無性系林業
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無性系林業是以群體和生態遺傳學理論為指導的一種人工林綜合經營體系,主要包括無性系選育、無性系與立地互作效應、無性系間的組配、無性系造林方式及其配套經營措施等一系列技術。它是以無性系育種為基礎,把經過選擇、測定的優良材料大量繁殖成無性系,進行工業化經營的現代林業生產方式。[1]
無性系林業具有的優勢[2]
近20年來,無性系林業成為世界上林業最熱門攻關課題,其進展與成功已成為現代林學技術進步的象徵,被評價為本世紀的“尖端林產業”。無性系林業與傳統林業相比,具有很多優勢和特點:
1、目的產品產量高,無性系林業通常是相同樹種傳統經營方式的2倍以上。如剛果黑角地區貧瘠的熱帶稀樹草原上,桉樹無性系木材產量已達傳統經營的3倍,無性系年公頃造紙纖維出產量為傳統經營的5倍。
2、林地生產要素配置最佳化。無性系林業不能無規則地普遍發展,只能局限於符合特定條件的某些地區。在有限的面積上,能使生產要素配置最佳化,從而保證效益最大化,這是傳統林業生產方式所無法做到的。
3、經營周期短。早期速生通常是無性系選育的一個共同標準,加之無性系林業良種遺傳增益率大,經營強度高,因此輪伐期很短,通常為相同樹種傳統經營方式的幾分之一或幾十分之一。4、產品品質齊整。工業部門的原材料品質齊整與規格統一,與設備先進具有同等重要的意義。傳統林業很難滿足工業部門的這一要求,只有無性系林業才有可能根據工業部門的特定需求去組織生產這種原材料。
5、經濟效益高。如果把一切成本都計算在內,傳統林業的投資純利潤只有2%~3%或者更低,而無性系林業可高達15%左右。
6、縮短了林木良種選育周期。傳統的林木遺傳改良技術是建立在種群群體改良的基礎上,所需時間較長且方法相對單一。林木無性系良種選育以個體改良為主,改良方法豐富,特別是雜交育種技術、倍性育種技術和生物育種技術的運用,大大縮短了林木良種的選育進程。
我國發展無性系林業存在的問題[1]
1.生物多樣性降低,引起生物同質化
由於無性系林業具有極強的目的性,是以優良個體選擇作為基本選育目標,以高產量、高經濟性狀為經營目的。人們在經濟利益的誘惑下,大範圍營造某些經濟性狀好的、單一的林木,致使可供多種多樣生物生存的條件破壞,抑制了生物多樣性的發展。因此,長期無性系育種會造成基因的流失而不能再生、重組基因,最直接的後果是遺傳改良工作停滯不前,品種退化,導致無性失敗。
2.林分病害日益嚴重
無性系林業結構單一,生態因數簡單、脆弱,遺傳基礎狹窄,病害易傳播、侵染、流行成災。因此,大面積無性系造林會造成某些病蟲害的大規模暴發。70年代中期山西夏縣箭桿楊純林就出現過嚴重的黑蚱蟬危害。楊樹是安徽省長江護岸林最主要樹種,在保衛長江大堤,維護生態環境,提供沿江群眾生產和生活用材等方面,有著極其重要的意義。50年代,安徽省發展加楊和美楊,70年代發展大官楊,均因無性系單一和病蟲猖獗導致失敗。廣東省近年來由於大量營造單一的桉樹無性系,致使青枯病大面積發生,桉樹林分面臨毀滅的危險。近年來,對無性系抗性的測定和評價日益受到重視。
3.林地土壤肥力衰退
長期集約經營遺傳基因一致的無性系林,會使土壤肥力漸次衰退。我國南方大面積種植速生高產的無性系桉樹,就是對地力消耗較高,歸還率較低的樹種,據廣西合浦縣的測定,窿緣桉無性林二代萌芽林地的土壤肥力,比鄰近空曠地的有機質下降21%,含氮量下降37%,含磷量下降43%。目前,桉樹對土壤肥力的過度消耗問題,已引起國際上一些生態學家的重視。地力衰退會影響我國無性系林業可持續發展。
4.物種退化,生態環境失去平衡
無性系苗造林中,長期無性繁殖可能會造成物種退化,如我們現在看到的加拿大楊和箭桿楊那樣。此外,無性系林業還會產生生態問題,影響森林生態系統自身的平衡。我國南方曾大面積發展了無性系火炬鬆林,逐年縮小了闊葉林和其它林種的面積,消除了許多寄生於闊葉樹林的鬆毛蟲天敵,森林生態系統自身失去了平衡,給鬆毛蟲的大發生創造了條件。
我國發展無性系林業的對策[1]
1.充分認識無性系林業在我國林業可持續發展中的重要性
隨著工業用材林的發展,為滿足工業生產對用材林數量和質量的要求,以無性系造林材料的無性系林業已逐漸被林業界所認可。根據有關部門的預測:2000年到2010年,我國紙及紙板消費總量將達到5000萬t,年增長大於4%,而我國現有的森林資源有限,所以發展速生高產的無性系林業是一條很好的途徑。如按照我國南方的林木生長周期,一般為20年生左右方可利用。但是無性系造林的良種桉,只需6年生左右即可利用,大大縮短了投資周期。因此,無性系林業在21世紀我國林業可持續發展中占有舉足輕重的地位,我們必須提高對無性系林業是工業人工林重要體系的認識,把無性系林業作為一種新經營體系來認識,納入國家研究計劃,開展包括遺傳育種、生物技術、經營和利用的多學科合作研究,形成林業系列化研究體系。
2.營造多無性系混交林,避免大面積發展單一無性系
營造多無性系混交林可以增強生產群體的自體調節能力,建立起一個相對穩定的森林生態系統,從而減少自然病、蟲害等災害的發生。可以根據以下原則確定無性繫數目:①輪伐期長短;②林木經營強度;③樹種和無性系的遺傳特性;④對所利用無性系遺傳性認識的深度;⑤可能存在的風險頻率和程度。巴西對桉樹的研究認為,在一種立地上有15個無性系就有安全保障了,而對特殊的立地,可以只安排少量最能適應的無性系。在歐洲,德國和瑞典為保障歐洲雲杉無性系林業的安全性,頒佈了無性系林業法,規定在混合繁殖時,母樹至少要來自親緣不同的20個全同胞家系和15個半同胞家系。隨著我國無性系林業的發展,國家林業部門應當出台相關法律法規,以促使無性系林業合理髮展,為我國林業可持續發展提供保障。
3.適地適樹.重視有性創造、無性利用的原則
隨著林木改良的進展和一些樹種無性繁殖技術的突破,對培育技術的要求越來越高,選育出最佳無性系,做到適地、適樹、適品系,對錶現優良又易無性繁殖的品種,應大力開展無性育種,在對無性繁殖進行研究外,還應加大雜交育種及雜種無性系種子園營建工作。
4.加大政府和社會投資力度
發展無性系林業是一項利國利民、造福子孫後代的事業,因此,國家對確有發展前途項目要加大投資力度,同時要增加推廣經費。目前科研成果鑒定與推廣嚴重脫節,林業系統應把已有成果推廣放在優先位置,使成果儘快轉化為生產力。
5.結合前沿學科的發展,提高無性系林業的科技含量
隨著細胞工程、基因工程及分子遺傳學的發展,採用有性、無性雜交等育種方法,不斷進行基因革新,培育出新的雜種優株。利用雜種優株的當代優勢,通過組織培養、扦插等方法,將雜種優株發展為無性系,應用於無性系林業。由於新培育出的雜種優株一般具有世界領先水平,利用雜優無性系進行造林就可以得到高效益,因此,將雜優無性系應用於生產就可以將技術優勢變為產業優勢。