扎根光学农业 矢志立地而研——记华南农业大学教授刘晓瑭

房晓玉

刘晓瑭

农业是人类衣食之源、生存之本，是一切生产的首要条件。我国是农业大国，在距今10000至4000年前的新石器时代，生活在这块土地上的先人们就创造了农业。历经时代的更迭，人类为了实现丰衣足食，一直都在追求着农业生产和发展的高效与可持续目标。经历了以化学农业为主的20世纪，21世纪我们步入了以生态农业为主的农业世界，光学在其中起着至关重要的作用，如今“光学农业”已经成为农业产业升级中必不可少的一部分。

作为一名光学农业研究者，华南农业大学教授刘晓瑭就十分热爱这一科研事业。一直以来，她的心愿很简单也很纯粹：“把研究技术落实到田间地头，让农民生活富裕、让农业成果造福全世界是我们最大的心愿。”多年来，在农业转光膜的研究中，她与团队成员们齐心协力，创新探索，做出了一系列具有推广应用价值的研究成果。为了将团队的科研成果更好地推向农业生产、推向社会，实现为老百姓谋福的这一理想，刘晓瑭及其团队仍在步履不停。

不断挑战笃行追“光”之路

刘晓瑭并不是一开始就从事农业领域研究的，在科研历程中，她经过了多次科研方向的转换。青年时期是敢于冒险敢于探索的时期，而正是这一次又一次的积淀与实践，铺就了她如今的光学农业之路。

刘晓瑭本科和硕士研究生阶段的专业分别是煤化工和有机化工，工科的学习经历是她现在进行成果工业化的坚实基础。1994年5月硕士毕业后，刘晓瑭从东北辽宁穿越整个中国来到祖国陆地的最南端，在湛江师范学院化学系从事教学和科研工作。在这里，她遇到了中国科学院长春应用化学研究所的石春山研究员，在石老师的引导下开展稀土发光材料的研究，主要方向是单基双掺三基色荧光粉的制备和机理，自此开始了自己的追光之旅。在不断探索中，她对这一领域研究的兴趣愈加浓厚，而这一切也在无形中激励她更深入地研究神奇的稀土发光材料。

2001年9月，刘晓瑭重返东北，在长春开始了在职攻读博士学位的征程，同年晋升为副教授，2002年申请国家自然科学基金并获得重大研究计划的资助，开展了稀土掺杂纳米复合氟化物合成和荧光特性的研究。其博士论文的研究内容以稀土材料发光机制为主，涉及纳米发光材料的制备和性质研究，为今后发光材料在农业中的应用研究奠定了坚实的理论基础。

2004年10月，刘晓瑭正式来到了华南农业大学理学院应用化学系从事教学和科研工作，这是她科研人生新的转折点。在华南农业大学，她深切感受到了农业的重要性及其涉及领域的广泛性。如何提供充足的安全食品是所有农业专家面对的课题。刘晓瑭在这里考虑的首要问题，就是发光材料和发光技术如何在农业产业升级中发挥作用。通过查阅文献和实地调研，她于2006年在获得教授资格的同时也确定了自己在农大的主要研究方向，即弄清楚光与植物生长的关系，开发出能够调控太阳光质、提供植物生长所需的蓝光和红光并具有实用价值的发光材料，将其作为转光剂应用于转光膜的生产，在大田试验中检验其提高作物的产量和品质的效果。在师生的共同努力下，第一个双功能农膜用转光剂发明专利获得授权。

2010年10月，佛山安亿纳米材料有限公司的陈震东董事长出于发展农业、造福人类的初衷，带领研发成员主动加入到刘晓瑭的研发团队中，为推动研究工作的快速进行提供了人力、物力和财力的支持，使得研究工作如虎添翼。2012年，她和团队首次提出了“光学农业”的概念，采用“全波段转光”的学术理念，将太阳光中对植物生长有害的，或用处不显著的，或对田间管理产生不利影响的紫外线和绿光转换为促进植物生长的红光和蓝光。十几年来，刘晓瑭与团队用开放的心胸与国内外相关领域的机构、专家、学者和种植户及农民兄弟密切合作，通过不懈实践与探索，一步步前行，深入了解了光合作用过程中，光信号与植物生长的关系，探索集成了高效安全增产的转光技术，在光学农业领域取得了一系列科研成绩。

砥砺前行实现光学农业技术突破

我们都知道“万物生长靠太阳”，喻义的就是绿色植物对光的需求。那么，太阳光与绿色植物之间的关系是什么？开展光学农业的研究，对农作物生长有怎样的积极作用呢？

在刘晓瑭的介绍下，记者了解到：植物干物质的90%是光合作用的产物，即太阳能的积累。但是绿色植物对光的需求具有选择性，并非吸收利用所有波段的光。叶绿素光合作用的吸收光主要集中在420～480nm的蓝紫光区和600～680nm的橙红光区。绿光是被植物反射掉的波长、紫外线则有利于作物病虫害的繁殖和发育。因此，如何充分利用太阳光及在太阳光不足情况下增加特定人造光源对绿色植物实施不同光质的光肥，从而在促进作物生产、分化的同时还能高效利用土地资源，优质、高产、高效地生产无公害农产品，是光学农业追求的目标。

“转光膜”就是利用生产普通棚膜的工艺在原材料中添加“转光剂”后制成的棚膜。当阳光透过“转光膜”时,其中的紫外线和绿光被膜中的“转光剂”吸收转换,发射出对植物生长有利的蓝光和红光, 增加棚内的蓝色和红色光谱成分,提高光能利用率。

刘晓瑭介绍说：“‘转光膜’或‘转光’这一概念最早在20世纪80年代就已经由苏联科学家提出，日本进行了早期的研究，并有一些发明专利，也有效果显著的种植研究。但这么重要的技术发展却不迅猛，重要原因就是做发光材料的科学家不了解农作物的生长和种植，而从事农作物研究的学者，又不了解相关材料的性能和研发。”因此材料与农业的通道一直没有打通。身处农大的材料科学家与农业领域的科学家有机会进行多学科交叉融合，使得在转光膜领域形成集成化、规模化的可推广应用新材料与新技术成为可能。目前，刘晓瑭科研团队所做的研究工作，就是把全行业的链条打通，从源头上进行转光剂的设计和生产，进而制成转光膜，再进行大田作物的栽培，达到高效优质增产、抗病无公害的目的。在多年的不懈努力下，刘晓瑭团队研发了一系列能够将紫外光和绿光转换为植物光合作用需要的蓝光和红光的转光剂，且发射光谱与植物光合作用的需求完全匹配。添加转光剂制备的棚膜，在蔬菜、茶叶、药材的种植中，早熟优质、增产增收、抵抗病虫害效果显著。

深入一线调研

一直以来，刘晓瑭团队所发表或发布的数据都是团队成员在田间地头亲自采集的，“科学家必须运用学科背景知识帮助农民解决实际问题，同时为自己的科研积累第一手资料”。在刘晓瑭看来，这本就是一个双赢的过程。她坚定地认为：在光学农业中，科学家只有深入到生产实践当中，对农作物生产和生长非常熟悉，走进农田中亲自观测作物的成长与变化，把实验室的研究成果应用在农业生产的升级换代中，才是真正地把论文写在了祖国大地上。

放眼全国乃至全世界，农业科研人员在新品种研发推广与市场需求之间找到完美平衡，本就是一大难题，是一块“硬骨头”。怀揣着“把科研成果落实到田间地头”理想的刘晓瑭团队，一直在“啃”这块“硬骨头”。从2010年开始，在佛山安亿纳米材料有限公司的大力支持下，刘晓瑭团队的研究成果也推广到了更广阔的市场中。“最开始我们从事科学研究，可能只是单纯地认为科研是一项成果，可当成果最终能反馈到社会应用中时，就会产生一种情怀。自己组织和参与研发的技术对食品安全、粮食安全和人民健康都是有莫大益处的。这种造福人类的情怀便是我们不懈努力的不竭动力。”刘晓瑭说。至今为止，他们在全国一共建立了30多个农业转光膜的推广示范点，遍及中国华南、华北、中南、东北和西北地区的9个省、自治区、直辖市，实验结果都十分成功。

相关成果获得16件发明专利权，公开发表了60余篇研究论文，由广东省科技评估协会组织了成果评价会，评价委员会一致认为：使用相关技术提高了产品的附加值，实现了产值和利润增长，促进了植物的提质增产，具有先进性、新颖性和实用性。转光技术在设施农业领域具有广阔的推广和应用前景，基于该技术构建的“光学农业”对于绿色、高效的现代化农业生产具有现实意义，该成果整体技术达到国际先进水平。相关成果获得广东省科学技术奖三等奖1项、广东省技术发明奖二等奖1项，全国商业科技进步奖一等奖和产学研合作创新成果奖优秀奖各1项。面对累累科研硕果，刘晓瑭表示：“在实验室里做科研，在田间地头搞研究，脚踏实地、崇尚实干、真材实料是我们坚守的作风和底线。”

矢志不渝科研成果为世界谋福

“我们现在所做的事业，往小一点说是为了保证人民的健康；往大一点说，可以称之为造福全人类的一项工作。”刘晓瑭说。从一点一滴做起，慢慢汇聚成改变社会的大能量。在她看来，这便是自己从事光学农业研究工作的最大成就感。如今光学农业的概念已逐渐被同行认可，光学农业学术研讨会已连续举办三届，更多科研人员加入其中。但是光学农业的发展仅仅是起步，还有大量的未知领域等待着他们的发现，比如发现更具突破性的转光剂体系、建立具有可操作性的转光膜相关行业标准等。

任何伟大的事业都需要继承人。身处高校的刘晓瑭坚定地认为自己的第一身份是教师，教书育人培养学生是自己最根本的职责。从学生时期一路走来，她直言自己十分幸运，从小学到博士阶段，遇到了许多为其注入人生能量的良师。作为辽宁省“优秀毕业生”，在走上教师这一神圣岗位后，她一直谨记高中班主任老师的教诲，“教师和医生的工作对象是人，是不能返工的，一定要全心全意对待学生和病人”。研究生导师周师庸教授和石春山研究员，一生与人为善、淡泊名利和功利，专注于科学事业中，勤学不辍。这都在潜移默化地影响着她，使她受益良多，并在自己的教学和科研生涯中严格恪守。秉承“师者，传道授业解惑者也”，刘晓瑭形成了自己的教育理念和心得：“教师的职责不仅仅指教书和上课，其实更多的是育人。”而她主持的广东省高等教育教学研究和改革项目“《无机化学》课程思政的建设与实践”，就是希望学生能在老师讲课的过程中或与老师相处中不仅学习了知识，也学会用科学的方法论去思考问题、研究问题，对科学精神有更好的领悟，以实现教书育人的终极目的。她要求自己在人才培养中从帮助学生成长的角度出发，定位自己的职业，在传授科学知识和科学方法的同时，要有人文思想和家国情怀。“这些工作效果可能不是立竿见影能看到的，但是如果每一位老师都能够这样去引导学生，这些思想就会以‘润物细无声’的方式，影响到自己的学生，如同我的导师对我的影响那样。”刘晓瑭说。现如今，在她已经毕业的15位研究生中，有5名在从事光学农业的研发工作，其他都在各自的岗位上兢兢业业地工作，恪守着老师教导的做人原则。作为项目负责人，刘晓瑭还主持完成了“应用化学广东省特色专业建设”和“应用化学广东省重点学科建设”项目，为应用化学专业学生培养和学科发展奠定了良好基础；申报开设了材料科学与工程本科专业，拓宽了学科发展领域。

人生须臾，重要的是如何将有限的生命放在有意义的事业中。一直以来，刘晓瑭对于自己的人生选择始终是无悔的。在她看来，人类个体始终是很渺小的，重要的是自己所做的事情，能否为社会做出一些实实在在的贡献。“在科学研究中，有的科学家在做‘顶天’的研究，引领世界未来四五十年的发展，而我们从事农业研究的科学人就要做一些踏踏实实‘立地’的事情。”刘晓瑭说，而这也正是她的科研团队一直以来所践行的。

心之所向，素履以往。今后，刘晓瑭团队还会继续将研究的根蔓延伸到更广袤的大地之中，使其生根发芽。