第一节 林木种质资源的收集、保存及利用
第一节 林木种质资源的收集、保存及利用
一、北温带林木种质资源保存库
20世纪80年代开始，黑龙江省林业科学研究所（以下简称省林科所）与黑龙江省林口县青山林场合作积极开展了北温带林木种质资源保存库研建工作，1984年被列为林业部与黑龙江省林业厅（以下简称省林业厅）联营种子园，1991年被列为国家级北温带林木种质资源保存库，并列为国家“八五”科技攻关项目的子课题。先后以种子园方式保存樟子松、红松、红皮云杉、水曲柳、杂种落叶松、兴安落叶松及长白落叶松等7个树种398份种质，面积101.97公顷；以建设人工母树林方式保存红松、樟子松、长白落叶松及日本落叶松等4个树种185份林木种质，面积288公顷；建立长白落叶松、兴安落叶松、日本落叶松、杂种落叶松等4个树种优树基因保存林88公顷，保存林木种质2 990份。1996～2005年，收集保存水曲柳、核桃楸、黄菠萝、山杨、云杉、杂种落叶松、樟子松、欧洲赤松、北美白云杉、兴凯赤松、钻天柳等10个树种的遗传资源，建立林木种质资源保存林61.5公顷，保存林木种质703份；在子代评定基础上，建立子代测定林68.8公顷，保存落叶松及其杂种林木种质380份；建立灌木类林木种质资源保存林15.9公顷，保存灌木类林木种质235份。
北温带林木种质资源保存库为已建成的11个全国基本保存库之一，是黑龙江省最早研建的林木种质保存与研究一体化的保存库体系，兼有林木种质资源保存试验、保存模式、种质测定、种质评价、种质利用和信息管理以及示范等多种功能。至2005年，黑龙江省北温带林木种质资源保存库总面积达660公顷，保存着红松、樟子松、长白落叶松、兴安落叶松、日本落叶松、杂种落叶松、山杨、白桦、紫椴、胡桃楸、水曲柳、黄菠萝、云杉、欧洲赤松、北美白云杉、钻天柳、兴凯湖松、胡枝子、暴马丁香、兴安杜鹃等20个树种，4 511份种质资源，为黑龙江省针阔叶树木和遗传改良提供大量的基础材料。
21世纪初，国家科技部将林木种质资源收集保存作为基础性工作和国家科技基础条件平台建设以来，黑龙江省林木种质资源工作进入新的发展阶段。根据国家自然科技资源平台建设的目标与要求，2002～2005年，省林科所兰士波等先后参加国家科技攻关项目“林木种质资源保存与创新利用的研究”、国家重大科技基础条件项目“林木种质资源平台技术标准研制与共享试点建设”和“国家林木种质资源平台标准化整理、整合与共享”研究，开展了北温带林木种质资源界定、分类、编码、描述、数据采集和信息规范及其共享技术的研究，完成了标准体系的研制与修改完善，制订了林木种质资源保存技术标准、林木种质资源归类编码标准、林木种质资源共性描述标准，并完成了北温带针阔叶树种种质资源保存库的维护和数据补充。在对落叶松、云杉等树种遗传多样性分析，包括表型多样性、位点酶及DNA多样性评价的基础上，有效构建核心种质。研究项目均通过了国家科技部组织的专家验收，其中省林科所兰士波参加的“林木种质资源保存与创新利用研究”项目获国家科技进步奖二等奖。
二、杂种落叶松区域试验及优异种质评定与保存
1997～2001年，省林科所兰士波、李严寒、刘广菊等采用开放式控制授粉技术进行杂交制种，选取4个代表性较强的不同生态区建立杂种落叶松种质资源保存林，并在此基础上辐射12个地点进行多点多层次区域试验。该项技术主要适用于中国高寒地区用材林基地建设领域，为黑龙江省不同生态条件下速生丰产林建设提供优良品种和科技支撑。通过项目的实施，根据杂种子代树高、胸径及材积3个性状生长表现，筛选出9个优良品系，建立杂种落叶松种质资源保存林150公顷，营建杂种落叶松无性系种子园49公顷，保存18个落叶松杂交组合540份种质。同时，保存“小北湖”种源、“白刀山”种源及“大兴安岭”种源落叶松种质资源保存林9.3公顷，保存优良种质92份。该项研究首次较大范围地开展区域试验，并提出杂种落叶松无性系种子园建设、分组复错位小群团排列改进技术，具有创新性，对中国高寒速生丰产林建设具有极其重要理论和实践意义。
1998～2003年，省林科所张含国、兰士波、罗旭等与黑龙江省林口县青山种子园合作进行国家林业局科技成果推广计划项目“落叶松杂种种子生产技术”的推广工作。在推广过程中，分别在黑龙江省林口县青山林场、黑龙江省林业科学院（以下简称省林科院）江山娇试验林场、大兴安岭林管局森林经营局技术推广站、鸡西市柳毛种子园、吉林省露水河林业局、辽宁省清原县等12个地区建立杂种落叶松种质资源保存林76.84公顷、种子园48.6公顷，保存杂种落叶松优异种质320份。通过杂种落叶松种子生产与保存技术的推广应用，研究出开放式控制授粉技术，提出“分组复错位小群团排列”无性系配置设计新方法和杂种2代仍可利用的新理论，并验证了杂种落叶松在抗早期落叶病、抗寒等方面的优势，冻害指数较日本落叶松降低70％，早期落叶病的发病率较兴安落叶松降低15％、感病指数下降29％。该项研究成果2003年12月通过国家林业局组织的专家审定，2005年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
三、引进优良林木种质资源的保存
北美白云杉（Picea glauca）为北美主要造林树种、高级纸浆原料，具有色度浅、纤维长、纤维含量高、生长迅速等优点。其分布面积广泛，对环境适应性强，几乎分布于加拿大沿海地区以外所有区域。1996～2001年，省林科所周显昌、张含国、罗旭、兰士波等进行了优良种源、优树选择技术的研究，完成白云杉种源3年生苗期试验，筛选出苗期表现优良的3个种源。在种源选择、优树选择及育种园营建技术研究的基础上，建立13个种源的试验林1处，其中：白云杉10个种源、红皮云杉3个种源（乌伊岭种源、金山屯种源、穆棱种源），面积0.27公顷；建立种质资源保存林2处，面积达0.48公顷，营建基因保存库2处，面积0.64 公顷；选择云杉优树60株，开展白云杉嫩枝扦插繁殖技术研究，经无性系化后，建立育种园2处，面积3.84公顷。
欧洲赤松（Pinus sylvestris Linn.）属第三世纪孑遗种，由于欧洲赤松能与诸多生态特性各异的树种混交并形成林分，从而使其具有广泛分布和较大生态幅度。欧洲赤松是北温带、寒温带针叶树中生长快、适应性强、用途广、材性好、经济价值高的优良珍贵树种，亦是防风固沙的首选树种。欧洲赤松在力学强度上明显高于樟子松。2001～2005年，省林科所郭树平、兰士波、罗旭等与黑龙江省林口县林业局青山种子园、黑龙江省苇河林业局和黑龙江省亚布力林业局合作，遵循供种区环境条件与引种栽培区环境条件相似的原则，从俄罗斯、芬兰、波兰、哈萨克斯坦及蒙古国等国家引进欧洲赤松8个种源的种质，引进德国、法国、南斯拉夫、奥地利、海牙种源优良无性系各23份种质。经过5年的联合攻关，开展欧洲赤松种源间苗期生长与遗传变异分析，筛选出CT－赤塔种源、FL2－芬兰种源、S102－芬兰种源3个表现优良的种源，其中CT－赤塔种源4年生苗木高生长较当地樟子松提高46.2％。借鉴芬兰无性繁殖技术，开展欧洲赤松有性繁育和无性繁殖技术的研究并获得成功，营建家系种质试验示范林及保存林4.8公。其中，黑龙江省林口县青山种子园2.3公顷、省林科院丽林试验林场0.5公顷、黑龙江省伊春市双丰林业局2公顷；在黑龙江省林口县青山种子园营建家系种质资源保存林0.75公顷、无性系种质资源保存林0.5公顷。
欧洲白桦（Betula pendula Roth.）原产于欧洲和亚洲北部，主要分布于东欧和北欧，为该区域造林先锋树种、重要工业用材树种和园林绿化树种。在中国，欧洲白桦可生长于北至黑龙江省及内蒙古北部，南至河南、山东、陕西北部区域，适应能力较强。欧洲白桦更新能力强、生长速度快、抗寒能力强，部分种源枝条下垂、树型美观，是造林和城乡绿化的优良树种。同时，因其分布范围广，自然差异较大，种源及个体间遗传分化较显著。2003年，省林科所罗旭、兰士波、罗玉亮等在欧洲白桦引进、选育及栽培技术研究的基础上，广泛开展生物学特征、生长习性、优树选择、有性繁育和组织培养繁殖技术的研究，掌握了欧洲白桦的形态特征和生长习性，制定了欧洲白桦优树选择技术标准，提出苗木繁育技术体系和模式。通过区域试验和种质资源保存林建设，筛选出具有自主知识产权的优良品种（系）5个，其树高、胸径和材积3个性状较东北白桦分别提高15.5％～34.6％、25.4％～44.6％和20％～25.7％，材积遗传增益较东北白桦提高25.7％。2005年，分别在东北林业大学帽儿山实验林场、省林科院江山娇实验林场建立欧洲白桦优良种质资源保存林4.5公顷，保存20株优树的180份种质。
四、珍稀濒危树种资源收集与保存
2001～2005年，省林科所张含国、兰士波、罗旭等完成黑龙江省科技攻关项目“抗逆高产紫椴无性系选育及珍稀濒危树种资源收集与保存技术的研究”。该项目以黄菠萝、胡桃楸、水曲柳、钻天柳、樟子松、兴凯赤松等珍稀濒危树种为研究对象，研究了各树种气候区划、分布方式、样本保存策略及保存模式与技术的研究，提出珍稀濒危树种保存技术模式，建立种质资源保存数据库；收集钻天柳等种质资源，开展繁育技术的研究，提高了种子出苗率、苗木成活率与保存率，并进行苗期物候测定，探讨生理、遗传、繁殖及栽培技术；开展珍稀濒危树种形态性状地理变异规律及种源家系间遗传变异分析，有效地保护黑龙江省物种多样性和遗传多样性。该项目2005年通过省级专家验收，其水平达到国内同类研究先进水平。在项目研究过程中，建立濒危树种种质异地保存林3处，总面积达49.2公顷，保存种质605份，其中：钻天柳60份种质（4.5公顷）、樟子松60份种质（6.2公顷）、黄菠萝65份种质（7公顷）、兴凯赤松60份种质（8公顷）、胡桃楸120份种质（11公顷）、水曲柳240份种质（12.5公顷）。
同期，省林科所兰士波、罗旭、杨文化等与省林科院江山娇实验林场、黑龙江省林口县青山种子园、东北林业大学帽儿山实验林场合作，以分布在黑龙江省的水曲柳、胡桃楸、黄菠萝、钻天柳及兴凯湖松等珍稀濒危树种种质资源为研究对象，对其苗木高生长变异进行分析，证明各种质种源间、家系间及家系内苗高生长存在丰富的遗传变异；对水曲柳和黄菠萝种实性状表型多样性进行系统分析，指出了种源间及家系间种子千粒重、种翅长度、种翅宽度的变异显著，种子百粒重、种翅长度与环境的相关性，将水曲柳16个地理种源气候区区划为4个气候区。在研究优良种源及优树选择技术的基础上，系统分析了不同气候区子代苗期物候及生长状况，并进一步研究其生理、遗传与地理变异规律，提出苗木繁育及培育综合配套技术、濒危种质资源保存模式和策略。建立濒危树种种质资源保存林33.3公顷，保存605份种质，其中：水曲柳种质240份（4.5公顷）、黄菠萝种质65份（3公顷）、钻天柳种质60份（3.5公顷）、胡桃楸种质120份（3.8公顷）、樟子松种质60份（6.5公顷）、兴凯湖松种质60份（12公顷）。
五、大兴安岭林木种质基地
自1973年起，大兴安岭林业管理局在大兴安岭原始林区的古莲、阿木尔、图强、塔河、十八站、呼中、红花尔基、甘河、阿里河等地收集樟子松和兴安落叶松优树各800株，在加格达奇辖区内建立了樟子松和兴安落叶松的无性系种子园500公顷。种子园建立以来，一直进行无性系号调查、补植、定株抚育和小型土地整理工程，每1株母树都处于1个2米×2米的平台之上，以利水土保持、树体管理和采种。初级种子园自20世纪80年代中期开始结实，至20世纪90年代中期进入结实盛期。落叶松种子园基本上5年一丰收，樟子松种子园年年有种可采。1999年在樟子松种子园无性系选择的基础上，制备樟子松全同胞子代测定种子100多份，收集落叶松半同胞子代测定种子200份，均已育成苗木。
2001～2004年，大兴安岭林业集团公司完成国家林业局下达的“大兴安岭林业集团公司林木良种基地建设工程”项目。该良种基地在林区原有种子园和母树林的基础上，改扩建母树林1 000公顷，新建种子园725公顷。其中：新建遗传资源收集保存区100公顷；遗传测定林200公顷；第二代群体40公顷；良种示范林60公顷；樟子松第一代改良无性系种子园80公顷；落叶松第一代改良无性系种子园120公顷；杂种落叶松种子园75公顷，云杉、水曲柳初级无性系种子园40公顷；甜杨采穗圃10公顷；白桦强化育种塑料大棚1 680平方米。新建种子园采用省林科所研制的分组复错位小群团排列技术，实现最优化配置。引进省林科所兴安落叶松和日本落叶松杂种种子园营建技术，在大兴安岭地区首次建立杂种种子园75公顷。种质资源收集区收集保存树种有樟子松、落叶松、红皮云杉、红松、西伯利亚红松、青扦、白扦、偃松、斑克松等9个针叶树种和甜杨、山杨、银中杨、蒙古栎、水曲柳、春榆、白桦、疣皮桦、椴树、花楸、丁香、茶条槭、红瑞木、美国白腊等14个阔叶树种，总计收集23个树种、2 196个无性系（或家系），基本上保存了大兴安岭乡土树种和引进的造林、绿化树种种质资源。遗传测定林共测定樟子松、落叶松、杂种落叶松、甜杨、白桦、红皮云杉、青扦、白扦8个树种，选择技术推广站、呼中、十八站3个能代表大兴安岭地理分区特点的区域设测试点，确保测试数据的准确性。第二代基本群体共建立樟子松、落叶松、甜杨、白桦、红皮云杉、青扦、白扦7个树种，为建立多世代种子园提供育种材料。采穗圃设立有生产区、实验区、大苗区，重点生产甜杨雄性无性系插穗，改良杨树品种。采用进口的芬兰桦树育种大棚和从东北林业大学引进白桦优树，建立白桦强化育种园。
2003～2004年，大兴安岭林业集团公司完成国家林业局下达的“大兴安岭林业集团公司兴安落叶松、樟子松采种基地建设工程”项目。该工程建成兴安落叶松、樟子松采种基地5处（加格达奇林业局436公顷、新林林业局519公顷、塔河林业局299公顷、图强林业局278公顷、韩家园林业局416公顷），其中，改建兴安落叶松采种基地620公顷，新建樟子松采种基地1 280公顷，新建鱼鳞云杉采种基础100公顷，新建水曲柳采种基础20公顷，建设面积共计2 020公顷。
