获2013年度天津市科技重大成就奖人物系列专访之二
李正名“弯下腰来”为三农服务(图)
作者:何玉新 实习生 张涵 摄影 张磊
李正名
1931年生于上海,著名有机化学家,中国工程院院士。1953年本科毕业于美国埃斯金大学化学系,1956年研究生毕业于南开大学化学系。现任南开大学化学学院讲席教授、农药国家工程研究中心(天津)主任。主持研制出我国第一个具有自主知识产权的超高效绿色除草剂“单嘧磺隆”。曾获国家技术发明二等奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步一等奖等奖项。
印象:科研创新先锋
3月27日上午,天津市科学技术奖励大会在天津礼堂举行,中国工程院叶声华、李正名两位院士被授予2013年度天津市科技重大成就奖。
约访李正名院士之前,记者在网上百度到一张照片。画面中的李院士一手拿着一束稻穗,一手抓着一把杂草,身后是一望无际的农田。如果不是那副眼镜,恐怕很难把这位农田里的长者与“科学家”这个称谓联系起来。但了解了李院士的工作之后,你会发现,这位院士又有点像半个“农民”,他的科研工作在农田和实验室同时开展,他所做的一切科研都围绕着一个主题——为国家的农业发展做贡献。
在李正名的领导下,南开大学元素有机化学国家重点实验室和农药国家工程研究中心共同创制了具有我国自主知识产权的超高效绿色除草剂单嘧磺隆;他带领团队研发的“粉锈宁新工艺”在1993年获国家科技进步一等奖,目前仍为我国杀菌剂骨干品种。
4月17日,在位于南开大学伯苓楼的办公室里,记者见到了这位与众不同的科学家。他坐在沙发上,背后墙上有一大块黑板,黑板上方挂着一幅照片,是曾任南开大学校长的著名化学家杨石先的肖像。从1953年留学归国初到南开算起,李正名既是杨石先的科研助手,又是杨老的第一名研究生。他与恩师朝夕相处三十余年。杨石先校长曾经提出“化学应为发展学科繁荣经济做出贡献”,这句话也一直是李正名和同事们在工作中的指导思想。
83岁高龄的李正名院士仍坚持在科研一线,每天早上按时去单位上班,晚上11点睡觉。这种生活习惯他保持了多年。“我常说自己能力有限,所以工作不敢懈怠。如果让我天天在家休息,单纯地看看报纸,喝喝茶,出门旅旅游,我觉得那种生活与我原来的人生目标相差太远了,那样下去我会很不习惯的。”
多年以来,李正名一直“弯下腰来”,为三农服务,为国家服务。他认为,在未来的发展中,科学创新将进一步与技术创新相结合,通过科技创新不断地改革生产方式与生产制度。他们科研的目标是新一代农药,即绿色农药、生态农药、无公害农药。“我们要探索和建立各种新反应、新工艺,力争达到废水零排放,这要花很多精力、采用很多新的技术,但是通过改革创新应可以做到,今后我们应该积极发展生态化学、生态化工,这是我们未来的发展方向。”
创制具有自主知识产权的除草剂
在李正名院士的主持下,自1990年到2006年,南开大学建立了自己的磺酰脲类化合物活性三要素理论,修正和发展了国际上公认的磺酰脲构效关系理论,创制出我国第一个具有自主知识产权的谷子专用除草剂——单嘧磺隆。这种新除草剂每亩耕地只施用一克药剂,可以控制整个生长周期杂草的生长与繁殖,解决了长期以来谷田除草无药的技术难题。所发明的另一个麦田专用除草剂单嘧磺酯,每亩地用药售价一元钱,这样农民都用得起。自上世纪90年代以来,这两种新超高效对环境生态友好的绿色除草剂在华北、东北地区共示范推广500万亩,销售额2330万元,社会效益达5.9亿元。
1983年,国家自然科学基金开始资助“农药基础研究”。两年后,南开大学建立了元素有机化学国家重点实验室,将“农药基础研究”作为其主要科研方向之一。上世纪90年代初,李正名的研究组开始对磺酰脲类除草剂进行系统研究。李正名说:“美国相关的理论已经达到很高水平,我们开始时跟着美国的方向走,先做实验,找出它的理论依据。”研究组先后合成做了900个新分子进行研究,在这个过程中,李正名发现美国科学家在这方面的理论有漏洞,“我自己也不相信,其实如今世界上各国发明专利已经把这方面的理论全部覆盖了,根本不太可能有新的发现。我们的发现实在有点偶然性。有了这个理论上新的发现点,以后的技术创新才敢往下做。”
创制一种有自主知识产权的新药是跨学科、跨专业的复杂的系统工程。因为经费不足、失败风险大、消耗时间长等原因,一般科技人员不太愿意做这类创制新药的课题。“搞新药,失败是大多数,而成功是很幸运的事。”但李正名从一开始就觉得这是非常有意义的挑战,因为我们国家迟早要走自己发明创制的道路。 “据国外统计,创制开发一个高水平新农药品种的全过程平均要两亿美元,创制一个新医药品种的费用还要高好几倍。我们在经费上一直十分困难,从科技部和其他部门这边申请点,那边申请点,十几年中大概要了几百万元,已经很不容易了,但是人力成本没有计算在内。”
实验结果出来以后,研究组为这种新除草剂农药申请了发明专利。经过漫长的开发示范推广和进行各种环境生态的测试,一直到2007年,单嘧磺隆成为新中国成立以来第一个获得国家新除草剂正式登记证的创新品种。美国《化学文摘》杂志把单嘧磺隆列为新的物质,并给予了一个新的注册号;2010年,英国《国际农药新产品手册》也收录了我国创制的这个除草剂品种。
追随杨石先服务国民经济
李正名毕业于美国南卡州埃斯金大学化学系。那是1953年,新中国刚刚成立,当时美国方面禁止理工科的中国留学生回到中国大陆,学校的系主任也希望成绩优异的李正名能留下来继续念研究生。他的心里有过斗争,但最终还是选择了回到祖国。
和李正名一起回国的有四十多名学生,他们去教育部报道。领导问李正名有什么想法,他说自己是学有机化学的,希望去个有机化学专业比较好的学校。“他们了解到南开大学的这个专业比较好,就跟我商量是不是去南开大学。我拎了个箱子就来报到了。”
到南开大学之后,当时的校长杨石先教授安排李正名做自己的研究生和助手。杨石先是研究元素有机化学和农药化学的老专家,并长期从事化学教育工作。可以说,无论在学术方面还是做人方面,杨石先对李正名都有很深的影响。
上世纪50年代初期,杨石先发现国际上农药研究有从无机农药、植物性农药向有机农药过渡的趋势,于是他提出搞有机农药化学的研究。“那时候外国对我们搞封锁,仪器、药品什么都没有,基本谈不上科研条件。后来杨老带着我们摸索着总算做出一些成果,发表了论文。”李正名说。
1962年10月,杨石先根据全国第二次科技发展规划会和全国农业规划会的精神,在中国高等学校中成功地建立起第一个化学专业研究机构——南开大学元素有机化学研究所,并亲自担任第一任所长,使高等学校既是教育中心又是科研中心的设想变成现实。
这一年,李正名追随杨石先进入元素有机化学研究所工作。“一开始我跟着苏联专家搞有机磷化学,纯学术性的研究。后来杨老让我搞农药研究,这是有一定应用前景的学科。”从学术性到应用性,李正名开始思考一个问题——科学同技术如何才能更好地结合?“我们搞科研分为两种,一种是纯学院式研究,一种是应用科学性研究。前者要求发表高水平学术性文章,对培养研究生是个很好的全面训练,也是重要的一个教育环节。但不能要求所有的科研人员都把写文章当成自己的全部任务,要考虑国民经济的迫切需求和不断发展的学术前沿,我的想法要把科学创新和技术创新很好地结合起来,还一定要很好地结合国情,把科研创新成果通过进一步开发转化,为国民经济服务。”
1967年,来到南开大学的工宣队宣布学校停止招生,并进驻元素有机化学研究所,牌子被砸掉,科研人员全部下乡。直到1974年,杨石先去北京参加中央领导主持的知识界座谈会,回来对李正名说,我们国家终于又要重视科学了!在那之后,科学界迎来了春天。1978年3月,全国科学大会召开,47岁的李正名和他的研究组因应化工部下达任务的要求,成功解决了“新杀菌剂叶枯净合成工艺”问题,填补了国内技术空白,受到大会的表彰。
为出成果甘当配角
1980年,李正名到美国联邦政府下属的国家农业研究中心做访问学者。那里是专门研究农业科技创新和前沿问题的国有大型研究机构,有1600多名科研人员,其中包括500多名博士。李正名在这家中心的化学研究室搞无公害农药,研究昆虫的费洛蒙。“费洛蒙是昆虫触角分泌的一种非常微量的物质,昆虫在求偶、遇到天敌时都要靠这种超微量物质传递信息,稍后在阳光下分解为无害体。美国深山里有一种严重危害森林资源的害虫叫‘舞毒蛾’,那里树林特别稠密,人都进不去。美国科学家想了个办法,用飞机喷洒该药物,人工将自然环境里的费洛蒙浓度增加几百倍,让雄性舞毒蛾找不到配偶的信息,阻止这种昆虫繁殖。该试验达到了预定目标。”
李正名亲身参与了这种绿色农药的研制过程。后来回到国内,他曾尝试将这种技术用到茶叶种植植保上,但发现成本太高,茶农用起来很不现实。事实上,美国大的公司也不看好这类无公害农药,投资太大,农民在使用时的技术要求也很严格,因达不到经济效益回报率,往往用其他农药来代替。“所以回国后研制了两年以后我便自己放弃了这个课题方向,我要做农民买得起的农药。”
在美国的研究机构,李正名学到了先进的科学技术,同时也学到了科学机构的现代化管理方式。“我们系的系主任每天早上给各个合作方打电话,有些工作他以配角的身份参加。这种工作方法对我有很大启发,像国内我们都是PI制——一个教授带几个学生,教授之间不能进行更充分的合作,因为目前的考核制度要计算合作过程中谁是主角等复杂问题。后来在工作中,有时候我就去当配角,因为有些地方是我的长处,但有些地方我也懂得很少。有一次我们申报国家科技奖,我是这个全国科技攻关组的副组长,领导分配将我排在第二位,因涉及将来晋升时的计分问题,出现了一些纠纷,导致各单位都不能申报奖励。我跟领导说,把我排在后面吧,总算暂时化解了矛盾。在现代化科技体制里,尤其在一个跨学科、跨专业的科技团队里,虽然每个人的能力大小有所不同,但每个人的大小贡献都应受到尊重。对配角作用的评价体系有待考核制度的进一步完善,因为很多情况下配角不可或缺,我们对此应该保持一个公正的、客观的态度。”
在美国工作两年后,李正名回到南开大学,担任元素有机化学研究所所长。那是中国科学技术开始快速发展的时期,正是通过李正名这一批科学家的努力,中国的科学技术与发达国家的差距不断缩小。1995年,在日本农药学会20周年庆典上,李正名被授予“外国科学家荣誉奖”。“过去日本同行不了解我们,在他们看来,中国各方面的技术和他们相比差距很大。当时每两年有一次中日农药科技交流会,我曾经带领我国农药代表团到日本参会,他们听了我们各位代表的报告都感到很好。那次获奖我一点思想准备也没有,中国一共有两个人获奖,我是其中一个。这说明我们中国在这个领域已积累了一定的基础,也算是对我国科技进步的一种认可吧。”
农药创制一定要符合国情
李正名出生于上海一户殷实人家,从小在上海长大,后来到苏州东吴大学附属高中读书,又申请到美国一所私立大学的奖学金出国留学,回国后在南开大学任教。这样的成长履历,似乎让人很难把他与农民、农药联系在一起。但他却坚决地选择了这个研究方向,并为此付出了全部心血。
谈到这个问题,李正名说,上世纪六七十年代知识分子频频下乡开荒,科研和教学一度被迫中断,让他这样的知识分子内心多少感到学非所用,有点委屈,但同时又让他有机会直接体验到当时农民生活的艰辛,为农民做点事情的想法越来越强烈。
“我下乡好多次,去过宝坻,还去过河北省沧州、吴桥。几次下乡都住在农民家里,村里给我们吃窝头,我觉得是粗粮,很难下咽,但后来看到农民自己吃的都是稀粥,给你窝头,已经是很尊重你了。在当时的历史时期,农民生活十分俭朴。我看到生产队长每次做饭之前都要到邻居家用麦秸引火,我问他,队长你买盒火柴多好,才一分钱一盒。他说老师啊,我跟你说,我一分钱也没有,每年还欠队上好多钱,口粮也是队里发的。”
下乡之前,李正名根本不知道当时有些贫困地区的农村是这种情况。“下乡后对我的人生观有很大改变。比如说我们搞农药,一定要符合国情。有些同志做出来的东西很好,但计算后每一亩地要花几百或一千多元来买药,农民哪里负担得起?中国农民和外国农民不一样,在不了解国情的情况下搞科研,可能科研搞得非常好,但是仍旧不能解决实际问题。所以下乡的经历对我来说也是很重要的教育,让我在实践中逐步理解了多少年来我国农村生活环境的实际情况。”
时至今日,每当李正名遇到从农村来的学生,仍会对他们倍加呵护。“我也经常说,现在大学来了很多家在农村的孩子,他们祖祖辈辈从来没有机会上大学,现在他们自己能读到博士生,我们应该更好地培养他们。”
几十年来,李正名走遍大江南北,他常常和农民一起蹲在田间地头,查看土壤水源,了解庄稼的生长情况。他和他的研究组还常常要给农民做培训,“我们国家同欧美国家不一样,他们在同一块土地上种小麦或玉米,每年种植一期作物就结束了,而我国农民在同一块地上要种两茬、三茬,因此我们的研究不仅要针对当期作物,也要针对后茬作物。我们的新除草剂对一茬小麦和第二茬玉米做试验都是安全的,但是对第三茬棉花不够安全,这些工作都要事先告诉农民。我们要对农民做好前期培训工作,因为一亩地仅用一克药的药效是非常强的,是超高效的,没有经过严格培训就使用,可能会带来不必要的损失。”
李正名说,现在很多农村的青壮劳力都到城市打工,留在村里的大部分是所谓“三八六一”部队,就是妇女和小孩,“但是近十年来我们的农业产量还能继续在很高的水平上发展,自然有很多重要的因素,如没有除草剂的普遍施用是根本不可能的。”
在田间地头建立绿色实验室
从1982年招收自己的第一名研究生至今,李正名已培养了博士生55名、硕士生85名,博士后2名。现今这些学生有的到国外的医药公司做了研究院院长,有的在国内担任研究院院长、董事长和科技骨干。“我很高兴自己能够培养出一些人才,这也是受杨校长的影响,我也想在这方面尽量多做贡献。”
就某种意义而言,李正名的实验室从未局限在校园的教学楼里。“我把前面的基础科研做好,发表论文也完成任务了,干吗要做后面这么多事情呢?我承担起这个工程科研中心的创建,感到责任很重,国家要求我们搞技术创新和将创新成果进行转化,这些后续工作所花的精力和时间要比前面的工作量多多少倍,也不知道最后到实际应用时会不会成功。我认为论文可以作为考核工作的一个重要参数,但不能作为对所有业绩的唯一考核依据,因为很多工作是不能单纯用论文来衡量的。农药学科的基础理论工作也要经受后面实践的反复检验,这样才能保证我们的科技成果为我国农业现代化服务。”
“在除草剂创制研究的早期,我们在天津郊区的农田里试验,发现一亩地用一克药剂后,对小麦生长十分安全,而周围所有的杂草都凋亡了,只有狗尾草不死。为什么狗尾草不死?它和哪些作物有联系?我和当时一起在现场的一位生物学教授讨论这个问题,她说谷子和狗尾草族有亲缘联系。我说既然这样,能不能在谷子地用这个除草剂试一下?我的一个博士生小贾也在场,他说他父亲家里就种谷子。我说,那正好你拿去试试吧。第二年他父亲跟他讲,你赶紧跟老师说,这个新除草剂特别有效,我用了一次,我的收成比邻居都高了很多,另外呢,我也不需要去劳累拔草了。现在这种单嘧磺隆已在华北、东北推广应用了三百万亩,对谷苗非常安全,河北省已将它作为推广谷子种植的主要措施,形成了一个省级扶贫项目,今后在北方大面积推广,有很大的潜力。”
这些年,常有人问李正名同样的问题:你们的农药到底有没有毒?每次李正名都耐心解释——他们这种新除草剂的毒性比日用牙膏的毒性要低50到100倍。“我们用Wistar大白鼠做实验,大白鼠两年寿命相当于人类60年的生命周期,给它们喂我们创制的除草剂,没发现任何问题。由于没有任何毒性,大白鼠死不了,合作单位又找我们要更多的药剂,因为毒理测试要达到一个半致死的指标。后来得出的毒性数据是大于10,000mg/kg,数据愈大毒性愈低。他们做了详细的解剖内脏研究,解剖出来第一代、第二代、第三代大白鼠都没有问题,也没有肿瘤、致畸、基因突变等现象。”
李正名说,他们将来的发展方向是创制对环境友好的绿色农药,无公害农药和生态农药。另外,新一代的生产工艺要绿色化,尽量减少或不产生任何废气、废水,废液要特殊处理无害化,在提供给社会具有各种特殊功能的精细化工品的同时,不能污染环境和破坏生态平衡。
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