核農學大有可為

專家名片

陳子元 中國科學院資深院士、浙江大學農業與生物技術學院教授、博士生導師，是我國最早把同位素應用于農藥殘留的專家之一。他編制出了29種農藥在19種農作物上的69項農藥安全使用標準，為安全合理使用農藥、促進農業生產和國際貿易、減少環境污染作出了貢獻。

中國農業發展源于新石器時代，中國的黃河、長江流域是世界農業起源地之一。中國地大物博，一向“以農立國”。但在農業的發展過程中，農藥的使用曾出現過很多的問題，過度地使用農藥或者使用不當，不僅會導致大批的農作物出現問題，而且會帶來食品安全和環境污染等一系列問題。為了解決這一問題，我國的科學家把同位素應用到農業的研究上，主要用于研究農作物的光合作用、體內物質運輸、肥料利用、農藥殘留以及家畜的營養代謝等，并對家畜的飼養和管理提供科學依據。

規范是農藥

使用的關鍵

自從使用農藥以后，后續曾出現過很多問題，特別是在農村，經常出現農藥使用過量導致大批農作物死亡的情況。農藥使用不當會導致農作物農藥殘留過量，人食用以后出現中毒現象，這類情況在全國都屢見不鮮，特別是在農藥使用率較高的省份。怎么樣安全、合理、經濟地使用農藥成為農業生產中的一個重要問題。

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

放射性同位素標記示蹤技術的檢測靈敏度很高，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記到農藥分子上去，利用這種標記農藥作為研究工具進行試驗，了解哪一種農藥用到什么作物里是安全的，從而得到一個安全合理的標準來指導農民、指導農業生產中的農藥使用，使農業生產既經濟又安全合理。

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

我國同位素技術的發展

核技術農業應用是現代農業科技發展的重要領域之一，以前一直被稱為核技術農業應用，直到1986年我國才形成了核農學這一個專門的學科。

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

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

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

核農學大顯神通

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

同位素技術在動物生產中、牲畜健康與管理方面得到廣泛應用，醫學家們用放射免疫技術來進行牲畜的基本診斷，這也是我國創新開展的一些同位素技術應用方面。

在核農學里，最突出的應用就是利用輻射技術進行作物育種和品種改良。所有的農作物都可以通過輻射改變遺傳特性，包括水稻、小麥、玉米、棉花等農作物在內，通過改變它們的遺傳特性，科學家們得到了很多品質優良的作物。由浙江大學原子核農業科學研究所研制的“浙輻802”水稻品種特性就非常明顯，曾連續9年居全國常規稻推廣面積之首，累計種植面積達1400萬公頃，創經濟效益122億元。

早期的育種目的就是為了得到高產、早熟的品種，以縮短生育期、提高作物產量。后來，科學家們開始注重選育具有抗病、抗蟲特性的品種，到了現在，放射技術育種更要達到改良品質、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%，為國家創造了巨大的社會和經濟效益。

同位素示蹤技術可拓展到標記化合物研究方面，可應用在所有化學物質上。現在，我們生活中用到的化學物質非常多，通過標記化合物，我們可以看到這些化學物質在環境中的轉移、遷移過程。該技術不再僅關注農作物的生長發育，更可關注到化學物質對環境、水、土壤和動植物的影響，最終達到防止污染、保護環境的目的。

未來發展仍需關注

核農學是原子核科學技術與農業科學技術相結合而形成的一門新興的學科，是核素、核輻射技術在農業科學與生產中廣泛應用的應用科學，中國核農學發展較快，誘變育成的新品種在數量上占世界總和四分之一以上，在種植面積和增產方面也是世界領先的。我國農業核技術的推廣應用，取得了明顯的社會經濟效益，雖然取得相當多的成果，但卻只有少量技術進入了中間試驗，并未形成產業化規模。那么中國核農學未來的研究又會有哪些發展呢？

現在，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，包括日本、美國在內發達的國家中，非動力核技術也就是同位素和核輻射技術的應用，其產值要大于核電技術，然而這個經濟效益在我們國家還沒有得到充分的發揮。核農學的發展還需要國家的持續扶持。

談到輻照加工技術，人們首先想到的是會不會有放射性物質殘留，這樣的技術會不會對人體產生不利影響。因為這些技術的應用并不會產生放射性殘留，公眾應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境（本底輻射）中，人類已經在漫長的進化過程中適應了這種低水平的本底輻射。只有當受到異常的、超過本底輻射的大劑量輻射時才會導致不良影響。

輻照加工不會產生放射性殘留，因為這個過程并不是放射性物質進入到產品里面，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。我們現在所用的射線的能量不足以誘發二次放射性，因為還達不到可以產生放射性的閾值。現在能夠實際應用的技術，可以保證對人體是無害的。現在社會有種“恐核”的思想，其實和平利用核技術對國民經濟發展、對我們現在的社會進步帶來的效益都應給予肯定。

中國現在的生物技術、轉基因的生物還有很多工作要做，它的大規模應用還需要一個國民接受過程和技術承受度。核技術已經不是新的技術了，但它仍然是高技術，所以，國家對于核技術應用應該給予持續和長久的支持，這樣核技術才能在經濟發展和社會進步中發揮更大的作用。本報綜合

先進的農業核技術

科學家將核技術應用在農業上，極大地改善了人們的食品質量和農業生產環境。

農業核技術是現代農業科技發展的重要領域之一，我國早在20世紀50年代，就開展了同位素與輻射技術在作物育種、土壤肥料、病蟲害防治、畜牧、水產和農業環境保護等領域的研究，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

大有可為的輻射育種：利用輻射誘變技術選育農作物新品種，利用放射性同位素放出的α、β、γ和中子射線及加速器產生的電子束，照射農作物的種子、花粉、植株或枝條等，引起農作物內部遺傳基因的改變，從而產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，經過人工幾代選擇和培育，便可獲得新的優良品種。我國農作物輻射育種成績斐然，先后有18個品種獲國家發明獎，如：魯棉一號、水稻原豐早、小麥山農輻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，創經濟效益每年達33.2億元。

近年來，我國又利用返回式衛星和神舟飛船搭載農作物種子進行航天育農的研究，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生有益變異，選育出高產、優質、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。

神奇的農業示蹤：同位素示蹤技術在農業中的應用是核農學研究的重要組成部分。同位素示蹤技術的應用是多方面的，主要用于揭示和闡明農業生產過程中各種因素的作用機理，為農業技術的實施、環境評價及宏觀管理提供科學依據。

防治害蟲的“生力軍”：昆蟲輻射不育技術，是一項無公害的生物防治新技術。它利用鈷-60，銫-137放出的γ射線或加速器產生的電子束，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生公害。

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

核技術對于解決糧食保障、食品安全等農業上的問題有不可替代的作用，我們期待核技術在農業領域上有更大的發展。據科普中國網