張潔
吃飯是我們每個人每天都要做的頭等大事,中國人口眾多,糧食產量問題一直是國家關注的重中之重。隨著我國人口日益增長,迫切需要進一步提高糧食產量,科學施用氮肥則是我國糧食產量的有力保障。然而,氮肥的大量使用給生態和環境造成了巨大的壓力,迫切需要提高氮肥利用率,緩解環境壓力。于是,有科學家就將研究的方向瞄準了農田氮循環與農業和環境效應,通俗地講,就是為了讓氮在田野中更“友好”地循環。熊正琴教授就是其中之一。
可愛又可恨的氮元素
在接到記者約訪的消息時,熊正琴教授非常高興,她覺得非常有必要向青少年介紹一下她的研究領域——農田氮循環與農業和環境效應。
氮素是維持自然界生命生生不息的一種元素,構成了我們的細胞、核酸、蛋白質等。雖然氮氣是大氣的主要成分,但是由于氮氣的化學性質不活潑,不能被絕大多數作物作為養分吸收,只有少數的豆科植物可以直接利用。因此,只有將不活潑的氮氣通過工業化生產過程轉變成化肥,才能成為植物可以吸收利用的氮肥。氮肥因而成為我們這個人口大國賴以生存的重要資源,在保障我國的糧食安全方面發揮著不可替代的重要作用。
可是,在氮循環過程中會產生一些含氮的化合物,如果在環境中累積太多,就會污染環境,影響生態系統,甚至直接影響人體健康。比如,過多的氮以氣體一氧化二氮的形式揮發到大氣中,會引起全球變暖;以一氧化氮或者二氧化氮的形式排放到大氣中,會加重霧霾天氣;以氨氣的形式揮發到大氣中,連同各種氮氧化物隨著大氣環流通過雨水、氣溶膠等形態返還到陸地或者水體,造成水體富營養化;如果污染到地下水、地表水,還會直接影響我們的身體健康……在談到因為化肥使用以及由此造成的環境污染時,熊正琴教授顯得憂心忡忡。
研究氮循環關系糧食安全和生態保護
國際上許多發達國家都通過執行嚴格的環保標準,確保少量施肥,從而降低氮肥的使用。但我國人口眾多,耕地資源非常有限,氮肥在糧食生產和保障國家糧食安全中一直發揮著重要的作用。加之近年來國家對化肥使用的補貼和經濟的發展,過量、超量施肥現象非常普遍,已經嚴重影響生態環境,引發了環境和水體污染、土壤質量退化等一系列嚴重的環境問題。所以,在我國研究氮循環及其對生態環境的影響問題,具有重大的現實意義,也具有明顯的科學創新性。
從學術生涯一開始,熊正琴就一直圍繞氮循環及其生態環境影響的課題潛心研究。1999年她攻讀博士研究生,師從朱兆良院士和邢光熹研究員,進入了這個廣袤而永恒的研究領域。
她開展的我國集約化蔬菜生產中菜地一氧化二氮排放規律的研究,揭示了菜地一氧化二氮排放量高、排放系數也高的特征,為國家一氧化二氮排放清單的編制提供了寶貴的數據來源。她率先開展了稻田生態系統一氧化二氮同位素與典型水體一氧化二氮排放研究,闡釋了我國南方水網地區稻田一氧化二氮排放量低的過程機理,對全球一氧化二氮收支平衡提供了重要的數據參數,受到國際同行的認可。
農業生態系統固碳減排是項很復雜的科學研究,包括土壤固碳和二氧化碳、甲烷和一氧化二氮排放。在長期田間試驗科研實踐中,她提出了水稻高產、氮肥高效的低碳減排模式,也探索了集約化蔬菜生產的低碳減排模式。
多年辛勤耕耘,結成累累碩果。熊正琴教授34歲時獲聘為美國波特蘭州立大學助理研究教授,第二年作為高層次引進人才被南京農業大學特聘為教授,相繼擔任校第九屆學位委員會委員、校“133重點人才工程”學術帶頭人,入選教育部新世紀優秀人才支持計劃。她還獲得授權國家發明專利2項、江蘇省科技進步一等獎1項。
成功來源于你的自我管理
在科學研究中如何保持創新性,是眾多科學家的本職追求,對于熊正琴教授來說也不例外。
在碩士研究生及之前的學習、學術活動中,熊正琴從事的是應用型研究,以解決生產實際問題為目標,比如如何快速大量繁殖大蒜脫毒苗,解決大蒜長期無性繁殖帶來的種性退化問題,并因此獲得了中國授權發明專利。可是,當她攻讀中科院博士研究生的時候,研究從應用型研究轉變為基礎性研究,要在氮循環基礎研究領域里找到一個切入點,并且是別人沒有開展過的研究,就顯得非常困難。這個時候她不斷閱讀文獻,再聆聽導師們在氮循環方面的研究成績和認識,不斷思考著自己研究課題和結果的新意。結合我們國家的集約化農業特色,尋找氮循環在不斷滿足糧食生產過程中如何減少對生態環境的污染和負擔,因此她很快就進入了具有創新特質的基礎研究領域。
熊正琴教授是一名優秀的導師。她指導的在讀碩士研究生和博士研究生已經有16名,如何帶領他們做好科研是她的工作重點,因為這既是做科研又是培養人才。在對研究生的指導上,她認為成人比成才更重要,堅持價值觀引導與學習指導同步,不論當初考進來時成績如何,畢業時一定要成人和成才。她始終在研究生中倡導一種自我管理、自主學習、協作奮進的實驗室文化,所帶的研究生個個陽光開朗、勤奮上進,受到很多老師和同學們的夸贊。
在別人眼中,熊正琴教授一直是一個學霸型的人物。從小學到中科院攻讀博士,成績一直非常優異。在和大家分享她的學習心得的時候,熊正琴教授說,她從小學習成績就不錯,這得益于她對自我管理能力的培養。簡單地說,就是上課專心聽講、抓住關鍵,下課復習預習、掌握要點,對學過的知識點能做到溫故知新,各門功課都是齊頭并進,學習效率很高。一有時間,她就會盡可能地鍛煉身體,按時起居,生活非常有規律,很少熬夜加班。
在和熊正琴教授的交談中,總能感覺到她的樂觀和積極。用她的話說,“我們是研究自然的,當然應該把自己最美好的一面展示給大自然”。