近年来,为适应我国现代林业建设,速生树木所除了加强桉树育种、营林、病虫害防治等方面的基础研究、应用技术研究和成果推广外,已拓展林业公益性、基础性研究的其他领域,主要包括种质资源保存、林木种苗检测新技术、沿海防护林建设、观赏园艺植物等方面的研究。新增“南方国家级林木种苗示范基地”“广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究站”“南方国家桉树种质资源库”“桉树产业技术创新战略联盟”“国家林业和草原局桉树工程技术研究中心”“广东湛江桉树培育国家长期试验基地”等平台,为国家生态建设服务。
近5年(2018—2022年),速生树木所获得梁希林业科学技术奖1项、广西科技进步奖二等奖1项、广东省农业技术推广奖二等奖1项,国家发明专利13项,鉴定、认定科技成果9项(其中达到国际领先3项、达到国内领先1项),授权新品种5个,发表科技论文202篇、专著4部。在新品种创制、高效栽培、现代育苗技术、人工林经营、人工林病害及观赏园艺植物等研究领域取得了一系列科技成果,为行业高质量发展发挥了支撑引领作用。
桉树高世代杂交育种成果丰硕
在速生用材树种杂交育种方面,依托“南方国家桉树种质资源库”“桉树产业技术创新战略联盟”两个平台和承担的国家重点研发计划、国家自然科学基金等各类科研项目,全面调查评估了我国现有桉树种质资源的保存现状,获得1万份桉树资源的调查数据,收集保存在我国具有重要经济价值的桉树24种(亚种),保存基因资源3000份,建成种质资源离体保存库1个,保存种质材料2000份,建成我国第一个资源类型完整、保存系统完善的桉树基因库,使我国桉树基因库建设迈入世界先进行列,基于桉树基因库构建了5个桉树重要树种的第二代育种群体(尾叶桉、巨桉、粗皮桉、赤桉、细叶桉),配制了杂交种100多个家系,目前已开发新无性系280个,形成了坚实的新品种库,使我国桉树主产区的育种全面进入高世代。目前,已筛选出优良速生、抗逆品种22个,品种的综合遗传增益在15%—45%。其中11个品种获得国家新品种保护授权,新桉8号、新桉10号等优秀品种在广东、广西、云南等地大规模种植,在增产、减灾等方面发挥了重要作用。
推动桉树组培快繁及轻基质育苗广泛普及
在桉树良种育苗和组培快繁方面,组织培养快繁中采用糖蜜(糖厂蕉糖生产分离出来的不结晶的含糖液体)代替蔗糖,为芽苗提供大量易于吸收的各种单糖、粗蛋白质和矿物质,促进芽苗生长;继代和生根培养基中添加氨基寡糖素,激发丛芽组织产生酚类化合物、木质素及病程相关蛋白,提高丛芽抗逆能力,活化植物细胞,促进植物生长,调节植物抗性基因的表达。大规模组织培养过程中,培养基使用糖蜜替代了蔗糖,直接降低培养基成本,加入适量氨基寡糖素有效抑制了杂菌侵染,减少组培风险。继代培养时,采用卡拉胶代替琼脂粉、前期适当暗培养或弱光培养能有效提高芽苗增值倍数,芽苗增值系数提高8%以上,有效提高扩繁速度。新技术的逐步推广应用,快速实现桉树优良无性系的组培快繁育苗,逐渐提高组培苗造林的比例,2017年实现100%组培苗上山造林。利用林农废弃物椰糠、谷壳和泥炭土,通过充分堆沤、发酵,按一定比例配比构成轻型基质,采用可降解无纺布或废纸浆育苗容器,根据桉树苗特征制作专用育苗容器等苗木培育核心技术,缩短育苗周期,降低育苗成本,小苗移栽成活率在95%以上,培育的苗木根系更发达,更健壮,苗木重量(含基质)降至每株100克以下。轻型基质育苗技术的应用,逐渐替代传统的泥袋育苗,至2015年完全实现轻型基质生态育苗。仅在“十三五”期间研发形成的桉树轻型基质环保育苗和良种组培快繁技术就被推广到广西、广东、海南等省(区),建成桉树工厂化育苗生产线2条,累计生产良种壮苗15亿株,辐射推广桉树人工林64万余公顷;生产中良种使用率达95%,材积生长量平均提高60%;累计生产木材0.88亿立方米;新增苗木和木材产值274亿元。
突破桉树定向培育技术,促进经营提质增效
在人工林培育技术方面,根据培育目标提出配套的定向培育技术,与传统经营模式相比,使单位面积产量提升60%,即每年为我国增加超过1000万立方米的木材。其中大径材树种选择、密度调控和林下经济3种技术攻关,取得了突破性的进展,其中大径材的密度调控技术达到国际领先水平。使桉树径级提高了39.4%,木材生产量提高了34.6%,每亩效益提高30%。在保障国家木材安全,促进林农增加经济收入,帮助农村脱贫致富,促进地方经济发展方面作出重要贡献。
——大径材树种选择技术。通过研究24—28年生大花序桉、粗皮桉、巨桉等7种桉树的物理力学性质、机械加工性能和涂饰性能等木材特性,构建树种的综合材性优劣次序;利用19个生物气候因子、1个太阳辐射因子、3个地形因子和10个土壤因子共33个环境因子数据,通过最大熵模型新技术,筛选主要限制因子,划分我国主栽桉树树种的适生区,联合综合材性和适生范围,优化树种选择排序。其中大花序桉材性最佳,基本密度达到每立方厘米0.764克,比国外大径材主栽树种巨桉高31%,最适生区面积最大,超过16.28×104平方千米,确立大花序桉为我国大径材培育首选树种。国外在桉树大径材培育上种植最多的是巨桉。国内桉树大径材培育尚处在起步阶段,作为大径材培育的树种极少。该技术率先基于材性分析优化了7个桉树大径材培育树
种,从材性综合评价和适生区方面考虑,大花序桉最优,其次为粗皮桉,相比而言,巨桉并不是高端家具制造的最优选择。此技术利用最大熵模型技术,首次构建桉树的适生分布最大熵模型,规范了桉树大径材树种选择及其种植区域,攻克了我国桉树大径材树种选择少、桉树种植区划缺乏的问题。
——密度调控技术。针对桉树经营中过度密植、材种结构不合理的问题,分别利用不同初植密度试验林16年的生长数据和间伐试验林12年的生长数据,研究3种立地指数条件下不同初植密度和不同间伐时间、不同间伐强度林分生长、中大径材出材情况及经济效益,创立高产高效中大径材培育的初植密度模式和中、幼林间伐模式。研制了3种大径材密度控制技术模式。模式一:高产高效中大径材培育的初植密度模式,立地指数SI24,初植密度3米×4米,9年生时使中径材的出材量比常规模式提高35.4%,净现值提高29%,内部收益率提高4个百分点;模式二:幼龄林间伐模式,SI24,初植密度2米×3米,4.5年生间伐每公顷保留700株,4年后使平均胸径增长提高40.82%,中大径材出材量提高90.91%,净现值提高107.45%,内部收益率提高13个百分点;模式3:中龄林间伐模式,立地指数SI28,初植密度2米×4米,8.5年生间伐每公顷保留600株,3.5年后使平均胸径提高57%,中大径材的出材量提高26%,净现值提高56%,内部收益率提高7个百分点。该技术系统研究了不同间伐时间和间伐强度的一次性间伐的技术效果,产量和经济效益国际领先。目前大径材的林分密度调控技术已处于国际领先水平。
——林下经济技术。目前,桉树多为短周期的纸浆生产林,并且多为同一无性系或同一品种纯林经营模式,生产潜在风险较大。为延长桉树生长周期,一方面提高桉树大径材林出材比例,另一方面利用好桉树林下的植物生长空间,同时实现森林的立体生态模式和经济效益增收,选择立地指数SI24以上,8-9年生尾巨桉大径材林分(伐后每公顷保留300—400株),经过细致整地、合理的水肥调控,筛选出小粒咖啡、迷迭香、香兰叶和卡亚能在桉树林下生长并能促进提高复合林总经济产值的4个林下作物种类。模式一:尾巨桉×小粒咖啡,模式二:尾巨桉×卡亚,模式三:尾巨桉×香兰叶,模式四:尾巨桉×迷迭香的林下种植,密度分别为4米×2米、4米×1.5米、4米×1.5米、30厘米×30厘米。效益最好的模式为尾巨桉×小粒咖啡,按株行距4米×2米在林下种植小粒咖啡,尾巨桉平均胸径生长量和单株材积生长量分别提高17.79%和51.43%,经济产值比对照增值7.7倍。以上尾巨桉大径材间种林下经济作物技术与现有技术水平与国际先进水平相比,处于跟跑阶段。桉树林下混合种植经济作物效益显著,可示范带动桉树林从纯林到经济作物复合林发展,市场前景广阔。
上述3种技术已在我国广东清远、肇庆,广西崇左、南宁、柳州,四川乐山,福建漳州等4省(区)7个地点大规模推广应用,共建立试验林126.5公顷,推广应用面积达15940公顷。根据调查,运用上述技术,桉树优良大径材用材林9.5—12年生时,林分总蓄积量每公顷220—450立方米,比常规培育模式增加10%—26%,大径阶木材产量每公顷123—360 立方米,比常规培育模式增加10%—25%,林分平均胸径18—24.8厘米,比常规培育模式增加4%-12.5%。上述3种技术获国际先进成果1项,其中大径材林分密度调控技术达到国际领先水平,获国内领先成果4项,实现成果转化1个;获奖励1项;颁布行业标准1项,授权专利4件;出版专著2部,发表论文27篇。培养硕士及以上人才13人,培养青年学者2人,为各省区林场、公司培训人员700余人次。新增总产值6.86亿元,新增利润3.58亿元,取得了显著的社会、生态和经济效益。
为人工林抗病育种和病害防控提供科技支撑
在桉树病害预防方面,大量搜集华南地区桉树基因型不同寄主、不同部位病原菌,通过基于多基因序列的系统发育分析并结合形态学特征,对桉树病原菌进行活体保藏,建立华南地区人工林病原菌数量最大、种类最多的菌种保藏库:保藏活体菌株10016株,保藏病原真菌7个科、9个属的35个物种(含广西12个等共27个新物种)。