中国科学院：知识创新工程

   

无公害农业

 

餐桌上天天都离不开的蔬菜，你吃起来放心吗？它们看起来鲜嫩欲滴，却让人为它担忧。自上个世纪60年代，西方国家为了解决石油农业所带来的环境和食品问题，相继提出了有机农业、生物农业、自然农业、生态农业等多种形式的替代农业。这些替代农业在推广上都有一定的局限性，发展十分缓慢。无公害农业作为一条新的农业发展途径在这种背景下应运而生。

20世纪90年代，中科院的专家们提出了无公害农业这个全新概念。它是指在无污染区域内或已经消除污染的区域内，充分利用自然资源，最大限度的限制外源污染物质进入农业生产系统，生产出无污染的安全、优质、营养类产品，同时生产及加工过程不对环境造成危害。农产品由普通产品发展到无公害农产品，再发展至绿色食品或有机食品，已成为现代化农业发展的必然趋势。在中国科学院知识创新工程的支持下，我国无公害农业从无到有，逐步发展起来。

发展无公害农业，研制无公害的农药、化肥是一个重要的环节。

目前我国农药年使用量已达25万吨，其中包括一些高毒性与高残留品种。有机氯农药虽已停用十几年，但在许多食品中仍有较高的检出率。甲胺磷等农药，虽然杀虫力强但由于毒性大，已不允许用于蔬菜、茶叶等食用作物。有些农药长时间使用会使虫害产生耐药性，农民只有靠加大药量来抑制虫害，往往会造成农药残留过量。由此可见农药使用引起的污染问题已不容忽视。

我国科研人员经过十多年的潜心钻研，研制出一种以中草药为主要原料，采用科学方法提取有效成分的生物农药。经过反复的室内配方筛选和田间药效试验证明它不仅在防治作物病害方面效果显著，而且对促进植物的生长及防治蚜虫和菜青虫等虫害也有较好的作用。

通过平板抑制试验可以看出，以中药为主要成分的生物农药对番茄早疫病、西瓜枯萎病、黄瓜枯萎病、玉米小叶斑病等多种作物病害均有较好的抑制作用，50倍的抑制生长率达95%以上。

在四川永丰茄苗试验田，专家分别用生物农药50倍、100倍、200倍和清水对照处理的茄苗，经过三次用药后，50倍处理与清水处理的茄苗在植株生长高度、叶色及根的生长方面均有显著差异。

在四川大邑花菜试验田，专家们分别用生物农药50倍和清水处理的花菜。清水处理组的花菜叶子和菜心已被菜青虫啃得伤痕累累。而药剂处理组的叶子和菜心长势很好，没有受到虫害。

田间试验证明这种生物农药在对抗病虫害和促进生长方面有一定的作用。

给人治病的中草药现在变成了给农作物治病的安全、环保的天然农药。经过急性毒性试验证明：口服和接触均无毒性发作。

中国的生态农业目前还处于起步阶段，但有着巨大的发展潜力，在不久的未来，它将成为一个新兴的食品支柱产业。

 

打开更微小的世界

 

纳米其实是一种长度单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于十个氢原子一个挨一个排起来的长度。20纳米才相当于1根头发丝的三千分之一；遗传物质DNA的螺旋结构的半径是1纳米，而1个典型病毒的大小是100纳米。

当物质加工到100纳米以下时，往往产生既不同于微观原子、分子，又不同于宏观物质的超常规特性，具有这种特性的材料称为纳米材料。人们想利用的就是纳米材料所具有的这种一般现有材料所不能实现的功能与用途。由于一个原子的大小约为十分之一纳米，所以纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵和安排原子、分子来创造新物质。用通俗的话来说就是一个原子一个原子地制造物品。

2000年10月由中科院物理、化学、材料科学、微电子、生命科学等领域从事纳米科技研究的精英组成的中国最大的纳米技术研究和发展中心――中科院纳米科技中心成立。

 

看得见原子的眼睛

 

要与原子打交道可不是件容易的事。因为人类无法用自己的眼睛真正看到原子的模样。直到1982年科学家发明了研究纳米的重要工具――扫瞄隧道显微镜，才为我们揭开了一个可见的原子世界。

这是中科院自行研制的扫描隧道显微镜。它的探头上有个针尖只有原子大小的探针，当探针接近所要探测的物体并进行扫描，根据量子隧道效应就能绘出物体表面原子排列的样子。

这就是扫瞄隧道显微镜描画出的物质表面原子的排列模样。

 

操纵原子的手

 

纳米技术是通过控制、设计单个原子或分子来创造新物质，那么如何能抓住那些小得不能再小的原子呢？

这还要靠扫瞄隧道显微镜。它的探针就像一只灵巧的手，能抓住原子并对原子进行搬移。人们终于可以按自己的意愿搬动原子，向重新组构物质创造新物质迈出了第一步。

1993年中科院真空物理实验室用原字写出了“中国”两个汉字，我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。

 

纳米材料中的明星

 

这个像用铁丝网卷成的空心圆柱就是纳米碳管。它的质量是相同体积的钢的六分之一，而强度却是钢的10倍，抗拉强度和韧性也是目前材料中最强的。纳米碳管中空的结构可以存储高密度的氢气，为未来环保汽车提供源源不断的清洁能源。它已成为纳米家族中最耀眼的明星，并将是未来最佳纤维的首选材料。

纳米材料和技术的大规模应用可望在10年内实现。现阶段纳米材料和纳米技术正向新材料、微电子、计算机、医学、航天航空、环境、能源、生物技术和农业等诸多领域渗透，并得到不同程度应用。在中科院创新工程的支持下，我国科学家将在“小”世界里创造出“大”成果。

1993年，中科院北京真空物理实验室成功写出“中国”二字。

1998年，我国科学家用非水热合成法制备出金刚石纳米粉。

1999年，中科院物理所合成出世界上最细的碳纳米管。

1999年，中科院金属研究所合成出高质量的碳纳米储氢材料。

2000年，中科院金属所首次发现纳米金属的超塑延展性。