陈晰

风景园林学是一门古老而年轻的学科。作为人类文明的重要载体,园林已经有数千年的历史。而作为一门现代学科,风景园林学的前端研究与全人类的生存紧密相连,成为探索人与自然和谐共生的科学和艺术。

南京林业大学风景园林学院青年教师圣倩倩,将科研目标瞄准国家需求,努力为绿色发展、促进人与自然和谐共生、提升城乡绿色高质量发展和助力中国式现代化建设贡献青年力量。

创新风景园林植物学课程教学模式

五月初的江南,到处生机盎然。圣倩倩带领学生来到上海植物园,身处美丽的绿地景观,为学生讲解其中的科学知识和艺术价值。“没有科学的艺术是盲目的,没有艺术的科学是苍白的。”圣倩倩对学生说。

对于南京林业大学风景园林学院的学生来说,“走出校门去上课”已经成为日常。圣倩倩介绍,风景园林植物学这门课程面向风景园林专业大二学生,也是本科四年唯一一门与植物有关的课程。这门课程既要给学生讲授风景园林植物的基础理论知识,又要培养学生园林绿化实际应用能力及前瞻性思维。如何把这门课上好,圣倩倩进行了深入思考。

“风景园林植物学这门课,其中有一个环节就是让学生了解植物的生态功能,抗污染就是植物的生态功能之一。结合我们之前做过的关于交通污染物二氧化氮对植物影响的相关研究及市面仪器现状,我想到怎样能够通过定量化的装置来进行植物对二氧化氮的抗性研究。”围绕这样的目标,圣倩倩和团队一起研发了一款智能化人工熏气系统,通过装置系统中的传感器,能够实时监测熏气室里二氧化氮的浓度,并且通过云平台把数据传输到手机和电脑上。后来,装置系统又经过了迭代更新,体积更大,并加入了质量流量控制器,对装置系统中的二氧化氮能够实现定时分区监测。

圣倩倩介绍,通过这个熏气装置系统,可以观察到植物受到二氧化氮熏气后的形态、解剖结构、生理和代谢变化。比如在低浓度的环境下,能够明显地看到整个植株变绿变高,生长更加健康;而在高浓度的二氧化氮熏气条件下,植物不仅不会变高、变大、变绿,叶片上还会出现一些褐色斑点,甚至整个植物叶片都会出现失绿、脱绿等受害症状。“在观察的基础上,我们通过扫描电镜等仪器去观测叶片内部结构的变化。再次从分子机理层面去研究二氧化氮进入到植物叶片里面以后,产生了哪些影响代谢通路的关键因素,把这些因素找出来以后,下一步要做的就是跟植物基因组进行匹配,看看是哪些基因表达影响了这些代谢。”圣倩倩介绍。

通过这个熏气装置系统,把书本中抽象的概念理论转化为可视化的操作,让学生对植物的生态功能有了更加深入的理解,这项成果获得了全国高校教师教学创新大赛(自制仪器)一等奖。以该研究成果作为支撑,圣倩倩和团队编写了《风景园林植物学》新形态教材。这门课不仅成为受学生欢迎的“明星”课程,还获得了全国高校教师教学创新大赛三等奖、江苏省高校教师教学创新大赛特等奖、获评江苏省“一流课程”。

圣倩倩的教学、科研齐头并进,在她看来,两者相互促进,相辅相成。“在教学中把团队的相关研究成果以故事的形式反哺到教学中,跟学生进行分享,让课程内容更生动、贴近生活,让学生感兴趣,这个传递输出的过程,其实也是让自己思考的一个过程。在教学过程中也会因学生提出来的实际问题,反过来促进科学研究。”

专业研究中充满了乐趣

1989年出生的圣倩倩是安徽蚌埠人。2009年填报高考志愿的时候,她听从家里长辈的建议,选择了南京林业大学林学(树木及观赏植物保护)专业。从入学时的懵懂,到随着学习的深入,对林学逐渐产生浓厚的兴趣,圣倩倩说,“我很庆幸自己选择了林学,因为在这个领域的学习中充满了乐趣。这是一个跟实践紧密关联的专业,除了学习理论,还有很多实践调研的环节,每次调研都会给我一些新的启发。”

研究生期间,圣倩倩选择了园林植物与观赏园艺方向。“我觉得女孩子随着年龄的增长,会对家庭投入更多的时间和精力,所以在年轻的时候尽量多读书,尽可能地多积累。”抱着这样的想法,圣倩倩一路深造,研究生毕业后继续攻读博士学位,赴美国得州农工大学做访问学者,博士毕业后留校任教,同时也是南京林业大学曹福亮院士的在职博士后。

圣倩倩介绍,风景园林学是一门综合学科,涉及植物学、建筑学、美学、设计学、生态学等诸多领域,需要学习和积累的东西很多。研究植物的时候,不但要从植物学的角度来研究它的分类、特性、栽培方法等,还要研究它背后的文化。比如牡丹,象征着雍容、富贵。想要全面地了解牡丹,要去读关于牡丹的诗词歌赋,体会其中的审美与情感。还要常去美术馆、博物馆,看牡丹题材的画作,观察画家在画牡丹的时候,是如何与建筑、山石等进行搭配的。这些文化的要素,在做绿地配置的时候,也是要重点关注的。

圣倩倩说,选择了园林这个专业,一辈子跟植物打交道,它们已经融入了自己的生活,这些花草树木的品格,仿佛都在不知不觉中内化为自己的人生信条,在影响着自己。

实现绿色资源最大化利用

在圣倩倩看来,植物是自然给予人类的馈赠,也是生态环境建设中的核心要素。植物不仅美化环境,还起着调节气候、改善空气质量等重要作用。随着科技的发展,通过分子标记、基因编辑、种质改良等技术手段,培育出了更具观赏性、适应性强的植物新品种,为生态宜居环境营造提供了更多的选择。

近年来,圣倩倩和团队围绕银杏、香水莲花、鹅耳枥、三角梅等观赏植物的系统发育、类群起源、抗性生理、繁殖栽培和产业利用等方面开展了系统的研究工作。比如金叶银杏,以其独特的春季金黄叶片受到人们的喜爱,不仅用于园林绿化美化,还可以提取其叶片中的有效成分,用于医药和保健品。“通过对这些园林植物种质资源深入挖掘和利用,可以推动农林产业链的创新发展,实现资源的最大化利用。”圣倩倩说。此外,她和课题组也研究园林植物的生态适应能力和吸收污染物的特性,利用园林植物的合理配置维持城市生态平衡,改善居住环境。如上文中提到的智能化人工熏气系统,可以探究观赏植物对空气污染物的抗逆性,为城市道路绿地定向治理氮污染物的植物景观设计提供了重要的实践探索依据。课题组还围绕城市道路绿化景观再设计的理论与方法开展研究,结合景观塑造与感知交互、园林美学与生态设计的理念,努力推动植物配置模式的科学化发展。

圣倩倩介绍,随着城市化进程的加速,城市绿地生态功能减弱、绿地规划设计不合理、管理部门信息共享不畅等问题日益凸显,制约着城市绿地的生态效益发挥和城乡绿地的协同发展。针对这些问题,她和团队力求重构生态效益测度体系,持续丰富和拓展生态效益评价理论,提出了城市绿地生态效益的综合评价体系,多维度、多层次地研究了城市绿地的动态变化规律,构建城市绿地协同发展的实践范式,提出了跨部门、跨层级、跨区域的协同机制和路径,促进了城乡绿地的协同发展和高质量发展。他们将物联网、大数据、云计算和人工智能技术结合园林植物研究,运用大数据分析,研究园林植物全生命周期养护管理与产业化应用推广,建立园林植物景观管理与评价体系,采用智能传感器和数据分析技术实时监测植物健康状况,提高疾病诊断的准确性和治理的效率。

南京市紫东新区的桦墅村,依山傍水,是一个集观赏休闲于一体的美丽乡村。结合紫东地区“绿色银行”项目,圣倩倩团队在这里打造了一个观赏苗圃智慧园林示范项目。“2000亩的苗圃,优选种植30余个品种,其中包括南京椴等乡土特色树种。每株树木都有二维码‘身份证,通过物联网监测系统,自动采集气象参数、苗木生长参数等信息,通过智能云平台,实现实时监测、互动和展示。”

现在的南京桦墅村,是“国家森林乡村创建工作样板村”。置身其间,粉砖黛瓦映衬着园林美景,引来络绎不绝的游人前来打卡。圣倩倩也很喜欢来这里,“当看到我们提出的方案设计能落地实施,为当地提供一些便利,改善人们的生活,我觉得很有成就感。”

探索园林绿地“高附加值”

一直以来,圣倩倩和团队围绕国家重大战略需求及区域环境需要开展研究,努力把论文写在祖国大地上。她也获得了很多荣誉:江苏高校科学技术研究成果二等奖、中国风景园林学会科技进步二等奖、江苏省自制仪器与虚拟仿真项目先进个人、全国大学生艺术展演活动高校美育改革创新优秀案例一等奖……她本人也先后入选中国科协“青年人才托举工程”项目,江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师,并担任中国林学会青年工作委员会副秘书长、中国生态学会生态管理专委会委员。面对成绩,圣倩倩表示:“我是团队的一员,这里有我个人成长的足迹,也是我所在的优秀科技创新团队带领我成长的见证,我也将一如既往珍惜并持续为团队争光。”

如今,圣倩倩又加入了新的大家庭,成为全国青年马克思主义工程首期科技人才专项班的一分子。荣幸之余,她更加感受到自己肩上的责任,“感谢团中央、感谢中青科协给予这幺好的学习、交流的机会,让我们来自不同领域的青年人在一起进行思维碰撞,收益颇丰,也更加坚定了科技报国的决心。”

谈及未来的工作,圣倩倩说,将继续围绕国家的发展理念,把一些交叉学科的研究手段和研究方法与风景园林进行深度融合,提质增量。“比如一块绿地营造出来的植物景观,在能够满足观赏功能的基础上,如何实现高附加值,产生经济效益和社会效益,这都是我们要进一步思考的问题。”

风景园林学既是科学,也是一门艺术。在圣倩倩看来,科学和艺术一样,要做好,都需要品位。“我想,人生要有品位,就要登高望远。从科技工作者的角度,要永远保持创新的精神,要保持勤奋学习的状态。我和我的伙伴们生逢其时,将持续不断地在科研中找到乐趣、体验乐趣,为创造生态友好城乡环境寻求创新性突破,坚定信念,自强不息。”

责任编辑 赵汉琪