从子代试验到林分预测：遗传增益对欧洲白桦人工林生产力及碳汇的模型研究

为解决波罗的海地区欧洲白桦（Betula pendula Roth）人工林生产力提升与碳汇优化的关键问题，研究人员通过12年子代试验数据建立生长模型，对比不同遗传改良等级（未改良/适度改良/优质种源）在间伐管理下的表现。结果显示：优质种源（'tested' FRM）使净现值（NPV）提升39%至2712.7 EUR ha-1，年均碳积累量达4.6 t C ha-1 year-1，同时缩短轮伐期15年。该研究为可持续林业提供了"遗传改良+精准间伐"的协同增效方案。

　　

欧洲白桦作为波罗的海地区重要的经济树种，其快速生长特性和优质木材（特别是胶合板原料）使其成为人工林建设的首选。然而，传统种植面临两大挑战：一是未经遗传改良的种源生长缓慢，轮伐期长达50年以上；二是密集种植导致林木竞争加剧，碳汇效率低下。随着气候变化加剧和木材需求增长，如何通过科学手段实现"增产-固碳-增效"的多目标平衡，成为林业可持续发展的核心命题。

针对这一难题，拉脱维亚国家森林研究所"Silava"（Latvian State Forest Research Institute ‘Silava’）的研究团队开展了一项创新研究。他们利用12年生欧洲白桦子代试验数据（含91个开放授粉家系），首次系统评估了遗传改良与间伐协同作用对人工林生产力的影响。研究成果发表在农林科学领域知名期刊《Trees, Forests and People》上，为气候智慧型林业提供了量化依据。

研究采用三大关键技术：1）基于Weibull分布的直径级模型，整合树高、胸径(DBH)和断面积等参数；2）设定三种森林繁殖材料(FRM)分级（未改良'source-identified'、适度改良'qualified'和优质'tested'），其中'tested'代表遗传增益20-25%的顶级种源；3）应用拉脱维亚本地生物量方程（含碳含量520.6 g kg^-1）计算碳储量，并结合4.7%贴现率进行经济分析。

3. 研究结果
3.1 生长动态
模型显示：优质种源（'tested' FRM）在37年即达到目标胸径27 cm，比未改良种源缩短15年。其年均材积增量(MAI)达14.7 m³ ha^-1 year^-1，较传统种植提升40%。间伐使所有处理轮伐期缩短10年，印证了"疏伐促生长"的生理机制。

3.2 碳汇与经济产出
优质种源表现出"双高"特性：碳积累速率(4.6 t C ha^-1 year^-1)与未改良种源相当，但净现值(NPV)跃升至2712.7 EUR ha^-1。关键突破在于高品质单板材(veneer logs)比例提升至11%，其190 EUR m^-3的高单价显著提升收益。

3.3 材料分级效应
遗传改良呈现梯度响应：'qualified'和'tested'种源的碳储量分别达195 t C ha^-1和169 t C ha^-1，且木材优质化明显。这验证了育种同时选择生长与品质性状的可行性。

4. 讨论与结论
该研究揭示了遗传改良与间伐管理的协同效应：优质种源通过加速直径生长缩短轮伐期，而适时商业间伐（当断面积达正常值85%时）可释放生长潜力。这种模式不仅使碳汇效率保持在4.6 t C ha^-1 year^-1的高位，更通过生产耐用的胶合板产品实现碳的长期封存。

研究的两大创新点在于：1）首次量化了欧洲白桦不同FRM等级的经济-碳汇权衡关系，证明优质种源可实现"增产不减碳"；2）构建了适用于短轮伐期人工林的预测模型，为育种目标制定提供依据。正如作者Pauls Zelti??指出："该策略特别适合波罗的海地区强大的胶合板产业，在应对气候变化的同时保障了经济效益"。

这项研究为温带阔叶林可持续经营树立了新范式，其"以遗传增益压缩轮伐期"的思路，对全球人工林应对气候变化的适应性管理具有启示意义。未来研究可进一步整合土壤碳库动态和木材产品全生命周期分析，以全面评估林业碳中和发展路径。