專家在洋口林場(chǎng)杉木大徑材基地考察。
杉木之于林業(yè)，堪比水稻之于農(nóng)業(yè)。
作為我國(guó)南方特有用材樹種，它以占全國(guó)人工林不到20%的面積，貢獻(xiàn)了25%左右的人工林商品材。在閩北，自古就有“吃不盡的浦城米，砍不完的高陽杉”之說。順昌縣是全國(guó)杉木中心產(chǎn)區(qū)的核心區(qū)，高陽杉正是該縣高陽鄉(xiāng)出產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)杉木。
歷史上，杉木一直“放養(yǎng)”于深山密林之中，林農(nóng)世代沿襲著“有種就撒，有苗就栽”的粗放造林模式。60多年前，位于順昌縣的福建省洋口國(guó)有林場(chǎng)首開全國(guó)杉木良種選育先河。在這里，中國(guó)杉木育種從無到有，先后完成3個(gè)世代遺傳改良與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，推動(dòng)全國(guó)杉木產(chǎn)業(yè)進(jìn)入良種化時(shí)代。如今，洋口林場(chǎng)又率先開展杉木第4代遺傳改良，建成了國(guó)際上第一個(gè)杉木第4代種子園。60多年來，一代代的杉木育種人在這里接續(xù)，著力打造林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的“芯片”。
“世界杉木看中國(guó)，中國(guó)杉木看洋口?！?0多年間，這里孕育出的“堅(jiān)守初心，赤誠(chéng)奉獻(xiàn)，久久為功，科研報(bào)國(guó)”的“洋林精神”，已成為激勵(lì)科研工作者砥礪前行的精神力量，為種業(yè)創(chuàng)新注入不竭動(dòng)力。
建中國(guó)自己的林木種子園
仲夏時(shí)節(jié)，走進(jìn)洋口林場(chǎng)杉木第4代種子園，2000多株母樹長(zhǎng)勢(shì)正好。兩年前，林場(chǎng)科研人員從600多份第4代杉木種質(zhì)資源中，優(yōu)選48個(gè)“優(yōu)等生”作為建園材料，嫁接于這片山頭。它們被稱為無性系。待到花期，不同的無性系交叉授粉，結(jié)出的種子聚合多方優(yōu)勢(shì)，便能用于育苗造林。
這些無性系有各自專屬編號(hào)。其中，“6421”堪稱“最資深無性系”?！?4”指的是1964年。那年，南京林業(yè)大學(xué)副教授陳岳武在洋口林場(chǎng)饅頭山的莽莽杉木天然林中，采集母樹穗條，并為其一一編號(hào)。經(jīng)過多年反復(fù)測(cè)定，長(zhǎng)勢(shì)好、產(chǎn)量高、遺傳穩(wěn)定的第21號(hào)脫穎而出，作為骨干育種材料一直沿用至今。
陳岳武與洋口林場(chǎng)的故事，要從半個(gè)多世紀(jì)前講起。
20世紀(jì)50年代，福建省掀起大辦林場(chǎng)的熱潮。一支萬余人的綠色大軍，挺進(jìn)江河兩岸、水庫(kù)周邊、風(fēng)沙前線，吹響“大干三年，綠化荒山”的號(hào)角。1956年，洋口林場(chǎng)在順昌縣建立。杉木自然成了這場(chǎng)“滅荒戰(zhàn)役”的當(dāng)家樹種。
但初代洋林人很快發(fā)現(xiàn)，千辛萬苦栽種的杉木苗長(zhǎng)成了“小老頭樹”——既不長(zhǎng)高，也不長(zhǎng)粗，年年造林不見林。問題就出在“種”上。順昌縣種杉?xì)v史逾千年，但向來“劈萌插杉，刀耕火種”，木材產(chǎn)量與品質(zhì)自然無法保證。
洋林人開始意識(shí)到：種莊稼要選好種，種樹也離不開良種。然而，直到20世紀(jì)50年代末，我國(guó)還未有計(jì)劃地開展林木遺傳改良。反觀美國(guó)，早在20世紀(jì)40年代初便實(shí)施了南方松類長(zhǎng)期遺傳改良計(jì)劃，建立了無性系種子園用于育苗造林，實(shí)現(xiàn)林木速生豐產(chǎn)。
“開展杉木良種選育，建中國(guó)自己的林木種子園?！毖罅秩送炊ㄋ纪春?，提出要“科技立場(chǎng)、科技興場(chǎng)”。這與陳岳武的想法不謀而合。
1959年，24歲的陳岳武師從我國(guó)林木育種先驅(qū)葉培忠，師徒倆走遍全國(guó)杉木中心產(chǎn)區(qū)。在順昌開展杉木資源收集調(diào)查時(shí)，他們被洋口林場(chǎng)的決心打動(dòng)。1961年，洋口林場(chǎng)與南京林業(yè)大學(xué)簽訂科研、生產(chǎn)、教學(xué)“三結(jié)合”協(xié)定，由此開啟了持續(xù)半個(gè)多世紀(jì)的場(chǎng)校合作，也拉開了我國(guó)杉木遺傳改良的序幕。
從無到有建立第1代種子園，看起來簡(jiǎn)單——深山中選優(yōu)，采集穗條，帶回嫁接，通過長(zhǎng)期觀察篩選建園材料，實(shí)則異常艱苦。
“原始森林人跡罕至，大家只能沿著野豬蹚出的路艱難前行?！眲⒋罅执髮W(xué)畢業(yè)后分配到洋口林場(chǎng)，跟隨陳岳武從事杉木育種，她還記得1974年的那次遍及全省的大規(guī)模杉木選優(yōu)行動(dòng)。其間，陳岳武帶隊(duì)赴高陽鄉(xiāng)選優(yōu)采種，入住招待所時(shí)卻吃了閉門羹，“頭戴斗笠、身背水壺、褲腿卷起，渾身臟兮兮，一見到長(zhǎng)得好的杉木，眼睛發(fā)亮，二話不說就躥到幾米高的樹上，誰能看出來是高校的教授”。
此后，便是日復(fù)一日地進(jìn)行嫁接培育、雜交制種、觀察記錄、子代測(cè)定等工作。
“每逢授粉季節(jié)，天不亮便傾巢出動(dòng)，一路啃著食堂還沒蒸透的饅頭、吃著咸菜上山?！蓖诵堇蠄?chǎng)長(zhǎng)李壽茂回憶說，為了解決午飯問題，大家?guī)巷埡信c生米，提一壺開水，上樹前，在山上拾些枯木與石頭，就地生火燜飯，完成授粉后，扒幾口夾生米飯果腹。杉木花期集中在春節(jié)前后，正是當(dāng)?shù)刈罾涞募竟?jié)，育種團(tuán)隊(duì)好多次在大年三十還冒著寒冷，在山上趕進(jìn)度授粉。一人拎一個(gè)小火爐上山，手被凍僵了就烤烤，然后接著干。
1966年，全國(guó)首個(gè)杉木第1代種子園在洋口林場(chǎng)建成。用其生產(chǎn)的良種造林，比一般杉木平均增產(chǎn)15%到20%。1987年，科研成果《杉木第一代種子園研究成果的推廣應(yīng)用》，讓我國(guó)林業(yè)系統(tǒng)首次摘得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
遺憾的是，陳岳武未能親手接過這份榮譽(yù)。1985年，他積勞成疾，遺憾離世。他的部分骨灰深埋于洋口林場(chǎng)青山下。陳岳武的墓志銘凝練了他為杉木良種奔忙的一生：“主持育種科研工作，二十多年如一日與林場(chǎng)合作……直至身患重病，仍堅(jiān)持來閩工作，為我國(guó)、我省林木良種事業(yè)作出重大貢獻(xiàn)，鞠躬盡瘁，死而后已。”
世界首個(gè)杉木第4代種子園
杉木育種事業(yè)依然在繼續(xù)，更多的科研工作者繼承陳岳武的未竟事業(yè)。
在林木資源匱乏的年代，杉木第1代遺傳改良首先解決的是產(chǎn)量問題。這個(gè)問題解決后，隨之進(jìn)入產(chǎn)量與品質(zhì)并重的階段。在此后的漫長(zhǎng)歲月里，洋口林場(chǎng)通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，先后完成了杉木第2代和第3代遺傳改良。
其中第2代實(shí)現(xiàn)材積增益10%~15%，木材密度增益2%~4%；第3代實(shí)現(xiàn)材積增益6%~8%，木材密度增益2%~4%。如今，福建已實(shí)現(xiàn)杉木第3代良種產(chǎn)業(yè)化，全省建成杉木第3代種子園超7000畝，去年生產(chǎn)第3代良種5800公斤。
2015年，洋口林場(chǎng)又率先啟動(dòng)杉木第4代遺傳改良。
“我們精挑細(xì)選了608份育種材料，作為杉木第4代育種的基礎(chǔ)群體，建成了全國(guó)首個(gè)杉木第4代種質(zhì)資源庫(kù)?！毖罂诹謭?chǎng)科技科科長(zhǎng)、正高級(jí)工程師葉代全說，它們中的大部分是第3代育種群體的雜交后代，經(jīng)過10多年的考驗(yàn)，被證實(shí)“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”。當(dāng)然，像“6421”這樣天賦異稟的常青樹，也會(huì)被選中。
不過，它們還不能直接作為第4代種子園建園材料，仍需優(yōu)中選優(yōu)。首先，自身實(shí)力要過硬，長(zhǎng)勢(shì)好、適應(yīng)性廣、抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高、材性優(yōu)等基本功自不必說，作為用于生產(chǎn)種子的母樹，它們還必須具備賢妻良母的品質(zhì)，以及優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
杉木是一種雌雄異花同株的裸子植物，要確保不同植株充分交叉授粉，就必須做到花期同步。因此，有些選手雖然實(shí)力不可小覷，但特立獨(dú)行，花期晚了個(gè)把月，只能提前出局。此外，結(jié)實(shí)能力、種子發(fā)芽率、遺傳穩(wěn)定性、球果類型、與其他品種的配合能力等，都是考察的重要指標(biāo)。
基于表型鑒定、基因測(cè)序等手段獲取的海量數(shù)據(jù)，這608份材料的綜合實(shí)力，被量化成了一張張?jiān)u分表。經(jīng)過9輪嚴(yán)格競(jìng)選，48名選手強(qiáng)勢(shì)突圍，成為杉木第4代種子園的構(gòu)建者。
接下來要做的，就是將它們嫁接到種子園中。傳統(tǒng)的做法奉行平均主義，每個(gè)建園材料在種子園中擁有相同數(shù)量的席位。但是，它們?cè)醋圆煌倪z傳背景，各有所長(zhǎng)，也各有所短，有的偏重高產(chǎn)，有的材性優(yōu)越，有的抗病能力突出，有的適宜矮化。在生產(chǎn)上，不同性能的重要性有所不同。因此，在配置親本時(shí)，就要差別化對(duì)待。為此，洋口林場(chǎng)首次引入了權(quán)重分配法——根據(jù)不同無性系的重要程度，賦予它們不同的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重分配其在種子園中的席位，即嫁接的植株數(shù)量。數(shù)量有講究，位置也有要求。為了減少自交和近交，同一無性系的不同植株、親緣關(guān)系較近的無性系，必須間隔3株以上。
就這樣，突圍者們各就各位，對(duì)號(hào)入座。2022年，洋口林場(chǎng)開展嫁接，建成了國(guó)際上第一個(gè)杉木第4代無性系種子園。
與普通林子主產(chǎn)木材不同，林木種子園的使命是產(chǎn)種子。為此，洋口林場(chǎng)提出了高產(chǎn)化、果園化、花園化“三化”建設(shè)目標(biāo)。
高產(chǎn)化，通過建園材料選擇、親本配置、樹體調(diào)控、水肥管理、病蟲害防治等綜合技術(shù)手段，盡可能提高種子產(chǎn)量；花園化，通過套種綠肥作物、彩化樹種、修建觀光棧道和休憩亭等，提升種子園景觀效果，讓生產(chǎn)基地同時(shí)成為科普基地、示范基地、農(nóng)旅基地；最值得一提的果園化，則是為了破解種子采收難題。
“如果不加干預(yù)，杉木可以長(zhǎng)到二三十米高，球果大多生長(zhǎng)在中上部，結(jié)實(shí)部位都在20米左右高度?！比~代全說，這給球果采收帶來了極大難度，爬樹作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)高，大量樹冠上部的球果難以采摘。過去，每年都有20%左右的球果因采收難度大無法凈采。在農(nóng)村，要找到熟練的爬樹工越來越難，采收一斤球果的人工成本就超過5元。
有感于此，葉代全帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)開展了多種矮化技術(shù)研究——通過摘心去頂、主干修剪、側(cè)拉固定、側(cè)梢縮枝等處理，矮化母樹，實(shí)現(xiàn)“站著就能采種”，有效破解采種成本高和用工難題，保障作業(yè)安全，種子凈采率可達(dá)100%。但矮化處理不是修剪這么簡(jiǎn)單，如果修剪過度，樹冠不多，沒有結(jié)實(shí)層，影響球果產(chǎn)量。葉代全團(tuán)隊(duì)正探索建立杉木種子園母樹矮化技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)。
按照計(jì)劃，洋口林場(chǎng)杉木第4代種子園明年就能迎來初產(chǎn)期。到時(shí)候，廣大林農(nóng)將率先享受杉木育種最新科技成果。與此同時(shí)，全省杉木第4代種子園建設(shè)也在加速進(jìn)行。不久前，來自洋口林場(chǎng)的杉木第4代種子園建園穗條，批量運(yùn)往沙縣官莊國(guó)有林場(chǎng)、光澤華橋國(guó)有林場(chǎng)、三明將樂國(guó)有林場(chǎng)用于營(yíng)建杉木第4代種子園。目前，全省已建設(shè)杉木第4代種子園超200畝。
杉木良種創(chuàng)新的遐想
建設(shè)杉木第4代種子園，僅僅是第4代遺傳改良中的一環(huán)。洋口林場(chǎng)杉木育種科研團(tuán)隊(duì)正直面產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)需求，不斷壯大杉木第4代育種群體，加快收集保存更多優(yōu)質(zhì)種質(zhì)材料，為更高世代良種創(chuàng)新做準(zhǔn)備。
“隨著全球氣候變化，極端天氣頻現(xiàn)，加上林地多代連栽杉木引發(fā)的地力衰退，杉木生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)了比以往更多的病蟲害。”葉代全說，如今，杉木育種不僅要考慮產(chǎn)量與品質(zhì)，抗性品種也成為剛需。此外，用材市場(chǎng)也對(duì)杉木品質(zhì)提出了更多元化的要求。比如，主干分枝較少的無節(jié)材，因外觀更為平整光滑、紋理連續(xù)均勻、木材結(jié)疤少，在家具市場(chǎng)備受青睞。傳統(tǒng)無節(jié)材生產(chǎn)，是在森林撫育階段，通過科學(xué)修枝，減少節(jié)子出現(xiàn)，產(chǎn)量有限。若能通過品種創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)無節(jié)材量產(chǎn)，必將為相對(duì)低迷的杉木市場(chǎng)帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
為此，洋口林場(chǎng)杉木育種科研團(tuán)隊(duì)在利用現(xiàn)有資源大量創(chuàng)制雜交組合的基礎(chǔ)上，遍訪國(guó)內(nèi)外杉木主產(chǎn)區(qū)，收集散落在崇山峻嶺間的獨(dú)特資源，不斷擴(kuò)充杉木育種基因庫(kù)。
來自湖北省羅田縣的垂枝杉，一根主干長(zhǎng)到頂，主梢以下均無分枝，打破了人們對(duì)于杉木的傳統(tǒng)認(rèn)知，為培育無節(jié)材提供了巨大想象空間；來自湖南省小溪國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的鐵心杉，材如其名，是我國(guó)唯一一個(gè)木材密度超過0.5g/cm^3的杉木品種，是培育優(yōu)質(zhì)用材不可多得的基因資源；來自四川省德昌縣的德川杉，號(hào)稱“香杉”，品質(zhì)特異，備受業(yè)內(nèi)青睞……在洋口林場(chǎng)杉木種質(zhì)資源庫(kù)，科研人員正對(duì)這些來自不同省區(qū)、不同種源、不同海拔的特異性資源進(jìn)行保存評(píng)價(jià)。它們猶如創(chuàng)新的火種，假以時(shí)日便可能點(diǎn)燃杉木種業(yè)的新火花。
要實(shí)現(xiàn)這些愿景，離不開育種手段創(chuàng)新。
長(zhǎng)期以來，杉木育種采用的是常規(guī)選育、雜交育種等傳統(tǒng)手段，周期長(zhǎng)、效率低、不確定性強(qiáng)。一根杉木需要20多年才能成材，這意味著，評(píng)價(jià)一個(gè)品種好不好，需要十幾二十年的連續(xù)觀測(cè)。葉代全希望，引入現(xiàn)代分子育種技術(shù)，通過功能基因挖掘、分子標(biāo)記輔助選擇、全基因組選擇等手段，提高育種效率，縮短選育時(shí)間，加快育種進(jìn)程。然而，相比農(nóng)業(yè)，林木分子育種更為復(fù)雜。特別是像杉木這樣從遠(yuǎn)古時(shí)代走來的裸子植物，基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度更甚。因此，必須持續(xù)深化產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，共同推動(dòng)杉木分子育種基礎(chǔ)研究與創(chuàng)新應(yīng)用。
為了加快良種產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，洋口林場(chǎng)在帶動(dòng)全省構(gòu)建高世代種子園的同時(shí)，在全國(guó)率先開展杉木優(yōu)良無性系組培試驗(yàn)，2009年，便建成了全國(guó)最大的杉木組培苗研發(fā)及生產(chǎn)基地，目前已研發(fā)出“洋020”“洋061”等10多個(gè)優(yōu)良無性系組培配方。近年來，為了破解組培苗成本較高的問題，洋口林場(chǎng)又利用組培苗營(yíng)建采穗圃，創(chuàng)新“帶冠埋干”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了穗條高產(chǎn)，打通了組培苗從實(shí)驗(yàn)室到山間地頭的“最后一公里”。
60多年間，創(chuàng)新從未止步的背后，是將一棵杉木做到底的決心。
來自安徽的“90后”徐強(qiáng)在南京林業(yè)大學(xué)求學(xué)時(shí)，便聽過場(chǎng)校協(xié)作的故事。陳岳武為杉木育種傾其一生，他的后繼者——南京林業(yè)大學(xué)教授施季森接過接力棒，與洋口林場(chǎng)科研人員在山上壘過石灶、舀過山泉水煮飯，吃過蘿卜腌菜，在山洪暴發(fā)中經(jīng)歷生死考驗(yàn)……前輩們的感人事跡，在徐強(qiáng)的心中埋下了種子。幾年前，他通過人才引進(jìn)，來到洋口林場(chǎng)種苗科從事科研工作。
真正成為洋口林場(chǎng)的一分子后，徐強(qiáng)對(duì)于“洋林精神”有了更深刻的體會(huì)。在全國(guó)木材市場(chǎng)蕭條期，林場(chǎng)陷入工資都發(fā)不出的窘境，依然堅(jiān)持不砍一棵科研林；科研人員赴全國(guó)深山老林采種，在險(xiǎn)峻的山道上遭遇生死時(shí)速；“鋼板工人”鄭斌林，在為雌花套袋時(shí)摔傷，造成脊椎粉碎性骨折，手術(shù)后依然主動(dòng)申請(qǐng)參與第3代種子園建設(shè)……一個(gè)個(gè)感人至深的故事，讓“洋林精神”具象化，也為年輕一代科研工作者提供了精神動(dòng)力。
2020年，洋口林場(chǎng)杉木育種科研團(tuán)隊(duì)被授予“八閩楷?！狈Q號(hào)。
