Ứng dụng công nghệ hạt nhân trong nông nghiệp
Ngày nay, khái niệm công nghệ hạt nhân không còn xa lạ với chúng ta. Công nghệ hạt nhân ngày càng phát triển và đóng và trò quan trọng trong hầu hết lĩnh vực ứng dụng hàng ngày: Y tế, công nghiệp, nông nghiệp, chính trị - xã hội, kinh tế…
Theo ông Hoàng Anh Tuấn, Cục tưởng Cục Năng lượng nguyên tử tại Diễn đàn ứng dụng, chuyển giao công nghệ mới trong nông nghiệp, hiện nay công nghệ hạt nhân được ứng dụng trong tạo giống cây trồng thông qua công nghệ đột biến phóng xạ; quản lý đất, nước và dinh dưỡng cây trồng; kiểm soát công trùng gây hại nhờ công nghệ SIT; chiếu xạ thực phẩm, bảo vệ môi trường; sức khỏe và sinh sản vật nuôi.
- Tạo giống cây trồng thông qua công nghệ đột biến phóng xạ: Với nguyên lý, đột biến là nguồn gốc của tiến hóa; tỷ lệ đột biến tự nhiên trong khoảng 10-8 ~ 10-5; Bức xạ có thể gây ra sự thay đổi di truyền trong sinh vật sống và tăng tỷ lệ đột biến lên từ 10-5 ~ 10-2; thúc đẩy đột biến đem lại lợi ích đối với việc cải tiến cây trồng; các sinh vật đột biến thông qua kỹ thuật này không phải là sinh vật biến đổi gien (GMOs) vì không có vật liệu di truyền ngoại lai đưa vào đột biến. Do đó, khi sử dụng kỹ thuật đột biến phóng xạ trong tạo giống cây trồng sẽ cải tiến cây trồng, tăng cường đa dạng sinh học và tăng thu nhập cho người dân.
Về lĩnh vực đột biến tạo giống, Việt Nam đã nhận được 3 trong tổng số 23 giải thưởng thành tựu do Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế - IAEA trao tặng vào năm 2014 (01 giải thưởng “thành tựu xuất sắc” cho Viện di truyền nông nghiệp Việt Nam; 02 giải thưởng về thành tựu: Viện Khoa học nông nghiệp miền Nam và Trung tâm hạt nhân thành phố Hồ Chí Minh, và 2 cá nhân của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Sóc Trăng). Việt Nam đứng hàng thứ 8 trên thế giới (2014); tính đến năm 2015, tạo ra trên 61 giống cây trồng đột biến; giống lúa DT10: ~2 triệu ha; Khang dân đột biến: ~1,2 triệu ha; VND-95-20: ~30% diện tích canh tác khu vực đồng bằng sông cửu long.
Công nghệ gây đột biến gen bằng phóng xạ được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia để tạo các loại giống cây trồng chất lượng và dinh dưỡng cao hơn, nâng cao sản lượng, chống chịu sâu bệnh và thời tiết khắc nghiệt… Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, diện tích trồng các giống đậu tương đột biến chiếm trên 50% tổng diện tích đậu tương cả nước, năng suất trung bình đạt 15,7 tạ/ha; 4 giống chủ lực: DT84, DT90, DT99 và DT2008 đã tạo ra 3,7 triệu tấn đậu tương, tăng thu nhập 30-40% cho gần 3,5 triệu nông dân/năm.
- Quản lý đất, nước và dinh dưỡng cây trồng: Các loại đồng vị phóng xạ hoặc đồng vị bền đều có thể sử dụng làm chất đánh dấu trong quản lý đất, nước và dinh dưỡng cây trồng; các đồng vị là các nguyên tử của cùng nguyên tố, trong đó: Có cùng tính chất hóa học, có cùng số proton nhưng khác về neutron, khác nhau về khối lượng nguyên tử (số khối); các đồng vị có thể ở dạng bền hoặc phóng xạ.
Sử dụng các kỹ thuật đồng vị và hạt nhân trong quản lý đất, nước và dinh dưỡng cây trồng giúp tăng cường hiệu quả và bền vững trong sử dụng tài nguyên đất, nước; định lượng tỷ lệ Nit-tơ sinh học cố định; giảm thiểu tác động của bào mòn và suy thoái đất canh tác; nâng cao hiệu quả sử dụng nước theo mùa vụ; lựa chọn các loại cây trồng chịu hạn, mặn; đánh giá tác động của việc sử dụng phần còn lại của cây trồng sau thu hoạch đối với việc ổn định và bổ sung dinh dưỡng đất canh tác; theo dõi và định lượng nước (chất dinh dưỡng) thất thoát bên cạnh việc tiêu thụ của cây trồng.
Sau khi ứng dụng các kỹ thuật đồng vị và hạt nhân cho thấy: Các biện pháp bảo tồn đất đã cải thiện năng suất và giảm tỷ lệ xói mòn đất tới 55-90% ở Chile, Trung Quốc, Morocco, Romania và Việt Nam; cải thiện năng suất và tăng doanh thu tới 5-50% trong khi giảm lượng nước sử dụng ở mức tương đương ở các nước Chile, Jordan, Syria và Uzbekistan; tăng hiệu quả ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong nghiên cứu xói mòn đất ở Mexico và Burkina Faso; tăng 30% lượng đạm sinh học cố định (Biological nitrogen fixation) thông qua việc cải tiến phương thức quản lý đất, cây trồng và lựa chọn kiểu gen tại các nước Châu Á và Châu Phi.
- Kiểm soát côn trùng gây hại nhờ công nghệ SIT: Bức xạ được sử dụng để làm chết nhiễm sắt thể của côn trùng gây bất dục các con đực bất dục được thả ra tự nhiên sẽ cạnh tranh với những con đực tự nhiên để giao phối với những con cái tự nhiên. Trứng của các con cái này sau đó sẽ không nở thành ấu trùng và làm giảm số lượng quần thể côn trùng gây hại trong tự nhiên.
Kỹ thuật SIT dựa trên sản xuất số lượng lớn các con côn trùng mục tiêu; gây bất dục và vận chuyển với vị trí thả; thả các con côn trùng bất dục giao phối với con cái và không tạo thêm ấu trùng mới. SIT có thể được kết hợp với một số kỹ thuật với các phương pháp kiểm soát côn trùng khác nhằm mục đích ngăn chặn, cô lập hoặc diệt côn trùng gây hại.
- Chiếu xạ thực phẩm, bảo vệ môi trường: Chiếu xạ thực phẩm là quá trình xử lý thực phẩm bằng bức xạ ion hóa; bức xạ với liều lượng thích hợp có thể giết chết các loại côn trùng gây hại, vi khuẩn, ký sinh trùng và giúp giảm kéo dài thời gian sử dụng thực phẩm; các kỹ thuật đồng vị được sử dụng để giám sát thực phẩm nhiễm bẩn hóa chất dùng trong nông nghiệp.
Các loại bức xạ sử dụng trong chiếu xạ thực phẩm: Bức xạ gamma, chùm electron và tia X. Có hơn 50 loại thực phẩm được chiếu xạ ở trên 60 quốc gia và khoảng 500.000 tấn thực phẩm được chiếu xạ hàng năm; trên thế giới hiện nay có trên 180 cơ sở chiếu xạ sử dụng thiết bị chiếu xạ nguồn Cobalt-60 và máy Gia tốc chùm tia điện tử (EB) và ngày càng có nhiều quốc gia chấp nhận sử dụng chiếu xạ như là một biện pháp kiểm dịch thực vật.
- Sức khỏe và sinh sản vật nuôi: Kỹ thuật miễn dịch phóng xạ (RIA) được sử dụng để định lượng sự có mặt của hormone sinh trưởng progesterone thông qua việc phát hiện nhãn đánh dấu miễn dịch; đồng vị I-125 được sử dụng làm nhãn đánh dấu cho phép khảo nghiệm các phản ứng miễn dịch; chẩn đoán bệnh bằng các công cụ phân tử (PCR-ELISA); DNA hỗ trợ trong việc lựa chọn vật nuôi có năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt; sản xuất các loại thuốc thử tiêu chuẩn an toàn nhờ chiếu xạ; đánh giá các loại cây trồng làm thức ăn sẵn có ở địa phương để bổ sung thiếu hụt dinh dưỡng.