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【科技改變林業】張守攻:創新引領中國人工林培育

来源:院办 时间:2018-10-17 20:03:00

中國綠色時報2018年10月17日專版


  他鍾愛落葉松,用35年人生年華,攻克重重難關,創立落葉松優良種質創制平台,制定落葉松高效育種策略,研發良種産業化生産工程技術,創建紙漿材和結構材定向培育模式和良種良法配套、模式目標協調高效培育體系,加速了落葉松人工林良種化、定向化和産業化進程,提升了落葉松人工林生産力水平;創新人工林生長模擬和動態經濟評價一體化模型,推動中國森林可持續經營理論體系和評估方法與國際接軌,爲我國人工林培育、森林可持續經營理論與技術發展,作出了重要貢獻。


  他,就是中國工程院院士、中國林業科學研究院院長張守攻。


張守攻在新疆天西林業局卡西管局調研


  制定人工林高效育種策略


  30年前,我國人工造林可供選用的良種屈指可數。爲了改變這種狀況,國家針對主要造林樹種開展了大規模科技攻關。正是在這個關鍵時期,張守攻開始涉足人工林良種培育研究,針對落葉松良種培育,創新性地提出了種內改良與雜種利用並舉、有性與無性兼顧、常規與現代有機融合的育種途徑。


  張守攻說:“落葉松分布和適宜于栽植在北方和亞熱帶、暖溫帶亞高山區,分布範圍涉及14個省(區、市),面積和蓄積量都排在我國用材樹種第三位,是非常重要的用材樹種。這也正是我選擇落葉松作爲研究對象的主要原因之一。落葉松人工林培育技術,可以爲其他人工林培育提供重要參考與借鑒。”


  張守攻是將我國落葉松劃定爲寒溫帶、溫帶、暖溫帶和北亞熱帶4個生態育種區的第一人,他確立了不同區域的育種策略、良種化途徑和雜種高效利用模式,營建了核心育種園和二代種子園;摸清了落葉松種、家系、無性系的生長、材質、生根、物候等遺傳變異規律,研發出多性狀聯合選擇技術和多級選育程序,創建了紙漿材早期選擇評價指標和技術標准。


  張守攻培育出的3個速生優質紙漿材專用國家級良種,材積遺傳增益均超過20%;選育的7個結構材專用國家級良種,材積增益超過15%,木材密度提高5%,力學性能非常好。


  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。


  張守攻的這一系列研究成果,獲得2010年度國家科技進步二等獎。


檢查苗木生長情況

樹幹解析調查


  創立人工林培育集成技術體系


  落葉松配子形成複雜、人工雜交制種困難,成爲落葉松優良雜交組合大規模利用的瓶頸。爲了突破瓶頸,張守攻團隊研究確立了種子園實生應用和無性繁殖並舉的良種生産創新技術體系。


  通過研制溫室容器育苗技術標准,開展水肥管理及光周期調控,張守攻團隊將落葉松育苗周期由2年縮短至1年,容器苗造林成活率提高到90%以上;創建的單幹柱式采穗圃,像優良穗條生産工廠,能源源不斷提供優良穗條,而且利用他研發出的完整的綜合配套技術插穗,可以使半木質化插穗生根率提高到90%以上。他還帶領團隊突破子葉胚同步化規模發生技術瓶頸,創建落葉松體胚同步化繁育技術,發明體胚高成胚率新工藝,使體胚同步化發生率超過93%;發現多胺合成代謝和逆境響應蛋白在不定根發育中發揮的重要作用,獲得了根分生組織特征基因。


  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%。”


  張守攻的成果在13個省(區、市)速生豐産林和退耕還林等工程中推廣應用,面積達700萬畝,木材增産超過20%,經濟、社會和生態效益顯著,斬獲2002年度國家科技進步二等獎。


庫都爾落葉松人工林

可持續經營針闊混交示範林


  創新生長模擬與動態

  經濟評價一體化模型


  如果無法了解人工林營林措施是否有效、有多大效益,無法分析培育收益到底有多大,就很難准確地評估森林經營和投資回報的協同效益,難以制定優化的經營方案。張守攻說:“優化培育技術集成方案,是爲了讓林地能産出最大的生産效益。但是,如果不能同時考慮投資效益的最大化問題,最終將會影響到森林經營的投入産出比。”


  針對這個問題,張守攻創建了林分生長模型系統和産品預估模型,首次提出生長模擬和動態經濟評價模型一體化方法,爲多種營林措施複合效益分析和優化經營方案,提供了先進、高效的解決方案。目前,這項技術已被應用于落葉松和杉木優化栽培模式研究。


  也許正是應了“能者多勞”那句老話,張守攻實在太忙碌,除了科研攻關、管理中國林科院,他還擔著多重重任。他是我國人工林培育和森林可持續經營領域的學科帶頭人,是中國參與“溫帶及北方森林保護與可持續經營標准與指標蒙特利爾進程”及聯合國國際森林問題談判的領銜專家,參與主持了全球第一個國家級林業行動計劃——《中國21世紀議程林業行動計劃》的編制工作;是《中國可持續發展林業戰略研究》總體組核心成員和分冊主編,主持了聯合國開發計劃署(UNDP)、糧農組織(FAO)、國際開發研究中心(IDRC)、全球環境基金(GEF)等國際機構有關中國森林可持續經營的重大國際合作計劃,率先在東北天然林區、南方集體林區及西部水源涵養林區設立試驗示範林,開展森林可持續經營實踐。作爲國家協調員,他參與了國際示範林網絡建設,促進我國的森林經營規範與國際接軌,將我國森林可持續經營與地方經濟發展結合的成就與經驗介紹給世界,在非洲和南美洲推廣應用,在國際上産生了積極影響。他編撰出版《森林可持續經營導論》,主持制定《中國森林可持續經營標准與指標》行業標准和4個區域可持續經營行業標准,主持完成《中國森林認證——森林經營》國家標准,顯著推動了中國森林可持續經營理論體系的建設和發展,奠定了中國森林可持續經營監測、評估和報告的理論和技術框架,推動了國際森林認證的中國化、市場化和中國國家森林認證體系的國際認可……


  張守攻的許多成果都被編入新版《森林經理學》,促進了森林經理學學科的發展,成爲中國森林可持續經營部門決策的重要依據。


  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《主要林木育种科技創新规划(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”


  中國林科院科研人員的創新發展,與中國林科院的壯大和中國現代林業發展密不可分。張守攻說,經過60年曆練,中國林科院不斷發展壯大、開拓創新,取得了豐碩的科研成果,爲推動我國現代林業可持續發展作出了卓越貢獻。


  張守攻認爲,中國林科院是林業科學治學之地、創新之地,是中國林科院科研人員爲祖國現代林業發展奉獻聰明智慧的圓夢之地。“幾代科研人員在60年風雨曆練中,鑄就了特殊的林科精神,代代傳承,發揚光大。”


  中國樹木學巨著《中國樹木志》由鄭萬鈞院士任主編,經過3代人的努力,用25年時間完成。這部巨著是林業界最重要的基礎參考書和不可或缺的工具書。張守攻說:“我接手第四卷組織編撰工作時,已經是第五名具體負責這項工作的院領導。當時,編撰工作已經中斷5年,可是一聽說要繼續編撰第四卷,所有參與編撰的專家都非常興奮,他們找出多年前准備的材料,利用最短的時間,完成了全書的編撰出版。” 


  不同的年代,培養人才的具體做法會有很大的不同。張守攻說,他剛剛入職林科院林業研究所不久,就得到了向大師學習的絕佳機會。“有一段時間,吳中倫院士身體不好,爲了不給單位添麻煩,他拒絕單位爲他提供的特別照顧,不願雇傭家庭護理。林業研究所時任所長王世績先生就想出了一個兩全齊美的辦法,安排我們新入職的年輕人,輪流陪吳院士散步聊天。每次聊天,吳院士都會將話題轉到科研工作和學術問題上,向我們介紹如何選擇研究方向,如何開展深入的研究等。通過這樣近距離接觸和貼心交流,我們不但聽懂了他帶有濃重諸暨口音的普通話,也逐漸學到了大師嚴謹的治學精神。言傳身教提攜後學,在大師身上得到完美體現。”


  “科技是支撐林業創新發展的重要力量”


  “在林業發展的重大變革中,科技從來沒有缺位。”張守攻深有感觸地說,“林業科技是支撐中國林業創新發展的重要力量。林業科學研究中的一個個革命性設想,帶動了一個又一個突破和創新,成就了中國林業發展的奇迹。”


  在工業用材林建設中,中國林科院是主要樹種科技攻關的牽頭單位,以盛炜彤等科學家領銜組成的專家組是關鍵技術突破的中堅力量,完成了杉木和落葉松等樹種的育種和培育技術體系構建,在林分生長和經濟效益全要素全過程優化關鍵技術、結構化經營技術等領域取得重大突破,推動中國工業人工林培育技術進入國際前沿。


  在木本糧油發展方面,中國林科院育成多個油茶和核桃主栽優良品種,分別創新研發油茶和核桃芽苗砧嫁接育苗技術,實現優良品種苗木工廠化生産,有力地推動了兩個木本糧油樹種優良品種的大規模工程化發展。


  在森林可持續經營領域,以蔣有緒院士爲首的專家團隊參與國際規則制定,研究制定國家和行業標准,開展試驗示範,推動了中國森林可持續經營技術的發展,向國際社會展示了中國林業的成就和擔當。


  在植物生長調節劑研發領域,王濤院士選擇廣譜系列複合配方生長調節劑爲研究方向,帶領科研人員,經過不懈努力,研發出系列複合配方,適用樹種和作物種類多,功能覆蓋廣。他們研發的一系列生長調節劑,不但在林業科研和種苗培育中得到廣泛應用,而且推廣應用到農業領域,在南南合作中大放異彩。


  張守攻說,在林業科學研究的各個相關領域,中國林科院都有優秀的科研人員在孜孜以求、默默耕耘,取得了重大突破和創新成就,他們是支撐中國林業科技發展的主力軍,爲推動中國林業可持續發展作出了巨大貢獻。“在此,向每一位爲林業科研和林業發展作出貢獻的林科人,致以誠摯的敬意!”



人物檔案


  張守攻,中國林業科學研究院院長,中國工程院院士,第十三屆全國人大環資委副主任委員,中國林學會副理事長、森林培育分會理事長,森林培育和森林經理專家,長期從事落葉松、楸樹和雲杉等樹種品質改良和高效培育技術研究。獲國家科技進步獎二等獎3項,省部級科技進步獎一等獎2項。獲授權發明專利14件,主持制定國家標准1項、行業標准8項,發表學術論文263篇,出版專著7部。參與國家中長期科技發展規劃研究(2003)、中國可持續發展林業戰略研究(2003)、生態文明建設若幹戰略問題研究(2014)等重大咨詢項目的研究工作,爲我國人工林培育、森林可持續經營理論與技術發展作出了重要貢獻。


  作者:丁洪美  王建兰  宋平



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