黄瑞纶科学成就杀虫药剂研究的奠基人1936年,黄瑞纶在浙江大学任教期间,于从事教学和系务工作之余,同时进行了多项研究工作,特别致力于国产植物性杀虫药剂的研究
因为当时所用的无机杀虫药剂如砷、氟等化合物,杀虫效力虽强,但有剧毒,对人畜危害较大,加之这些杀虫剂需从国外进口,价格昂贵
对以触杀为主的植物杀虫药剂如除虫菊和烟草等,国内使用较广,研究人员也较多,但对江浙一带盛产的雷公藤(Tripterygium Wilfordii Hookf)则研究极少
雷公藤根皮是当地菜农应用最广的杀虫剂
前人曾从根皮中分离得一种红色色素“雷公藤红”(Tripterine)和一种多元醇“半乳糖醇”(Dulcitol)
经黄瑞纶深入研究,于1936年春指出,“半乳糖醇”毫无杀虫力,“雷公藤红”的杀虫效力也极差
经过他反复分离和试验所得到的一种白色生物碱,对玉米螟、菜青虫、猿叶虫等具有强烈的胃毒作用,而对高等植物和动物则是安全的
这种生物碱是黄瑞纶首次发现的,并定名为“雷公藤碱”(Tripterygine),同时指出,这种碱不是单一的化合物,有待进一步分离纯化和测定其分子式
由此可见,他具有极为严谨的科学的治学态度
文章发表后,引起国内外有关学者的重视;国外学术界也认为雷公藤是一种很有应用价值的植物性杀虫药剂
直到50年代,经M·伯罗萨(Beroza)等用色层分析法分析证明,雷公藤碱是5种类似的植物碱的混合物
1938年,应聘广西农事试验场
在沙塘的几年间,黄瑞纶在科研上取得了很大成绩
他用中英文发表了20多篇科研论文,涉及土壤养分的研究、植物品质的研究以及有毒物的研究,尤以对植物性杀虫剂毒鱼藤和豆薯种子中杀虫有效成分的研究作出了突出的贡献
毒鱼藤是有毒鱼作用的一类藤本植物的统称
广西农事试验场栽培的有两种,一为当地早已引种的厚果鸡血藤(Millettia pavchycarya Benth),俗称毒鱼藤,另一为黄瑞纶于1939年秋从越南引进的毛鱼藤(Derris elliptica Benth)
毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮
鱼藤酮(rotenone)原译音为“老的农”,黄瑞纶鉴于南洋(今东南亚)一带称之为“rohton”,汉语为鱼藤之意,此化合物具有酮基,故正译为鱼藤酮,拟鱼藤酮中最主要的是“Deguelin”,因“Deguilia”是Derris属新改的属名,故译为鱼藤素
这些由黄瑞纶订正的译名一直得到国内公认
前人曾谓厚果鸡血藤根的毒素高于毛鱼藤根,经黄瑞纶详细研究,否定了此说
确认厚果鸡血藤根所含杀虫有效成分极低,种子中的有效成分虽较高,但远不及毛鱼藤种子,且结实很少,无栽培的经济价值
毛鱼藤引种于沙塘后,经他选育繁殖,至1944年夏已得6000多株,并逐年分析其杀虫有效成分,证实藤根成分稳定,含乙醚浸出物约14%,鱼藤酮6.5%、品质高于各国对藤根进出口规定的标准,是一种极有发展前途的杀虫药用植物
该工作在我国实属首创,毛鱼藤迄今仍在两广种植
在这一时期,黄瑞纶的另一重要贡献是首次发现豆薯(Pachyrhizus erosus (L.)Urban )种子中所含的杀虫有效成分是鱼藤酮类化合物
豆薯是我国华南和西南一带普遍栽培的食用块根作物,其种子有杀虫作用,但未见有化学研究方面的报道
黄瑞纶悉心研究采自湖南、福建、广西、贵州各地的12种豆薯种子,确定其所含杀虫成分为鱼藤酮类化合物
豆薯种子含油脂高达30%左右,难以用普通的分离方法提取鱼藤酮结晶,他利用脂肪类物质易溶于石油醚而鱼藤酮的溶解度很小这一特点,先用石油醚浸提豆薯种子粉,除去大部分油脂,然后进行复杂的分离,终于成功地获得了纯鱼藤酮的结晶
根据这一原理,他还反复研究改进了测定豆薯种子中杀虫有效成分含量的简便比色法
他在探索豆薯种子成熟过程中杀虫有效成分含量的动态时,发现种子在成熟前一个月时达到最高峰,这时也为其块根脆嫩可食之际
这一发现具有实际经济效益
我国农药事业的奠基人50年代初,我国农药合成工业处于空白状态,有机合成农药几乎全靠进口
黄瑞纶认为:“我国地广人稠,杀虫剂的用量是难以估计的,应立足于国内的自然资源,不能完全依赖刚刚开始的有机合成农药”
在他主持下,创制了防治棉蚜的鸡蛋棉油乳剂,简称“一、二、三乳剂”(一个鸡蛋,二两棉籽油,30斤水),这种因地制宜、就地取材配制的药剂,对当时河北、山东等省的棉区生产起了积极的作用
在我国石油生产日渐扩大,价格比较低廉,以及钢铁厂的煤焦油中重油和蒽油尚未被充分利用的情况下,提出使用石油乳剂防治果树蚜虫,使用蒽油乳剂防治梨园介壳虫、球坚介壳虫、红蜘蛛越冬卵等
经在辽南兴城、旅大等果树区推广使用,获得很好的效果
六六六的研制和生产标志着我国有机合成农药工业的创建和发展
黄瑞纶曾组织和指导北京农业大学师生在实验室内合成六六六
他还十分重视农药加工,在缺乏有机合成润湿剂时期,首次研制出使用浓缩亚硫酸造纸废液与六六六加工成可湿性粉剂,还试用并建议以茶子饼为制造滴滴涕可湿性粉剂的分散剂和湿润剂
这两种制剂被农药加工厂广泛生产和使用了多年
六六六虽在防治水稻螟虫等害虫上起了很大的作用,但至1964年在浙江海盐附近几个县出现了螟虫对六六六的抗性,药效很差
黄瑞纶配合中国农业科学院植物保护研究所王君奎研究甲(乙)基一六○五和六六六混合粉剂,即用甲六粉来替换单一使用六六六粉剂,并亲自带领教师和学生赴农村进行药效试验和对人体中毒试验研究,获得成功
“甲基一六○五与六六六混合制剂”项目获1965年国家科学技术委员会颁发的奖
在防治水稻害虫上,甲六粉全部代替了六六六粉剂,年产量达数十万吨
从60年代中期至80年代初期一直是我国最主要的农药品种,在农业生产上发挥了巨大的作用
早在1949年,黄瑞纶已和邢其毅等合作进行了醋酸苯汞的试制研究,并用它作为种子消毒剂,在我国有机磷杀虫剂一六○五的研制过程中,黄瑞纶提出许多建议和意见,如提出以双甘油椰子油酸酯作为配套乳化剂,对研制工作及建立我国第一个有机磷农药一六○五的生产起了促进作用
但是在50年代末应用最广的大吨位品种如一六○五,内吸磷等均属剧毒农药,在我国推广后急性中毒者甚多
黄瑞纶对此十分关切
他一面积极建议农业部颁布《剧毒农药安全使用准则》,一方面广泛查阅国外资料,分析有机磷农药的发展动向,以其丰富的农药知识和对我国国情的深入了解,于60年代初提出合成低毒内吸杀虫剂乐果和选择性除草剂敌稗的计划
在他组织和领导下,对乐果这一新的有机磷农药进行了合成、加工以及应用等方面的系统研究
使乐果和敌稗等农药几乎和发达国家同期开发成功,成为我国杀虫剂和除草剂相当长时期的当家品种
这两项成果于1964年和1965年分别受到国家科学技术委员会的表彰,至于一六○五也于1978年荣获全国科学大会奖
黄瑞纶是在我国最早注意到有机农药在作物中的残留及其对环境影响的人
为解决薰蒸剂不足的问题进行了六六六拌合贮糖的研究
研究过程中需要了解拌药后粮食中的残留问题,他在仓库害虫严重的四川、湖北、广东等地的现场设点进行了试验
在测定六六六在粮食中的残留量时,需要特殊的装置,他自己画图设计,到玻璃厂订做,并在测定方法上作了改进
此项研究成果在1959年江西全国粮食研讨会上受到重视,并在全国推广
当时实验室内仅有一台光电比色计,不具备其他配套的仪器和试剂,但他立足国内条件开展工作,用国产活性白土代替弗罗里硅土进行样本净化,用脂肪抽提器代替K.D.浓缩器,因地制宜,从实际出发,在我国最先研究了几个剧毒有机磷农药一六○五、一○五九在苹果、茶叶、烟草和蔬菜上的残留量测定方法
在1959—1961年三年困难时期,他和大家一起克服困难,坚持科研为生产服务,组织师生为各地检测样本,找出了几起重大食物中毒事件的原因
全国一些科学研究单位和大学都派人来学习和进修
为我国培养了第一批从事残留研究的人员
黄瑞纶在研究工作中,始终注视着国际上的新动向和新技术,结合我国实际条件开展工作
直到1973年,国际上才普遍重视农药造成的公害问题,但有人将滥用农药及工业废弃物造成的污染都归咎于正常使用农药,引起了一些思想上的混乱和顾虑
他支持国内外正确的观点,用科学事实驳斥了过分渲染和夸大之处,对于使用林丹(99%以上丙体六六六)防治害虫及高毒农药低毒化问题都作了阐述,引起各界重视
也为各级领导决策提供了依据
黄瑞纶在我国农药发展史上所起的关键作用,为农药界人士所公认和称颂
他善于用人和团结人,能发挥每个人的专长,不仅团结本系本组的同志一起工作,还经常和植物保护系、中国农业科学院、化工部、农药厂及地方试验站合作进行试验,如和周明牂、黄可训等合作进行的苹果食心虫防治研究,取得了很大的成果
在大专院校率先创建农药专业黄瑞纶考虑到我国农药工业基础薄弱,加工和应用技术无人研究,而新兴的农药厂、研究单位、高等院校亟需农药专业人员,为国家培养农药专门人材是他的最大心愿
北京农业大学成立后,报考农业化学系的学生人数不断增加
为了明确对这些学生的培养方向,1952年经农业部和教育部批准,成立了我国第一个农药专业
黄瑞纶亲临教学第一线,认真备课,并编写《杀虫药剂学》,于1956年出版
这本书是我国农药科学领域第一部较有影响的专著,不仅给农药专业的教学提供了基本教材,而且对科研也起了很大的推动作用
正如他在该书“序”中所写:“我在解放以后就想写一本关于杀虫剂的书,但是始终不敢下笔,两年以来,因为教学上的需要,我国杀虫药剂事业的迅速发展和朋友们对我的鼓励,大大地增加了我的勇气,整理了手边的材料,写成了这本书”
在这部专著中,他介绍了国内外大量文献资料,尤其是1956年以前用于防治植物、家畜及卫生害虫的药剂和辅助剂,对其生产、加工过程、使用方法、理化性质以及毒理等都有详尽的论述,并对我国农药资源和开发成就作了扼要介绍
随着我国农药科学研究和农药生产的不断发展,他随时阅览和收集国内外有关资料,即使在处境极为困难的“文化大革命”后期也从未中断
他不止一次地谈到准备重写一本新的《农用药剂学》计划,但终因患重病,未及实现,就与世长辞了
此外,1959年,他还与赵善欢、方中达合著《植物化学保护》一书
这是我国第一部关于植物化学保护方面具有权威性的教材
在黄瑞纶领导下,农药专业的教师开设了生物试验法、农药分析、农药合成及植物化学保护等专业课程
在教学中,他重视教学、物理和化学等基础课程,认为学生必须扎实地学好基础课程,才能适应各种工作的需要,才能有“后劲”
他也重视实践教学,经常亲自亲排学生到农村或工厂去实习,特别注意学生基本操作的训练,经常去实验室亲自示范,所以学生一般都具有较强的动手能力和解决实际问题的能力
他强调洋为中用,处理问题从实际出发,当时全国各大学都学习俄语,但他认为英文的文献资料多,实用性强,安排农药专业的学生学习英语,还定期辅导青年教师查阅英文资料
1956年,农药专业曾被认为培养目标不明确而停办,但黄瑞纶始终确信这个专业是需要的,多次为之奔走呼吁
1959年恢复农药专业,但在“文化大革命”中又中断,直到1980年农药专业恢复招生,不久成立了农药研究室,1989年发展为农业应用化学研究所
“灭蚕蝇”荣获国家发明奖1981年5月8日,《人民日报》公布了我国“文化大革命”后第一批国家发明奖获奖项目及人员名单
防治柞蚕饰腹寄蝇的有效药剂——“灭蚕蝇1号”和“灭蚕蝇3号”获二等奖
这是对黄瑞纶组织领导有关同志团结协作,克服困难,为我国柞蚕事业的恢复和发展作出贡献的表彰
柞蚕是我国的特产,柞蚕丝绸又是我国重要传统外贸物资
在国际市场上享有很高的声誉,辽宁省产量占全国60%以上
由于柞蚕寄生蝇为害,到60年代初损失65%左右,灾情严重地区损失高达100%,并蔓延到整个东北
大批蚕农被迫停止放养,严重影响外贸出口
国外贸易公司纷纷来电来函,要求继续供货,国内丝纺厂也因原料不足,处于半停工状态
当务之急是尽快研究出防治柞蚕寄生蝇的有效方法
1962年,黄瑞纶得知上述情况,立即组织陈万义合成和筛选对双翅目有高度选择性并对蚕体有渗透作用的药剂;派韩熹莱去辽宁进行现场试验研究
1963年初,由农业部主持在北京饭店召开了防治柞蚕寄生蝇研究的协作会,黄瑞纶负责领导化学防治组
柞蚕饰腹寄蝇〔Blepharipa tibialis (Chao) 〕是寄蝇科饰腹寄蝇属的新种,虽然主要寄主为柞蚕,但也是天幕毛虫、舞毒蛾等害虫的天敌
对这一新种寄蝇的防治,过去研究甚少,缺乏可供借鉴的资料和经验,在防治策略上必须重新全面考虑
理想办法是:既要杀除这一新种寄蝇寄生在柞蚕体内的幼虫,消除其对柞蚕的危害,又不要损害它作为天敌昆虫控制林业害虫作用
在黄瑞纶领导的化学防治小组的努力下,反复试验,仅2年时间,就研制出有效药剂灭蚕蝇1号,采用喷叶添食方法杀死寄蝇
1964—1966年,北京农业大学师生在辽宁省蚕业研究所大力配合下,又研制成功灭蚕蝇3号
这一新药剂有更强的渗透性和选择毒力,巧妙利用养蚕过程中的“剪移”步骤,在柞蚕集中时期,以0.05%药液浸蚕10秒钟,药效可稳定保持95%以上,而且不需喷雾器械,施药方法简便,省工省药
试验证明,灭蚕蝇3号对当代及子代的蚕蛹、茧、卵、丝质等均无不良影响,因而很快在蚕农中普遍推广,被誉为“神药”
由于解除了柞蚕饰腹寄蝇的危害,柞蚕生产迅速恢复并得到发展,到1966年蚕茧产量已达建国以来的最高水平,直至今日灭蚕蝇3号仍然是柞蚕业不可缺少的生产资料之一
利用选择性杀虫剂防治益虫体内寄生的害虫,在此以前国内外均无报道
此后,该方法在桑蚕上也得到了推广
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