叶培忠的植物研究
树木育种学在我国已有半个多世纪的历史。1938年，叶培忠在四川农业改进所峨嵋山林业试验场率先在中国进行树木人工有性杂交育种试验工作。在中华民国时期，我国虽有少数林学家、园艺学家、植物学家做过一些树木育种的研究，但研究成果寥寥无几，无人作过系统的研究，各大学农学院森林系的必修课程中，也没有单独开设这门学科。叶培忠从华中农学院到南京林学院后，专心致力于树木育种的研究工作，查阅外国有关文献，收集整理自己和国内其他学者在树木育种方面的研究资料，废寝忘食地编写树木育种学讲义。这部讲义集以往树木育种研究之大成，开后世树木育种研究之先声。1956年，他率先在南京林学院开始讲授树木育种学。1960年他主编的《树木育种学》（教学参考书）（中国林业出版社出版），是中国历史上树木育种方面第一本系统、完整的教材。叶培忠除为本科生讲授树木育种课程外，还担负培养树木育种研究生和进修生的任务。他亲自培养的研究生和进修生有好几十人。树木育种专家陈岳武就是他的得意门生之一。
中国杨树杂交育种工作起步较晚，始于1946—1947年。叶培忠是这项工作的开创者。40年代，他在甘肃天水水土保持实验区工作时，首次利用当地河北杨与山杨、毛白杨、响叶杨进行杂交育种，获得了优于亲本的杂交苗木。尽管当时试验规模小，但积累了宝贵的试验资料，为中国以后开展杨树杂交试验开辟了道路。天水水土保持实验区职工为纪念叶培忠在天水的功绩，把他培育的杨树新品种中的一个，起名为“叶氏白杨”。中华人民共和国建立后，中国各地杨树杂交育种工作，基本上是在叶培忠40年代工作的基础上开展的。据不完全统计，全国各地进行了400个杂交组合，既有种内、种间杂交，也有派间、属间和复式杂交，其中生长表现优良的杂交组合，包括叶培忠亲自培育的银毛杨、小意杨、赛山杨等约有40个。这些杨树杂交品种已在全国广大地区推广繁殖。50年代末，他在南京林学院树木园内建立了杨树引种区，引种国内外杨树200多个无性系，成为国内杨树育种研究试验基地之一。
1972年，以梁昌武、吴中伦为首的中国林业代表团在阿根廷布宜诺斯艾利斯出席第七届林业会议后，考察了意大利林业，带回一批黑杨派南方型无性系插穗。吴中伦将这些插穗送给中国林业科学研究院、南京林学院、湖北省林业科学研究所和黑龙江省林业科学研究所4个单位分别引种试验。南京林学院引种的黑杨派南方型无性系有I—63杨、I—69杨、I—72杨、I－214杨等4个品系61根插穗。由于插穗经旅途耽搁，已开始变色发黑，处于垂死状态。叶培忠在接到这些插穗后，立即组织树木育种教研室部分教师进行抢救。他们把插穗扦插在校内苗圃地里，经过科学培植和精心管理，这些垂死的插穗竟奇迹般地被培育成苗，当年成苗49株，株高二三米。以后他们又用这些苗木进行无性繁殖，到1974年年底共培育大苗1000株，引种试验成功。叶培忠及其助手并没有将引种研究停留在校园里，而是把这些优良无性系在林业生产中推广应用。参照这些优良无性系原产地（美国南部）的气候生态条件，他们选定江苏北部平原地区进行小片试种，效果显著，二三年生胸径可达20多厘米。此项成果于1979年获林业部科技成果二等奖，1985年又获国家科技进步一等奖。80年代末，这4个杨树优良无性系已在长江中、下游和黄淮地区广为栽植。据不完全统计，栽植面积达520万亩以上，年净收益超过5亿元。黑杨派南方型无性系引种栽培的成功，不但具有巨大的经济效益，而且打破了南方不能大面积栽培杨树的传统观点，丰富了林木引种的理论。
杉木是我国南方主要的造林树种。叶培忠十分重视杉木的遗传改良工作，从60年代初期开始就指导陈岳武进行研究。为了改良杉木品种，他们深入闽、赣、湘、川、黔等省各个杉木林区，调查杉木生物学特性，选择杉木优良类型。在调查研究的基础上，对杉木自然类型的划分、优树选择方法、早期选择、遗传型与环境互作，以及遗传稳定性、种子生活力的变异、种子园遗传增益等方面做了大量而系统的育种试验。运用选择、引种、杂交授粉等技术，培育了一些杉木优良新品系。1966年，他们在福建省洋口林场主持建成了中国第一个正规的杉木初级无性系种子园。用第一代种子园的子代造林，其产材量比一般商品种子增产15—20%。此项成果对中国发展杉木速生丰产林具有重大理论和实践意义，于1978年获全国科学大会奖，1982年获林业部科技成果一等奖，以后又获国家计委、国家科委、农牧渔业部、林业部的农林科技推广奖。此外，叶培忠在长期研究杉木遗传改良工作中，于70年代初发现杉木花粉在一般贮存条件下，能保持生活力达17年之久。由于杉木花粉能长期保存生活力，可以向外地寄送，因此，能简便地引用外地花粉进行杉木杂交育种，对今后杉木引种繁育具有重要意义。
叶培忠不仅在杨树和杉木的育种、引种研究上做出了显著的成绩，而且对马褂木、楸树、松树、墨西哥落羽松等树种的育种试验，也取得了具有开拓性的成果。例如，他将马褂木用中国马褂木与北美鹅掌楸进行正反人工杂交授粉，得到的杂种马褂木生长势优于亲本，株高和根颈生长比亲本马褂木分别增长42%和137%。杂种抗性较强，秋季落叶时间比亲本晚。楸树具有自花不孕性，年年开花，极少结实，大量繁殖造林受到限制。为解决这个问题，叶培忠用滇楸与楸树、滇楸与灰楸、灰楸与滇楸等3个杂交组合进行异花授粉，获得杂交种子1000多粒，这一成果解决了以往楸树不能进行有性繁殖的问题，为推广这个优良树种创造了条件。他用13种松树先后选配了近30个杂交组合，选育出3个优良组合，即黑松与长叶松、黑松与云南松、黑松与混合花粉（湿地松十火炬松十云南松）。这3个杂交组合的第一代杂种长势都强于母本黑松自由授粉后代，株高生长分别超过母本55%、35%、69%，根颈生长分别超过母本44%、20%、34%。
1963年3月20日， 叶培忠用中国柳杉作父本，墨西哥落羽杉作母本进行属间杂交试验，后来奇迹般地得到了3个球果，经播种培育出12株杂交墨杉小苗。经过多年不断扦插扩繁，到1972年，南京林学院林场共培育出6000多株性能大大优于亲本的杂交墨杉幼苗。他将杂交墨杉幼苗分送给了上海、武汉等地很多林业生产部门试种。1978年叶培忠故世，该品种曾一度不为人们瞩目。多年后，该树种的速生、抗台风、抗盐碱、耐水湿、落叶期短、可净化空气等优良性状被上海林业总站总工程师叶增基和站长沈烈英等人发现并努力加以抢救、扦插和扩繁。他们培育的种苗在上海浦东川沙林场营造了一片近2000株的杂交墨杉种群。2003年8月，叶增基、徐炳声等人在美国的SIDA杂志发表论文，向世界介绍了这一新树种。根据植物国际命名法则，他们将杂交墨杉正式命名为“培忠杉”（xTaxodiomeria peizhongii），商品名为“东方杉”。2004年7月，国家林业局批准授予“东方杉”植物新品种权，上海市林业总站和南京林业大学是品种权人。2007年，美国联邦专利局邀请世界上同行专家审核，认可东方杉的国家知识产权属于中国，并颁发了证书，获得美国植物专利（美国专利号：United States Patent PP17767），这是我国木本植物新品种首次在国外获得专利，这一杂交新品种得到了国内外一致认可。 水土保持在我国作为生产实践自古有之，而作为专门学科研究，则始于40年代。
1943年春，叶培忠参加了以美国人W．C．罗德民（Lowdermilk）博士为首的西北水土保持考察团，担任保土植物的考察任务。在4个月的考察期间，他采集植物标本2000多号，其中以西北的禾本科与豆科植物标本最多，较为齐全；采集抗寒耐旱的保土植物种子，计禾本科54种、豆科木本类14种、灌木类10种、其他17种。这些植物标本与种子，为开展西北水土保持工作提供了重要资料。西北水土保持考察工作结束后，他被留在农林部天水水土保持实验区工作。在当时人手少、设备差的条件下，他同傅焕光（实验区主任）、任承统、蒋德麒等人一起，克服重重困难，为中国水土保持事业艰苦创业。实验区的具体科研工作大多由叶培忠负责指导和处理。他经常顶烈日、冒严寒，奔波于实验区各个试验场圃之间。1945年6月，傅焕光赴美考察，由他接任实验区主任，从此他的工作更加繁重忙碌。
叶培忠在天水水土保持实验区工作5年多的时间里，做了大量水土保持试验，诸如河北省苗圃牧草原种场的建设与育种、选种试验；保土植物试验；特用经济植物的引种与繁殖试验；荒山沟壑造林试验等。这些试验都取得了丰硕成果。譬如，他创建的河北苗圃牧草原种场，是当时国内规模较大的牧草试验基地，场内引种的品种300个左右，其中被选出推广的优良品种有草木樨、狼尾草、野牛草、苏丹草、二叶草、葛藤等。草木樨是他1946年引进美国品种培育的，已在西北地区大面积推广种植，被誉为西北的“宝贝草”。狼尾草是全国有名的优良牧草，在西北地区已广为种植，被誉称“叶氏狼尾草”。他培育的野牛草，1959年从天水引种到北京，大量繁殖于“十大建筑”周围，成为北京草坪的主要草种之一。1945年由叶培忠鉴定的产于天水县李子园的天水葛藤，经天水水土保持实验区种植，较西南引种之葛藤耐寒抗旱；1948年寄往美国贝尔茨维尔（Beltsville）试种，能在－10°C低温下安全越冬，被美国作为推广之良种。此外，在荒山沟壑造林试验中，他还通过20多个树种试验效果的比较，发现刺槐作荒山沟壑造林树种，效果显著。刺槐被誉为天水三大宝之一，不仅在甘肃省广为种植，而且在全国推广。
