云杉大多分布在自然條件艱苦、人跡罕至的地區(qū)。因苗期生長較慢、生長周期較長,云杉的育種研究及成果也相對較少。
中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所研究員王軍輝苦心鉆研云杉遺傳育種20多年,創(chuàng)新育種技術,構建育苗新體系,縮短育苗周期,推動研究成果轉化為生產力。
“不同種的云杉,針葉排列方式以及球果大小、顏色等,都有很大差異,對環(huán)境的適應性也有很大不同。”對于云杉的形態(tài)特征和生活習性,中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所研究員王軍輝摸得門兒清。
云杉早期生長緩慢,從育種、育苗到造林周期都比較長,但哪怕只是看到林子一點點的新變化,王軍輝的心里都由衷地高興?;厥?0多年云杉遺傳育種研究的經歷,王軍輝感慨:“青海、甘肅等地的大大小小200多處云杉實驗林,就是我最大的收獲。”
云杉屬于松科,樹干高大通直,可長至40多米高。從云南白馬雪山、香格里拉到新疆天山、伊犁,從四川稻城、木里到林芝等高海拔地區(qū),一株株云杉筆直挺立,用通天的軀干守護著一方水土。
“云杉分布廣,具有很強的適應性,是防止水土流失的理想樹種,對于調節(jié)氣候也有重要作用。”王軍輝表示,研究云杉的遺傳育種,就是通過選優(yōu)、雜交等,從種源上對云杉進行樹種改良,讓云杉速生豐產、木材更優(yōu)質,同時保護其遺傳多樣性,更好地發(fā)揮生態(tài)效益。
2000年,王軍輝從北京林業(yè)大學林木遺傳育種專業(yè)博士畢業(yè)后,來到中國林科院工作,起初的研究方向是落葉松。云杉的分布海拔比落葉松高一些。當時,國內云杉相關研究還比較少。另一方面,雖然云杉早期生長慢,但是后期生長快,且材質輕軟、紋理通直、聲學性能好,具有很高的研究價值。在林木遺傳改良專家馬常耕和中國工程院院士張守攻的指導下,王軍輝確立了云杉遺傳育種這一研究方向。
要提高人工林的產量和品質,必須選育林木良種,而豐富的遺傳種質資源,是持續(xù)遺傳改良的基礎。王軍輝研究工作的第一步,就是建立云杉種質資源庫,摸清云杉種質資源并進行系統(tǒng)分類。
云杉分布區(qū)大多自然條件艱苦、人跡罕至,調查、選取優(yōu)良個體是個苦差事。2000年9月,王軍輝聽說四川甘孜藏族自治州有一塊林分比較好的云杉天然林,但路途很遠,也不通車。
“選優(yōu),就必須選擇這種天然林分比較好的單株,樹木高大、樹形,沒有病蟲害和損傷。我當時和當?shù)亓謽I(yè)局的同志一起,來回一共步行了10個多小時。那塊云杉天然林郁郁蔥蔥、茂密挺拔。我們那次收獲頗豐,選了40多棵優(yōu)樹,把種子采回來。”王軍輝說,“這些第一手的調查資源,為我后續(xù)的云杉遺傳改良研究奠定了堅實的種質材料基礎。”
云杉是出了名的“慢性子”。“云杉相關研究少,一個很重要的原因是它長得太慢了。”王軍輝說,云杉正常育苗7年才能長到40厘米到50厘米高,要滿足出圃標準,時間上等不起。
因為這個原因,王軍輝心里也一度打過退堂鼓。馬常耕老先生的勉勵改變了他的心意:“林木育種研究,與樹同候,要坐得住冷板凳,耐得住寂寞。”
一邊收集云杉種質資源,另一邊同步建實驗林。如何用最短的時間建成實驗林,成為擺在王軍輝面前的又一道難題。
根據(jù)傳統(tǒng)的植物生理學,適宜的光照、溫度,是植物生長重要的外部條件。王軍輝研究發(fā)現(xiàn),云杉是前定生長樹種,當年育苗期間的人工處理對第二年的生長有影響,當年的芽第二年生長,但是過了7月份就會休眠,且在野外一年生長時間也就兩三個月。
“光照有很多講究,強度多少、需不需要梯度變化、時長多少、光譜范圍如何,這些都需要一點點去試驗。”王軍輝說,2000年左右的時候,市場上要找一個合適的燈具很難,“那會兒,幾乎跑遍了北京的市場,聯(lián)系了很多燈泡廠,有時甚至還得自己改造。”
溫度調控也是如此。王軍輝和青海省大通回族土族自治縣東峽林場合作,經過一點一點地摸索和反復試驗,終于發(fā)現(xiàn)了不同云杉種補光的最佳光源和光譜范圍,最終構建了以延長光照為主的光溫綜合調控強化育苗新體系。
就這樣,云杉屬27個樹種的種子育苗時,經3年補光,絕大多數(shù)苗高可達20厘米以上,育苗周期縮短3—5年,3年就能達到國標造林苗木規(guī)格和質量。
“林業(yè)育種研究成果不能停留在實驗室里,還要轉化成生產力。”王軍輝說,這其中的關鍵就在于,選育出成材快、適應性好的良種,并把繁育成本降下來。
截至目前,王軍輝和他的團隊選育出了適應西南地區(qū)的麗江云杉、川西云杉,綠化樹種藍云杉、白云杉等,并初步篩選出6個優(yōu)良種源,選出紅皮云杉優(yōu)良家系58個,科技成果在甘肅小隴山、湖北宜昌等地進行規(guī)?;瘧茫嘤N苗300多萬株。
2019年10月,王軍輝入選國家百千萬人才工程,并被授予“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號。如今,高新技術正在林業(yè)育種中發(fā)揮越來越大的作用,這也成為王軍輝新的研究方向。王軍輝告訴記者,他和團隊已經攻克了胚性細胞團誘導、體細胞胚胎分化等關鍵技術。
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