作者: 张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2015/8/19 9:11:14
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核技术联姻农业盼“美满长久”

 

▲记者参观辐照中心钴源辐照装置

 

▲物品正在被传入辐照中心张晴丹摄

■本报见习记者 张晴丹

走进浙江省农科院作物与核技术利用研究所的辐照中心,记者看到厂房里有一箱箱等待消毒杀菌的物品正整齐地随着传送带进入亮着红灯的辐照间,里面的钴源辐照装置在两米深的水下透着蓝光,倍显神秘。

其实,记者看到的辐照装置只是核技术应用在农业领域的冰山一角。核技术在农业领域中还有哪些应用?为什么这些比较成熟的技术在农业领域的应用还不为公众所广泛接受?未来它的发展将走向何方?带着公众关心的诸多问题,记者在由中国核学会承办的中核集团2015年核科普公众开放周活动中,与浙江大学原子核农业研究所的专家交流,并得到了解答。

农业应用广泛

核技术农业应用是现代农业科技发展的重要领域之一,“以前一直被称为核技术农业应用,直到1986年我国才形成了核农学这一个专门的学科。”中国核农学奠基人之一、中科院院士陈子元说。

我国早在20世纪50年代就开展同位素与辐射技术应用于作物育种、土壤肥料、病虫害防治、畜牧、水产和农业环境保护等领域的研究。

“植物辐射诱变育种是我国核农学领域的一项重要成就。我国植物辐射诱变育成新品种800个,占世界辐射诱变育成品种的26.85%,为国家创造了巨大的社会和经济效益。”浙江大学原子核农业科学研究所所长华跃进告诉《中国科学报》记者。

由浙江大学育成的品种“浙辐802”,连续9年居全国常规稻推广面积之首,累计种植面积达1400万公顷,创经济效益122亿元。

此外,农用核素示踪技术的应用渗透于大农业(农、林、牧、副、渔等)的各个领域。

“其意义在于揭示和阐明农业生物生命活动的奥秘,以及农业科学和农业生产过程中各种因素的作用机理,为农业生产技术的实施、环境评价及宏观管理提供科学依据。”华跃进说。

据了解,科研人员通过核素示踪技术研究了作物的生理生化过程,从而改进了作物的栽培技术,由此获得的经济效益约为17亿元。应用同位素示踪法所取得的成果为国家增产粮食19亿公斤,创经济效益28亿元。

专家介绍,利用核辐射防治农业害虫的“雄性不育技术”是现代生物防治技术中害虫防治的有效手段,也是一项无公害的生物防治新技术。“其实就是通过辐照技术造成雄虫不育,大量地控制害虫繁殖能力,从而减轻危害。”

此外,辐照技术还可以应用到农副产品的加工以及保鲜,为农民增收、农产品增效、提高食品安全性和改善品质提供了新的技术方向。

正确看待辐射

目前,全球辐照加工产业发展迅速,农产品辐照加工已经成为我国农产品深加工产业的重要组成部分。

谈到辐照加工技术,人们首先想到的是会不会有放射性物质残留,这样的技术会不会对人体产生不利影响。

对此,陈子元院士指出,这种担心是没有必要的,因为这些技术的应用并不会产生放射性残留,公众应正确理解和看待这个问题。

“自然界本身就是一个充满辐射的世界,如果没有辐射,就没有自然界的突变和物种进化。而人类本身就长期生活在一个辐射环境(本底辐射)中,人类已经在漫长的进化过程中适应了这种低水平的本底辐射。只有当受到异常的、超过本底辐射的大剂量辐射时才会导致不良影响。”浙江省核学会原理事长徐步进教授表示。

他进一步指出,辐照加工确实没有放射性残留,因为并不是放射性物质进入到产品里面,而是能量进入到被照的物体中间。

“这其实是一个能量传递的过程,就像光照,太阳光等光源可以透过一定的厚度;而现在我们所用的放射源,比如钴-60或电子加速器,其能量都比较高,可以穿透被照物体,使里面均匀地受到照射。在这个照射过程中,杀灭了一些微生物,尤其是致病的病原微生物,大大降低人体感染的几率,保证食品卫生,延长食品的保质期。”徐步进说。

当然,并不是所有的食品都适用于辐照加工技术,有的可以通过高温消毒或其他手段,对于某些特殊物品、特种的需求才会采用辐照加工技术。

此外,专家表示,我们现在所用的射线的能量不足以诱发二次放射性,因为还达不到可以产生放射性的阈值。“现在能够实际应用的技术,可以保证对人体是无害的。”

趋势和挑战

核技术在农业领域的应用具有诸多优点,比如农产品辐照技术应用有着能耗低、绿色环保等优点。

据国际原子能机构统计分析,冷藏农产品每吨耗能90kW/h,热处理消毒达300kW/h,而辐照灭菌只需要6.3kW/h,可节约能耗70%~90% ,符合浙江省发展低能耗等低碳经济的要求。

“如一台大型电子加速器用于农产品杀菌保鲜,年处理能力达上万吨,节能300万~500 万度,减少碳排放250万吨。”华跃进表示。

这些优点使得核辐射技术的应用范围出现扩大趋势。核辐射技术的应用范围由原先的粮食、棉花、油料拓展到几乎所有农产品,包括蔬菜、水果、花卉、药用植物、工业原料作物、经济价值高的特种植物等。

此外,核素示踪技术也得到了广泛的推广,由原来的合理使用农用化学物质和保护生态环境拓展到研究环境生态系中植物—微生物—动物相互作用分子机理,揭示有害物质对土壤的污染途径等。

近年来,浙江大学原子核农业科学研究所就利用核素示踪等技术阐明了经济菌藻类活性多糖代谢合成与累积的动力学机制和植物高光效的调控机制。

核技术在农业方面的发展趋势日益明显,但是我国核农学经过几十年的发展仍然面临一些困难和挑战。

比如,核素示踪共享技术平台的缺乏,制约了我国自主创制新农药的产业化进程;农产品射线辐照加工技术与工艺尚不完善;核辐射诱变技术的服务目标过窄,共性技术、显示度与深度有待进一步充分发掘等。

“如何发挥优势,形成我们的特色,面向国家需求,瞄准学科前沿,提高研究水平,都将是我们下一步会着重考虑的问题。”华跃进表示。

《中国科学报》 (2015-08-19 第6版 科研)
 
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