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    1. 中国林科院

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      【科技改变林业】唐守正:林业界的统计学家

      来源:院办 时间:2018-10-18 15:07:00

      中国绿色时报2018年10月18日专版


        作为一名数学博士,他长期躬耕践行,上下求索,用数学方法解决林业难题,推动中国森林经理学科和林业统计学科发展,在森林经理、林业统计及计算机技术在林业中的应用等方面取得突出成就,为我国森林资源普查、森林经营水平提高、森林生态建设等作出了重要贡献。


        他,就是从湖南邵东走出来的中国科学院院士,中国林业科学研究院首席科学家、研究员,我国著名森林经理学家、林业统计学家——唐守正。



        将数学方法应用于林业的初探


        “接触林业,研究林业完全是出于当时的形势所迫,源于当时特定的时代。”唐守正说。


        1959年,唐守正高中毕业。当时,针对“家庭出身?#24418;?#39064;”的学生,国家有限制入学的政策,很多名校和专业不得招收。唐守正就是这“家庭出身?#24418;?#39064;”中的一员。他酷爱数学,学习成绩很好,当时报考的是北京大学,但因家庭出身问题无法实?#20013;?#20013;的理想与愿望。


        当时的北京林学院,得知?#34892;?#22810;像唐守正一样的学生因政审“不合格”不能如愿踏进大学校门,专门请示教委,增加招生计划,招收这些自身条件不错而只是家族出身?#24418;?#39064;的学生入学,?#21592;?#22521;养更多的林业科学人才。请示获得当时教委批准,不幸中的?#20197;耍?#21776;守正成为了北京林学院的大学生,由此,爱好数学并且数学成绩特别好的他,改变了人生轨迹和发展方向。


        1963年,唐守正大学毕业,正处于国家如火如荼地开发大兴安岭,急需大量专业人才之时,唐守正响应国家号召,到艰苦的地方去,被分配至原林业部第二调查大队,走进大兴安岭。


        当时的大兴安岭,?#20889;?#21407;始状态,几乎与世隔绝,荆棘丛生,沼泽遍地,没有任何科研条件,大多时候是“滴水成冰,?#32511;?#25104;钉”。为数不多的几顶帐篷是唐守正等青年们的住所,因为无交通,生活物资全靠冬季大雪封路前提供,故缺衣少食为家常便饭。更为艰苦的是进行林业调查,脚,可说是他们唯一的交通工具,因此步行对他们来说是小菜一碟,翻山越岭,跋山涉水,扛着帐篷,带着锅碗瓢盆,栉风沐雨,披荆斩棘……走好几百里进入林地,然后再走几十里开展林业勘察。


        但这些难不倒唐守正,生来就爱琢磨的他,一边工作一边想,可不可以将数学用到林业勘测上。用现在的话来说,就是数学建模。唐守正想利用当时的?#33050;?#29031;片,加以数据分析建一模型用于森林资源调查,?#19978;?#30740;究?#24418;?#24320;?#36857;?#25991;革”到来,不得不停顿下来。


        但此时的唐守正,一点也没?#34892;?#24608;,他静下心来潜心读书。“那时有一点好处就是可以安心看书。我看了手头留下的几本书,还让北京的同学捎去了几?#33606;?#20063;算是为?#38498;?#30340;工作打下了一点基础吧。”唐守正说。当时,研究虽然停?#20572;?#20294;是林业生产却在热火朝天地进行中。唐守正利用书本知识和亲身实践,开展了2项有影响力的研究。


        第一是利用航?#29031;?#29255;进行森林蓄积量估计。在人工测量的年代,其大胆设想得到了当时领导的大力支持。为此,唐守正等人和当地林业?#33267;?#21512;开展实验,用航空?#35745;?#21644;实地测量做数量化模型,发现估计的结果精度相当高,于是这种方法得到了生产部门的认可,并被运用到生产中。


        第二是经过理论推导和多方实验,唐守正发现无论是用轮尺测量树木还是用卷尺测量树?#33606;?#21482;要方法得当,测量结果相同,由此破除了当年普遍认为轮尺测量?#26412;?#23567;卷尺测量?#26412;?#22823;的观点。


        唐守正说,在15年的野外调查研究中,发?#20013;?#22810;技术问题可以用数学手段来解决,但感觉自己的数学知识尚不够用。1978年,科技的春天到来,我国重新开始研究生招生,于是他先后考取了北京师范大学的数学硕士、概率论博士研究生,并获得相应学位,开启用“加减乘除”书写绿色篇章的职业生涯。


       唐守正院士(右一)调研楸树试验林情况

      森林生物量建模数据调查采集


        用数学思维解决林业实际问题


        唐守正表示,自己一直都对数学非常?#34892;?#36259;,想用数学思维解决林业实际问题。


        一?#38395;?#28982;的机会,唐守正获得了去加拿大做博士后的机会,成为新中国第一个加拿大博士后。


        “到加拿大后才知道,用数学方法解决林业问题,在国外早已经形成了一个完整的学科,即林业数学或林业统计。”唐守正说,林业周期长,需要进行长期的观测研究,离不开数学。森林有生长变化的规律,可以用数学方法来描述。


        回国后,他首次系统地把近代数量分析方法引入我国林业生产、科研和教学中,对林业的发展起到了很大的推动作用。


        “六五”期间,唐守正提出了广林龄转移矩阵模型,首次对我国用材林资源及发展趋?#24179;?#34892;了预测。该成果用于皆伐、择伐、抚育伐以及造林更新经营措施综合效果预估,丰富和发展了森林经理科学的内涵,为预测全国或地区的森林资源状况开辟了新途径,为林业部门制订中长期计划和发展规划提供了科学依据,具有较高的实用价值和学术价?#24608;?


        “七五”期间,唐守正系统地将多元统计分析方法引入我国林业,其《多元统计分析方法》及为各种林业数值分析所编制的“IBM-PC系列程序集”在全国推广应用,对林业生产、科研和教学产生了巨大的作用。如今,林学界已将“多元统计分析方法”列为正式的基础学科,成为有关专业研究生的必修课。


        “八五”期间,在有关森林资源现代化管理及林分生长模型研究中,唐守正提出了森林资源管理“三个反馈环”模式,以及全林整体模型理论和经营措施效果定量分析方法,提高了我国人工林的经营水平。


        近年来,他主持开发的具有自主知识产权的林业统计分析软件——统计之林,吸收了国内外统计软件计算方法和在林学上应用的最新研究成果,在全国普遍应用,极大地带动了国内外的林业统计应用。


      唐守正院士的团队


      计模?#22270;?#21152;权BEF法大区域森林生物量测算


        首次建立相容性生物量模型


        开展森林资源清查,及时掌握全国森林资源现状和变化,是评价我国自然资源和生态状况的主要依据之一,是国家宏观决策的重要基础。


        唐守正主持开展的与森林资源调查相结合的森林生物量测算技术研究,提出了非线性模型联合估计方法,解决了生物量模型的相容性问题,研建的11个树种(组)的生物量模型,是世界上第一次建立的相容性生物量模型?#36824;?#33539;了森林生物量建模中的数据采集处理、模型研建?#25512;?#20215;等方法。提出的基于连续清查样地的加权BEF法,解决了与森林资源清查体系相结合的大区域森林生物量的估算问题。


        成果在国家森林资源连续清查和广东、贵州省等省推广应用,取得了良好的社会效益。首次成功运用生物量模型研究成果对全国森林生物量和?#21363;?#37327;进行估算,估算结果显示,在第七次全国森林资源清查期间,中国森林植被生物量总量为157.7亿吨;森林植被?#21363;?#37327;总量为78亿吨。一些生态专家根据此数据,进一步推算出森林植被?#21363;?#37327;,推算得出,相当于燃烧109亿吨标准煤产生的碳排放量。中国森林生态系统在涵养水源、保育土?#39304;?#22266;?#38469;?#27687;、积累营养物?#30465;?#20928;化大气环境与生物多样?#21592;?#25252;6项服务功能总价值为每年10万亿元,相当于2009年我国GDP33.5万亿元的近1/3。


        这一成果已由国务院新闻办公室对外发布。这不仅填补了我国在该研究领域的空白,而且为社会全面认识和客观评价森林的地位和作用,健全生态效益补偿机制,?#24179;?#26862;林资源保育,促进区域可?#20013;?#21457;展,以及客观?#20174;?#25105;国森林对全球碳循环,为减缓全球气候变化所作贡献,加快森林碳循环研究国际化进程,发挥了重要作用。


        “经过数十年的发展,我国森林资源清查体系不仅在清查方法和技术手段等方面与国?#24335;?#36712;,而且在组织管理和系统运行方面也规范高效起来,尤其是样地数量之大、复查次数之多,高新技术与地面调查结合,统计结果之丰富,都足以?#24471;?#25105;国森林资源清查体系已居世界先进行?#23567;?#20294;是从发展的角度看,我国森林资源连续清查自动化水平还?#20889;?#25552;高,实现国家与地方森林资源监测一体化,提供更多内容和更精细的时间、空间分辨率的高质量数据,满足经济社会发展的需要,还需作出更多的探索和努力。”唐守正说。


        林业学界名副其实的常青树


        唐守正回国后不久,中国林科院森林经理学科所在的森林调查及计算技术研究开发中心扩建为资源信息研究所,森林经理学科从此步入快速发展期。


        凭着执著与坚守、严谨与求实的科学精神,以及厚实的科学知识和科学实践基础,唐守正数十年如一日地在森林调查、森林经理、林业统计及计算机技术在林业中应用等方面,攻克了一个又一个科研难题。先后获得重大科研成果9项,其中获国家科技进步二等奖2项,国家科技进步三等奖1项,省?#32771;?#31185;技进步一等奖2项,省?#32771;?#31185;技进步二等奖3项,省?#32771;?#31185;技进步三等奖2项。出版专著6部,译著1部,主编文集5部,发表论文120余篇。作为博士生导师,先后培养博士、硕士以及博士后数十名。培养的学生现均已成为林业科?#23567;?#25945;学等领域的骨干。


        由于成就显著,1990年,唐守正被国际数学会列入世界数学家名?#36857;?991年被国家教委授予“有突出贡献的博士学位获得者”称号;1994年被授予国家有突出贡献中青年专家称号;1995年当选为中国科学院院士;2000年被评为“全国农业科技先进工作者?#20445;?004年被授予“全国归侨侨眷先进个人”荣誉称号,并获国家林业局“林业重大贡献奖?#20445;?997年-2007年,当选为第九届、第十届全国政协委员;2006年被聘请为国务院?#38382;攏?013年获“全国优秀科技工作者”称号;2014年获第五届全国杰出专业技术人才荣誉称号。  

        “我国有世界最大的造林面积,却没有最好的森林经营技术,没有发挥最大的生态效益,森林经营是改?#26222;?#19968;现状的重要手段。”谈及我国森林经营的未来,唐守正认为,森林经营是对森林的积极保护。禁止一切人为干预的保护只是众多保护手段中的一种,是被动手段。变被动保护为主动经营,提高森林质量、培育森林资源,是更高层次上的保护。他说,天然林也要经营。我国天然林分为原始林、过伐林、次生林和退化林,其中原始林仅占5.8%。除了原始林可以维持原样外,大部分天然次生林和过伐林都需要科学抚育和科学经营。


        投身林业近50年,唐守正的足迹遍布了我国南北山林。他常教导学生说:“大自然是科学之母,是一切科学问题的出发点及归宿;千里之行始于足下,解决实际问题必须要有坚实的实践基础;他山之石可以攻玉,将其他学科的知识应用于林业,很可能为林业发展寻得新的生长点。”


        如今,年近?#25628;?#30340;唐守正依然坚守在林业科研第一线,笔耕不辍,倾力服务社会,配合地方,在河南、云南等省区建立了多个“唐守正院士专家工作站?#20445;?#26159;我国林业学界名副其实的常青树。


      人物档案


        唐守正,1941年生于湖南邵东。中国科学院院士、森林经理学家、林业统计学家,中国林业科学研究院首席科学家、研究员、博士生导师,第九届、第十届全国政协委员,曾任全国政协资源环境委员会委员、国务院?#38382;隆?


        长期从事森林调查、森林经理、林业统计及计算机技术在林业中的应用研究,获得重大科研成果9项。被国际数学会列入世界数学家名?#36857;?#26366;获得“全国农业科技先进工作者”“全国优秀科技工作者”“全国杰出专业技术人才”等荣誉。


        作者?#20309;?#38597;莉 王建兰 宋平 


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