第五节 原子能应用与农业遥感
第五节 原子能应用与农业遥感
一、原子能应用
植物辐射诱变育种技术是创造新种质资源的重要方法。利用γ射线的放射生物学效应，照射处理作物风干种子、花药、茎尖组织、活体植株等，通过辐射诱变与离体生物技术、远缘杂交、有性杂交、外源基因导入等方法相结合，可创造新的基因组合，实现遗传改良，选育高产、优质、抗病新品种。1982～1986年，黑龙江省农业科学院原子能利用研究所王子文、扬春杰等与核工业部第二研究设计院、中国农业工程研究设计院、黑龙江省电子技术研究所合作完成由国家科委与省科委联合下达的重大科研项目“60Co－γ射线温室的研建”，1986年8月建成并通过国家验收。这座现代化的农用科研型60Co－γ射线辐照装置，设计装载钴源强度为5万居里，配有自转与公转相结合的旋转辐照台、仿自然人工光源等。中心控制室用电子计算机对辐照吸收剂量、放射源提升高度、臭氧排放及安全链锁等进行过程控制。该套辐照装置的研制成功，填补了黑龙江省核农学应用技术研究没有辐照装置的空白。由此黑龙江省放射性同位素示踪、农作物辐射诱变遗传育种、辐照昆虫不育防治害虫、农产品辐照保鲜加工以及中成药、医疗用品辐照消毒灭菌等方面的研究提升到新的水平。该成果1987年获黑龙江省科技进步奖二等奖，1989年获国家科技进步奖三等奖。60Co－γ射线辐照装置启动至今，已为全省各科研院所累计辐射处理各类试材5万多份，从中选育出玉米龙辐玉2号、3号，龙辐单208；高粱龙辐粱1号；大豆黑农38号、黑河8号、合丰33等22个品种；小麦龙辐麦1号等14个品种；亚麻黑亚6号、7号；白菜龙辐二牛心等高产、质优新品种。
1986～1990年，黑龙江省农业科学院作物育种所孙光祖、陈义纯、张月学等用γ射线照射母本植株或父本花粉，打破了小麦与小黑麦杂交的不亲和性，显著提高杂交当代的结实率和F1代的存活率；照射远缘杂交后代分离出多种类型，并产生易位系和代换系。利用这种方法从照射黑杂266×克392F种子的后代中选出了6R－6D代换系92072和7RL／7AL易位系10877，其中10877因高产抗病，被审定命名为龙辐麦4号小麦，该品种1991年获黑龙江省科技进步奖三等奖，1995年被评为全国优质饼干麦，并获第二届全国农业博览会银奖。
1986～1991年，黑龙江省农业科学院原子能利用研究所主持完成了“辐射诱变与离体生物技术相结合培育作物新品种”“不同地理纬度辐射诱变大豆创造新种质研究”“辐射诱变大豆资源创新及新品种选育研究”“大豆航天育种机理及新品种选育研究”等国家、部、省级多个研究项目，其中：“辐射诱变改良作物的综合技术及应用”1992年获农业部科技进步奖三等奖，“辐射诱变与离体生物技术相结合培育作物新品种”1993年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
1987～1996年，黑龙江省农业科学院原子能利用研究所王子文、许德春、孟丽芬、杨春杰、王成波、赵晓南、付立新等完成多项辐射处理科研项目。其中：马铃薯、洋葱、大蒜经适宜辐照吸收剂量照射后，常温条件下储藏期可延长6个月以上不发芽；脱水山野菜采用适宜的包装材料辐照后保质期达1年以上不发生虫蛀；大米采用适宜的包装材料、适宜的辐照吸收剂量辐照，保质期达1年以上不发生虫蛀并保持大米特有色、香、味及营养成分；桦树汁原汁经综合保鲜技术处理后保质期达1年以上；脱锈保鲜人参，可除掉锈腐菌斑，防腐烂霉变，保浆气防失水，抑制代谢防氧化等，以达到延长保鲜期，在常温条件下贮藏12～18个月，商品率达97％以上，且人参皂甙、氨基酸、微量元素的含量无显著变化，保持了人参固有的浆气、参型、色泽和生物活性，不霉变虫蛀。该项成果1991年由国家科委选送德国纽伦堡国际发明展览会获国际发明奖银奖，1991年获国家技术发明奖四等奖，1992年获发明专利权；“大米、脱水蔬菜、大蒜、人参储存保鲜保质工业规模辐照工艺”1997年获中国农业科学院科技进步奖二等奖；“辐照保鲜及加工工艺的研究”1997年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
为了选育高产优质抗病的小麦新品种，1996年黑龙江省农业科学院育种所孙光祖、闫文义、张月学、王广金、唐凤兰等进行小麦辐射诱变离休培养与突变体筛选。以40余份小麦纯系和杂交低世代材料为试材，以幼穗、花药、幼胚和成熟胚为外植体进行组织培养，并以不同剂量的60Co－γ射线照射外植体和组织培养物进行辐射诱变。利用直接法和间歇法将根腐病菌毒素加在培养基中进行抗性筛选，S2代起进行苗期和成株期接菌鉴定。研究表明，诱导频率随毒素浓度和γ射线剂量的提高而下降，毒素的抑制作用小于γ射线。辐射与毒素复合处理的影响大于相应单一因素处理。这种作用存在着基因型差异。利用这一研究成果分别选育推广了高产优质抗病小麦新品种龙辐麦8号、龙辐麦10号和龙辐麦16号。同年，为加快这些优质麦的推广，又建立了贸科工农一体化、产加销一条龙的优质麦产业化开发体系，并创制了绿色优质面粉品牌“泉龙牌”。至1998年底，研究单位与有关农场应用这一研究成果与推广模式销售优质麦种子获经济效益900余万元；拜泉面粉厂等龙头企业加工优质麦增加经济收入820万元；全省累积种植龙辐优质麦750万亩，创间接经济效益2.25亿元。1999年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
二、农业遥感
1985年5月～1986年4月，黑龙江省农业科学院遥感中心张秀茵、金景、崔达、刘洋、刘述彬、樊广宇利用遥感技术进行松嫩平原土地利用现状调查研究，本项调查研究采取以Landsat MSS卫星影像为主，结合航片、地形图和其他有关资料并辅以地面调查，以目视解译为主，以计算机相辅的工作方法。研究成果：①查清松嫩平原各县耕地、林地、草地、水域交通和未利用土地的数量分布和存在问题；②完成1：20万松嫩平原（28市县）土地利用现状图和说明书；③摸索出遥感调查技术和方法，为以后调查提供经验。用遥感方法完成松嫩平原28个市（县）土地面积10.3万平方千米的调查与制图，所用经费只是常规方法的1／10左右，时间缩短1／2～2／3，而且数据比较准确。1986年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1986～1989年，黑龙江省农业科学院遥感中心由伯成、张铁夫、高雪莲、莫虹、樊广宇等完成中国科学院资源与环境局下达的“七五”科技攻关项目“应用气象卫星、陆地卫星资料和综合分析技术进行资源环境监测与预报”的子课题“大豆遥感估产研究”。其成果：①通过大豆生长全过程的光谱测定，应用NOAA／AVHRR绿度指数资料及资源卫星TM影像资料，对黑龙江省北安市的大豆产量进行了预测预报。研究成果表明，采用NOAA／AVHRR资料进行大豆面积的估算和估产是可行的，加上光谱模式和气象模式的结合使用，可以确保预测的准确性。②提出像元提取法，应用多时相的气象卫星资料，初步实现了以像元为基础的大豆播种面积的监测。③本研究表明，农作物遥感估产必须采取综合方法，即遥感数据与必要的非遥感数据有机结合才能提高作物估产精度。1990年获国家教育委员会科技进步奖二等奖。
1988～1990年，黑龙江省农业科学院遥感中心张秀茵、刘洋、周继松、樊广宇主持完成“七五”国家重点科技攻关项目“遥感技术开发”中的“东北平原农田林网区遥感综合调查”。其面积包括辽宁省、吉林省和黑龙江省的13个市（县），总面积13.85万平方千米。主要成果：①查清了区内耕地、林地、草地等资源的现状、类型、分布、数量和质量；②对造林立地条件和防护生态效益进行遥感分析和评价；③为重点地区的造林和综合治理提供可靠的基础资料和图片；④初步总结出一套适合于农田林网区进行遥感综合调查的方法和经验。“遥感技术开发”成果（含东北平原农田林网区遥感综合调查）1992年获林业部科技进步奖一等奖。
1997～1999年，黑龙江省农垦总局牡丹江分局计算机管理中心王德胜、穆勇、辛德仁、董得显、王兴华进行遥感数字化影像信息解译技术及其应用研究。本项研究结合牡丹农垦分局的具体自然、技术、经济条件，引进现代遥感和计算机技术，利用法国SPOT和美国TM资源卫星的数字化影像信息，在短短的1年时间内完成了横跨五县二市、幅员8 000平方千米范围内的资源卫星数字化影像信息解译工作，解决了大范围1∶25 000比例尺资源卫星数字化影像信息解译技术中有关数据源的选取、地理基础的制备、提高图像分辨率、定位精度、分类准确度和面积自动计算与统计汇总等若干关键技术问题、拟定了合理的工作流程，并在成果应用方面做了初步尝试。项目内容包括：遥感数据源的选择和相关资料收集，数据预处理（影像的辐射校正、影像几何校正）、TM波段合成、不同数据源图像融合、图像分类和后处理、分类图像矢量化和面积自动计算与汇总。主要成果：常有地理坐标的项目区遥感影像图（真彩色，单景SPOT、四景SPOT镶嵌各一份，等经纬网坐标，TIFF格式）、项目区1／2.5万土地利用现状图制作（DXF格式，分类系统为土地详查分类一级类，增加水田一类）、分农场土地分类面积自动计算与分类汇总和项目区1／2.5万真彩色影像图。该成果1999年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1986～2005年，黑龙江省农科院遥感中心完成国家和省各有关部门下达的多项科研任务：在农业资源调查与监测方面，主持完成农业部下达的“三江平原土地资源十年（1986～1996）动态变化遥感监测”项目。该项目利用1986年和1996年的卫星数据进行对比，监测三江平原土地资源的动态变化。监测结果显示：三江平原1986～1996年耕地面积增加14％，湿地、牧草地、林地大面积减少，这表明毁湿地、牧草地和林地开荒严重破坏了三江平原的生态环境；主持完成农业部下达的“黑龙江省农用地资源遥感调查与评价”项目。该项目首次利用卫星数据全覆盖的方式对黑龙江省农用地资源进行了调查。调查结果表明，黑龙江省截至2004年底耕地面积接近20亿亩，大于统计部门所公布的数据，基本摸清了“家底”，为科学规划，保证粮食安全提供了信息支撑；主持完成省计委下达的“黑龙江省草场资源遥感调查”项目。调查显示，黑龙江省草场面积呈逐年减少趋势。在农作物长势、种植面积产量监测与评价方面，该中心主持完成省科委下达的“春小麦遥感估产的研究”课题，利用卫星影像求得春小麦种植面积，利用遥感、农学和气象模型，推算春小麦单产，进而预报春小麦的总产；主持完成国防科工委下达的“大豆遥感估产的研究”课题，研究结果表明，在卫星影像上提取大豆面积信息有一定误差，由于在地物光谱反射上，大豆和玉米有相同之处，容易造成混淆，使提取的大豆面积信息存在一定误差，准确度降低，单产模型存在的问题与春小麦相似；每年定期完成农业部下达的“全国大宗农作物估产运行系统”项目中吉林、辽宁、黑龙江省的大豆、水稻、玉米面积监测项目，每年利用双时相卫星影像监测三省3种作物的面积变化率，为农业部提供每年作物当年面积增减变化情况，为宏观决策提供科学数据；主持完成农业部下达的“黑龙江省水稻本底分县调查”项目，该项目是利用卫星数据全覆盖方式，人机交互解译，调查黑龙江省各县水稻种植面积，结果表明，黑龙江省水稻种植面积已突破3 300万亩，为黑龙江省今后如何发展水稻提供了第一手材料；在重大农业灾害监测与评价方面，该中心主持完成省计委下达的“黑龙江省西部沙化盐渍化遥感调查与评价”项目，调查结果表明，黑龙江省西部地区沙化、盐渍化严重，而且呈逐年扩大的趋势，如不及时科学有效地治理，将严重影响西部地区粮食生产；主持完成省计委下达的“黑龙江省重点地区水土流失遥感调查”，该项目利用土壤质地、降雨量、坡度和地貌类型作为水土流失的评价因子，对黑龙江省重点地区水土流失状况进行评价和调查，其结果显示，黑龙江省水土流失面积在逐年加大。
