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中国核农学的发展历程与成就

时间:2015-11-11 11:22 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:温贤芳 点击次数:

  摘要:文章概述了我国核农学的创建与发展历程以及核技术农业应用研究所取得的主要成果。我国核 农学始于1956年,经过50多年的发展,现已形成科研协作网络、学术交流网络、国际交流网络。这三大 网络全面推动了中国农业核技术应用的核农学的形成与发展,在辐射育种、航天育种、同位素示踪技术 在农业中的应用、农产品辐照贮藏和保鲜加工、辐射害虫防治、低剂量辐射刺激增产等方面取得了显著 成绩。此外,文章还就中国核农学今后的发展构想以及核农学优先发展的主要领域提出了构思和建议。

     关键词:核农学;同位素示踪;辐射诱变育种;辐照食品保鲜;辐射害虫不育技术 Development Process and Achievements of China Nuclear Agricultural Sciences

  Abstract: This paper outlines the creation of our nuclear agricultural sciences and the development process as well as the main results for agricultural applications of nuclear technology. Nuclear agricultural sciences in China began in 1956,after 50 years of development,the collaborative research network,the academic exchange network,and the international exchange network have been formated. These three networks comprehensively have promoted the formation and development of China nuclear agricultural sciences. Remarkable results have been achieved in the fields of radiation mutation breeding,space mutation breeding,isotope tracer technique application in agriculture, agricultural products storage and preservation of irradiation processing , irradiation sterile insect technique,low-doses of radiation to stimulate output. In addition,the concept of suggestions on the future development of China nuclear agricultural sciences, as well as the priorities of research fields are put forward.

  Key words: nuclear agricultural sciences; isotope tracer; radiation mutation breeding; irradiation food preservation; radiation sterile insect technique  1956年,我国开始了核技术农业应用研 究。经过50多年的发展,核技术在我国农业 的各领域得到了广泛应用,并取得了卓越成 就。据2008年不完全统计,我国辐射诱变育 成新品种623个,占全世界辐射育成新品种 总和(2 320个)的26 85%年推广种植面积 达900万公顷,每年为国家增产粮食30 ~ 40 亿公斤、棉花1 5 ~ 1 8亿公斤、油料0. 75亿 公斤,创经济效益33 ~40亿元。据不完全统 计,我国核农学获得省部级以上成果奖321 项,其中,国家级奖56项,在育成新品种中, 有45项获国家级成果奖,其中,有19个新品 种获得国家发明奖。

  核农学在辐射育种、航天育种、同位素示踪 技术在农业中的应用、农产品辐照贮藏和保鲜、 辐射害虫防治、低剂量辐射刺激增产等方面均 取得了显著成绩。

  我国核农学的卓越成就在国际上产生了巨 大的反响,得到了国际原子能机构(AEA )和 专家的高度赞誉,IAEA官员称"中国核农学在 辐射育种等方面处于世界领先地位"。2000 年中国被IAEA确认为亚太地区核农学的牵 头国。2008年3月,IAEA在中国召开RCA 核科技合作会议。

  中国核农学经历了从无到有、从小到大的 发展历程,现已形成三大网络:1)以中国农业 科学院原子能利用研究所和浙江大学核农学研 究所为核心的科研协作网络;2)以中国原子能 农学会为中心的学术交流网络;3)以IAEA和 亚太地区核科技合作协定(RCA)为主的国际 交流网络。三个网络全面推动了中国农业核技 术应用的形成和发展。

  1中国核农学的形成

  核农学是核科学技术与农业科学枝术相 结合而形成的一门新兴学科,是核素和核辐 射技术在农业科学和农业生产中广泛应用的 学科,20世纪五、六十年代还没有"核农学"这 一专有名词,当时,有的称之为原子能农业应 用、核技术农业应用、农业物理、农业生物物 理等,无论称谓如何,都是试图发展核科学在 农业上的应用,直到20世纪80年代才正式定回顾50多年来核农学的形成和发展历程, 大体可分为以下几个时期。

  1. 1核农学的开创和形成时期(1956-1965)

  1956年徐冠仁院士从美国回到祖国,开 创了原子能农业应用领域,1957年中国农业 科学院成立了我国第一个原子能农业利用研究 室,由此标志着中国原子能农业应用研究正式 开始,并在中国农业科学院举办培训班,培养了 几百名核农学的科技骨干,在全国相继建立了 机构,先后在北京、南京、广州、沈阳、成都、哈尔 滨、南宁等地农业院所和大学相继成立了原子 能农业应用研究所(室),与此同时,北京农业大 学(现中国农业大学)、吉林农业大学、西南农学 院(现西南农业大学)、华中农学院(现华中农业 大学)、中山大学、武汉大学等高等院校也相继 成立了农业生物物理或农业物理等专业,为核 农学培养了一大批人才,这些学生后来大都成 为许多原子能农业研究所的领导和骨干。 20世纪60年代初,中国经历了 3年困难时期, 国家提出"调整、巩固、充实、提高"八字方针,中 国核农学科技人员发扬"自力更生、艰苦奋斗" 精神,在困难中稳步发展,取得了一批科研成 果,为核农学的发展奠定了基础。

  1.2挫折与困难时期(1966-1975)

  在这期间,中国经历了灾难性的文化大革 命,经济建设遭到严重破坏,中国核农学也遭浩 劫,许多核农研究机构被撤消,很多实验室和设 备被毁坏,专业人员下放劳动,一批十分珍贵的 试验资料和材料丢失,一些高等农业院校核农 学专业被撤销,核农科技人员遇到极大的困难, 核农科学事业受到极大的挫折。尽管如此,仍 有很多单位的科研人员在艰苦的条件下坚持科 学研究,培养人才,且取得了一批重大科研成 果。特别是当时中国农业科学院原子能利用研 究所未被下放而仍留在北京,这让全国各省原 子能农业研究所看到希望,对稳定核农学队伍 起到重要作用。

  1.3恢复与发展期(1976-1985)

  这一期间是中国核农学事业得到全面恢复 与发展的恢复发展期。全国26个省、市、自治 区的农业科学院所和农业大学陆续恢复和新建 了原子能农业利用研究所(室),部分农业大学?

  院原子能利用研究所和浙江农业大学设有生物 物理(农)博士点,并招收硕士和博士研究生。 北京、浙江、吉林、江苏、广东、四川等地的农业 院校不仅先后恢复了农业生物物理的招生,还 为本科生和研究生开设核农学课程。1979年, 在杭州成立了中国原子能农学会,此后,全国 21个省、市、自治区相继成立了原子能农学分 会。在此期间,中国原子能农学会和中国农业 科学院原子能利用研究所共同创办了《核农学 手报〉和《核农学通讯》两个国家级刊物。从此,中 国核农学作为一门科学技术已进入发展阶段。

  1984年,中国加入IAEA后,中国核农学 的研究和应用与国外同行开展了广泛的科技合 作,并在中国举办培训班和各专业的国际学术 会议,为IAEA和第三世界发展中国家核农事 业的发展做出了重要贡献,受到IAEA和外国 同行专家的高度赞誉,使中国的核农学事业发 展更加辉煌。

  14核农学调整巩固提高期(1986-1998)

  20世纪90年代,世界进入经济一体化时 代,科学技术无论从广度和深度都在飞跃发 展,科学从传统的技术向纵深发展,许多新的 交叉学科又产生新工艺新技术。中国经济迅 速发展,科技日新月异,中国核电站先后建 成,航天技术走在世界前列,中国核农学也在 不断调整和巩固。1994年,中国原子能农学 会晋升为一级学会,中国农业科学院原子能 利用研究所增挂中国核工业总公司核农学研 究所。1995年召开了全国航天育种交流会, 从此,核农学开拓了航天育种领域的研究。 1997年,中国农业科学院原子能利用研究所 又增挂中国航天工业总公司空间技术农业应 用研究所,农业部给予航天育种专项经费支 持,由该所牵头组织全国开展航天育种研究, 并会同中国空间技术研究院、中国科学院联 合向中央申报航天育种立项后,得到中央批 准,投资2 8亿元,2006年发射了"实践八号" 农业卫星。在此时期,北京、江苏、河南、山 东、四川、安徽等地原子能农业利用研究所均 在新建和扩建辐照源,目的是增加单位经济 效益,全国农业辐照加工科研和生产形势很 好。在这一时期,核农学又取得一批国家级感迷惘并抱有期待。

  1.5核农学的改革期(1999年至今)

  随着科技体制的改革,农业核技术研发应 面向经济建设主战场,以市场为导向,加强科技 开发和产业化,加强科研成果的转化,将科学研 究、示范推广、产品开发与市场紧密地衔接起 来。在新的形势下,由于各单位对改革的认识 不同,做法也不尽相同,2000年以来,中国农业 科学院原子能利用研究所"改革转企"的决策, 变成名存实虚,影响了全国许多农业原子能利 用研究所,四川、湖北、江苏、浙江、江西、新疆等 地农业原子能利用研究所有的已摘牌或改变研 究所的名称,有的单位已合并,人才大量流失, 老同志也陆续退休,中国核农业又处于极大的 困难之中。但国家对核农学仍很重视,"十五"、 "十^一五"国家继续给核农学立项,2008年国 防科工局、农业部、财政部等部委还制订出核农 学12年发展规划,为核农学今后的发展注入了 新的活力。

  2中国核农学的成果

  2.1植物辐射诱变育种技术

  植物辐射诱变育种技术方面的主要成果 如下:

  (1)我国辐射育种研究工作虽比国外晚约 30年,但发展较快,到2008年,植物辐射诱变 育成新品种为623个,占世界辐射诱变育成品 种总数的26 85%中国辐射育种前25年间育 成的品种增产值累计达200亿元以上,年均增 值8亿元;(2)江苏里下河地区农科所辐射诱变育成 "杨麦158号、水稻杨辐籼2号"等20多个新品 种,累计推广面积2 7亿亩,增产粮食110亿公 斤,创经济效益136亿元;(3)浙江农业大学育成的水稻新品种"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1 400万公顷,创经济效益22 亿元;(4)中国农业科学院原子能利用研究所育 成的多抗高产小麦品种"原冬3号",1986- 1993年累计推广面积100万公顷,增产小麦 4 5亿公斤,创经济效益5. 4亿元;射技术育成水稻品种60个,累计推广面积约 660万公顷,增产粮食约25亿公斤,获经济效 益约40亿元;(6)新疆农业科学院核技术与生物技术研 究所育成小麦品种"新春2号、3号",它们已成 为1986年以来新疆春小麦种植面积最大的栽 培品种,在该地区占绝对优势,增产小麦6亿公 斤,获经济效益9亿元;(7)山东农业科学院原子能利用研究所利 用"原武02"自交系,以它为亲本组配的鲁原单 玉米杂交种,10年累计推广面积593万公顷, 获经济效益8 95亿元;(8)黑龙江农业科学院原子能所15年育成 大豆突变品种13个,累计种植面积196万公 顷,获经济效益6.5亿元。

  2.2航天诱变育种

  航天诱变育种又称作空间诱变育种或太空 育种。自1987年以来,我国科学家利用返回式 卫星、飞船和高空气球搭载了 200多种植物 800多个品种的种子,涉及粮、棉、油、蔬菜、瓜 果、牧草和花卉等植物。据2008年不完全统 计,已培育出一批具有高产、优质、抗病的新品 种约50多个,新品系100多个,还有一大批种 质资源。2006年9月,我国成功发射和回收 "实践八号"农业卫星,涉及152个物种,搭载总 质量208公斤。

  2.3农产品辐照加工技术

  到目前为止,全国28个省、市、自治区的 200多个单位分别对200多种食品进行了辐照 保鲜、杀虫灭菌、改善品质等方面的研究,完成 了 32种农产品和食品的辐照加工工艺研究,审 定通过了 17种农产品辐照工艺标准。"九五" 期间,全国农产品辐照加工35万吨,产值达 40 ~ 45亿元,辐照量居世界首位。

  2.4同位素示踪技术

  同位素示踪技术在农业中的应用是核农学 研究的重要组成部分,所占比重约19 5%。根 据近20年的不完全统计,我国应用同位素示踪 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,获国家级科技成果奖10 多项。

  2.5昆虫辐射不育防治技术

  我国自20世纪60年代以来,先后对玉米螟、蚕 咀蝇、小菜蛾、柑桔大实蝇、棉铃虫等10多种害 虫进行了辐射不育研究和在一定面积上的释放 试验。例如,在200公顷面积上释放辐射不育 蚕咀蝇,防治效果达98%;柑桔大实蝇人工饲 养成功,并在贵州惠水县释放,将柑桔大实蝇危 害率由释放前的5 19%下降到0 098%。

  2.6低剂量辐射刺激增产技术

  我国利用低剂量处理植物种子,促进生长 和发育,提高产量。利用快中子辐照柞蚕卵,刺 激增产明显,可使蚕茧产量提高10% ~ 20%。 这项技术已在山东、河南、辽宁等10多个省、市 推广,取得了显著的经济效益。利用低剂量快 中子辐照对虾的卵和亲虾,使卵的孵化率提高 6. 9% ~ 18 4%,成活率提高10% ~ 30%,每亩 产量一般可提高15 %~ 20 %,在沿海推广取得 直接经济效益1 000多万元。

  3对中国核农学发展的构思和建议

  (1)本着科学发展观的规律,做到"有所为, 有所不为;有所赶,有所不赶"的原则,实行总体 跟进、局部优先的发展战略;突出重点,在辐射 和空间诱变育种的分子机理和定向诱变、核素 示踪在环保领域的研究、辐照加工在海关检疫 技术、动物生产与健康等关键技术上取得突破。

  (2)巩固我国核农学的研究院所和教学基 地、产业化示范基地,通过产学研结合、科研单 位与大学的联合等形式,促进我国核农学研究 所创新基地建设,形成国家重点实验室、产业化 工程中心和核农学示范工程基地构成的科技创 新格局,加强中国原子能农学会在学术交流、科 技协作和成果转化中的作用,恢复中国农业科 学院原子能利用研究所的原体制的合法地位。

  (3)科技创新以农业核技术为基础,加强核 农技术与生物技术、空间技术和其他常规育种 技术相结合,重视源头创新和成果集成,创造农 作物新种质、新品系、新品种,大力发展辐照加 工产业化,拓宽辐照技术在检疫及农业再生资 源的应用,利用核素示踪技术研究保护生态环 境,促进农业资源高效利用和动物生产与健康 的关键技术的发展。

  (4)呼吁国家科技部、农业部、国家发改委?

  投入,政策上给予扶持,使我国核农学仍能处于 世界先进水平。

  4核农学优先发展的领域

  4.1植物诱变与遗传育种

  着重提高植物对病虫害和环境胁迫的抗 (耐)性,逐步实现定向选育农作物高产、优 质、高效新种质、新品系和新品种,重点研究 辐射诱发基因突变的新因素、新技术、基因突 变的分子生物学机理以及突变基因的早期识 别技术,开辟微生物辐射诱变育种研究并实 现产业化。

  4.2空间诱变育种及机理研究

  研究空间诱变育种机理及应用技术,探索 空间环境对生物的诱变机理。特别是空间辐射 生物学效应及地面模拟实验,利用空间技术与 生物技术相结合,塑造新种质,培育新品种。

  4.3核素示踪和农业资源与环境

  将核素示踪技术与相关技术相结合,监测 和评价化肥、农药和工业污染物在土壤-作物系 统中污染物的迁移与积累及其对农业生态环境 的影响;利用137Cs研究土壤侵蚀和荒漠化,用 核素示踪研究水土流失、草场退化等区域性环 境问题;利用中子测水技术研究节水农业;利用 示踪技术和信息技术研究现代农业示范工程的 管理技术研究核电站周围的放射性环境安全。

    4.4核技术与动物生产和健康利用放射性免疫分析技术和生物技术及信 息技术研究我国禽流感早期诊断及防控措施, 预防和控制动物重要疾病的发生,促进畜牧业 持续发展。

  4.5农产品辐照加工与应用

  大力发展农产品辐照加工的商业化和产业 化,加强辐照技术在国际贸易检疫处理、加速开 发辐照抗旱材料、功能食品的产业化及在环境 保护和医疗保健食品中的应用,建立相关企业, 实现农产品辐照加工的产业化经营管理。

  4.6辐射不育技术防治害虫

  利用昆虫辐射不育技术和相关技术综合防 治重大区域性害虫。建议国家恢复这一领域的 研究,建设一个周产一亿头成虫的养虫工厂,进 行大面积人工释放,达到防治害虫的效果。


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