1月10日出爐的2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)共評(píng)選出296個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目和12名獲獎(jiǎng)科技專家。其中，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域獲獎(jiǎng)項(xiàng)目達(dá)39項(xiàng)。獲獎(jiǎng)項(xiàng)目呈現(xiàn)出一大特點(diǎn)是農(nóng)產(chǎn)品安全及深加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)新突破。
從農(nóng)田土壤環(huán)境重金屬阻控技術(shù)到高效安全綠色新農(nóng)藥創(chuàng)制，從另辟蹊徑不用農(nóng)藥殺滅蟲害到探明農(nóng)藥殘留機(jī)理打消消費(fèi)者疑慮，再到全面的農(nóng)產(chǎn)品安全檢測(cè)手段，國(guó)家獎(jiǎng)里的農(nóng)產(chǎn)品安全技術(shù)有力提升了從生產(chǎn)到餐桌全過程的消費(fèi)安全水平。
綠色阻控：切斷重金屬“入侵”途徑
通過稻田噴施一種新型材料納米硅溶膠，就能改變水稻植株中重金屬的分配，減少稻米中的重金屬積累。1月10日，廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所所長(zhǎng)、研究員李芳柏團(tuán)隊(duì)的成果獲得2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
李芳柏告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染治理已成為重大國(guó)家需求，水稻是重金屬超標(biāo)最為嚴(yán)重的糧食作物，而鎘/砷污染稻田是農(nóng)田重金屬污染治理的重點(diǎn)與難點(diǎn)。“以農(nóng)產(chǎn)品安全為目標(biāo)，以定向調(diào)控重金屬的活性、阻隔其轉(zhuǎn)移的阻控技術(shù)，是農(nóng)田重金屬污染治理的新思路，對(duì)解決稻田重金屬污染治理難題具有重大意義。”
大面積輕中度污染稻田安全利用的關(guān)鍵，是降低重金屬活性、抑制向籽粒轉(zhuǎn)移的阻控技術(shù)。 李芳柏表示，該成果歷經(jīng)10余年聯(lián)合攻關(guān)，在國(guó)內(nèi)外率先創(chuàng)建了土壤—水稻系統(tǒng)“多界面—多過程—多元素”的阻控技術(shù)體系，取得了系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。
鐵是稻田中最為重要的活性元素，稻田鐵循環(huán)是連接養(yǎng)分循環(huán)與鎘/砷行為的樞紐。李芳柏介紹，調(diào)控鐵與碳/氮循環(huán)的耦合過程，可降低土壤中鎘/砷向水稻根系遷移的活性，從而減少水稻植株吸收積累鎘/砷。
而硅與硒等營(yíng)養(yǎng)元素與水稻鎘/砷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)，外源施加硅/硒養(yǎng)分可降低水稻吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)鎘/砷的功能基因表達(dá)，提高其解毒功能基因表達(dá)，從而抑制鎘/砷從水稻根系向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。
基于以上原理，李芳柏帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了硅/硒營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的生理阻隔技術(shù)、鐵循環(huán)調(diào)控的鈍化技術(shù)，并研制了相應(yīng)的產(chǎn)品，可有效降低稻米中鎘/砷含量，從而提高稻米的安全性，具有廣闊的應(yīng)用前景。
李芳柏從事生態(tài)環(huán)境與土壤研究長(zhǎng)達(dá)20余年。據(jù)他介紹，這一生理阻隔技術(shù)目前已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平，通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓，建立了5條產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，6個(gè)產(chǎn)品獲行業(yè)認(rèn)證。開頭提及的納米硅溶膠，就是該研究落地和產(chǎn)業(yè)化的成果之一。
采用這些產(chǎn)品，能讓土壤中鎘砷活性下降60%，鐵膜固定量提高1倍，鎘從根至籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)下降高達(dá)40%。專家認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了稻田鎘砷同步鈍化的國(guó)內(nèi)外空白，實(shí)現(xiàn)了阻控技術(shù)的完全自主創(chuàng)新。
經(jīng)過湖南、廣東、廣西等多省多年系列應(yīng)用，效果優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)，成本低于美日先進(jìn)技術(shù)。“實(shí)現(xiàn)了‘土十條’規(guī)定的90%達(dá)標(biāo)率的目標(biāo)，為打贏國(guó)家凈土保衛(wèi)戰(zhàn)創(chuàng)建了可靠、有效的技術(shù)體系。”李芳柏說。
綠色生產(chǎn)：給“兩減”目標(biāo)吃下“定心丸”
綠色農(nóng)藥的創(chuàng)制一直是貴州大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士宋寶安幾十年來的研究重點(diǎn)。宋寶安領(lǐng)銜的項(xiàng)目獲得2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
當(dāng)前，針對(duì)蔬菜、水稻等作物主要病蟲害的藥劑品種單一、劑型老化、抗藥性加劇、飛防專用藥劑短缺。宋寶安團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制的仿生型殺菌劑丁吡嗎啉，比常規(guī)藥劑烯酰嗎啉防效提高15%，兼防炭疽病，對(duì)作物與環(huán)境安全；開發(fā)的噻蟲胺和噻蟲嗪等微膠囊顆粒劑，比克百威防效提高12%，增產(chǎn)6%以上，減藥50%以上，解決了現(xiàn)有藥劑安全性差的難題。近三年推廣應(yīng)用4127萬畝次，為植保科技進(jìn)步、農(nóng)藥行業(yè)發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品安全做出了貢獻(xiàn)。
而中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜與花卉研究所研究員張友軍團(tuán)隊(duì)，則針對(duì)韭蛆這種為害30多種蔬菜的害蟲，另辟蹊徑，不用農(nóng)藥就達(dá)到了理想的防治效果。這項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)獲得了2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
從南到北，張友軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走遍了我國(guó)韭菜主產(chǎn)區(qū)，進(jìn)行大量調(diào)研、信息收集，將田間問題帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)研究，再將研究成果返回田間進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證。
經(jīng)過17年的鉆研，張友軍團(tuán)隊(duì)終于明確了韭蛆在全國(guó)的發(fā)生危害規(guī)律，以及不同地域條件下韭蛆的共性生物生態(tài)學(xué)特點(diǎn)，揭示了韭蛆發(fā)生危害的災(zāi)變機(jī)制，找到了韭蛆的致命弱點(diǎn)和制約其種群增長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。
他們首次明確了高溫是抑制韭蛆種群增長(zhǎng)的關(guān)鍵因子，并利用韭蛆與韭菜對(duì)高溫耐受性的差異，開創(chuàng)性地發(fā)明了“日曬高溫覆膜”防治韭蛆新技術(shù)，在無需使用任何化學(xué)藥劑的情況下，就能將韭蛆100%殺死，而且還能提高韭菜產(chǎn)量，促進(jìn)其根系生長(zhǎng)。這一防控體系給韭菜安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。
過去3年，以“日曬高溫覆膜法”為核心的韭蛆防控技術(shù)體系在山東、河北、山西、河南等13個(gè)省市韭菜主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，將韭菜原有合格率從不足30%提高到97%。 山東省壽光市化農(nóng)鎮(zhèn)綜合服務(wù)站站長(zhǎng)張利煥告訴記者：“用日曬高溫覆膜法徹底解決了韭蛆的問題，不僅省了成本，提高了產(chǎn)量，重要的是韭菜質(zhì)量安全有保障，再也不用擔(dān)心出事了。當(dāng)天揭完膜就能看到防治效果，比打農(nóng)藥快多了。”
張友軍說：“核心技術(shù)‘日曬高溫覆膜法’不僅能夠消滅韭蛆，還能兼治土壤中其它不耐高溫的病蟲草害。尤其在其它作物新種植前，可以采用這一方法將原有土壤中不耐高溫的病蟲草害進(jìn)行消殺，大大減少作物生長(zhǎng)后期病蟲草的危害，對(duì)促進(jìn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效、生態(tài)保護(hù)和鄉(xiāng)村振興具有非常重要的意義。”
綠色標(biāo)準(zhǔn)：讓消費(fèi)者放寬心
自上世紀(jì)80年代以來，茶葉中的農(nóng)藥和污染物殘留問題就成為影響茶葉“健康”屬性、對(duì)外貿(mào)易和茶產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的重大負(fù)面因素。
“茶農(nóng)手里的茶賣不出去，喝茶的人喝得也不放心。解決這兩個(gè)問題，我們的茶產(chǎn)業(yè)才能變好。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所研究員陳宗懋告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。圍繞兩大問題取得的系列科研成果獲得了2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
陳宗懋通過國(guó)內(nèi)外調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)際上是參照水果、蔬菜、糧食等食用作物標(biāo)準(zhǔn)來制定茶葉中最大殘留限量（MRLs）標(biāo)準(zhǔn)，忽略了茶葉最主要的消費(fèi)方式是飲用而非食用的特性。
針對(duì)這個(gè)問題，陳宗懋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究識(shí)別了干茶和茶湯中農(nóng)藥和污染物殘留量的差異，發(fā)現(xiàn)干茶中的農(nóng)藥殘留量與進(jìn)入茶湯中的量相比，差距可達(dá)300倍。這就明確了國(guó)際上沿用40多年的以干茶中的殘留量為基準(zhǔn)制定MRLs的慣例并不科學(xué)，過高估計(jì)了農(nóng)藥和污染物殘留通過飲茶方式造成的人體健康風(fēng)險(xiǎn)。
陳宗懋因此率先提出，要以茶湯中的殘留量作為“有效風(fēng)險(xiǎn)量”的概念，探明了農(nóng)藥和污染物的水溶解度是有效風(fēng)險(xiǎn)量的決定因素，也是適用農(nóng)藥和禁限用農(nóng)藥確定的主要物化條件，并于1988年提出以有效風(fēng)險(xiǎn)量制定茶葉中MRLs的原則。
經(jīng)過近30年的不懈努力，該原則已被CAC-CCPR、歐洲食品安全局（EFSA）、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）等國(guó)際官方機(jī)構(gòu)和主要產(chǎn)茶國(guó)、消費(fèi)國(guó)認(rèn)可，用于MRLs制定和飲茶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，重構(gòu)了茶葉中MRLs制訂的國(guó)際規(guī)范，從源頭上保證了MRLs制定的科學(xué)性。“要在國(guó)際上擁有話語權(quán)，要靠科研、講道理，靠我們自己的力量。”
“如何選擇適合的茶園用農(nóng)藥是我一直想解決的一個(gè)問題，因?yàn)橛檬裁崔r(nóng)藥直接關(guān)系到飲茶者的健康風(fēng)險(xiǎn)暴露。”陳宗懋說。他和團(tuán)隊(duì)陸續(xù)開展了殘留農(nóng)藥在茶葉種植和加工過程中的沉積和消解規(guī)律研究，形成我國(guó)第一個(gè)在產(chǎn)前選用農(nóng)藥的作物評(píng)估體系，解決了茶產(chǎn)業(yè)中農(nóng)藥安全選用問題。以此為依據(jù)，篩選推薦了聯(lián)苯菊酯、噻嗪酮、炔螨特等低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥用于茶園病蟲害防治，降低了消費(fèi)者和茶園作業(yè)人員的高毒高風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)。
此外，他們聯(lián)合浙江大學(xué)，針對(duì)高檢出率的新煙堿類農(nóng)藥，研發(fā)了單克隆抗體靶向識(shí)別檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了茶鮮葉和干茶中4種新煙堿農(nóng)藥的高靈敏、特異性、方便快捷、低成本的快速檢測(cè)，檢測(cè)成本僅為質(zhì)譜測(cè)定的5%。
綠色檢測(cè)：做農(nóng)產(chǎn)品安全衛(wèi)士
如何實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥、違禁添加物等化學(xué)污染物的精準(zhǔn)識(shí)別與確證檢測(cè)，為農(nóng)產(chǎn)品中化學(xué)污染物的有效監(jiān)管提供更加精準(zhǔn)的手段，是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所研究員王靜團(tuán)隊(duì)一直期望解決的問題。十幾年來的系列科研成果獲得了2019年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
通常，存在于農(nóng)產(chǎn)品中的許多農(nóng)藥、違禁添加物及環(huán)境污染物等化學(xué)性污染物含量很低，而農(nóng)產(chǎn)品樣品基質(zhì)比較復(fù)雜，一些目標(biāo)物采用常規(guī)的方法很難從樣品中準(zhǔn)確高效提取出來，致使現(xiàn)有的檢測(cè)方法依然存在著檢不準(zhǔn)、檢不出、檢不多的技術(shù)難題。
從2007年開始，王靜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)潛心研究一種特異性識(shí)別材料——分子印跡聚合物，俗稱人工抗體。這種材料可以量身定制，就像鑰匙和鎖的關(guān)系。通俗來講，目標(biāo)物相當(dāng)于鑰匙，而分子印跡聚合物相當(dāng)于鎖，一把鑰匙只能開一把鎖，對(duì)需要檢測(cè)的目標(biāo)物具有特異性識(shí)別的能力，能夠從復(fù)雜的農(nóng)產(chǎn)品樣品中把所需要的目標(biāo)物精準(zhǔn)“抓取”出來。
王靜團(tuán)隊(duì)結(jié)合量子化學(xué)理論預(yù)測(cè)技術(shù)，進(jìn)行了全程創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)了雙模板分子結(jié)構(gòu)及配比與聚合物非均一性結(jié)合位點(diǎn)增加的相關(guān)性規(guī)律，發(fā)明了“類特異性”分子印跡設(shè)計(jì)技術(shù)，突破了分子印跡聚合物識(shí)別種類少的技術(shù)瓶頸，大大擴(kuò)展了一次可同時(shí)萃取的目標(biāo)物種類，先后成功研制了14類覆蓋109種化學(xué)污染物的分子印跡固相萃取柱。
這些產(chǎn)品彌補(bǔ)和解決了農(nóng)產(chǎn)品樣品前處理不能精準(zhǔn)特異性提取的技術(shù)瓶頸。目前，系列專利群已實(shí)現(xiàn)了技術(shù)轉(zhuǎn)讓和成果轉(zhuǎn)化。王靜團(tuán)隊(duì)和北京勤邦生物技術(shù)有限公司通力合作，成功制備了對(duì)硫磷、毒死蜱、克百威、三唑磷等親和性好、抗干擾能力強(qiáng)的44個(gè)化學(xué)污染物抗體，為實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)提供了核心材料。
經(jīng)過10余年系統(tǒng)研究，以檢得準(zhǔn)、檢得快、檢得多為目標(biāo)，王靜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在分子印跡設(shè)計(jì)、核心識(shí)別材料創(chuàng)制、免疫檢測(cè)增敏等核心技術(shù)上取得了重大突破，在保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和消費(fèi)者安全方面發(fā)揮了重要作用。
