[中國婦女報]三位女科學家將論文寫在祖國大地上
張維理(右)在甘肅進行農田土壤質量百分價評價槎型的實地校驗。
徐愛國(右)在天津進行農田土壤質量百分價評價槎型的實地校驗。
張認連在實驗室里。受訪者供圖
萬物土中生,土壤是農作物生長的“環境母體”,摸清我國各地土壤的“家底”,對高標準農田的建設、實施科學施肥和種植、甚至追溯和確保農產品安全具有重要意義。近日,由中國農科院農業資源與農業區劃研究所牽頭,聯合國內12家科研院所,歷時21年共同完成了覆蓋我國全域的高精度數字土壤,這是我國迄今最完整和精細的土壤資源與質量科學記載。
“在這個項目研究中,三個主力都是女性,我們終于不辱使命,完成了一項對農業和對中國都有影響的工作。”接受中國婦女報·中國婦女網記者采訪時,該成果第一完成人、中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所張維理研究員激動地說。
21年,足可占據一個人職業生涯的“半生”。這個項目自1999年開始,今年已經66歲的女科學家張維理也從中年干到了老年,項目的其他兩位主力徐愛國、張認連也伴隨著這項科研成果的“日漸豐滿”,從當初的青年博士步入了中年女科學家行列。
在談到一項科研工作能堅持21年已不常見時,張維理說,科學研究,特別是對社會和民生真正能發揮作用的科學研究,不僅需要理論上的突破,更需要有經驗的科研人員在一線進行長期和大量試驗和測試,農業科研人員的使命是通過自己的研究推動技術進步和社會進步,就這一點而言,這21年的付出非常有價值。
高精度數字土壤為未來中國農田耕地保護建立科學檔案
那么,她們投入21年建成的“數字土壤”是干啥的?“數字土壤”是利用地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感技術 (RS)等現代信息技術方法,模擬、重現土壤類型、土壤養分等土壤性狀的空間分布特征。
中國高精度數字土壤具有多要素(多項土壤理化性狀)、高精度(100米數據)、時空維度(40年土壤空間數據)特征,能以1公頃為單元提供各地多項土壤資源與質量理化性狀,其中的土壤質量穩定性性狀,如土體構造、質地、母質、成土條件、土壤類型等,時效性達上千年,可長久使用;而土壤有機質、酸堿度、氮、磷、鉀等養分含量、耕層厚度等土壤質量快變化性狀,為了解土壤與環境質量演變提供了依據。
“對不同地區和時期的調查資料進行時空整合,構建具有時空維度的土壤觀測大數據,不僅能了解我們現在的土壤質量,還可以進行農田和環境質量的預報,能為多個行業服務,是國際的熱點研究領域,但由于科學和技術層面難度較大,各國相關進展緩慢。”張維理介紹,項目組挑戰國際難題,將數據科學、人工智能及人機交互設計融入土壤學研究領域,首次創建了覆蓋我國全域的高精度數字土壤。
張維理告訴記者,我國人均耕地資源緊缺,為了掌握土壤質量狀況,20世紀80年代以來,國家在不同時期進行過多次土壤調查,獲得大量土壤科學數據。但是在80年代限于當時技術手段,每個縣完成2~3份手繪圖件。盡管數據具有長期有效性,但紙質圖件保存期有限,中國高精度數字土壤這項成果對我國自20世紀80年代以來投入巨資完成的大比例尺土壤調查圖件和資料進行搶救性收集和時空整合,數據庫包含了40年的數據,不僅有80年代的數據,還有最近10余年全國性土壤調查獲得的1000萬個農田耕層土壤采樣數據。“土壤基礎數據就是為中國的農田建立檔案,為耕地質量提供一套非常詳盡的科學數據。因為土地是我們的飯碗,我們一定要知道這個碗是大碗還是小碗。”張維理言辭懇切。
這項工作采取邊建設、邊應用方式,從2003年開始向各個部門和行業進行數據分享,迄今為止,該項成果已為我國60余家專業科研機構用于進行耕地質量演變、環境容量測算、溫室氣體減排、醫藥、水利、林業、測繪等方面的科學研究,并為全國31個省、市、自治區的農業、環境、自然資源管理部門用于實施耕地保護與地力提升、面源污染防治、土地整治、測土配方施肥、基本農田建設等國家工程。
“隨著這項研究帶來的我國在土壤時空大數據方法和技術上的突破,未來會有更多、更好的土壤大數據技術和相關產品進入農業、環境多個行業與人們社會生活中。”張維理說。將高精度數字土壤加載到耕地機械、施肥機械和灌溉機械芯片中,可實現精確施肥、耕作與灌溉。利用土壤時空大數據,對重點農區和流域實現分區、分類、量化的管理,能在減少農用化學品投入量的同時,增加作物產量,提高農民收入和發展農業,在保證我國糧食安全、環境安全的同時,使我們餐桌上的食品更安全。
要對得起家庭,也要對社會做出貢獻
在項目開展過程中,盡管使用了人工智能技術處理大數據,項目組的工作量還是相當繁巨。21年來,張維理、徐愛國、張認連幾乎沒休過一個完整的雙休日。
“我們這個團隊通力合作了20多年,也是因為大家想法一致,都覺得女同志要自信、自立、自強,從工作中獲得開心。每個人不光要對得起家庭,也要對得起自己,對社會做出貢獻。”回想大半輩子走過的路,張維理如是說。
張維理的父母在北京,能幫忙照看孩子。她很佩服徐愛國等研究所里的女科研人員,她們平時忙于工作,孩子也帶得很好。
數據庫的有些工作沒法拿回家做,徐愛國找過親戚和小時工幫忙照看接送孩子,自己和愛人誰有空兼顧一下。2001年,徐愛國在美國做訪問學者時,看到了美國的一部分土壤數據,“當時覺得我們國家也應該有這么一套數據,而此生有機會做這件事已經很難得,肯定不會輕易放棄。相比之下,個人家庭的一點兒‘辛苦’不算什么。”
其實,張維理兼顧起家庭和工作,也并不像她說起來那么輕松。
早年在德國留學期間,張維理認識了同一學校讀書的德國丈夫,這些年,丈夫每年一半時間在德國、一半時間在中國,他們的女兒則跟著媽媽在中國生活。研究所的領導和同事都清晰地記得,張維理女兒很小的時候,許多個夜里,都看到張維理將女兒放在自行車后車座上,從研究所載回家的情景。
談及家庭教育,張維理表示,父母以身作則非常重要,家長對人生的看法、學習態度和工作態度影響了孩子的世界觀和行為。
女兒18歲成人禮時,張維理給女兒寫了一封信,“當時我說為什么媽媽老想讓你吃苦,其實父母是希望子女幸福生活,但幸福的指標是你對自己是否滿意?而你對自己滿意很大程度上取決于你對社會做的貢獻。沒有付出辛苦,哪有成就可談?猶如未經過嚴冬的冬小麥,由于缺少必要的低溫發育階段,到收獲時不能抽穗結實,只能虛負此生,孩子小的時候一定要吃一點苦,長大以后才具備為社會、為自己的人生目標奮斗的基礎。”當時女兒高興地把媽媽的信拿給同學看,還告訴媽媽,小麥的例子讓她印象深刻。
二十多年致力數據庫建設,幾乎沒發論文
對比國內外情況,張維理說,中國女性的就業、給社會做貢獻的比例要遠高于歐美國家。當年張維理出國留學時,國外的生活水平遠高于國內,很多人都留在國外不回來了,丈夫又在國外,她為何選擇回國呢?徐愛國記得,多年前一次聊天時,張維理曾告訴她,國家能有這么一段高速發展的階段,如果你身處其中,能夠為國家的發展做些事情,即使只是添了一塊磚、一片瓦,還是很有成就感的。這也成了三位女科學家的共識。
1988年,張認連報考了河北農業大學,她與徐愛國是該校的同班同學,后來又成了共事20多年的同事。“我是我們村改革開放后第一名女大學生,學農的,這對于村里后來的孩子報考大學影響很大。村支書說,1988年以后,村里考上大學、碩士、博士的人有100多個,學農的學生占了30%以上。”
1998年,張認連從河北一個縣級農業局借調到中國農科院土壤肥料研究所(后土壤肥料研究所合并到資源區劃研究所),首次接觸土壤數據工作,2001年考上了中國農科院土壤肥料研究所研究生,2004年畢業后,正式成為中國農科院土壤肥料研究所職工。“我們聯合十二家科研院所收集了全國2200多個縣的土壤數據,還有100多個縣完全缺資料。從2000年左右起,我們課題組聘用了很多剛畢業的女大學生來處理土壤數據。當時所有的紙質資料每一頁都需要掃描,有些還需要手工錄入。這些女孩子很能吃苦,也能坐得住,在這項工作中投入了大量精力。”張認連說。
“收集完全國的大部分數據以后,我感覺在精神上很富有。去年整個項目完成后,我就對別人說,雖然在科研體制考核時,我沒有發表文章和專著,但是我有土壤大數據,我把全國第二次土壤普查現有數據都收集了,我覺得自己的成就感很大……”張認連哽咽著說。
張維理說,這些年,項目團隊兢兢業業致力于土壤大數據庫的建立,很少發“paper”,但團隊成員歷練了做應用技術的能力,自己作為資深研究員,也僅是發過幾篇為政府決策提供建議性意見的中文“paper”,而這些建議性文章受到了各級領導的重視,一些建議直接影響了政府決策,讓張維理感到比寫“高點”的論文更有成就感。
資源區劃所所長楊鵬對張維理團隊的科研成果給予充分的肯定,他認為,當年張維理團隊的女同志預見到這項成果將對我國多個行業、產業、現代農業發展、國家起到的重大支撐作用,能在這個研究項目上堅持這么多年非常不容易。“二十幾年前,人們對數字化還沒有什么概念,張維理就帶領團隊開展數字土壤的研究,到今天項目完成時,十九屆四中全會專門把數據上升為新的生產要素,老一代科學家這種科研前瞻性非常難得。”
這些年,張維理、徐愛國、張認連在工作中邊學邊用上了程序“設計”、GIS(地理信息系統)等計算機專業技術,張維理指出,未來從事土壤科學研究的人員不僅要懂得土壤學的專業知識,還要懂得大數據處理和人工智能、人機交互設計方面的技術。“細心踏實、邏輯思維強的女同志很適合做這方面工作。”
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