中国核农学领军人陈子元的四个“第一”

1945年8月，美国连续向日本广岛和长崎投放了原子弹。两座城市瞬间摧毁，数万生灵顷刻陨灭。人类第一次见证了核能的巨大威力。日本投降的消息传来，陈子元正在专注于自己的无土栽培试验。但他绝未想到，自己以后的人生将与原子能紧密相连。

“你们光明日报能不能写写陈子元?他太值得写了!”这是邹先定教授第N次来电话向记者推荐了。

70岁的邹先定曾任前浙江农业大学宣传部部长、党委副书记,现任浙江大学关心下一代工作委员会顾问、宣讲团团长。他力荐的这位90岁的老者,就是中国核农学的先驱、中国核农学领域目前健在的唯一院士、原浙江农业大学校长陈子元。

“陈子元是我国核农学的先驱者和奠基人之一,是一位功绩卓著的农业教育家和德高望重的社会活动家。2012年,他入选‘老科学家学术成长资料采集工程’,最近他又荣获浙江省‘最美老干部’称号,家乡宁波还为其塑立铜像。你说值不值得写?”邹先定在电话里强调。

而在陈子元身后,则是一支2000多人的中国核农学“部队”。就像浓缩铀经核裂变挥发出巨大的核能一般,这支“部队”的能量堪比千军——

全世界核诱变的3000多个作物品种中,中国占900多个;全国作物耕种面积中,核诱变育种的耕种面积达20%;全国核诱变育种的油料作物每年达10多亿千克,核诱变育种的粮食每年增产达30亿千克。

基于此,中国被公认为是核农业大国。国际原子能机构这样评价:中国的核农学走在世界前列。

这一切都与陈子元有关。

2013年11月14日,记者来到浙江大学华家池校区,敲开了东大楼216室的房门。

1945年8月,美国连续向日本广岛和长崎投放了原子弹。两座城市瞬间摧毁,数万生灵顷刻陨灭。人类第一次见证了核能的巨大威力。

日本投降的消息传来,陈子元正在专注于自己的无土栽培试验。但他绝未想到,自己以后的人生将与原子能紧密相连。

战争结束了,陈子元欢欣鼓舞,但他更为核武器所导致的生灵涂炭扼腕叹息。

此时距陈子元大学毕业才一年,而正是这一年的工作使他成为“中国无土栽培第一人”。上海农科院园艺所王化研究员考证后得出这样的结论:陈子元的大学论文《植物的化学培植》中的“化学培植”就是无土栽培。

陈子元1924年出生于上海,祖籍宁波,他的父亲是中国第一个建厂生产骆驼绒的爱国实业家。陈子元聪颖过人,仅用4年就跳级读完了6年的初高中课程。

1944年,陈子元从上海大夏大学化学系毕业,因为父亲的工厂被日本人强行征用,他又坚决不肯与日本人合作,遂离职在家。

这个有着10个子女的家庭很快陷入经济窘境。作为长子,陈子元只好挑起养家的重担,大学毕业后便进入上海四维化学农场,跟随匈牙利籍植物生理学家蔡古从事无土栽培试验。

“试验很成功,无土栽培的番茄很受上海餐馆的欢迎。”陈子元追忆道。

然而,陈子元却未能沿着“中国无土栽培第一人”的路走下去,他走上的是一条和平利用原子能的学术之路。

1895年,德国物理学家伦琴发现X射线。一年后,法国科学家贝可勒尔发现铀的天然放射性。

人类从此进入原子时代。

1927年,瑞士科学家缪勒尔提出原子能对作物种子诱发突变将在植物改良上发挥重要作用。次年,斯达特勒利用X射线实现了对玉米和大麦的诱变。

原子核技术被用于农业,核农学由此诞生。

新中国成立后,陈子元转入大夏大学与光华大学合并成立的华东师范大学任讲师,1953年院系调整时调入浙江农学院,此后无论是1960年学校改成浙江农业大学,还是1998年浙江农业大学并入浙江大学,他都一直在大学从事教学科研工作。

1958年,我国农业院校纷纷把课堂搬到农村田头。这年10月,浙江农学院师生奔赴农村,陈子元作为一个大队的大队长率领部分师生来到浙江金华,开始了中国高校历史上奇特的办学经历。

然而下农村才两个月,陈子元便被紧急召回,一项新任务落在了他的肩上:学校选出8位青年教师由他带队赴上海接受培训。

正是这次培训彻底改变了陈子元的学术道路。

1956年,我国第一个12年科学发展规划《1956—1967年科学技术发展远景规划》制定,原子能和平利用被列为重点发展项目之一,原子能在农业上的应用随即被提上议事日程。这次培训正是由此而来。

陈子元和同事来到上海中苏友好大厦参加了“原子能和平利用讲习班”,主讲者是由苏联原子能局局长泽维斯基为组长的16位核技术专家,讲习班分设10个专题组,陈子元被分在同位素农业应用组并任组长。

两个月的培训结束,陈子元回校后马上受命组建我国农业高校第一个放射性同位素实验室,开始了我国核农学艰苦卓绝的先驱之旅。

1959年,浙江农学院同位素实验室虽然建成,但条件异常简陋,实验仪器短缺。实验室没有任何经验可循,只能边建设边工作,边开展科研边培养人才。

初创期的困难陈子元至今记忆犹新。同位素实验室建成后,在当时中国科学院副院长张劲夫的支持下,他们获得了放射源。

1959年10月,农学院谢学民等两位青年教师受命从北京将放射源取回。由于条件限制,他们将放射源放在一个铅罐里,再将铅罐放在一只铅桶里,上下左右填满沙子随身携带,就这样乘火车回了学校。

“回来后体检发现,白细胞急剧下降。”谢学民回忆道。

核辐射给他们上了实实在在的第一课。

“这下有人对放射性物质害怕了,甚至其他系有的人对同位素实验室避之犹恐不及,在路上遇到我们都要回避,担心我们身上有放射源会伤害他们。”谢学民说。

核辐射确实会对人体造成伤害,但科学进步有时需要作出牺牲。放射源被送到实验室后,陈子元亲自上阵操作。“你们还没有结婚,我已经有孩子了,我来吧。”他穿上防护服,在铅砖的屏蔽下打开铅罐盖,取出放射源进行实验。

中国核农学的探索就此开始。

1960年,浙江农学院与浙江农业科学研究所合并成立浙江农业大学与浙江省农业科学院,并创建核农学系——农业物理系,陈子元任分管业务副系(所)主任。

在当时,农业物理系充满着神秘感,招收的教师和学生都是又红又专,所学课程:放射化学、放射生物学、核物理、放射性测量等课目都以代号出现。邹先定就是当时被录取的学生之一。

也正是在1959年,陈子元第一篇核农学论文发表在浙江农学院学报上——《用放射性磷研究桑苗吸收磷肥的情况》。

就在中国核农学刚刚蹒跚起步时,中苏关系突然恶化,苏联停止了对中国的援助,撤回全部专家。同时,国内又连续遭遇严重的自然灾害。

核农学研究由热转冷,一些高校刚成立的农业物理系纷纷下马,教师也纷纷离岗。

陈子元在《陈子元核农学论文选集》自序中说——

“原子能在农业中的应用是一个新的研究领域,大家缺乏经验,需要在实践中不断进行探索,另一方面又期待迅速取得科研成果,由此‘遍地开花’。经过两年多的工作,虽然得到一些研究结果,但在农业生产上实用意义不大。因而有的同志产生动摇,不想再搞下去,又回到原来的教学岗位。对此,我作了冷静思考,认识到必须充分考虑同位素科研工作的特点,找出一个能促进农业生产有价值的研究课题。”

在一片寂寥中,陈子元顽强地坚持着。刚起步的中国核农学领域只有陈子元等少数人孤独的身影。他们没有退缩。他们看到了这一研究对改变传统农业的重要性。但是,如何找到一个符合核农学发展的课题呢?

1962年,美国学者蕾切尔·卡森的惊世之作《寂静的春天》出版,立即引起轰动。此书向人类破坏环境的行为发出了警报,环境污染问题引起了全世界的关注。

而在大洋彼岸,中国学者陈子元也开始关注卡森所关注的环境污染问题,并且着手研究应对办法——当卡森提出农药污染将对人类造成危害时,陈子元等已利用同位素示踪技术开始对农药残留问题进行研究。

20世纪60年代初,农药的广泛应用虽然减轻了病虫害造成的损失,使粮食增产,但大量使用农药也导致农作物产品的污染,农药残留导致人畜中毒事件时有发生。70年代初,浙江金华就发生了轰动全国的有机砷“稻脚青”使用过量导致的人畜中毒事件。

如何减少农药污染?使用农药必须要有安全标准。而要制订标准,就必须搞清楚农药在作物体及周边环境中的动态、数量、质量的变化。

此时,陈子元将研究方向定位于将同位素技术应用到农业科学和环境科学上,这正形成了我国核农学研究领域的重点。

要获取农药残留的所有信息,就必须对农药从农作物生长、收获、储存到进入人体的全过程进行了解,而要跟踪全过程,就必须给农药做上标记,这就像给汽车装上GPS定位仪器才能进行卫星定位跟踪一样,农药有了标记才能在跟踪中辨析。

自此,陈子元开始了放射性同位素标记农药的合成研究。

这是一条前无古人的新路,陈子元成为我国最早把同位素应用于农药残留研究的专家。

孙锦荷1962年毕业于华东师范大学化学系反射化学专业,随后成为陈子元的助手,开始了标记农药的合成研究。

“陈老师是我国将核技术用到农药研究上的第一人。”孙锦荷说,“1963年,为了搞清农药在茶叶中的残留,陈老师带着我骑自行车从华家池到杭州转塘的中国茶叶研究所,骑车单程就要一个半小时。碳-14标记化合物就放在自行车上,这是放射性物质啊,不允许随身携带的!但当时实在是没有条件。”

孙锦荷回忆,当时国内没有标记农药,向国外买又没有外汇,只好自己合成。合成就是将标记核素引入到农药的分子中,农药因为有了标记核素做标识,流到哪里都能跟踪。陈子元带着他们设计标记农药的合成路线,如有机硫农药的合成就要在硫酸钠中有硫-35核素开始,使农药分子含硫-35才可以用示踪技术跟踪。但这个过程非常复杂,将放射性核素与农药分子合成时,每一步反应都要详细记录,温度、压力、比例反复试验,一次次试验,一次次失败。大家非常焦急,陈子元鼓励他们不要灰心,一起寻找原因。

“会不会是试剂有问题?”陈子元提出疑义。当试剂重新蒸馏后发现沸点不对,确是试剂有问题,调换了试剂,合成成功了。

当时,农药残留问题还没有引起国内重视,研究还未得到国家以及相关部委的支持,难以立项。尽管如此,陈子元也一直没有停止脚步。

“文革”开始了,造反、批斗、政治学习,试验工作被迫停下。1967年,陈子元被首批解放,他买了英文、德文、俄文版的毛主席语录,每逢开会学习就拿出来读,借此巩固和提高自己的外语水平。

形势稍稍缓和,陈子元就恢复研究。在这样极端困难的情况下,他和同事硬是应用同位素示踪技术对多种常用农药在水稻、棉花、桑、茶、中药材上的吸收、残留、转移、消失和分解的规律进行了系统研究,明确了农作物农药残留量的多少与施药的数量、次数、时期、方式等有关。

研究在艰难中前行,但是成果何时才能应用于实际呢?前路茫茫,征途遥遥,中国核农学研究者苦苦翘盼。

1972年6月的一天,浙江农大接到农业部电话,内容是命陈子元火速赶赴北京接受任务。

北京西长安街农业部大楼,陈子元见到了当时的农业部科教司司长臧成效。

原来,中国一批农副产品出口欧洲,在当地海关被检测出农药残留量超标而被退回。这已经不是中国农副产品第一次被退回或销毁了。被退回出口产品不但造成了国家的损失,还要向外国赔偿,同时产品被退回的事实严重影响了中国的声誉。为此,有关领导指示,必须立即采取措施,杜绝此类事情继续发生。

20世纪70年代,我国的农药公害问题越来越严重。据统计,仅六六六、滴滴涕两种有机氯农药污染粮食就达250亿千克,被污染农田达2亿亩。特别是有机氯杀虫剂六六六使用范围广,在土壤中难以分解,残留期较长,污染非常普遍,农畜产品有1/3不符合食品卫生标准,问题非常严重。

农药残留是不当使用农药造成的,而原因是农民缺乏农药安全使用知识。可是,当时我国还没有一个农药安全使用的标准。因此,农业部决定,立即制订一部农药安全使用标准。

谁来担此重任?农业部在全国高校和科研机构中寻觅时发现,陈子元已在核农学领域多年从事农药残留问题研究,于是立即电召他进京。

1973年初,全国农药安全使用标准课题正式下达,这是一个需要全国农业及有关系统科研人员协作的大课题,农业部决定由陈子元总负责,统领全国有关科研机构协同作战。

中国攻克农药残留问题的大旗竖起,全国43个单位100多位科技人员云集在陈子元麾下,一场攻克农药残留问题的战役拉开了序幕。

邹先定回忆,陈子元在研究中引入动力学过程的概念,运用同位素示踪技术与动力学结合的示踪动力学理论和方法,以众多的试验参数建立起数学模型,用来研究农药及其他农用化学物质在生态环境中的去向与运动规律,使农药和农用化学物质与生态环境的单因子的、静态的关系变为复因子的、动态的关系,使定性关系变为定量关系。这一方法为我国农药安全使用提供了理论依据。

整整6年,陈子元运筹帷幄,决策千里,协调各方,戮力同心,课题组共编制出29种农药与19种作物组合的69项农药安全使用标准。

1978年,该项目荣获全国科学大会优秀科技成果奖,农业部技术改进一等奖,陈子元出席全国科学大会并被授予科技先进工作者称号。

1979年,我国第一部农药安全使用标准草案编制完成。1984年,国家正式颁布,这部农药国标一直沿用至今。

1985年9月10日,一封国际邮件出现在了陈子元的案头。信是国际原子能机构(IAEA)总干事汉斯·布吕克斯写来的。信中说,陈子元已被聘为国际原子能机构顾问委员会委员。

国际原子能机构成立于1957年,是联合国所属的独立机构,总部设在奥地利首都维也纳。其宗旨是通过技术合作和援助,促进核能和平利用。中国于1984年加入该组织。1985年,该机构向中国发出邀请,请中国派出一名在原子能和平利用上作出贡献的科学家担任顾问。总干事顾问委员会共由德、英、法、美、苏等国的16位核科学家组成。

陈子元是中国第一个在国际原子能机构顾问委员会任职的科学家。

那时,陈子元创立的同位素实验室已经发展为原子核农业科学研究所,他的研究也从农药残留扩展到农业生态环境保护。

陈子元的研究在深入,他采用放射性同位素示踪法和气相色谱等测量技术,研究农药在生态环境中的动态和变化规律。他主持并组织有关院、所承担了农业部的“农药对农业生态环境影响的研究”等重点项目,摸清了几种取代六六六的新农药在农业生态环境系统中的运动、变化规律,为开发高效低毒、低残留的新农药、新剂型和保护农业生态环境安全性评价提供了科学依据。

陈子元告诉记者,科研工作最重要的是要为经济社会发展和人民健康安全作出贡献。沿着这个方向,他们的研究填补了国内空白,学科迅猛发展,浙江农业大学生物物理专业成为国家级生物物理重点学科和博士后流动站学科点,被农业部定为核农学重点开放实验室,后被批准为核技术及应用的博士学位授予点。

陈子元带领核农所致力于植物诱变遗传与分子改良、同位素示踪与分子标记、应用分子生物物理、辐照工艺及加工研究,取得丰硕成果。

在中国核农学领域,陈子元卓然特立,成就誉及海外,联合国一官员评价:“世界上还没有一个国家像中国这样,在核技术农业应用上有如此庞大的队伍和完整的研究体系,有如此的研究成果。”

1985年12月4日至6日,国际原子能机构在维也纳召开顾问委员会会议,陈子元在会上作了原子能在中国农业上利用的报告。这是中国科学家第一次在该委员会上宣讲中国核技术和平利用所取得的成就。

1988年4月,中国原子能农学会第三次会员代表大会召开,陈子元当选为理事长。

2013年11月14日早上8点半,陈子元像平常一样走出家门,步行前往办公室。从教师宿舍到浙江大学华家池校区的办公室整1500步,到核农所实验楼1650步。

数十年来,陈子元一直这样坚持步行上班。

尽管已经年届九旬,跨入资深院士行列,陈子元还是坚持每天到办公室,上午处理有关事务,上网浏览世界科技最新动态;有时下午到实验室指导学生,解答学生的问题,乐此不疲。

 14日上午9时,记者如约来到东大楼216室。陈子元的办公室竟是如此简陋,10多平方米房内,5个书橱环立两壁,半圈沙发栖于窗前,书籍杂志从装得满满当当的书橱中“溢出”,挤满墙角、沙发甚至占领了办公桌。

 “我是1981年搬到这里的。”陈子元说,“1979年我担任浙江农大副校长,1983年担任校长,1991年当选为中国科学院学部委员院士,我的办公室从没动过,已经32年了。”

 简陋的背后却是无比的辉煌。

 2004年,中科院前院长、全国人大常委会原副委员长路甬祥在陈子元80华诞时发来贺信称:“您是我国著名的核农学家。在从事科学研究的五十多年中,您热爱祖国、献身科学、兢兢业业、治学严谨,为祖国的科技事业倾注了大量的心血。您培养教育的一大批优秀科技人才,已成为我国农学事业的骨干力量”。

 陈子元之后,相继担任核农所所长的谢学民、孙锦荷、徐步进三位教授也接受了记者的采访。相比起院士,他们更喜欢称陈子元为陈老师。他们表示,陈子元在中国核农学上贡献巨大,其专著《核技术及其在农业科学中的应用》《核农学》《中国核农学》《陈子元核农学论文选集》等8部在国内外学术界颇具影响。其中,《核技术及其在农业科学中的应用》被评为“20世纪80年代中国核农学领域中内容最为丰富的专著”。

 徐步进说,我国的核农学是在陈子元的带领下开展起来的。而核技术对我国农业的贡献巨大,从20世纪90年代到2000年期间,我国从事核农学研究的科技人员仅2000多人,而核农学对农业的贡献率却占到整个农业的10%。中国是世界上利用核技术诱变育种最大的国家,核技术诱变育种占全世界的1/4。陈子元支持开展的“辐射植物诱变育种”研究在核农所已成功培育出了20多个突变植物品种,包括水稻、小麦等农作物。

 其中,“浙辐802”是全球推广面积最大的诱变水稻品种,问世以来累计推广面积已达2亿多亩,按每亩比普通水稻增收40千克稻谷计算,经济效益就达20多亿元。

 20世纪80年代以来,陈子元将核农学研究和应用领域拓展到包括农、林、牧、副、渔在内的大农业,并且覆盖到生产全过程。他将核农学与电子计算机、生物技术等高新技术手段相结合,把核农学的研究水平、测试效果和结论的解析提升到一个新的高度,从而在促进科技进步、社会发展等方面发挥更大的作用。

 2005年10月,国际原子能机构(IAEA)与浙江大学共建“植物种质突变创新及开发合作中心”,这也是IAEA在全球10个合作中心中最早设立的一个。

 “陈老师懂英语、德语、俄语和日语,每天还随身带个笔记本,看到听到什么都会在小本子上密密麻麻记录着自己有参考价值的东西。他的勤奋是有名的。”孙锦荷说,“他知识面很广,学化学,其他学科也学,阅读面很宽。他虚怀若谷,凡是他要去学的东西,一定会与人讨论,请教。还跟晚辈学习,直到现在还在学习。”

 浙江大学盖了一幢院士楼,陈子元分得一套,但他却谢绝了,至今仍住在华家池。“离家太远,每天来回核农所不方便。”他解释道。

 “我只是一名普通的教师,一切归功于党和人民,归功于集体。”陈子元谦虚地说。