核農(nóng)學(xué)大有可為

專家名片

陳子元 中國科學(xué)院資深院士、浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，是我國最早把同位素應(yīng)用于農(nóng)藥殘留的專家之一。他編制出了29種農(nóng)藥在19種農(nóng)作物上的69項農(nóng)藥安全使用標(biāo)準(zhǔn)，為安全合理使用農(nóng)藥、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國際貿(mào)易、減少環(huán)境污染作出了貢獻。

中國農(nóng)業(yè)發(fā)展源于新石器時代，中國的黃河、長江流域是世界農(nóng)業(yè)起源地之一。中國地大物博，一向“以農(nóng)立國”。但在農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，農(nóng)藥的使用曾出現(xiàn)過很多的問題，過度地使用農(nóng)藥或者使用不當(dāng)，不僅會導(dǎo)致大批的農(nóng)作物出現(xiàn)問題，而且會帶來食品安全和環(huán)境污染等一系列問題。為了解決這一問題，我國的科學(xué)家把同位素應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的研究上，主要用于研究農(nóng)作物的光合作用、體內(nèi)物質(zhì)運輸、肥料利用、農(nóng)藥殘留以及家畜的營養(yǎng)代謝等，并對家畜的飼養(yǎng)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

規(guī)范是農(nóng)藥

使用的關(guān)鍵

自從使用農(nóng)藥以后，后續(xù)曾出現(xiàn)過很多問題，特別是在農(nóng)村，經(jīng)常出現(xiàn)農(nóng)藥使用過量導(dǎo)致大批農(nóng)作物死亡的情況。農(nóng)藥使用不當(dāng)會導(dǎo)致農(nóng)作物農(nóng)藥殘留過量，人食用以后出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，這類情況在全國都屢見不鮮，特別是在農(nóng)藥使用率較高的省份。怎么樣安全、合理、經(jīng)濟地使用農(nóng)藥成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要問題。

過去常用化學(xué)方法測試農(nóng)藥使用是否安全，但化學(xué)測試方法往往靈敏度不高，我國科學(xué)家們就想到利用放射性同位素測試的方法。

放射性同位素標(biāo)記示蹤技術(shù)的檢測靈敏度很高，可以達到零點幾個微克，甚至是零點幾個PPM。由此，陳子元就想到把放射性同位素標(biāo)記到農(nóng)藥分子上去，利用這種標(biāo)記農(nóng)藥作為研究工具進行試驗，了解哪一種農(nóng)藥用到什么作物里是安全的，從而得到一個安全合理的標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)農(nóng)民、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)藥使用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既經(jīng)濟又安全合理。

農(nóng)藥的不合理使用還會造成嚴重的環(huán)境污染，因而測定農(nóng)藥在環(huán)境中的殘留、降解途徑、循環(huán)規(guī)律以及農(nóng)藥在生物間的運轉(zhuǎn)關(guān)系和生物富集，制定農(nóng)藥安全使用技術(shù)、減少環(huán)境污染是農(nóng)業(yè)環(huán)保中的重要課題。植物的生長發(fā)育及產(chǎn)量的形成主要取決于將環(huán)境中的光能、二氧化碳、水和其他養(yǎng)分合成有機物的能力，及轉(zhuǎn)換為有經(jīng)濟價值的終產(chǎn)物的效率，決定這一效率的營養(yǎng)代謝過程主要有光合作用，同化物的運輸、分配與積累，土壤養(yǎng)分的吸收和利用。同位素示蹤技術(shù)對于闡明這些代謝過程起著重要的作用。

我國同位素技術(shù)的發(fā)展

核技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，以前一直被稱為核技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用，直到1986年我國才形成了核農(nóng)學(xué)這一個專門的學(xué)科。

陳子元教授與同事們從60年代開始利用同位素研究農(nóng)藥，到70年代初，農(nóng)業(yè)部專門下達一個重點項目給浙江大學(xué)，當(dāng)時他們組織了全國43個單位和多個部門的研究機構(gòu)共同研究制定農(nóng)藥安全使用標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，用到了同位素示蹤方法，也用到了其他化學(xué)方法，如氣相色譜、液相色譜等，結(jié)合了這些研究方法最終制定了這個標(biāo)準(zhǔn)。

安全施用標(biāo)準(zhǔn)在我們國家從無到有，到現(xiàn)在還在不斷的更新和使用，哪一種農(nóng)藥是什么用法，在作物成熟之前的多長時間使用就可在成熟農(nóng)作物達到無害，這個過程非常重要。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可能不使用農(nóng)藥，但我們可以把農(nóng)藥殘留降低到對人體和家畜無害的程度。

與一般物理化學(xué)分析方法比較，同位素技術(shù)的優(yōu)越性在于，用同位素標(biāo)記過的農(nóng)藥可以反映它在人體內(nèi)的代謝過程、降解過程以及最后的殘留情況。在某些方面，其他技術(shù)可以替代同位素技術(shù)，但在某些方面的研究，同位素技術(shù)是無可替代的，比如需要研究降解源、代謝過程和降解過程時，同位素技術(shù)是必然選擇。

核農(nóng)學(xué)大顯神通

農(nóng)藥不僅要噴到農(nóng)作物上，還會噴到水稻田中，最后進入環(huán)境中去。利用同位素技術(shù)，可以知道農(nóng)藥在環(huán)境中的遷移情況，整個過程可做到一目了然。在農(nóng)藥研究方面，目前國家采取了規(guī)范化的措施，凡是要進行新農(nóng)藥注冊，都要用同位素技術(shù)來驗證它的藥理、代謝等一系列的問題，得到明確的回答。

同位素技術(shù)在動物生產(chǎn)中、牲畜健康與管理方面得到廣泛應(yīng)用，醫(yī)學(xué)家們用放射免疫技術(shù)來進行牲畜的基本診斷，這也是我國創(chuàng)新開展的一些同位素技術(shù)應(yīng)用方面。

在核農(nóng)學(xué)里，最突出的應(yīng)用就是利用輻射技術(shù)進行作物育種和品種改良。所有的農(nóng)作物都可以通過輻射改變遺傳特性，包括水稻、小麥、玉米、棉花等農(nóng)作物在內(nèi)，通過改變它們的遺傳特性，科學(xué)家們得到了很多品質(zhì)優(yōu)良的作物。由浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所研制的“浙輻802”水稻品種特性就非常明顯，曾連續(xù)9年居全國常規(guī)稻推廣面積之首，累計種植面積達1400萬公頃，創(chuàng)經(jīng)濟效益122億元。

早期的育種目的就是為了得到高產(chǎn)、早熟的品種，以縮短生育期、提高作物產(chǎn)量。后來，科學(xué)家們開始注重選育具有抗病、抗蟲特性的品種，到了現(xiàn)在，放射技術(shù)育種更要達到改良品質(zhì)、提高口感、吃得健康的目的。目前我國植物輻射誘變育成新品種800個，占世界輻射誘變育成品種的26.85%，為國家創(chuàng)造了巨大的社會和經(jīng)濟效益。

同位素示蹤技術(shù)可拓展到標(biāo)記化合物研究方面，可應(yīng)用在所有化學(xué)物質(zhì)上。現(xiàn)在，我們生活中用到的化學(xué)物質(zhì)非常多，通過標(biāo)記化合物，我們可以看到這些化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的轉(zhuǎn)移、遷移過程。該技術(shù)不再僅關(guān)注農(nóng)作物的生長發(fā)育，更可關(guān)注到化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境、水、土壤和動植物的影響，最終達到防止污染、保護環(huán)境的目的。

未來發(fā)展仍需關(guān)注

核農(nóng)學(xué)是原子核科學(xué)技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新興的學(xué)科，是核素、核輻射技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學(xué)與生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的應(yīng)用科學(xué)，中國核農(nóng)學(xué)發(fā)展較快，誘變育成的新品種在數(shù)量上占世界總和四分之一以上，在種植面積和增產(chǎn)方面也是世界領(lǐng)先的。我國農(nóng)業(yè)核技術(shù)的推廣應(yīng)用，取得了明顯的社會經(jīng)濟效益，雖然取得相當(dāng)多的成果，但卻只有少量技術(shù)進入了中間試驗，并未形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。那么中國核農(nóng)學(xué)未來的研究又會有哪些發(fā)展呢？

現(xiàn)在，大家把很多精力放在解決能源問題上面，沒有能源，國家和社會的進步無從談起。但在國際范圍內(nèi)，包括日本、美國在內(nèi)發(fā)達的國家中，非動力核技術(shù)也就是同位素和核輻射技術(shù)的應(yīng)用，其產(chǎn)值要大于核電技術(shù)，然而這個經(jīng)濟效益在我們國家還沒有得到充分的發(fā)揮。核農(nóng)學(xué)的發(fā)展還需要國家的持續(xù)扶持。

談到輻照加工技術(shù)，人們首先想到的是會不會有放射性物質(zhì)殘留，這樣的技術(shù)會不會對人體產(chǎn)生不利影響。因為這些技術(shù)的應(yīng)用并不會產(chǎn)生放射性殘留，公眾應(yīng)正確理解和看待這個問題。自然界本身就是一個充滿輻射的世界，如果沒有輻射，就沒有自然界的突變和物種進化。而人類本身就長期生活在一個輻射環(huán)境（本底輻射）中，人類已經(jīng)在漫長的進化過程中適應(yīng)了這種低水平的本底輻射。只有當(dāng)受到異常的、超過本底輻射的大劑量輻射時才會導(dǎo)致不良影響。

輻照加工不會產(chǎn)生放射性殘留，因為這個過程并不是放射性物質(zhì)進入到產(chǎn)品里面，而是能量進入被照的物體中，這其實是一個能量傳遞的過程。我們現(xiàn)在所用的射線的能量不足以誘發(fā)二次放射性，因為還達不到可以產(chǎn)生放射性的閾值。現(xiàn)在能夠?qū)嶋H應(yīng)用的技術(shù)，可以保證對人體是無害的。現(xiàn)在社會有種“恐核”的思想，其實和平利用核技術(shù)對國民經(jīng)濟發(fā)展、對我們現(xiàn)在的社會進步帶來的效益都應(yīng)給予肯定。

中國現(xiàn)在的生物技術(shù)、轉(zhuǎn)基因的生物還有很多工作要做，它的大規(guī)模應(yīng)用還需要一個國民接受過程和技術(shù)承受度。核技術(shù)已經(jīng)不是新的技術(shù)了，但它仍然是高技術(shù)，所以，國家對于核技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該給予持續(xù)和長久的支持，這樣核技術(shù)才能在經(jīng)濟發(fā)展和社會進步中發(fā)揮更大的作用。本報綜合

先進的農(nóng)業(yè)核技術(shù)

科學(xué)家將核技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，極大地改善了人們的食品質(zhì)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

農(nóng)業(yè)核技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，我國早在20世紀(jì)50年代，就開展了同位素與輻射技術(shù)在作物育種、土壤肥料、病蟲害防治、畜牧、水產(chǎn)和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護等領(lǐng)域的研究，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

大有可為的輻射育種：利用輻射誘變技術(shù)選育農(nóng)作物新品種，利用放射性同位素放出的α、β、γ和中子射線及加速器產(chǎn)生的電子束，照射農(nóng)作物的種子、花粉、植株或枝條等，引起農(nóng)作物內(nèi)部遺傳基因的改變，從而產(chǎn)生各種各樣的變異甚至是自然界沒有的變異。輻照過的種子、植株，經(jīng)過人工幾代選擇和培育，便可獲得新的優(yōu)良品種。我國農(nóng)作物輻射育種成績斐然，先后有18個品種獲國家發(fā)明獎，如：魯棉一號、水稻原豐早、小麥山農(nóng)輻63等。每年為國家增加糧食30億～40億公斤，棉花1.5億～1.8億公斤，油料0.75億公斤，創(chuàng)經(jīng)濟效益每年達33.2億元。

近年來，我國又利用返回式衛(wèi)星和神舟飛船搭載農(nóng)作物種子進行航天育農(nóng)的研究，利用宇宙射線、微重力、高真空、交變磁場對種子進行誘變作用產(chǎn)生有益變異，選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強的水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、花卉、牧草等新品種，已累計推廣面積幾千萬公頃。

神奇的農(nóng)業(yè)示蹤：同位素示蹤技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是核農(nóng)學(xué)研究的重要組成部分。同位素示蹤技術(shù)的應(yīng)用是多方面的，主要用于揭示和闡明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中各種因素的作用機理，為農(nóng)業(yè)技術(shù)的實施、環(huán)境評價及宏觀管理提供科學(xué)依據(jù)。

防治害蟲的“生力軍”：昆蟲輻射不育技術(shù)，是一項無公害的生物防治新技術(shù)。它利用鈷-60，銫-137放出的γ射線或加速器產(chǎn)生的電子束，對害蟲的蟲蛹或成蟲進行一定劑量的照射，使其雄蟲失去生殖機能，從而斷子絕孫，它既可滅絕害蟲又不產(chǎn)生公害。

輻照保鮮的新技術(shù)：食品輻照加工技術(shù)是應(yīng)用γ射線或電子束殺死食品中的寄生蟲和致病菌，提高食品的衛(wèi)生質(zhì)量和延長食品保藏期。它是繼食品罐藏加熱、冷凍保藏技術(shù)之后的一種食品加工新技術(shù)。國家已批準(zhǔn)18種輻照食品上市，年輻照食品總量達10萬噸，居世界第一。

核技術(shù)對于解決糧食保障、食品安全等農(nóng)業(yè)上的問題有不可替代的作用，我們期待核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上有更大的發(fā)展。據(jù)科普中國網(wǎng)