沈佐锐论文集 （上、下册）

2009年3月我满65岁时退休,意味着我在中国农业大学任职期间教学、研究生培养和科研三方面 的工作结束了,那就应该有个交代,应该画三个句号。2009年9月,在研究生协助下,我的研究生学位 课教材《昆虫生态学及害虫防治的生态学原理》,由中国农业大学出版社出版,为我的教学工作画了句 号。2014年,我年满70岁,在学生们的支持下,我们编辑了《思知情缘·IPMist实验室25周年纪念 册》,为我的研究生培养工作画了句号。现在这本论文集就是要为我的科研工作画句号,即将于2018年 由中国农业大学出版社出版。 作为画句号性质的论文集,与其说它有一定的科技参考价值,不如说它记述了我的科研经历而更受 我的重视,或者更确切地说,它记述了我和我的学生们、合作者们携手走过的科技研发的历程。我1962 年考入北京农业大学(中国农业大学前身)学习生物物理专业,五年制,本应于1967年毕业,但1966年 读四年级时赶上“文革”,就推迟到1968年走出校门。这期间有一个插曲:1965年,我班进入三年级时, 学校调整专业,让我们从生物物理专业转为农业气象专业。1967年“复课闹革命”,我班学生一致要求 调回生物物理专业,所以补了电动力学、量子力学等课程。1968年,我走出校门,在沈阳部队通北农场 和辽西农村公社锻炼两年,1970年进入辽宁朝阳制药厂任抗生素车间技术员。“文革”结束后,于1978 年调到辽宁省微生物研究所工作了两年。1980年,考入北京农业大学植保系读研究生,方向是昆虫生 态学;导师管致和先生考虑到我的生物物理本科背景,安排我专攻数学生态学。读研期间,1982年至 1983年,我有幸赴比利时让布卢(Gembloux)农学院物理化学系和计算中心与生物统计学系学习,成为 中国农业科技领域里早接触计算机的研究者之一。1986年至1987年,我作为美国阿拉巴马州的奥 本(Auburn)大学昆虫学系引进的计算机应用人才做访问学者,受聘的任务是用PC机构建昆虫种群动 态模拟模型。所以说,我自1980年开始走上了学科交叉的研究道路,把昆虫学、生态学、植物保护科学 与数学、计算机、信息通信技术乃至生物技术相结合。相应地,我在后续的30多年中陆陆续续招收的研 究生就有一个相当宽的专业背景,他们除了来自昆虫学、植物病理学、生态学、基础生物学等专业,还有 来自数学、气象、物理、化学、电子、设施农业工程等专业的,甚至还有来自经济学专业的学生。 1983年至2009年,我在中国农业大学任职期间,培养了52名硕士生和45名博士生,指导了4名 博士后。当然,在我实验室做毕业实习的70多名本科生,以及少量进修生,他们的贡献也是功不可没 的。学科交叉才能创新,而创新是有风险的。风险较大的研究一般说来不宜做研究生的学位论文题目, 否则一旦试验或研究失败,他们就写不出论文,毕不了业。因此,我对本科生毕业实习的作用看法可能 与众不同,许多实验室安排他们给研究生打下手,到我这里不是,我有时会安排他们为风险较大的课题 做一些探索性试验,或者把硕士生和博士生的课题中划出不大成熟的内容让他们进行试验或调研。我 们在抓研究生学位论文创新性的同时,也不应忽视对本科生创新能力的培养。我一直怀念在我实验室 进修过的教师以及做过在职申请研究生(硕士、博士)的那些人,他们同样为我实验室的科技创新做出了 贡献,但由于他们在本单位的科研、教学或行政工作繁忙而不得不中断其攻读研究生学位的过程。 1983年,我刚刚研究生毕业留校,只有一间10平方米的办公室,办公桌上只有一台 APPLEPLUS 计算机。由于我实验室一开始只有一种研究工具,即台式计算机,所以,我争取到的个国家科研经 费是国家自然科学基金项目“害虫治理系统生态经济分析综合软件 ECOPEST 研制”(批准号: 3880571,执行时间:1989年1月 —1991年12月)。我把1989年定为实验室成立的年份,实验室取名 1 为IPM informationandsoftwaretechnology(简 称 IPMist)。植 物 保 护 界 人 人 都 知 道,IPM 是 IntegratedPestManagement的缩写,意为“有害生物综合治理”。因此,IPMist有双重含义,它既表明 我们是“植保信息与软件实验室”,又显示我们是主张IPM 的,IPM 加后缀ist,即所谓“IPM 主义”。进 入21世纪以后,实验室的研究范围拓宽,开启了信息技术和生物技术两翼飞行的旅程,因此,实验室的 中文名称改为“昆虫生态学技术创新实验室”。然而,主张IPM 的理念是没有变的,实验室的英文名称 依然为IPMist。我编写的研究生教材《昆虫生态学及害虫防治的生态学原理》就是“IPM 主义”作品,采 取了以农田生态系统整体观编写研究生教材的崭新思路。 这部论文集就是我和IPMist群体从事学科交叉研究的成果。这里共收集239篇论文,辑为五部 分,分上、下两册出版。、二两部分编入上册,第三、四、五共三部分编入下册。部分,昆虫生态 学理论和方法探讨,其覆盖面比较广泛。早期的数学生态学研究论文源自我做硕士研究生时的课题。 我当时任国际生物计量学会(InternationalBiometricSociety)理事,同时参与创建了中国生物数学学 会。随着对昆虫生态学研究的深入,我在化学生态学方面的工作也逐渐开展起来,涉及的害虫和天敌种 类也比较多,显示了我们向生产实际寻找问题并给予解决的意愿。第二部分,昆虫生物技术与分子生态 学,这方面的工作得益于1998年中国农业大学被列入国家重点建设“211工程”高校。因此,我们昆虫 学系获得了一批重点实验室建设经费,并建立了公用的分子生物学与生物技术开放实验室。我们利用 开放实验室提供的生物技术设备进行了批昆虫分子生态学方面的研究,主要用于赤眼蜂种类的分 子鉴定和分子检测。后来,我对昆虫内共生菌 Wolbachia产生了浓厚的兴趣,我们获得了国家自然科学 基金的资助,成为国内早做 Wolbachia研究的团队,我的研究生还出国参加了相关的国际专题研讨 会。在我的学生中,李正西博士做出了很大贡献,他毕业后,我特别把他留校,加强我在分子生态学领域 指导研究生的力度。他不负所望,建立了独立的实验室,带出了自己的博士生和硕士生,并于2010年出 版了《分子昆虫学》一书。第三部分,植保信息技术研发及其应用,这里许多论文奠定了IPMist实验室 的主要科技成果的基础,除了申报的多项专利和计算机软件著作权之外,还有获得国内个农业信息 技术的省部级科技进步奖等等。数学生态学是离不开计算机的,病虫害预测预报更是农业领域里早 用到计算机的,但随着计算机科学和技术的飞速发展,我们率先应用多媒体技术推出国内款比较实 用的植检害虫辅助鉴定专家系统;我们率先应用图像处理技术推出国内款昆虫种类自动识别系统, 并结合网络技术构建了国内个农业病虫害远程诊断模式;我们率先利用传感技术和移动通信技术 推出国内款温室生态健康监控系统,等等。从而,我们开创了植保信息技术的新分支学科方向。第 四部分,昆虫数学形态学的研究及应用。数学形态学是计算机图像技术和人工智能相结合的分支学科, 我们的研究发现,它在昆虫形态学研究中的应用是很有前途的。这些论文归到第三部分也是可以的,但 将之独成体系也是一种期待———期待昆虫数学形态学能成为一门独立的分支学科。昆虫数学形态学有 其理论体系,可以研究的理论性问题是很丰富的;但在我退休之前,IPMist实验室是把昆虫数学形态学 的应用作为重点推进的。我们首先研发了昆虫形态的数字化图像采集设备,然后经历了利用昆虫图像 的几何特征、颜色特征和几何测量学方法等不断丰富昆虫种类鉴定技术的研究过程。第五部分,植物检 疫研究与可持续发展。由于IPMist实验室的研究生来源多样化和植保实际工作需要的多样化,我们还 研究了植物检疫和可持续农业方面的问题。我的学生李志红博士留校后,有志于植物检疫领域的研究, 我支持她建立了独立的植物检疫实验室。中国生态学会是我的导师管致和教授与马世骏教授等生态学 前辈在1979年12月份创建的,我也就荣幸地成为中国生态学学会早的一批年轻会员;同时,我80年 代出国,也较早成为国际生态学会中比较活跃的中国会员。这使我相当早就接受了农业可持续发展的 理念,它是由生态学家早提出的理念。1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展会议通过 了《里约宣言 》和《21世纪议程》等重要文件,可持续发展的理念逐渐形成。这一部分收集的论文不多, 却成为我退休之后主要为地方政府和企业做咨询顾问工作的指导思想。这五部分中,每一部分的后面 都有几篇或十几篇论文只收入了摘要,并不是因为它们不重要,而是因为实在是必须限制文集的篇 2 沈佐锐论文集 幅——— 它们有些甚至是发表在核心期刊的。还有少量论文因种种原因,也没有收录进来。我做这一番 解释,是想表达对这些论文的合作者之尊重。一个大部头文集的编辑、校对都是非常繁复的工作,以致 文集中出现错失是难免的,如果给读者造成不便,还请谅解,并批评指正。 李志红博士是我留校的个学生,李正西博士是我留校的第三个学生。我留校的第二个学生是 高灵旺博士,他成为IPMist实验室主任。在中国农业大学,我还培养了两名本校青年教师攻读在职硕 士生和博士生,他们是宋敦伦和刘志琪。由于实施学科交叉的研究和人才培养,IPMist实验室的毕业 生其知识面比较广,创新思维能力、独立工作能力和团队工作的能力都比较强。他们赶上了人类进入了 信息化社会的时代,他们既有农业植保知识,又有使用电脑的技能,因此,就业时很受欢迎,应聘政府、大 学、科研单位,乃至企业,都相当顺利。十年过去了,二十年过去了,三十年又过去了,他们证明了自己: 在大学或研究机构工作的,已经有十几人成为博士生导师;在政府机关、事业单位工作的,已经有几个司 局级、处级干部;在企业工作或自行创业的,也都有良好表现。尤其令人高兴的,是他们的家庭都很美 满。许多研究生入学时带着幼小的子女,如今这些子女已经走上工作岗位或出国深造。借此论文集出 版的机会,我对这些论文的作者表示深深的感谢,并祝愿他们业绩卓然,生活幸福! 感谢长期以来参加 这些研究生开题报告、中期考核和毕业答辩整个过程的专家,尤其要提到北京市农林科学院的吴钜文研 究员,参与了我的一大半研究生的培养工作。有了他们对研究课题提出的建议,他们对论文进行的修改 和评审,才使这些论文得以顺利发表;他们中还有许多人理所当然地成为论文的作者之一。感谢中国农 业大学为我提供良好的工作条件,并提供了论文集的出版经费;中国农业大学出版社的孙勇、韩元风等 编辑为这部论文集的出版付出了辛勤的劳动。后,也是重要的,就是要由衷地感谢我的妻子和子 女。这个经历了半个世纪风风雨雨的家庭一直给予我无微不至的照顾,使我可以把全副精力投入工作。 我把家人看作是这些论文的不署名的作者! 沈佐锐 2018年2月

本书是作者从事科研工作以来在国内外学术期刊上发表学术论文和参与撰写的著作的相关章节的汇编。本书共分 为5个部分:①昆虫生态学理论与方法探讨;②昆虫生物技术与分子生态学;③植保信息技术研发及其应用;④昆虫数学 形态学的研究及应用;⑤植物检疫研究与可持续农业。