国家奖里的农产品安全
1月10日出炉的2019年度国家科学技术奖共评选出296个获奖项目和12名获奖科技专家。其中，农业领域获奖项目达39项。获奖项目呈现出一大特点是农产品安全及深加工技术实现新突破。
从农田土壤环境重金属阻控技术到高效安全绿色新农药创制，从另辟蹊径不用农药杀灭虫害到探明农药残留机理打消消费者疑虑，再到全面的农产品安全检测手段，国家奖里的农产品安全技术有力提升了从生产到餐桌全过程的消费安全水平。
绿色阻控：切断重金属“入侵”途径
李芳柏（左）在田间调查采样。李芳柏供图
通过稻田喷施一种新型材料纳米硅溶胶，就能改变水稻植株中重金属的分配，减少稻米中的重金属积累。1月10日，广东省生态环境技术研究所所长、研究员李芳柏团队的成果获得2019年度国家科学技术进步奖二等奖。
李芳柏告诉《中国科学报》，我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求，水稻是重金属超标最为严重的粮食作物，而镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。“以农产品安全为目标，以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术，是农田重金属污染治理的新思路，对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。”
大面积轻中度污染稻田安全利用的关键，是降低重金属活性、抑制向籽粒转移的阻控技术。 李芳柏表示，该成果历经10余年联合攻关，在国内外率先创建了土壤—水稻系统“多界面—多过程—多元素”的阻控技术体系，取得了系统性创新成果。
铁是稻田中最为重要的活性元素，稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽。李芳柏介绍，调控铁与碳/氮循环的耦合过程，可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性，从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。
而硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关，外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达，提高其解毒功能基因表达，从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。
基于以上原理，李芳柏带领团队研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术，并研制了相应的产品，可有效降低稻米中镉/砷含量，从而提高稻米的安全性，具有广阔的应用前景。
李芳柏从事生态环境与土壤研究长达20余年。据他介绍，这一生理阻隔技术目前已达到产业化水平，通过技术转让，建立了5条产业化生产线，6个产品获行业认证。开头提及的纳米硅溶胶，就是该研究落地和产业化的成果之一。
采用这些产品，能让土壤中镉砷活性下降60%，铁膜固定量提高1倍，镉从根至籽粒的转运系数下降高达40%。专家认为，这项技术填补了稻田镉砷同步钝化的国内外空白，实现了阻控技术的完全自主创新。
经过湖南、广东、广西等多省多年系列应用，效果优于国内外同类技术，成本低于美日先进技术。“实现了‘土十条’规定的90%达标率的目标，为打赢国家净土保卫战创建了可靠、有效的技术体系。”李芳柏说。
绿色生产：给“两减”目标吃下“定心丸”
“日晒高温覆膜”为核心的绿色防治技术体系创制与功能验证。张友军供图
绿色农药的创制一直是贵州大学校长、中国工程院院士宋宝安几十年来的研究重点。宋宝安领衔的项目获得2019年度国家科学技术进步奖二等奖。
当前，针对蔬菜、水稻等作物主要病虫害的药剂品种单一、剂型老化、抗药性加剧、飞防专用药剂短缺。宋宝安团队创制的仿生型杀菌剂丁吡吗啉，比常规药剂烯酰吗啉防效提高15%，兼防炭疽病，对作物与环境安全；开发的噻虫胺和噻虫嗪等微胶囊颗粒剂，比克百威防效提高12%，增产6%以上，减药50%以上，解决了现有药剂安全性差的难题。近三年推广应用4127万亩次，为植保科技进步、农药行业发展、农产品安全做出了贡献。
而中国农业科学院蔬菜与花卉研究所研究员张友军团队，则针对韭蛆这种为害30多种蔬菜的害虫，另辟蹊径，不用农药就达到了理想的防治效果。这项独创性技术获得了2019年度国家科学技术进步奖二等奖。
从南到北，张友军带领团队走遍了我国韭菜主产区，进行大量调研、信息收集，将田间问题带回实验室进行系统研究，再将研究成果返回田间进行跟踪验证。
经过17年的钻研，张友军团队终于明确了韭蛆在全国的发生危害规律，以及不同地域条件下韭蛆的共性生物生态学特点，揭示了韭蛆发生危害的灾变机制，找到了韭蛆的致命弱点和制约其种群增长的关键因子。
他们首次明确了高温是抑制韭蛆种群增长的关键因子，并利用韭蛆与韭菜对高温耐受性的差异，开创性地发明了“日晒高温覆膜”防治韭蛆新技术，在无需使用任何化学药剂的情况下，就能将韭蛆100%杀死，而且还能提高韭菜产量，促进其根系生长。这一防控体系给韭菜安全生产提供了技术保障。
过去3年，以“日晒高温覆膜法”为核心的韭蛆防控技术体系在山东、河北、山西、河南等13个省市韭菜主产区进行了推广应用，将韭菜原有合格率从不足30%提高到97%。 山东省寿光市化农镇综合服务站站长张利焕告诉记者：“用日晒高温覆膜法彻底解决了韭蛆的问题，不仅省了成本，提高了产量，重要的是韭菜质量安全有保障，再也不用担心出事了。当天揭完膜就能看到防治效果，比打农药快多了。”
张友军说：“核心技术‘日晒高温覆膜法’不仅能够消灭韭蛆，还能兼治土壤中其它不耐高温的病虫草害。尤其在其它作物新种植前，可以采用这一方法将原有土壤中不耐高温的病虫草害进行消杀，大大减少作物生长后期病虫草的危害，对促进农民增收、农业增效、生态保护和乡村振兴具有非常重要的意义。”
绿色标准：让消费者放宽心
陈宗懋团队与茶农进行技术推广交流。陈宗懋供图
自上世纪80年代以来，茶叶中的农药和污染物残留问题就成为影响茶叶“健康”属性、对外贸易和茶产业绿色发展的重大负面因素。
“茶农手里的茶卖不出去，喝茶的人喝得也不放心。解决这两个问题，我们的茶产业才能变好。”中国工程院院士、中国农业科学院茶叶研究所研究员陈宗懋告诉《中国科学报》。围绕两大问题取得的系列科研成果获得了2019年度国家科学技术进步奖二等奖。
陈宗懋通过国内外调研发现，国际上是参照水果、蔬菜、粮食等食用作物标准来制定茶叶中最大残留限量（MRLs）标准，忽略了茶叶最主要的消费方式是饮用而非食用的特性。
针对这个问题，陈宗懋带领团队研究识别了干茶和茶汤中农药和污染物残留量的差异，发现干茶中的农药残留量与进入茶汤中的量相比，差距可达300倍。这就明确了国际上沿用40多年的以干茶中的残留量为基准制定MRLs的惯例并不科学，过高估计了农药和污染物残留通过饮茶方式造成的人体健康风险。
陈宗懋因此率先提出，要以茶汤中的残留量作为“有效风险量”的概念，探明了农药和污染物的水溶解度是有效风险量的决定因素，也是适用农药和禁限用农药确定的主要物化条件，并于1988年提出以有效风险量制定茶叶中MRLs的原则。
经过近30年的不懈努力，该原则已被CAC-CCPR、欧洲食品安全局（EFSA）、美国环境保护署（EPA）等国际官方机构和主要产茶国、消费国认可，用于MRLs制定和饮茶风险评价，重构了茶叶中MRLs制订的国际规范，从源头上保证了MRLs制定的科学性。“要在国际上拥有话语权，要靠科研、讲道理，靠我们自己的力量。”
“如何选择适合的茶园用农药是我一直想解决的一个问题，因为用什么农药直接关系到饮茶者的健康风险暴露。”陈宗懋说。他和团队陆续开展了残留农药在茶叶种植和加工过程中的沉积和消解规律研究，形成我国第一个在产前选用农药的作物评估体系，解决了茶产业中农药安全选用问题。以此为依据，筛选推荐了联苯菊酯、噻嗪酮、炔螨特等低风险农药用于茶园病虫害防治，降低了消费者和茶园作业人员的高毒高风险农药暴露风险。
此外，他们联合浙江大学，针对高检出率的新烟碱类农药，研发了单克隆抗体靶向识别检测技术，实现了茶鲜叶和干茶中4种新烟碱农药的高灵敏、特异性、方便快捷、低成本的快速检测，检测成本仅为质谱测定的5%。
绿色检测：做农产品安全卫士
创制了14类具特异性和高选择性的MIP固相萃取产品。王静供图
如何实现对农产品中农药、违禁添加物等化学污染物的精准识别与确证检测，为农产品中化学污染物的有效监管提供更加精准的手段，是中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所研究员王静团队一直期望解决的问题。十几年来的系列科研成果获得了2019年度国家技术发明奖二等奖。
通常，存在于农产品中的许多农药、违禁添加物及环境污染物等化学性污染物含量很低，而农产品样品基质比较复杂，一些目标物采用常规的方法很难从样品中准确高效提取出来，致使现有的检测方法依然存在着检不准、检不出、检不多的技术难题。
从2007年开始，王静带领团队潜心研究一种特异性识别材料——分子印迹聚合物，俗称人工抗体。这种材料可以量身定制，就像钥匙和锁的关系。通俗来讲，目标物相当于钥匙，而分子印迹聚合物相当于锁，一把钥匙只能开一把锁，对需要检测的目标物具有特异性识别的能力，能够从复杂的农产品样品中把所需要的目标物精准“抓取”出来。
王静团队结合量子化学理论预测技术，进行了全程创新，发现了双模板分子结构及配比与聚合物非均一性结合位点增加的相关性规律，发明了“类特异性”分子印迹设计技术，突破了分子印迹聚合物识别种类少的技术瓶颈，大大扩展了一次可同时萃取的目标物种类，先后成功研制了14类覆盖109种化学污染物的分子印迹固相萃取柱。
这些产品弥补和解决了农产品样品前处理不能精准特异性提取的技术瓶颈。目前，系列专利群已实现了技术转让和成果转化。王静团队和北京勤邦生物技术有限公司通力合作，成功制备了对硫磷、毒死蜱、克百威、三唑磷等亲和性好、抗干扰能力强的44个化学污染物抗体，为实现快速检测提供了核心材料。
经过10余年系统研究，以检得准、检得快、检得多为目标，王静带领团队在分子印迹设计、核心识别材料创制、免疫检测增敏等核心技术上取得了重大突破，在保障农产品质量安全和消费者安全方面发挥了重要作用。
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