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林草科研国家队十年创新成绩单

发布时间:2022-10-30 22:55:19  来源:中国林科院

10年来,中国林科院将源源不断的科技成果应用在祖国山川大地,图为塞罕坝。 王龙摄


林草兴则生态兴。作为林草科学研究的国家队,中国林科院勇担国家重大战略实施和行业高质量发展的科技重任,为解决中国林草生态建设中的重大科技问题发挥了重要作用。党的十八大以来,中国林科院瞄准林草领域关键性重大科技问题,踔厉奋发,守正创新,用源源不断的科学研究成果,为我国林草事业高质量发展提供科技支撑,彰显了林草科研国家队的蓬勃活力和创新效率。

着力做好科技咨询服务

助力国家生态文明和美丽中国建设

10年来,中国林科院积极发挥科技人才智力优势,在中央和国家重大战略决策部署、重要政策法规制定、重要文件起草发布、重要区域生态治理与修复,以及参与全球气候治理等领域积极做好科技咨询服务,发挥了智力支撑作用。

主持或参与完成《推进生态文明建设规划纲要(2013-2020)》《中国森林可持续经营国家报告》《生物多样性国家报告》《黄河流域保护修复》《雄安新区森林城市规划》《北京市湿地保护发展规划(2021—2035年)》等重要报告和建议100余份。“大敦煌生态治理和区域开发战略”研究成果和“建立国家储备林制度,深入推进木材战略储备生产基地建设报告”得到国家高度重视,相关建议被写入2013年“中央1号文件”。

积极响应国家“双碳”目标,成立国家林草局碳汇研究院,参与陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”的协作技术攻关,组织优势力量承担中国工程院、发改委、科技部、国家林草局委托的“碳达峰、碳中和科技战略及路径研究”“碳中和背景下森林碳汇形成及经营响应机理”“生态系统固碳增汇研究”“林草碳中和愿景实现目标战略研究”“中国森林草原资源及生态系统服务核算研究”等重大课题任务,编制了《中国陆地生态系统碳储、碳汇与碳资源化利用战略分析报告》,研究开发了全国首个中国核证减排量(CCER)《森林经营碳汇项目方法学》和《碳汇造林项目方法学》,成为目前指导国内碳市场林业碳汇项目开发与交易的指导性方法学。主持编制的历年中国LULUCF温室气体排放源与吸收汇评估清单结果及相关数据为中国参与全球应对气候变化履约提供了权威科学依据。

牵头承担了2个国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项和1个地区委托重大专项,重点围绕“绿色智慧”和“安全保障”两个方面,组织造林绿化、景观修复、水土保持、森林防火等一大批科技创新力量开展应急攻关,用实际行动和科技成果向世界诠释中国的“绿色办奥”理念,为冬(残)奥会的顺利举办提供了科技支撑和安全保障。

全面对接和服务国家林草局4个定点扶贫县的科技扶贫工作,设立科研专项并派遣专家赴广西龙胜、罗城,贵州荔波、独山等地开展良种选育、栽培技术提升、经营模式推广、精深加工高效利用等科技帮扶工作,并组织科技服务团、科技特派员为全国林草产业发展提供人才和技术服务,不完全统计显示,10年来推广林草新技术75项,举办培训班65期,培训乡土专家超过3000人,充分发挥了林草科技在脱贫攻坚和乡村振兴中的支撑引领作用。

着力开展种质资源创新

助力我国成为世界林木育种研究中心

10年来,中国林科院心怀“国之大者”,把林草种质资源创新作为巩固提升国家生态安全的核心关键环节,倾情我国五大主要造林树种和三大经济林树种的新品种良种创新研究,在世界上率先绘制出落叶松、核桃、油茶和杜仲等树种的高质量基因组图谱,挖掘出调控木材形成及油脂、淀粉和杜仲胶等合成的关键基因,创建了杨树、落叶松、楸树等多级选种新程序,建立了杉木、杨树、落叶松、马尾松、云杉高世代育种技术,突破多基因聚合、全基因组选择等林木智能育种关键技术,研发出云杉、楸树等高效体胚繁育技术,育成了杨树、杉木、桉树、落叶松、楸树、核桃、油茶、杜仲等主要林木全国同期60%的重大新品种,涵盖90%以上百万亩推广品种,有力支撑了我国林木良种使用率由51%跨越到65%。建成全国唯一的国家级林草种质资源库,收集保存资源13.7万份,基本建成具有中国特色的现代林草种业自主创新体系,研究整体达到国际先进水平,助力我国成为全球四大林木育种研究中心之一。

自主选育出世界第一大人工林树种杨树新品种50余个,并创制出世界首例转多基因杨树“多抗杨”等抗逆新品种,成果在20个省(区、市)推广应用2000余万亩,使得杨树在干旱盐碱等困难立地条件下的造林保存率提高20%以上。

牵头完成我国人工林第一大树种杉木的第四个育种世代的遗传改良,推动杉木成为我国林木高世代育种第一个达到国际先进水平的树种,培育出第一批杉木无性系国家审定良种“湘杉”系列,材积增益超过19.8%,推广3000余万亩。

建立了落叶松温室容器育苗技术,缩短育苗周期50%,干旱条件下造林成活率超裸根苗对照80%以上,累计推广良种造林面积达11.5万亩,辐射16个省区。创制出转基因落叶松新品系,成为国际上唯一进入环境释放和生产性试验的针叶树种。

选育出32个抗松材线虫病优异种质,发现对马尾松抵御松材线虫病具有重要作用的萜类合成基因,构建了马尾松高世代育种技术和脂用林育种技术,育成的一批二代良种材积增益25%以上,达世界先进水平。

培育的“长林3号”“长林53号”等油茶系列良种9个,辐射14个油茶主要栽培省区,占全国油茶新造林良种使用的65%以上。培育出“中宁盛”“中宁异”“中宁强”等中宁系列核桃良种,产量提高10%以上,累计推广达2000万亩。定向培育出果用、花用、叶用和药用等用途的杜仲良种31个,产量提高30%以上,在7省区累计规模化推广12.8万亩。

在草种业方面,形成了集种质资源挖掘、高效育制种、全生育期水肥管理、杂草防控、种子规模化生产加工等于一体的野牛草高效育制种技术体系,满足了以困难立地生态修复和机场、工程创面边坡植被恢复等不同场景用种需求。

着力推进高新技术应用

助力实现森林质量精准提升

10年来,中国林科院聚焦森林质量精准提升关键科学问题,突破系列人工林培育与森林经营基础理论和关键技术,形成具有中国特色的森林经营理论与技术体系。

牵头以南方典型松、杉、桉低效人工纯林和低质次生林为对象,发展了典型森林生态系统增汇技术,成功解决低效人工林经营出现的地力衰退和长期生产力下降的问题,南亚热带马尾松、杉木与珍贵树种混交林林分蓄积量较松、杉人工纯林平均提高29%,促进了我国森林经营转型升级。

突破主要速生用材大径材培育技术,提出了无节材培育的模型化技术,研制了多种大径材高效经营模式。与传统模式相比,杉木等主要速生用材大径材出材率提高15%以上,蓄积量提高18%以上,为缓解我国大径级木材长期供给不足提供了有力支撑。

提出的森林健康评价指标和方法及典型森林类型的经营技术模式,在我国多个重点国有林区得到应用,林分物种多样性、生产力、碳汇能力等提高10%以上,研究成果被全国人大新《森林法》修改小组采纳。

提出了新的森林立地质量评价和适地适林技术体系,定量回答了“种什么、潜力有多大、如何调控”等科学绿化和质量提升迫切需要解决的问题。提出了人工林近自然多功能经营技术体系和“近自然、多功能、全周期”核心理念,并纳入首个《全国森林经营规划(2016—2050年)》。

创建了主要林业生态要素遥感估测模型和方法,构建了森林资源调查等五大专题应用系统,建立了高分辨率林业遥感应用服务平台,使森林资源监测频率由3—5年1次提高到1年1次能力。自主高分辨率遥感数据替代国外数据率达70%以上,节支增效带来的经济效益达1亿元以上。

首次构建了森林资源综合监测指标与技术体系,突破了森林资源信息一体化采集、综合分析处理、集成管理服务等关键技术,自主研发了森林资源综合监测系列软件,实现了森林资源的快速精准监测和高效管理,改变了该类技术系统长期依赖进口的局面。

突破了林木生长参数连续监测技术和装备,监测时效性由年、月尺度提高到分钟、秒尺度;创新了基于地面、有/无人机和卫星观测协同的森林类型和结构参数遥感监测技术,单木参数测量精度达90%以上,林分蓄积量估测精度提高5%以上。

研究提出了一种基于植被生产力变化与气候耦合的土地退化遥感评价技术,实现了2000年以来全球尺度土地退化和恢复定量评价;构建了基于草畜平衡的草地资源合理利用模式和合理载畜量高精度遥感估算技术体系,为草地资源和合理放牧利用监管提供了有效手段。

着力研发生态保护修复技术

助力筑牢国家生态安全屏障

10年来,中国林科院重点围绕“山水林田湖草沙”系统治理,在森林、草原、湿地、荒漠等生态系统保护与修复领域,积极服务全国重要生态系统保护和修复重大工程建设,为我国典型区域类型生态系统保护与恢复提供解决方案。同时,集中优势力量开展森林防火、病虫害防治等“揭榜挂帅”项目研究,为国家生态安全保障提供了技术支撑。

突破了退化天然林的结构调整与定向恢复、空间经营优化与景观恢复等技术,在主要天然林类型9个省区推广应用255万亩,林分生产力和固碳量提高10%以上,物种多样性从20%提高到35%,水土流失减少30%以上。研发了长江中上游防护林体系建设和三峡库区森林植被恢复与生态保护技术,推广应用面积累计达443.5万亩,增加产值215260万元,优化模式的应用可削减径流61.2%—77.4%,减少土壤流失量47.5%—66.3%,与传统种植类型相比减少年土壤侵蚀量90%以上。基于量化农林复合种间水肥利用权衡关系,解决了南太行低山丘陵区生态工程建设所面临的林水矛盾关系突出等问题,农林复合系统比单作系统的资源利用率提高20%、水分产值效率提高24%、亩产收入提高22.6%。

牵头开展了我国荒漠生态系统(沙漠、沙地和戈壁)分布区域、类型分异和结构特征的综合系统研究,完成《中国沙漠志》编撰,填补了国内外荒漠研究领域志书编写的空白。提出低覆盖度治沙造林理论与技术模式,降低固沙造林成本40%以上,推广面积6240万亩。

编制了中国首个湿地行业标准《国家湿地公园建设规范》和《国家湿地公园评估标准》,规范了全国近900个国家湿地公园的建设和管理;利用“生态单元”恢复滩涂湿地技术成为国内首创,支撑了“十三五”期间5万亩滨海湿地的功能恢复与提升。提出沿海红树林快速恢复与重建的综合修复技术,为全国80%红树林湿地恢复提供了理论和技术支撑。

构建了适用于大兴安岭林区的雷击火实时预警和短中长期预报模型,研发的雷击火感知系统首次实现了对单个闪电风险的预警,有力支撑了当地应急处置工作,为大兴安岭雷击火防控作出重要贡献。

研发的松材线虫病媒介昆虫综合防控技术先后在全国6个省推广应用,减少死树216.78万株,挽回直接经济损失9.14亿元,支撑实现了2021年全国松材线虫病疫情发生面积和病死树数量首次实现“双下降”。

完成了美国白蛾全基因测序解析,发现了美国白蛾快速适应并入侵新生境的关键机理,为防控奠定了基础。开发出小蠹聚集信息素化学合成新技术和信息素智能缓释材料,打破了国外小蠹信息素垄断地位,产品在吉林等6省开展了示范,面积77.4万亩,实现经济效益9468万元。

着力推动国家公园智慧建设

助力生物多样性保护迈上新台阶

10年来,中国林科院围绕国家公园体制试点工作,在国家公园本地调查、智慧监测、生物多样性保护、资源价值核算、决策咨询等方面开展调查和研究,提出了基于生物生境完整性、生态功能完整性和物种迁徙路径完整性、水系连通完整性、植被垂直带谱完整性等视角的中国国家公园完整性指标体系,相关研究成果为《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》的政策出台提供了重要参考。先后与湖北、海南等地共建神农架国家公园研究院、海南热带雨林国家公园研究院等合作平台,持续发挥着守护祖国绿水青山的“绿色卫士”作用。

在三江源、祁连山等区域开展生物多样性综合调查,提供了生物多样性本底数据,提出了该区域的旗舰物种保护优先等级。基于多年在人兽冲突调控方面的研究与实践,为三江源国家公园开发了基于保护区巡护监测系统利用的简易、实时、能有效监管,并能实现可靠分析的人兽冲突监管平台。初步建立了祁连山国家公园体制试点区(青海片区)野生动物资源监测体系,揭示了雪豹在人兽冲突中的比例要大大低于狼、棕熊等。

对东北虎豹、大熊猫国家公园保护地整合过程中的区域生物多样性评估方法、生态系统完整性评估指标体系、保护与发展权衡、省级保护区重要性和包容性保护模式等提出了系列建议。协助将大熊猫国家公园试点区的长青和唐家河申报纳入了首批全球管理最佳保护地绿色名录。

在海南热带雨林国家公园创建了基于生态功能关键种定向培育的退化次生林功能多样性快速提升技术,研究结果为海南热带雨林国家公园生态修复、生物多样性保护和海南长臂猿栖息地扩大提供了技术支撑;自主研制了海南长臂猿声音传感器阵列设备,解决了林区复杂环境的动物声音采集、设备供电、信息传输等技术难题,基于智能监测平台首次实现利用4G红外相机拍摄到海南长臂猿新家庭群E群雌猿产仔和下地活动等记录。基于尖峰岭生态站积累的多年连续监测数据和研究成果核算出海南热带雨林国家公园2019年生态系统生产总值(GEP)为2045.13亿元。

研究提交了神农架国家公园功能区划调整和国家公园边界扩展研究报告,全面掌握了神农架国家公园体制试点区的旗舰物种川金丝猴种群现状、遗传结构和气候变化以及人类活动等对金丝猴种群与栖息地的影响等,建立了野外种群生境和行为监测平台。分析获取到了大九湖湿地的植被分布和主要植物群落数据,明确了大九湖湿地人类活动的主要类型,并基于水鸟对湿地生境需求的差异,提出大九湖湿地水鸟栖息地维持和功能提升的技术方案。

在生物多样性保护方面,推动野骆驼栖息地纳入《中国生物多样性保护行动计划》保护优先区;开启了中国政府首个野生动物保护技术援外项目——“蒙古国戈壁熊技术援助项目”;突破崖柏、轩辕柏等珍稀名木扩繁技术,为国家一级保护植物崖柏和神州古柏抢救性保护提供了科技支撑。构建了种群精准保育技术体系,攻克了繁殖技术瓶颈,彻底改变了14种极小种群野生植物濒临灭绝的命运。

着力突破资源高效利用技术

助力林草产业高质量发展

林草资源低碳高效利用已经成为世界各国绿色发展战略的重要选择。10年来,中国林科院充分发挥科技创新优势,破解绿色产业发展难题,助推林草产业实现“绿水青山就是金山银山”的“两山”转化。

突破了高性能木质重组工程材料制造关键技术,创制了大规格重组木和竹基纤维复合材料,木钢和竹钢两大系列产品,“比强度”是普通碳素结构钢材的5倍,平均生产能耗是钢材的1/30、水泥的1/5,保温效果是混凝土的10倍,应用于北京冬奥会建筑、港珠澳大桥等重点工程,实现了以我国人工速生林木/竹材等低质、小径级生物质资源制造高性能大规格材料的突破。

攻克了新型无醛木质材料连续化制造关键技术,填补了无醛纤维板和无醛刨花板大规模连续化制造的国内外空白,已在广东、广西、江苏、浙江、山东等我国人造板主产区和龙头企业推广,满足了人民日益增长的绿色家居与健康生活对木质材料“无醛制造”的迫切需求。

突破了植物纤维高得率清洁定向解离关键技术与装备,与国际知名公司技术相比,生物质碳利用率提高15%,成套技术装备已出口“一带一路”沿线国家,解决了我国大量低质混合木材无法制备高质量纸浆的技术难题。

创新了气氛介导大孔容磷酸活性炭绿色制造关键技术,能耗降低20%,创制出汽车燃油挥发控制系统用活性炭,在国产汽车中应用率≥90%。改变了传统的活化方式,水蒸气梯级活化定向孔结构调控等技术达到国际领先水平,解决了储能、催化、燃油控制等高精尖活性炭依赖进口的难题。

“无山不绿,有水皆清,四时花香,万壑鸟鸣。”著名林学家、新中国首任林垦部部长梁希描绘的愿景已然变成了美好现实。新时代10年是林草科技工作重要转型和快速发展的关键期。中国林科院在一点一滴的行动中传承科技力量、勇挑时代重任。眺望前方,征途漫漫,唯有奋斗。在新征程上,中国林科院将接力前行,奋力谱写“替河山妆成锦绣,把国土绘成丹青”的壮美篇章。(中国林业科学研究院)


责任编辑:林林
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