党委宣传部 赵晓晶)


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