我國人工林面積位列世界第一，但人工喬木林存在蓄積量低、生產(chǎn)力不高等問題，成為影響我國林業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益的瓶頸，難以滿足國家木材安全和生態(tài)安全的迫切需求。今年啟動的國家重點研發(fā)計劃“林業(yè)資源培育及高效利用技術創(chuàng)新”重點專項中，“林木次生生長的分子調(diào)控和環(huán)境脅迫機制”“人工林生產(chǎn)力形成的結(jié)構(gòu)與環(huán)境效應”這兩個項目，力求在提升人工林質(zhì)量與生產(chǎn)力等領域的基礎研究方面取得新突破，為提升我國林業(yè)資源培育水平、實現(xiàn)林業(yè)現(xiàn)代化扎牢創(chuàng)新根基。

　　讓人工林優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)

　　林木可提供木材、紙漿及纖維制品、能源與化工產(chǎn)品等。隨著國家經(jīng)濟社會的發(fā)展，對木材及其多元化產(chǎn)品需求越來越大，而我國由于森林資源缺乏，加之天然林的全面保護，導致木材供應不足，木材短缺漸成我們所面臨的重大問題。

　　發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人工林是解決這一問題的有效途徑，但我國大部分人工林生產(chǎn)力低下，且結(jié)構(gòu)單一、穩(wěn)定性差，只有探究這些問題的根源，才能尋求有效的解決方案。

　　“林木次生生長的分子調(diào)控和環(huán)境脅迫機制”項目負責人、中國林業(yè)科學研究院林木遺傳育種國家重點實驗室研究員李全梓認為，林木良種缺乏和立地條件差是制約高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人工林培育的兩個重要因素，創(chuàng)制出適合不同造林地區(qū)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種，才能滿足木材產(chǎn)量和材質(zhì)多元化的需求，但傳統(tǒng)育種主要依賴表型選擇，育種周期較長、效率不高，不能快速滿足現(xiàn)實需要，只有采用現(xiàn)代分子育種技術，才能加速遺傳改良進程。

　　“有效提升人工林的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性，是我國人工林面臨的核心問題。”“人工林生產(chǎn)力形成的結(jié)構(gòu)與環(huán)境效應”項目負責人、中國林業(yè)科學研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護研究所所長肖文發(fā)研究員分析了另一方面的原因。他認為，結(jié)構(gòu)決定功能，環(huán)境影響功能，提升人工林的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性的基礎在于科學認知人工林生產(chǎn)力形成的結(jié)構(gòu)與環(huán)境效應。

　　“林木次生生長的分子調(diào)控和環(huán)境脅迫機制”“人工林生產(chǎn)力形成的結(jié)構(gòu)與環(huán)境效應”兩個項目，將圍繞人工林結(jié)構(gòu)單一、穩(wěn)定性差的基礎性問題開展研究和攻關，為發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人工林提供有力的科技支撐。

　　分子育種提升林木育種水平

　　“闡明林木產(chǎn)量和品質(zhì)形成的分子基礎是分子育種的前提。”李全梓介紹，“林木次生生長的分子調(diào)控和環(huán)境脅迫機制”項目設置了6個課題，將揭示林木次生生長的遺傳調(diào)控機制和關鍵調(diào)控因子的功能，該項前沿基礎研究對提升我國林木育種水平、促進林木種業(yè)科技創(chuàng)新、保障我國木材安全與生態(tài)安全具有重要意義。”

　　李全梓表示，未來5年，項目組將重點解析樹木次生生長的基因組學基礎及群體變異遺傳機制、樹木維管分生組織活性及木質(zhì)部分化調(diào)控的遺傳機制、樹木生長對環(huán)境脅迫的適應機制等3個核心問題，以實現(xiàn)從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗育種”到定向、高效的“精準育種”的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)林木精準育種和人工林高效培育。

　　李全梓介紹，項目有望在基于大數(shù)據(jù)計算的樹木復雜遺傳互作機理解析理論研究上取得重大突破，如鑒定影響木材產(chǎn)量和品質(zhì)的關鍵代謝調(diào)控與代謝途徑2-3個；獲得樹木分生組織及木質(zhì)部分化的關鍵調(diào)控因子15-20個；構(gòu)建樹木生長和響應逆境脅迫的關鍵調(diào)控網(wǎng)絡2-3個，確定關鍵因子15-20個。

　　這些創(chuàng)新將沖破原有林木遺傳育種技術的瓶頸，突破干旱、半干旱和鹽堿地造林難的制約，推動建立完善的林木基因組分析、林木全基因組關聯(lián)分析等一系列技術路徑，發(fā)掘具有育種價值的高效等位基因，并確定樹木生長發(fā)育狀態(tài)的診斷基因，創(chuàng)新林木新種質(zhì)。

　　根據(jù)預期目標，該項目選育的速生、優(yōu)質(zhì)與抗逆林木優(yōu)異種質(zhì)，一旦成功示范推廣，將為速生豐產(chǎn)林建設、困難立地造林、“三北”防護林工程建設等提供優(yōu)良林木種源，有效帶動林木種苗產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

　　探索人工林可持續(xù)經(jīng)營

　　分子育種解決了種質(zhì)方面的問題，林木生長過程中的結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素則對樹木成材產(chǎn)生重要影響。

　　肖文發(fā)與項目團隊將從結(jié)構(gòu)與環(huán)境方面深入研究。他表示：“科學地認知人工林生產(chǎn)力形成的結(jié)構(gòu)與環(huán)境效應，將更好地解決蓄積率低于國際平均水平這一重大問題。”

　　同樣歷時5年，“人工林生產(chǎn)力形成的結(jié)構(gòu)與環(huán)境效應”項目將深入研究3個關鍵科學問題，即生產(chǎn)力維持與提升的林分結(jié)構(gòu)量化方法和穩(wěn)定性維持機制，生產(chǎn)力形成過程中地上地下生態(tài)學過程及其協(xié)同效應與產(chǎn)物分配調(diào)控機理，生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域尺度木材生產(chǎn)與生態(tài)功能權衡/協(xié)同關系與結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。

　　人工林的可持續(xù)經(jīng)營所涉及的問題多且復雜，項目一經(jīng)啟動，科研成果備受期待。肖文發(fā)表示，圍繞人工林生產(chǎn)力形成與穩(wěn)定提升這一核心問題，項目將系統(tǒng)揭示主要速生用材樹種及珍貴用材樹種生產(chǎn)力形成與分配的生理及環(huán)境控制機制，明晰物質(zhì)循環(huán)主要過程及其對結(jié)構(gòu)與環(huán)境的響應與適應規(guī)律，闡明經(jīng)營管理措施對人工林地力維持的影響機制，解析人工林生產(chǎn)功能與主要生態(tài)功能的協(xié)同發(fā)展途徑、區(qū)域結(jié)構(gòu)優(yōu)化機制并提出調(diào)控對策，促進林學和生態(tài)學等學科的發(fā)展。同時，項目還將建立長期科學研究試驗基地10-15個，并提出人工林區(qū)域發(fā)展及經(jīng)營戰(zhàn)略報告。

　　國家科技計劃改革以來，我國林業(yè)基礎前沿科研項目聚焦國家戰(zhàn)略，從基礎研究上探索新途徑，必將為支撐林業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展、保障我國木材安全與生態(tài)安全開拓一片新天地。