人工林可持续经营

第二章　人工林可持续经营

人工林可持续发展是整个热带林可持续发展不可分割的一部分。发展人工林可减少对天然林的压力，人工林的产品可保证不降低或提高人类对林产品需求的同时提高热带林的可持续性。特别在我国已无天然林可采的现状下，别无选择，只有尽最大努力营建可持续发展的热带人工林，发挥其经济效益和生态服务功能。为了达到可持续发展的目的，必须科学地经营人工林，制定育种策略和立地控制的措施。

一、育种策略

1.重要树种多世代育种策略

引进外来树种是为了丰富补充本地基因资源的不足，所以要以育种策略的哲学思想为指导，坚持长期育种目标的要求，把引种作为育种的第一步，并不断地补充种质资源。首先要了解育种策略的基本理论。

多世代育种策略是通过不断地选择与配合，经多世代育种群体的循环改良，提高群体遗传增益的决策，其核心问题是对育种循环4个群体的管理。

（1）育种群体的概念

树种改良育种全过程由四大群体构成，它们是基本群体、育种群体、繁殖群体和生产群体。

各群体基因丰富度分别为：基本群体 > 育种群体 > 繁殖群体 > 生产群体，依次呈金字塔形。从图2-1中可以看出，整个群体改良是一个不断输入与输出的多世代循环过程。随着改良育种的深入及世代的循环，必须重视外来群体的补充和基本群体的保存，否则整个改良过程将难以正常运行。

外来群体：指其他产地和育种机构培育出的基因材料。该群体主要通过国际间的交流与合作不断地引进，最好的方法是根据引种试验结果，返回原产地收集优良的种质材料。若是优良种源，其家系数量越多越好。

基本群体：指原产地天然林资源和某些人工林（较大规模）。该群体具有宽广的遗传基础和变异，能为将来育种选择提供基因资源。例如，在我国桉树是一外来树种，相对来讲近10年来新建立的且种源清楚的树种/种源试验林和优良种源示范林是我们改良育种的基本群体，这些林分十分珍贵，是今后开展育种工作的基石，必须加以有效地保存。

育种群体：指从一系列的种源、家系、子代/无性系试验林和优良种源示范林中，选出的优树及其子代组成的群体。该群体是改良育种的核心区，能为将来育种循环的交配与选择，提供多世代的遗传改良，其群体数量一般约500个家系，每个家系200株。每株入选优树需有详细的档案资料，包括种源、年龄、开花物候期、各生长性状指标、抗性情况和木材材性等。依据多育种目标和改良要求，以及树种自身的种源变异情况可进一步分组，以亚群体形式进行归类管理。

繁殖群体：指改良后经高强度选择保留的种子园优树和用于营建采穗圃的优良无性系繁殖材料，即种子园优良家系的单株和采穗圃的优良无性系（包括优良的杂种无性系）。该群体的职能是通过有性和无性繁殖方式，直接为人工林营建提供经改良的优质造林材料。

生产群体：指利用繁殖群体营建的各类工业用材林，即改良育种的最终产品。该群体不再进入下一世代的遗传改良。

（2） 选育流程

群体间的关系及流程如图2-1所示。

图2-1　群体间的关系及流程

（3） 育种计划

多世代育种策略的实施需要一定的人力、物力和资金作保证，改良育种周期相对较长，需制定一个长期而周密的育种计划。育种计划是根据已定的育种策略，提前对育种工作做具体的工作安排或计划。其内容包括：育种目标，背景，种子需要量，营建试验林、种子园和采穗圃的面积，实施地点，工作进展时间表（至少2～3个世代），预期增益，资金、设备及物资概算，实施机构、人员及组织管理等。

2.短期利用策略

它是以利用为主，将多世代育种策略实施后的阶段性成果，迅速转化为生产力的决策。与之相应的是中、短期育种计划。其主要途径：

（1）在分析与评价早期树种/种源的基础上，对适生树种的优良种源，以原种形式建立初级种子生产基地或经无性繁殖建立初级无性系种子园，在短时期内为生产造林提供种子。

（2）对具备良好隔离条件的优良种源示范林，采取适当的去劣留优的间伐，调整和提高优良基因的频率，将示范林改造为母树林。

（3）利用易于种间杂交并普遍存在天然杂种的特性，选择具有优势的天然杂种，经无性繁殖用于生产。

（4）优良种源的家系和无性系试验林，在取得试验数据和种质材料得以保存的前提下，进行去劣留优的间伐，使之成为种子园。

（5）充分利用现有树种/种源、家系和无性系试验林中的优良单株材料，进行人工杂交育种，同时采用环割方式获取材料建立采穗圃。

二、非重点树种的育种策略

除重点树种（松、杉、桉等）作了系统的研究工作外，一些非重点树种工作进展缓慢。本书介绍的大部分树种属这一类，下面重点讨论小树种的育种策略。

1.问题的提出

（1）经费和土地的限制导致无法进行正规的、大规模的长期育种计划。进行一整套的育种计划需要充足的经费、时间和大面积的试验地，往往由于不能满足而无法进行。

（2）树种本身的应用前景决定了育种计划投入的大小。有些应用范围小的树种更不可能按传统的方法设计育种计划，同时基因收集和保存也存在困难。

（3）多用途树种、园林绿化树种所需数量少，育种目标都不一样。没有制定相应的灵活而不同的计划。

（4）能适合困难立地条件种植的树种、进行子代测定等试验费用投入高。

（5）中小公司从自身利益出发必须进行成本核算，因此不易采纳费钱费时的育种计划，都是“拿来主义”，长此下去就是“无米之炊”。

（6）发展中国家的经济基础薄弱，必须寻求符合国情的办法。就我国目前对科技的投入显著加大的情况下，也无法满足东西南北众多树种育种的要求。

2.在基本保证质量的前提下如何降低育种成本

育种工作是一个长期而系统的工作，既要争取高投入来保证工作的顺利进行，又要寻求降低成本的办法来开展更多的工作。可以从以下几方面入手：

（1）简化经典的育种策略。

（2）减少试验林面积和重复。

（3）改进基因保存方法。

（4）改进繁殖手段。

（5）应用生物技术提高速度和降低成本。

（6）联合共享成果。

3.简化经典的育种策略

育种策略注重基因资源的管理，从基本群体收集开始，经选择建立育种群体，多次再选择进入繁殖群体，最后大规模建立生产群体。整个过程时间长，也较费钱。对重点树种要坚持整个育种程序的执行和投入，保证改良工作的持续发展；对有困难和应用规模小的树种可以考虑简化，重点简化选择的过程和降低选择强度（如图2-2）。

应用简化的程序因为没有进行大规模系统的基本群体收集，要重视利用现有的资源。在广东、广西、云南和海南就有不少来源于第一代试验林、种子园种子的各种人工林可供选择。

4.降低选择和测定的成本

育种工作的成本投入最花钱费力的是在选择和测定上。我们用过许多标准和不同的选择强度，在后代测定采用了各种规模和设计方法，要降低成本首先从改进测定方法入手。可以放松选择的标准，不宜有太多指标。一开始有盲目追求高标准、多指标的倾向，花了太多的人力、物力。太高的选择强度可能损失有用的基因。选择工作要由有经验的技术人员执行，熟悉判别表型优劣，可从类型划分入手选择优良类型中的个体，例如南洋杉可分节间距离长短不同的类型，为了选择高质量少节疤木材的个体就要在节间距离长的类型里选择，但是从审美的角度就要选短节的。又如尾叶桉存在与生长相关的外部特征可供选择时划分类型后再选择，其树皮脱落的不同性状和叶形都可以作为选择的标准。

提高试验设计的水平是很重要的手段，以往常被一些科技工作者忽略或因设计的知识不足、方法掌握不好，花了时间和经费没能得到应有的结果。有了好的设计就可以用增加重复数，减少参试的株数和面积来减少投入。结合采种基地和种子园的建立同时进行子代测定也是被实践证明的好办法，广西东门项目和中国林业科学院热带林业研究所（以下简称“中国林科院热林所”）的桉树和相思育种工作都采用了这个方法。

简化前

图2-2　简化经典的育种策略图

5.改进基因保存方法

基因保存在我国一直是老大难问题，由于没有科学、合理、有效的办法浪费了许多资源。这不单是学术问题更应该说是行政管理的弊病。

对于乡土树种要原地保存和异地保存并举。外来树种要注意引进物种的多样性，即在种/种源/家系/无性系等水平上引进，切忌盲目地不问来源地引入商业性材料。最近的一些引进工作有较大问题，很多做引种的部门为省事委托商业性公司进行种子等繁殖材料买卖，钱花得不少，但购买的种质基因却是单一的（可能还不是遗传质量高的），这种做法最不可取。

结合试验林、示范林、种子园保存是符合我们国情的办法。一般说来负责这些工作的科技工作者都有较强的责任心和知识，有能力保护好这些基因资源。但存在的问题是试验结束后没有后续经费支持而导致保护不力，丢失了许多宝贵的资源。

大田保存和室内离体保存相结合。用种子、试管苗、超低温冷冻保存等方法可减少大田保存所必需的设施和费用。在有条件的单位建立相应的室内保存设施非常必要，并纳入统一管理系统，逐步实现基因资源共享。

充分利用现有的国家级和省级种苗基地的优势，建成基因保存和育种的中心是省钱、省事的做法。只要加强科技力量和后期的投入就可做到事半功倍的效果，不必再重复建设。

三、保持立地因素的可持续发展

热带林木生长快，轮伐期短，养分和水分消耗大，因此在采用的措施和投入上要高于温带林。热带地区自然条件好，水热充足，提供了高产的可能。实践证明热带人工林经营采用高投入、高产出的方式是成功的，能取得好的经济和生态效益，如尾叶桉人工林每公顷施肥2281元的产值是14849元，不施肥的产值仅8472元（1995年数据）。热带地区蒸发量大于降水量，水已成为限制因子，因此用人工的办法来调整水分平衡是大幅度提高产量的有效办法，可在一部分集约经营的人工林里使用滴灌技术。改善和保证立地环境有利于林木生长，取得好的经济和生态效益更多的要依靠科学的栽培模式和措施，这将在下一章详细论述。

四、生态效益和社会效益的可持续发展

除了经济效益可持续外，人们更关注的是人工林的生物多样性问题，这个问题可换一个视角来看。我国的热带人工林大都建立在荒山、草坡，甚至是不毛之地、水土流失地，应该说造林后其生态效益大大超过造林前，茂密的桉树人工林就是一例。曾有人误导了桉树人工林对生态环境的危害是不科学的也是不公平的，桉树人工林存在的问题是争议最大的，生态效益差的原因应归罪于不合理的经营方式和当地群众用薪柴带走了所有的有机物。对桉树人工林地衰退的原因应于澄清，桉树生长快，消耗养分、水分多是事实。但另一方面要看到桉树生产1kg重量的干物质所消耗的水分仅785L，而针叶树则要1538L，相思要1323L。可见桉树制造单位重量的干物质比其他树种用水少。我们的结论：科学的经营，桉树人工林是可以保持生产力并获得应有的生态效益。由此可看出，人工林的经营要取得好的经济和生态效益，经营管理的理念和方式是关键。

由于我们对外来树种的生物学、生态学特性了解不够，要不断地在实践中深化。坚持在引种的全过程中不断地引入丰富的种质资源、不断地选择，加上有效的经营管理方式才能有好的经济、生态和社会效益。