「林業資源培育及高效利用技術創新」重點專項
人工林重大災害的成災機理和調控機制
項目主持:中國林科院林業新技術研究所張星耀研究員
項目選擇我國分布最廣、面積最大的松樹和楊樹人工林等生態系統內的重大典型災害類型為研究對象,從個體到生態系統水平上,從「寄主-有害生物-共生體-天敵」營養級聯的作用關係為切入點,開展有害生物間的協同與競爭、互作、生態適應機制研究,揭示災害形成與流行機理。從生態系統到個體水平上,發掘抗性資源,揭示生態系統產生調控生物災害的功能機制,建立優化調控結構與功能模型。從可燃物積累與樹種燃燒性及氣象條件入手,研究人工林火災燃燒擴散機理及其影響。
揭示災害系統內生物間的協同、競爭和互作關係,生態系統結構功能對災害發生的響應和抵禦機制,是本項目擬解決的重大科學問題。
項目將利用化學生態學、分子生物學、細胞生物學等現代生物學研究手段,組合應用功能基因組學、宏基因組學和蛋白組學等先進技術,通過實驗生物學模擬與生態現象解析,採用宏觀與微觀相結合的技術路線,從分子、細胞和組織不同水平,個體、種群、群落和生態系統不同層次研究重大災害形成和控制中的關鍵科學問題,突出重大災害成災機理與調控機制的有機聯繫。
木材材質改良的物理與化學基礎
項目主持:中國林科院木材工業研究所呂建雄研究員
項目以主要人工林樹種為研究對象,系統解析木材細胞壁結構變化規律及其對性能的影響機制,分別從遺傳改良和化學改性的角度對木材細胞壁進行結構調控,研究木材品質性狀的遺傳變異規律和次生代謝產物的合成與轉化機制,建立木材多尺度功能化修飾方法,揭示木材品質提升和功能化形成機理,闡明木材材質改良的調控機制。其研究重點是:木材品質性狀的遺傳變異規律及其優良種質資源的選育;構建基於細胞壁結構參數的木材物理力學性質相關關係模型;解析改性劑與細胞壁反應模式對木材功能性改良的響應機制;創建多尺度界面修飾方法,調控木材功能;探明次生代謝產物對木材材性的影響及調控機制。
項目由14所林木基礎研究優勢的科研院所參與。項目組成員已從組織、纖維和細胞壁尺度上開展了木材結構與性能關係研究,收集了豐富的人工林木材種質資源,掌握了研究細胞壁生物形成的技術手段,建立了次生代謝產物結構改造和活性評價體系,創建了木材多尺度改性的關鍵技術體系,完成了木質材料增韌、超疏水和智能開關等功能化改良及其機理研究。
馬尾松高效培育技術研究
項目主持:中國林科院亞熱帶林業研究所周志春研究員
項目以馬尾松大徑材及材脂兼用林高效培育為目標,解決良種豐產和壯苗繁育、大徑材定向培育、材脂兼用林高效培育和可持續經營等關鍵技術,實現其良種規模繁育、大徑材林和材脂兼用林等高效發展。將通過創新馬尾松良種豐產和快繁技術,解決馬尾松高世代種子園矮化豐產技術,揭示矮化豐產機理,突破良種扦插和組培快繁技術,解決菌根化和輕基質容器苗精確化培育技術,實現高世代良種壯苗的規模化和產業化生產。通過創新馬尾松大徑材定向培育和材脂兼用林高效培育技術,揭示立地、密度控制、林齡、施肥、目標樹經營等營林措施以及品種對馬尾松生長、形質和長期生產力形成、採脂量和採脂增產復壯等影響,實現大徑階無節材生產和脂用林的高效經營。通過運用分子技術和遺傳測定等手段,闡明馬尾松大徑材成材過程和機制,並培育一批高產脂品種。
項目團隊由11家科研院所和4家高等院校組成,擁有10多個省部級重點實驗室和工程中心等科研平臺。近10年來,主持完成馬尾松培育領域國家科技支撐等國家和省部級科研項目50多項,在高世代遺傳改良、良種繁育、優化栽培模式和豐產栽培等領域取得了豐碩成果。
落葉松高效培育技術研究
項目主持:中國林科院林業研究所張守攻院士
項目以構建日本落葉松、長白落葉松和華北落葉松高效定向培育技術體系為目標,分生態區研究落葉松優良品系遺傳、立地與密度互作效應,建立林分生長與材質模型;開展空間結構優化、幹形和冠形管理等技術研究,提出空間結構優化調控模式,構建落葉松無節良材培育技術體系;研究落葉松凋落物分解、養分積累與養分循環間的耦合關係,明確落葉松混交林優化經營技術,揭示連栽人工林地力維持機制;應用多源遙感技術,實現單木、林分和區域多尺度落葉松人工林生長動態預測和高效培育技術的實時監測。
項目團隊連續主持落葉松相關課題,積累了大量落葉松樣地和觀測數據。審認定落葉松紙漿材良種7個、結構材良種16個;確定日本落葉松製漿造紙工藝及適合抄造的紙種,初步形成了紙漿材速生豐產培育技術體系;提出了長白落葉松大中徑材優化經營模式,初步建立了華北落葉松速生豐產林集約培育技術。依託國家級落葉松良種基地,已建成落葉松速生豐產試驗示範基地14處,營建各類試驗示範林300餘公頃,累計建立長期觀測固定樣地270餘塊,獲取400餘株解析木測定數據和大量的臨時樣地調查數據。
人工林資源監測關鍵技術研究
項目主持:中國林科院資源信息研究所陳爾學研究員
項目以支撐人工林高效經營為目標,利用物聯網、遙感等信息獲取手段,監測人工林生長狀況,結合經營措施與立地條件等因子,描述與預測人工林生長過程,構建人工林培育經營決策系統。其研究重點為:人工林生長與環境信息物聯網實時精準獲取技術,人工林資源多尺度、高精度、高時效監測技術,雷射雷達人工林垂直結構參數高精度提取技術,人工林結構-生長-經營三維可視化模擬技術和人工林培育經營智能化決策技術。
項目聯合了16家森林資源監測領域的科研優勢團隊,形成了完整的產學研用一體化研發團隊。項目團隊承擔並聯合完成了「複雜地表遙感信息動態分析與建模」等973項目、「星機地綜合定量遙感系統與應用示範」「數位化森林資源監測技術」等863重大/重點項目、「高分林業應用示範」等國家科技重大專項項目,研建了森林資源遙感監測定量化綜合處理與業務運行系統、高分遙感林業應用示範系統及全球生態環境遙感監測與診斷專題產品生產系統,在國家森林資源宏觀監測及內蒙古、黑龍江、廣西、湖南等省(區、市)及所轄市(縣)森林資源監測業務中得到示範應用。
人工林剩餘物資源化利用技術研究
項目主持:中國林科院林產化學工業研究所房桂幹研究員
項目圍繞人工林剩餘物資源高效全質多元化利用目標,重點解決人工林剩餘物生物轉化、化學轉化、熱化學轉化等關鍵技術。創製功能化飼料添加劑、生物基熱固性樹脂、自潔型壁紙、高吸附性能專用活性炭等新產品,實現人工林剩餘物高效全質多元化利用。將在提高資源利用率、開發高附加值產品、人工林剩餘物利用過程清潔生產方面進行創新,實現人工林剩餘物高效全質利用,使資源增值30%,廢棄資源全質化利用率提高30%。
項目組集聚了國內從事人工林剩餘物資源高效利用研究與技術開發的主要優勢單位,擁有本領域唯一的生物質化學利用國家工程實驗室與國家林產化學工程技術研究中心2個國家級科研平臺以及近30個省部級科研平臺。近10年來,完成清潔製漿、木質纖維材料、食用菌等木質資源利用領域國家科技支撐計劃課題、公益性行業科研專項等國家級科研項目100餘項,開發了木質資源利用關鍵技術與新產品,轉化科技成果200餘項。
珍貴樹種定向培育和增值加工技術集成與示範
項目主持:中國林科院熱帶林業研究所周再知研究員
項目以柚木、紅椎、降香黃檀、楠木等重要珍貴樹種為研究對象,以培育大徑材為目標,開展高效培育技術的集成與示範,提出優化的高效培育技術體系與模式,研發高附加值木材加工與產品增值關鍵技術。將通過良種、壯苗、立地控制、施肥、混交等技術集成,創建高效培育示範點。對低產幼林,通過測土施肥、修枝、林下植被管理等技術集成,提高幼林生長速度。通過修枝、疏伐、目標樹經營和地力維持等技術集成,提高木材的產量與質量。通過對珍貴材幹燥、塗飾和機械加工等關鍵技術的創新研發,建立加工生產示範線,實現木材產品的提值與增效。
項目團隊由15家科研院所、5家高等院校及10家龍頭企業組成,匯聚了我國從事珍貴用材樹種培育研究的主要優勢單位及珍貴木材家具、地板、木門等製造加工的知名企業。在珍貴樹種培育和木材加工與利用研究上,項目團隊近5年承擔的課題主要包括「十一五」和「十二五」科技支撐等國家級以及省部級科研項目50餘項,重點開展了重要珍貴樹種的培育技術研究,營建各類試驗示範林超過5萬畝。
工業原料林高效培育和增值加工技術集成與示範
項目主持:國家林業局泡桐研究開發中心杜紅巖研究員
項目圍繞規模化與系統化技術集成,重點開展工業原料林高效和省力栽培模式與規模化高效培育技術集成與示範、機械化經營管理與高效採收技術集成與示範、精深加工與規模化生產技術集成與示範。通過營建規模化示範基地,凝練集成高效栽培技術,為工業原料林規模化高效培育提供科學依據。通過栽培模式與機械化採收技術集成示範,建立工業原料林省力、高效栽培模式及其採收技術體系。建立工業原料林精深加工生產線,集成有效成分及其產品研發技術,為產業發展提供精深加工與規模化生產技術。
項目團隊聚集了目前國內工業原料林研究領域的主要力量,團隊先後承擔國家973、國家863、國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、行業專項等,在杜仲、銀杏、油桐等主要工業原料林樹種育種、高效栽培與利用方面,開展了大量卓有成效的工作,取得了一系列具有重大創新和良好產業前景的重要研究成果,先後選育出林木良種50餘個,創新栽培模式和技術50多項。
「典型脆弱生態恢復與保護研究」重點專項
東北天然次生林撫育更新技術
項目主持:中國林科院資源信息研究所張會儒研究員
項目通過開展天然次生林撫育更新的理論基礎和技術研究,解決天然次生林更新動態規律和維持機制、森林撫育對次生林可控林分結構和關鍵生態過程的影響機理等重大科學問題,攻克關鍵物種保育及復壯技術、主導功能與多目標協調的森林結構調整技術、經營空間規劃與輔助決策技術等關鍵技術,形成森林健康保育和經營管理技術體系,開展縣域面積以上的示範,為東北林區闊葉紅松林頂級群落的恢復提供適用技術模式和範例。
項目組擁有雄厚的森林經營技術研究基礎和人才隊伍,有長期固定的森林撫育更新試驗研究基地。近15年來,在國家科技攻關(科技支撐)計劃、973計劃、863計劃、948引進計劃和國際合作交流等支持下,團隊針對東北林區森林經營技術開展了大量的研究工作,取得了森林生物量和碳儲量測算、森林生態採伐、多目標空間規劃、森林健康經營技術與模式、森林生長定量模擬和預測等階段性研究成果,形成了從大興安嶺、小興安嶺、張廣才嶺和長白山到遼寧東部等重點林區、覆蓋全東北的森林可持續經營試驗示範基地。
低效人工林改造和特色生態產業技術
項目主持:中國林科院亞熱帶林業研究所虞木奎研究員
項目根據南方丘陵區用材林、防護林、經濟林等人工林及主體功能的差異,重點研究低效人工林形成過程及演變機理,研發低效人工林撫育更新、群落結構優化、土壤改良、林下植被快速恢復等改造關鍵技術,研發林果、林茶、林藥、林農等區域特色生態產業技術,開展縣域示範,提升生態系統服務能力和農村社區發展能力,為發揮其生態屏障和生態富民作用提供技術支撐。
項目以我國南方用材林、經濟林、防護林為對象,首次從物質循環與能量流動綜合效能的角度,計量分析與評價不同林分類型光、熱、水、土、氣及主要生命元素的綜合利用效率與功能,研究不同類型低效人工林的綜合特徵及判別標準,揭示不同類型低效人工林形成機理,探索區域自然要素與人文要素耦合機制,提出低效人工林改造與特色生態產業發展協同創新模式。項目將從群落結構改造、林地質量改良、生態功能提升等方面進行技術創新,已在湖南、湖北、江西等主要人工林區建立了長期示範基地。
長江中上遊丘陵山地屏障帶生態
系統服務的提升技術研究與示範
項目主持:中國林科院林業研究所姜春前研究員
項目圍繞南方丘陵山地屏障帶森林生態系統服務能力下降的問題,重點研究南方丘陵山地屏障帶生態系統服務能力提升的技術機理、川東山地災害區的生態系統服務能力提升技術、鄂西北丘陵山地水源地水質淨化功能提升技術、湘西南丘陵山地屏障帶生態系統服務能力提升的技術、南嶺丘陵山地生態系統服務能力提升技術以及區域生態系統服務於社區經濟協同發展的技術模式研究與示範等內容。
在研究方法上,項目將野外定位實驗、林分結構調查、模型模擬等方法結合,利用野外調查、觀測及遙感技術提取區域生態系統專題信息。項目組成員在長江中上遊地區和南方丘陵山地帶開展了大量的研究工作,積累了大量土壤、植被、地形地貌等數據,且具有野外觀測、野外儀器設備維護和數據採集和遙感分析等方面的豐富經驗。特別是項目組成員曾開展區域內的森林生態系統服務、森林生態系統碳循環、水源涵養和生物多樣性保護方面的研究,發表大量的學術研究論著,為本項目的順利實施提供了技術保障。
三峽庫區面源汙染控制與
消落帶生態恢復技術與示範
項目主持:中國林科院森林生態環境與保護研究所劉常富研究員
項目選擇三峽水庫庫區典型代表性的「邊坡-消落帶-水體」交錯帶生態系統,以實地實驗、野外定位觀測、機理過程與模型相結合;以水土生態過程與機理結合、面源汙染遷移與景觀生態調控、水體富營養化消減與生物調控為基礎;注重水土流失及相關面源汙染生態過程;考慮農業耕作方式、土地利用模式與結構、消落區生態恢復措施的影響;以邊坡-消落帶-水體相結合,以生態系統、景觀和區域尺度闡釋庫區周邊生態環境演變以及面源汙染規律等研究,提出面源汙染控制的景觀結構優化機制和調控策略。擬解決庫區交錯帶和庫周生態環境演變過程及機理,生態系統、景觀及流域的面源汙染控制機制,面源汙染發生格局、調控過程及途徑等3個重大科學問題。
研究團隊聚集了目前國內有關三峽庫區面源汙染控制及相關領域的主要力量,擁有國家重點實驗室、部門重點實驗室和CERN、CFERN的5個野外臺站和近20個長期試驗基地,覆蓋全三峽水庫典型區域和主要面源汙染控制技術與模式,能為野外實驗提供全面的技術和歷史性數據支持。
濱海灘涂溼地生態恢復與生態
系統功能提升技術研究與示範
項目主持:中國林科院溼地研究所崔麗娟研究員
基於對濱海灘涂溼地生態過程、退化機理、生物多樣性維持機制的認識,項目重點解決濱海灘涂溼地退化機理與恢復調控之間的瓶頸問題,重點研發濱海灘涂溼地恢復及功能提升技術,以及濱海灘涂溼地資源可持續利用及生態服務-生態產業一體化開發技術,並研發濱海灘涂溼地綜合整治和利用技術體系。其創新點在於,探討人類活動影響下濱海灘涂溼地退化機理及穩態維持機制,有助於完善溼地科學理論;創新性地提出通過不同目標生態單元的耦合構建,綜合恢復濱海灘涂溼地生態功能,進行灘涂溼地特色植物資源的產品開發,為灘涂溼地的直接利用提供技術與產品;創新性地提出生態服務與生態產業相結合的綜合利用技術,形成濱海灘涂溼地資源產品、工藝和產業一體化模式;引入生態旅遊,採用全鏈條整體設計,形成濱海灘涂溼地綜合管理範式和智能化安全調控模式。
近期,項目團隊依託林業公益性行業專項重大項目「濱海溼地生態系統服務功能與評估技術研究」,初步掌握了濱海溼地基本的生態特徵,積累了濱海溼地基礎數據。
2017年13項
國家重點研發計劃是國家科技計劃管理改革後實施的最新科技計劃,由原來科技部管理的973計劃、863計劃、國家科技支撐計劃、國際科技合作與交流專項,發改委、工信部共同管理的產業技術研究與開發資金,農業部、衛計委等13個部門管理的公益性行業科研專項等整合而成。該計劃主要面向事關國計民生需要長期演進的重大社會公益性研究,以及事關產業核心競爭力、整體自主創新能力和國家安全的重大科學問題、重大共性關鍵技術和產品、重大國際科技合作,按照重點專項的方式組織實施,加強跨部門、跨行業、跨區域研發布局和協同創新,為國民經濟和社會發展主要領域提供持續性的支撐和引領。
重點專項是國家重點研發計劃組織實施的載體,是聚焦國家重大戰略任務、圍繞解決當前國家發展面臨的瓶頸和突出問題、以目標為導向的重大項目群。
截至2017年6月5日,科技部已公布2017國家重點研發計劃重點專項40個,入選項目共計1077個,總經費超過216億元。「林業資源培育及高效利用技術創新」和「典型脆弱生態恢復與保護研究」就是位列其中的2個重點專項,在這兩個專項中,中國林科院獲批項目13項,並均已啟動。
2016年10項
2016年,我國首次採用國家重點研發計劃專項形式組織項目申報。
2016年,中國林科院共獲批「林業資源培育及高效利用技術創新」「典型脆弱生態恢復與保護研究」和「國家質量基礎的共性技術研究與應用」3個重點專項共10個項目。這10個項目分別是:「林業資源培育及高效利用技術創新」重點專項中的林木次生生長的分子調控和環境脅迫機制、人工林生產力形成的結構與環境效應、楊樹工業資源材高效培育技術研究、桉樹高效培育技術研究、南方主要珍貴用材樹種高效培育技術研究、木材工業節能降耗與生產安全控制技術、人工林非木質林產資源高質化利用技術創新,共7項;「典型脆弱生態修復與保護研究」重點專項中的京津冀風沙源區沙化土地治理關鍵技術研究與示範、典型極小種群野生植物保護與恢復技術研究,共2項;「國家質量基礎的共性技術研究與應用」重點專項中的重要農林產品現代加工質量提升共性技術標準,1項。
本版文字和圖片均由
中國林科院王建蘭、劉慶新提供