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千年“散养”杉木逆袭“成材”

中国科学报

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杉木林。

■本报记者 李晨 通讯员 方彦蘅

我国特有的重要用材树种杉木有着数千年人工栽培历史,然而一直“散养”在南方的崇山峻岭之中,存在“造林不见林”以及木材品质差、产量低等问题。

南京林业大学杉木遗传育种团队几代人60余年坚持不懈地开展杉木种业创新,在福建大山深处建成国际上第一个杉木种子园,让数千年“散养”杉木发展为现代种业。

近日,该团队通过实施以速生优质抗逆为新目标的杉木第四代遗传改良计划,建成了国际上第一个杉木第四代种子园,使我国成为继美国、澳大利亚之后第三个具备林木第四代育种水平的国家。

建中国人自己的林木种子园

1955年,福建省属闽北地区综合性国营林场(现福建省洋口国有林场,以下简称洋口林场)在杉木之乡顺昌建立。然而,沿袭粗放造林方式栽下的杉木林发生了严重分化,林相参差不齐,大部分长成了俗称的“小老头树”。职工隐约意识到,庄稼要选种,杉树或许也要选种。

同时意识到这个问题的还有南京林学院(现南京林业大学,以下简称南林)的师生员工。我国现代林木遗传学开创者叶培忠建立了中国的林木育种体系,杉木的良种选育和种子园建设正是他最先考虑规划的。

1954年开始,南林赴南方林区开展林木资源调查和科技社会服务。叶培忠认为,采用良种造林是提高木材产量和品质的必由之路。在他的倡议和组织下,迅速培养高级林木育种人才、运用遗传学理论开展杉木良种选育、建立起中国人自己的杉木良种生产种子园、提高杉木人工林整体质量和产量的计划应运而生。

1959年,南林开办了我国第一个树木遗传育种学研究生班,由叶培忠任教。这一年,24岁的陈岳武考上了树木遗传育种研究生班,成为叶培忠的得力助手。

从那时起,二人一遍遍查阅史料和科技图书文献,了解我国杉木自然分布、栽培历史、适生区的自然条件,以及地方品种的生长情况;远涉湖南、江西、广西、四川、福建等地的杉木中心产区,进行实地调查研究。他们取得了丰富的第一手资料,为开展杉木良种选育奠定了坚实基础。

南林人务实求真的科研态度和洋口林场实现科技兴林、科技兴场的迫切渴望不谋而合。1961年,一份盖有双方印章的科研协议拉开了这场长达一甲子的校地合作的序幕。

陈岳武永远的守望

从此,陈岳武有了南林—林场杉木育种“混编”团队。这支团队寻觅收集各种杉木优良育种资源,于1966年在洋口林场建成中国第一个杉木无性系种子园。

为了从数不清的野生杉木中遴选出优良母树,陈岳武和育种团队闯入人迹罕至的原始森林,循着有野兽足迹的小径前行,并常常爬到二三十米高的杉树上采集优树穗条、收集种子。

1980年,中国第一个杉木育种鉴定会在福建顺昌举行。80多位与会代表通过3个试验地点试验林的现场实地测查,认为“杉木第一代选育的良种造林增产效果明显,与当地商品种对照相比,良种的平均生长量提高25%,最优品种的生长量提高了60%”。会后,杉木第一代种子园生产的25个良种陆续开始在南方14个省份推广应用。

1981年,南林和洋口林场又启动了杉木第二代遗传改良研究。然而,1985年1月,陈岳武英年早逝。遵其遗愿,他的部分骨灰被安放在林场的小山头上,永远守望着这片杉木林和未竟的杉木育种事业。

在生命的最后时刻,陈岳武紧紧握着助手施季森的手,说不出话来。“我知道,他放不下倾尽心血的杉木育种事业。”施季森回忆说。

时年33岁的施季森放弃了出国深造的机会,与杉木育种团队成员一起,从第二代生长与材性联合改良,到第三代生长、材性、良种种子产量联合改良,走向以抗生物和非生物逆境性为主的第四代杉木育种研究。

从一个细胞到一片森林

“叶老和陈老师开创的杉木第一代育种,解决了木材供应量短缺、能不能‘吃饱’的问题,现在要解决木材品质和良种繁育这一‘吃好’的问题了。”施季森思考着杉木种业的创新方向。

施季森带领团队立足洋口林场,开始系统分析国内外生物技术发展趋势,研发和创新更为高效的林木良种繁育新技术、新方法。他们发现,“发展林木细胞工程技术,是实现林木良种壮苗的工业化规模生产、加速林木良种推广应用的高效途径”,并创新性提出了“给我一个细胞,还您一片森林”的大胆设想。

他们首先以杂交鹅掌楸为先导树种开展细胞工程种苗繁育,并取得突破性进展。后来又陆续攻克了杉木、马尾松等重要用材和观赏树种体细胞胚胎发生和植株高效再生技术体系,获得40多项国家授权发明专利,形成了成熟的林木良种细胞工程繁育工厂化生产技术体系。与传统良种繁育技术相比,其种苗繁育效率提高了近100倍。

在该团队的技术指导下,2009年,洋口林场建成了全国最大的杉木组培苗研发生产基地,已研发具有自主知识产权的优良无性系组培品种14个。其中2个无性系获得国家林木良种认定,为在全国杉木产区推广应用奠定了基础。

60多年来,洋口林场国家杉木良种基地累计为社会提供杉木良种4.9万公斤、杉木优质种苗60多亿株,先后在福建、广东、江西等15个省份广泛种植,累计推广造林面积3000多万亩,增加森林蓄积量约1.5亿立方米。

2022年春,全国第一个杉木第四代种子园在洋口林场建成,标志着中国针叶树遗传改良由数十年的跟踪和追赶,进入到了世界林木育种先进国家的行列,创造了“世界杉木看中国,中国杉木看洋口”的林业科研奇迹。

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