潘学标:扎根草地农田,不负科研春秋

潘学标

我国西汉晚期的重要农学著作《汜胜之书》曾言:有“冬雨雪止,辄以蔺之,掩地雪,勿使从风飞去,后雪复蔺之,则立春保泽,冻虫死,来年宜稼”。自古以来,农业就与气候有着千丝万缕的联系,并被多位学者载入书中,以引后世传颂。

我国是农业大国,耕地面积占世界耕地面积的7%,其作为国民经济发展的重要支撑力量,维持着中华民族的繁衍生息。在农业的发展历程中,农业气候在其间发挥着至关重要的作用。分析农业气候指标的时空分布规律,评价地区气候资源,可为合理利用气候资源、防御气象灾害、逐步实现农业生态良性循环、保证农业不断增产提供科学依据。

“气候”与“农业”一直是中国农业大学资源与环境学院教授、农业气象系主任潘学标人生之路的关键词,几十载春华秋实,他投身科研、教书育人,将自己的身影留在了实验室里、三尺讲台上以及祖国的大好山川之中,在农业气候学、气候变化影响与适应、生物气候与模型、旱作农业等研究方向中耕耘探究,取得了累累硕果。如今,他对于农业科研领域的这份爱的温度,仍未褪却。

不懈前行,辗转多地的求学科研路

潘学标的中学时代处于特殊时期,基本上是在半工半读中度过的。虽然那时候国家的高考制度处于停滞状态,但是潘学标从未放弃过对知识的追求,在班里的学习一直名列前茅。这一期间,学校一边上课,一边组织学生参加农业生产实践,班里有自种的水稻田,收成用于抵交学费。假期还参加生产队的劳动,从杂交水稻制种,到果树嫁接,从测量平整土地,到开荒造田修水库,都有参与。从那时开始,他就对农业产生了一些特殊的情感。

1978年10月,即国家恢复高考的第二届,潘学标以广西象州县罗秀中学应届毕业生全校第一名的成绩进入了广西农学院农业气象专业(现为广西大学农学院)。当时,我国在农业气象领域的人才稀缺,全国范围内只有4所高校在这一专业招收学生。本科毕业后,为了将自己所学的专业知识更好地服务祖国,潘学标的同学们大多数被分配在广西区内的各级气象局工作,而他被分到了位于河南省安阳市的中国农业科学院棉花研究所(以下简称“中棉所”)担任研究实习员,从此与“棉花”结下了不解之缘。

在中棉所的这段时光里,潘学标主要通过收集全国的气象数据进行棉花生态区划。在从事科研工作期间,潘学标对科学研究有了兴趣,并获得单位批准报考硕士研究生的机会。在这一契机之下,他顺利通过研究生初试和复试,于1984年9月被录取到中国农业科学院研究生院农业气象学专业,师从刘明孝研究员攻读硕士学位。研究生期间,潘学标在扎实学习理论知识的同时,也从未放弃过自己的棉花事业,得知中棉所通过世界银行贷款进口了一大批先进的实验设备之后,潘学标又从北京到安阳进行田间试验,并用了3个月的时间研读生理生态仪器设备的英文说明书,掌握仪器用法,成了全国最早利用便携式光合作用测定系统进行棉花光合生态研究的科研工作者。

1986年,潘学标的导师之一、中棉所栽培室主任蒋国柱研究员等前往美国考察棉花模型,并带回了一些相关资料。回国之后,他们一起对这些资料进行了研究,并邀请了美国专家莅临中棉所合作研究,以此为契机,潘学标开始在棉花的模型研究方向探索,而这一干就是30多年。1991年他获得第一个国家自然科学基金资助,后来自主开发完成棉花生长发育模拟软件COTGROW,对棉花从播种、出苗、生长到成熟整个过程进行了全程模拟,在我国棉花模型的研发方面有重要影响。

结合自然科学基金任务和模型开发,边学习边工作,师从石元春院士和韩湘玲教授,将土壤学、农业气象学和棉花栽培结合,完成棉花模型开发,1996年获得了中国农业大学土壤学专业理学博士学位,1997年又到中国科学院地理研究所随陈述彭院士和李克让研究员从事地图学与地理信息系统方向的博士后研究工作,将棉花生产、模型和地理信息系统结合起来,拓宽了自己的研究视野。基于博士后期间的研究经验,潘学标从地理格局的角度分析棉花生长的空间变化。通过不懈努力,他开发的棉花生长评估系统COSIM可以用来做棉花的产量的动态预报、棉花灾害诊断、气候变化影响评估等,是目前应用较广泛的国内自主研发的作物模型系统之一。

步履不停,将研究留在旱地与草原中

潘学标一直在追求更加广阔的科研天地。1999年,他正式来到中国农业大学资源与环境学院担任副教授,2003年又成为农业气象系主任、教授和博士生导师,担负起引领中国农业气象教育和科研的重任。随着北方农牧交错带生态脆弱性问题越来越严重,近年来潘学标又投身于我国北方半干旱区的旱作农田与草地研究,任农业农村部武川农业环境科学观测实验站站长,在北方旱地和草原上展开了自己的科研之旅。

潘学标和研究生在内蒙古武川试验站

内蒙古武川县属中温带大陆性季节气候,全县有耕地面积200多万亩,林地140多万亩,草场面积373万亩,是典型的农牧交错区,适合马铃薯、莜麦等喜凉旱地作物生长。多年深入田间开展科研工作,潘学标一直希望能够充分利用当地的资源,基于气候资源承载力发展智慧农业,在保障生态系统健康的前提下也给当地的人民群众带来更多的经济回馈。在这一背景下,他领导研究团队基于田间试验和野外试验,探索气候智慧型农牧业的应对机制。带领研究团队通过多年田间试验和模型分析,定量化了北方农牧交错带马铃薯、小麦、莜麦、油菜、向日葵五大作物的弹性播期;优化了施肥方式,有效减少了温室气体排放量;提出了田间垄膜沟植微集雨技术,提高了北方农牧交错带雨养农业的产量和水分利用效率。基于在农牧交错带的研究成果,作为主要完成人先后获得内蒙古自治区科技成果奖一等奖和国家科技进步奖二等奖。

在气候与农田、草地关系的研究中,除了获得国家原“863”、原“973”和支撑计划支持外,潘学标先后获得7个国家自然科学基金项目资助,最近一个结题的国家自然科学基金面上项目是“农牧交错带多时间尺度气候变化与气候智慧型农牧业应对机制”。在这一项目中,他们通过对北方农牧交错带的气候数据和遥感数据的不同时间尺度分析,结合野外考察与样方调查,得到了北方农牧交错带多时间尺度气候变化特征及相应的农田和草地生态系统结构的响应;基于田间试验和野外试验,探索气候智慧型农牧业的应对机制,提出农田和草地系统固碳、减排、增产、高效、可持续的有序适应策略。

潘学标除在气候变化影响、减缓和适应方面开展研究工作外,还多次参加联合国气候大会和相关文件编写会议。2017年主持国家“十三五”重点研发计划项目课题“夏玉米应对气候变化的关键技术效应与适应性栽培途径研究”。在这一课题中,他与团队成员将针对华北、西南、西北夏玉米三大产区气候变化导致的光照、温度、水分资源变化带来的夏玉米生产中的主要问题,创新通过改变作物适应环境和改变环境适应作物的技术,形成夏玉米高产、稳产、优质、高效与环境友好相协调的夏玉米适应气候变化栽培技术途径,力争在这一课题中做出更多突破。鉴于其在气候变化对草地、农业研究方面的影响力,经国家部委推荐,先后被联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)温室气体清单工作组聘为IPCC报告《起于东京协议书的方法与良好实行技术指导附录2013修订版》主要作者(2012—2013)和《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》主要作者(2017—2019),还被聘为《中国气候和环境演变:2021》第二卷的主要作者协调人。

服务社会,推动学科发展和人才培育

任何一个学科想要持久地保持生命力以及将学科成果更好的服务社会,就需要源源不断的人才输入。作为中国农业大学教授,多年担任资源与环境学院农业气象系主任(2003—2019),潘学标始终心系农业气象学科的发展,并竭心尽力为国家的农业气象领域培育更多具有社会责任感的领军人才。功夫不负有心人,现如今,潘学标已培养应用气象学专业本科生毕业20届,指导毕业博士生17人、硕士生50多人,他的学生也已经遍布全国各个地区的农业气象机构中,有的已成为骨干人才,由于气象教育方面的贡献,潘学标2012年获得宝钢优秀教师奖,2018年获得首届“全国气象教学名师”称号。

展望未来,潘学标仍有许多心愿有待完成。目前,潘学标所在的研究团队有15人左右,主要研究气候变化对农业的影响、气象防灾减灾、气候资源利用以及相关仪器的研发和应用。今后,他们还期望将农业和自然生态系统的成果与城市发展、人类的关系结合起来,服务于社会大众。

现如今,全球的大气环境变化逐渐成为人们关注的热点。在这一背景之下,潘学标也希望今后能将中国农业大学的大气科学学科迅速发展起来,呼吁更多人参与到气候和大气环境对农业生产安全、食品质量和生态文明的影响研究与技术应对之中。

踏遍青山人未老,风景这边独好。多年来,无垠的草地与农田中留下了潘学标奋斗的足迹。虽然如今他已到了接近退休的年龄,但潘学标仍在尽力通过自己的不懈奋斗为农业气象领域的发展而笃行不辍,且这份初心随着时间的更迭变得愈加坚定。

专家简介

潘学标,中国农业大学资源与环境学院教授、农业气象系主任,博士生导师;农业农村部武川农业环境科学观测实验站站长。中国农学会农业气象分会副理事长,中国气象学会农业气象与生态学委员会副主任委员。1996年7月获中国农业大学理学博士学位,1997年9月—1999年6月在中国科学院地理研究所资源与环境信息系统国家重点实验室从事博士后研究。

其主要研究领域为:生物气候模型与信息系统、气候变化影响评价与农牧业适应技术、旱地农业可持续发展及农牧交错带生态恢复等。从事科研多年来,主持国家以及省部级科研项目30多项,发表论文200余篇。主编《作物模型原理》《经济地理与区域发展》《干旱》等多部著作。主讲《应用气候学》等课程,2012年获宝钢优秀教师,2018年获首届全国气象教学名师。作为主要完成人获得国家科技进步奖二等奖1项、内蒙古科技进步奖一等奖1项。