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【科技改变林业】张守攻:创新引领中国人工林培育

来源:院办 时间:2018-10-17 20:03:00

中国绿色时报2018年10月17日专版


  他钟爱落叶松,用35年人生年华,攻克重重难关,创立落叶松优良种质创制平台,制定落叶松高效育种策略,研发良种产业化生产工程技术,创建纸浆材和结构材定向培育模式和良种良法配套、模式目标协调高效培育体系,加速了落叶松人工林良种化、定向化和产业化进程,提升了落叶松人工林生产力水平;创新人工林生长模拟和动态经济评价一体化模型,推动中国森林可持续经营理论体系和评估方法与国际接轨,为我国人工林培育、森林可持续经营理论与技术发展,作出了重要贡献。


  他,就是中国工程院院士、中国林业科学研究院院长张守攻。


张守攻在新疆天西林业局卡西管局调研


  制定人工林高效育种策略


  30年前,我国人工造林可供选用的良种屈指可数。为了改变这种状况,国家针对主要造林树种开展了大规模科技攻关。正是在这个关键时期,张守攻开始涉足人工林良种培育研究,针对落叶松良种培育,创新性地提出了种内改良与杂种利用并举、有性与无性兼顾、常规与现代有机融合的育种途径。


  张守攻说:“落叶松分布和适宜于栽植在北方和亚热带、暖温带亚高山区,分布范围涉及14个省(区、市),面积和蓄积量都排在我国用材树种第三位,是非常重要的用材树种。这也正是我选择落叶松作为研究对象的主要原因之一。落叶松人工林培育技术,可以为其他人工林培育提供重要参考与借鉴。”


  张守攻是将我国落叶松划定为寒温带、温带、暖温带和北亚热带4个生态育种区的第一人,他确立了不同区域的育种策略、良种化途径和杂种高效利用模式,营建了核心育种园和二代种子园;摸清了落叶松种、家系、无性系的生长、材质、生根、物候等遗传变异规律,研发出多性状联合选择技术和多级选育程序,创建了纸浆材早期选择评价指标和技术标准。


  张守攻培育出的3个速生优质纸浆材专用国家级良种,材积遗传增益均超过20%;选育的7个结构材专用国家级良种,材积增益超过15%,木材密度提高5%,力学性能非常好。


  在研究中,张守攻首次发现影响落叶松大小年结实的关键因素,并提出以激素调控为核心的强化育种关键技术。他所培育的落叶松初果期提前了5年-8年,所组建的6个国家重点林木良种基地和29个试验示范基地, 10年累计生产良种1200公斤,培育良种苗1.98亿株。


  张守攻的这一系列研究成果,获得2010年度国家科技进步二等奖。


检查苗木生长情况

树干解析调查


  创立人工林培育集成技术体系


  落叶松配子形成复杂、人工杂交制种困难,成为落叶松优良杂交组合大规模利用的瓶颈。为了突破瓶颈,张守攻团队研究确立了种子园实生应用和无性繁殖并举的良种生产创新技术体系。


  通过研制温室容器育苗技术标准,开展水肥管理及光周期调控,张守攻团队将落叶松育苗周期由2年缩短至1年,容器苗造林成活率提高到90%以上;创建的单干柱式采穗圃,像优良穗条生产工厂,能源源不断提供优良穗条,而且利用他研发出的完整的综合配套技术插穗,可以使半木质化插穗生根率提高到90%以上。他还带领团队突破子叶胚同步化规模发生技术瓶颈,创建落叶松体胚同步化繁育技术,发明体胚高成胚率新工艺,使体胚同步化发生率超过93%;发现多胺合成代谢和逆境响应蛋白在不定根发育中发挥的重要作用,获得了根分生组织特征基因。


  张守攻说:“为了解决落叶松人工林生产力低、培育模式单一、技术手段落后等问题,从1991年参与国家攻关项目研究,我们就开始系统研究针叶用材林培育理论与技术,并创建了示范林。通过总结分析长期观测积累的数据,我发现林龄、密度和立地对纤维特性、木材化学和物理力学性能的影响机制,确立了纸浆材和结构材性能指标及其适宜培育的林分条件;从经济成熟角度,引入实物期权概念综合分析价格风险和管理柔性价值,提出不同育种区纸浆材定向培育模式,并将最佳轮伐期确定为15年-26年;通过构建影响结构材品质的弹性模量和木节定量预测模型,研发定量化间伐关键技术,提出了不同育种区结构材定向培育模式。按照这个模式培育的树木,木材抗弯弹性模量一下子提高到15GP -21GP,出材率超过70%。”


  张守攻的成果在13个省(区、市)速生丰产林和退耕还林等工程中推广应用,面积达700万亩,木材增产超过20%,经济、社会和生态效益显著,斩获2002年度国家科技进步二等奖。


库都尔落叶松人工林

可持续经营针阔混交示范林


  创新生长模拟与动态

  经济评价一体化模型


  如果无法了解人工林营林措施是否有效、有多大效益,无法分析培育收益到底有多大,就很难准确地评估森林经营和投资回报的协同效益,难以制定优化的经营方案。张守攻说:“优化培育技术集成方案,是为了让林地能产出最大的生产效益。但是,如果不能同时考虑投资效益的最大化问题,最终将会影响到森林经营的投入产出比。”


  针对这个问题,张守攻创建了林分生长模型系统和产品预估模型,首次提出生长模拟和动态经济评价模型一体化方法,为多种营林措施复合效益分析和优化经营方案,提供了先进、高效的解决方案。目前,这项技术已被应用于落叶松和杉木优化栽培模式研究。


  也许正是应了“能者多劳”那句老话,张守攻实在太忙碌,除了科研攻关、管理中国林科院,他还担着多重重任。他是我国人工林培育和森林可持续经营领域的学科带头人,是中国参与“温带及北方森林保护与可持续经营标准与指标蒙特利尔进程”及联合国国际森林问题谈判的领衔专家,参与主持了全球第一个国家级林业行动计划——《中国21世纪议程林业行动计划》的编制工作;是《中国可持续发展林业战略研究》总体组核心成员和分册主编,主持了联合国开发计划署(UNDP)、粮农组织(FAO)、国际开发研究中心(IDRC)、全球环境基金(GEF)等国际机构有关中国森林可持续经营的重大国际合作计划,率先在东北天然林区、南方集体林区及西部水源涵养林区设立试验示范林,开展森林可持续经营实践。作为国家协调员,他参与了国际示范林网络建设,促进我国的森林经营规范与国际接轨,将我国森林可持续经营与地方经济发展结合的成就与经验介绍给世界,在非洲和南美洲推广应用,在国际上产生了积极影响。他编撰出版《森林可持续经营导论》,主持制定《中国森林可持续经营标准与指标》行业标准和4个区域可持续经营行业标准,主持完成《中国森林认证——森林经营》国家标准,显著推动了中国森林可持续经营理论体系的建设和发展,奠定了中国森林可持续经营监测、评估和报告的理论和技术框架,推动了国际森林认证的中国化、市场化和中国国家森林认证体系的国际认可……


  张守攻的许多成果都被编入新版《森林经理学》,促进了森林经理学学科的发展,成为中国森林可持续经营部门决策的重要依据。


  张守攻认为,现代林业研究需要各领域专家协同攻关。因此,他倡导并组织创建了我国林业生物技术研究队伍,推动建立了林业行业第一个国家重点实验室——林木遗传育种国家重点实验室和国家林业局落叶松工程技术研究中心;主持制定《主要林木育种科技创新规划(2016-2025年)》,明确了我国林木育种未来的重要方向和策略。


   “中国林科院是林业科研的圆梦之地”


  中国林科院科研人员的创新发展,与中国林科院的壮大和中国现代林业发展密不可分。张守攻说,经过60年历练,中国林科院不断发展壮大、开拓创新,取得了丰硕的科研成果,为推动我国现代林业可持续发展作出了卓越贡献。


  张守攻认为,中国林科院是林业科学治学之地、创新之地,是中国林科院科研人员为祖国现代林业发展奉献聪明智慧的圆梦之地。“几代科研人员在60年风雨历练中,铸就了特殊的林科精神,代代传承,发扬光大。”


  中国树木学巨著《中国树木志》由郑万钧院士任主编,经过3代人的努力,用25年时间完成。这部巨著是林业界最重要的基础参考书和不可或缺的工具书。张守攻说:“我接手第四卷组织编撰工作时,已经是第五名具体负责这项工作的院领导。当时,编撰工作已经中断5年,可是一听说要继续编撰第四卷,所有参与编撰的专家都非常兴奋,他们找出多年前准备的材料,利用最短的时间,完成了全书的编撰出版。” 


  不同的年代,培养人才的具体做法会有很大的不同。张守攻说,他刚刚入职林科院林业研究所不久,就得到了向大师学习的绝佳机会。“有一段时间,吴中伦院士身体不好,为了不给单位添麻烦,他拒绝单位为他提供的特别照顾,不愿雇佣家庭护理。林业研究所时任所长王世绩先生就想出了一个两全齐美的办法,安排我们新入职的年轻人,轮流陪吴院士散步聊天。每次聊天,吴院士都会将话题转到科研工作和学术问题上,向我们介绍如何选择研究方向,如何开展深入的研究等。通过这样近距离接触和贴心交流,我们不但听懂了他带有浓重诸暨口音的普通话,也逐渐学到了大师严谨的治学精神。言传身教提携后学,在大师身上得到完美体现。”


  “科技是支撑林业创新发展的重要力量”


  “在林业发展的重大变革中,科技从来没有缺位。”张守攻深有感触地说,“林业科技是支撑中国林业创新发展的重要力量。林业科学研究中的一个个革命性设想,带动了一个又一个突破和创新,成就了中国林业发展的奇迹。”


  在工业用材林建设中,中国林科院是主要树种科技攻关的牵头单位,以盛炜彤等科学家领衔组成的专家组是关键技术突破的中坚力量,完成了杉木和落叶松等树种的育种和培育技术体系构建,在林分生长和经济效益全要素全过程优化关键技术、结构化经营技术等领域取得重大突破,推动中国工业人工林培育技术进入国际前沿。


  在木本粮油发展方面,中国林科院育成多个油茶和核桃主栽优良品种,分别创新研发油茶和核桃芽苗砧嫁接育苗技术,实现优良品种苗木工厂化生产,有力地推动了两个木本粮油树种优良品种的大规模工程化发展。


  在森林可持续经营领域,以蒋有绪院士为首的专家团队参与国际规则制定,研究制定国家和行业标准,开展试验示范,推动了中国森林可持续经营技术的发展,向国际社会展示了中国林业的成就和担当。


  在植物生长调节剂研发领域,王涛院士选择广谱系列复合配方生长调节剂为研究方向,带领科研人员,经过不懈努力,研发出系列复合配方,适用树种和作物种类多,功能覆盖广。他们研发的一系列生长调节剂,不但在林业科研和种苗培育中得到广泛应用,而且推广应用到农业领域,在南南合作中大放异彩。


  张守攻说,在林业科学研究的各个相关领域,中国林科院都有优秀的科研人员在孜孜以求、默默耕耘,取得了重大突破和创新成就,他们是支撑中国林业科技发展的主力军,为推动中国林业可持续发展作出了巨大贡献。“在此,向每一位为林业科研和林业发展作出贡献的林科人,致以诚挚的敬意!”



人物档案


  张守攻,中国林业科学研究院院长,中国工程院院士,第十三届全国人大环资委副主任委员,中国林学会副理事长、森林培育分会理事长,森林培育和森林经理专家,长期从事落叶松、楸树和云杉等树种品质改良和高效培育技术研究。获国家科技进步奖二等奖3项,省部级科技进步奖一等奖2项。获授权发明专利14件,主持制定国家标准1项、行业标准8项,发表学术论文263篇,出版专著7部。参与国家中长期科技发展规划研究(2003)、中国可持续发展林业战略研究(2003)、生态文明建设若干战略问题研究(2014)等重大咨询项目的研究工作,为我国人工林培育、森林可持续经营理论与技术发展作出了重要贡献。


  作者:丁洪美  王建兰  宋平



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