生物質(zhì)輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器研究及應(yīng)用

文/許傳森

生物質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器（以下簡稱網(wǎng)袋容器），圓筒狀，里面裝填可再生的農(nóng)林剩余物等生物質(zhì)原料加工配制的復(fù)合輕基質(zhì)，外面包被很薄的一層透根的網(wǎng)孔大小可以控制網(wǎng)袋材料或不同孔徑的無紡布。國外育苗用的網(wǎng)袋材料或無紡布都是專門研制的。比如,捷菲就用專門生產(chǎn)的網(wǎng)袋材料生產(chǎn)壓縮育苗塊,愛立亞德公司的無紡紙容器就有多種孔徑的高質(zhì)量無紡紙。在學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，我們研究出國產(chǎn)的育苗專用的網(wǎng)袋材料和無紡布，成本低。

網(wǎng)袋容器優(yōu)點(diǎn)是：無病蟲害和雜草種子，移栽、運(yùn)輸時(shí)降低勞動強(qiáng)度，網(wǎng)袋容器在育苗過程中，經(jīng)過的空氣修根處理提高了根冠比，空氣修根也稱空氣切根或空氣斷根，是一項(xiàng)傳統(tǒng)的容器育苗技術(shù)?？諝庑薷胧┚褪怯每赏父娜萜髟谟邕^程中控制好容器苗周邊空氣的相對濕度，即控制好噴水和停止噴水的時(shí)間，噴水時(shí)空氣濕度大于95%，根尖從網(wǎng)袋里長出來，停止噴霧時(shí)由于空氣濕度低，長出的纖細(xì)根尖很快失水干枯，容器里面水分充足可長出幾條側(cè)根。試驗(yàn)表明，當(dāng)空氣濕度小70%時(shí)，30分鐘后根尖就會失水產(chǎn)生不可恢復(fù)的生理萎蔫，1～2天后根尖干枯。經(jīng)過幾次修根處理，根系成幾何級數(shù)增長，根系與基質(zhì)緊密交織為一體，再最終可形成一個(gè)由多級根系組成的富有彈性的根團(tuán)，提高抗逆性，長距離運(yùn)輸過程中不散團(tuán)，促進(jìn)苗木商品化。移栽時(shí)不需要脫掉包被,根系可完全水平自由生長，不緩苗，成活率有保障。如果用全光霧插網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)進(jìn)行空氣修根效果更好。網(wǎng)袋容器由于標(biāo)準(zhǔn)化可以進(jìn)行機(jī)械化播種、扦插及機(jī)械化芽苗移栽，尤其是便于機(jī)械化造林。

生物質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)其C/N比、C/P比需要調(diào)配，還要添加經(jīng)過馴化的功能性微生物和菌根菌，有的促進(jìn)合成生物有機(jī)肥，有的能分解土壤中有害多環(huán)芳香烴有機(jī)物。在育苗過程中和移栽后，生物質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)還要逐漸合成腐殖酸類物質(zhì)，其中低分子量能促進(jìn)造林后的苗木生長，大分子量能固定土壤中重金屬。

網(wǎng)袋容器與生產(chǎn)線的研制簡介

1999年4月，在北京首屆國際營林技術(shù)設(shè)備展會上，展出丹麥愛麗亞德公司研制的泥炭等輕基質(zhì)無紡紙容器生產(chǎn)設(shè)備，當(dāng)場演示，自動化程度高,尤其是氣體輸料,基質(zhì)不被粉碎,容器疏松透氣是其核心專利技術(shù)。展出的經(jīng)空氣修根的無紡紙林木容器苗引起林業(yè)人員重視，很多人拿到無紡紙容器苗愛不釋手，都有購買意向。當(dāng)時(shí)我們參展的是1992獲專利的全降解植物纖維育苗容器缽和不帶包被壓縮育苗塊，生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備相對落后。但是，這其中更具發(fā)展機(jī)會：其一，設(shè)備價(jià)格昂貴，專用無紡紙、高位泥炭都需進(jìn)口，僅一個(gè)容器無紡紙價(jià)格在1～2角錢；其二，當(dāng)時(shí)泥炭已開始受到保護(hù)，可再生的生物質(zhì)輕基質(zhì)我們已研究多年（包括壓縮育苗塊和全降解生物質(zhì)容器缽）,并被列為“95”林業(yè)部100項(xiàng)科研成果推廣項(xiàng)目首個(gè)項(xiàng)目，并在1995年11月4日中國林業(yè)報(bào)刊登。我們清楚地認(rèn)識到：可再生的生物質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)一定能取代不可再生的泥炭、蛭石、珍珠巖等輕基質(zhì)，這是基質(zhì)領(lǐng)域里重大創(chuàng)新成果。

結(jié)合在英國學(xué)習(xí)林木工廠化輕基質(zhì)容器育苗技術(shù)，以及泥炭網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)，并帶回一箱泥炭網(wǎng)袋容器樣品在中國林科院孟平課題經(jīng)費(fèi)支持下，經(jīng)兩個(gè)月研制，在1999年6月將臥式食用菌灌裝機(jī)改裝成立式垂直落料網(wǎng)袋容器灌裝機(jī)，再將可降解網(wǎng)狀材料或國產(chǎn)廉價(jià)的無紡布先加工成筒狀，通過快裝接頭套到灌裝機(jī)出料管上，輕基質(zhì)自動灌裝到網(wǎng)袋里即加工成網(wǎng)袋容器。立式網(wǎng)袋容器機(jī)優(yōu)點(diǎn)是：基質(zhì)不被磨碎。有些人至今還不明白，螺桿不是用來推料而是擋料，基質(zhì)進(jìn)到網(wǎng)袋里是靠重力，螺桿磨損很輕，生產(chǎn)速度快，尤其是保證了配制好的、疏松透氣的基質(zhì)不被攪碎，基質(zhì)的氣相、固相、液相物理結(jié)構(gòu)不被破壞，而水平螺桿推料使基質(zhì)全被攪碎，螺桿磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)速度慢且耗能。

將制作好網(wǎng)袋容器盤卷起來也便于長途運(yùn)輸，育苗時(shí)浸濕消毒后集中切段，能夠保證容器不散,因此沒有在容器機(jī)后面加裝切段器。為此,研究出幾種多排網(wǎng)袋容器快速切段機(jī)。愛麗亞德無紡紙容器基質(zhì)主要是歐洲高位泥炭，纖維多，切段不易散。但是，也不能保證運(yùn)輸不散?？紤]到容器機(jī)要在基層林場用，不設(shè)計(jì)電子傳感器，全為簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)工作穩(wěn)定便于維修，僅一年時(shí)間就為全國提供近百臺。第二代自動熱封輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器機(jī)是2001年完成。特點(diǎn)是可將小于20克/平方米的網(wǎng)袋和厚薄不均的國產(chǎn)廉價(jià)無紡布材料，通過一個(gè)構(gòu)思新穎的“快速連續(xù)多點(diǎn)振動熱封方法”快速生產(chǎn)出輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器。該專利技術(shù)至今還被國內(nèi)各公司跟蹤仿造。在此之后，由本人主持的“十一五”、“十二五”國家攻關(guān)課題及國家農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化，院、所等課題經(jīng)費(fèi)不斷資助下，經(jīng)不斷研究完善，研究出生物質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)基處理機(jī)、輕基質(zhì)雙層篩分機(jī)、氣動多排網(wǎng)袋容器自動切段機(jī)和自動碼盤機(jī)等。至此，基本形成一條網(wǎng)袋容器生產(chǎn)線，并獲九項(xiàng)發(fā)明專利。該內(nèi)容刊登于2014年12月25日《中國綠色時(shí)報(bào)》。2012年以獲九項(xiàng)發(fā)明專利的“林木工廠化育苗新技術(shù)——輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)及生產(chǎn)線”為主要技術(shù)內(nèi)容的科研成果獲國家科技進(jìn)步二等獎?！傲帜竟S化育苗新技術(shù)—輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)及生產(chǎn)線”一書于2006年10月由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社出版。

網(wǎng)袋容器在林業(yè)建設(shè)生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用

六大林業(yè)工程推廣應(yīng)用網(wǎng)袋容器成效顯著：2000年全國六大林業(yè)重點(diǎn)工程建設(shè)全面啟動，種苗供需矛盾突出。 退耕還林還草工程、天然林保護(hù)工程、三北和長江中下游防護(hù)林工程、環(huán)京津地區(qū)防沙治沙工程、沿海防護(hù)林工程等廣泛應(yīng)用網(wǎng)袋育苗容器，已經(jīng)推廣到全國30個(gè)?。▍^(qū)、市），建成500多條生產(chǎn)線，覆蓋全國300多個(gè)市（縣）級國有苗圃，累計(jì)生產(chǎn)包括200多個(gè)樹種的近百億株網(wǎng)袋容器苗，并參與制定落葉松，油茶等網(wǎng)袋容器苗國家標(biāo)準(zhǔn)。

網(wǎng)袋容器在速生桉樹等樹種中的應(yīng)用：2001年與廈門林業(yè)局合作、以鋸末、樹皮、椰糠、稻殼為原料，生產(chǎn)網(wǎng)袋容器，培育速生桉樹、馬占相思、木麻黃、等造林樹種，同時(shí)也在海南、廣東、廣西、福建等地適宜速生桉樹生長地區(qū)推廣普及。2004--2010年，每年生產(chǎn)數(shù)億株速生桉樹網(wǎng)袋容器苗。

2004年由本人主持的中國林科院重大課題“南方國家級種苗基地速生桉生物質(zhì)輕基質(zhì)技術(shù)研究”，在基地領(lǐng)導(dǎo)支持下成功將網(wǎng)袋容器育用于當(dāng)?shù)厮偕駱溆?，并制定輕基質(zhì)配比及網(wǎng)袋容器規(guī)格：直徑35 mm，高度80-100 mm，輕基質(zhì)原料為稻殼、椰糠、甘蔗渣炭灰及當(dāng)?shù)啬嗵?。速生桉網(wǎng)袋容器全面取代了裝土的塑料袋容器。

網(wǎng)袋容器在油茶良種造林中的應(yīng)用：該技術(shù)與生產(chǎn)線在全國種植油茶的省份基本普及。2009年由中國林科院宋闖主持的文山州300萬畝油茶造林項(xiàng)目“油茶輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)”，在2012年現(xiàn)場查定驗(yàn)收時(shí)，油茶網(wǎng)袋容器苗質(zhì)量達(dá)到特級，在當(dāng)?shù)胤庇?億多株油茶良種網(wǎng)袋容器商品苗。國務(wù)院、國家發(fā)改委、云南省委、中國僑聯(lián)、國家林業(yè)局主要領(lǐng)導(dǎo)等到過文山現(xiàn)場視察。

生物質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)及網(wǎng)袋容器的應(yīng)用前景

1）改進(jìn)后的生物質(zhì)容器為困難立地條件下造林提供支撐

從1999年研制的我國第1臺網(wǎng)袋容器機(jī)誕生以來，到2012年已在生產(chǎn)上得到廣泛推廣應(yīng)用，基本上滿足了生產(chǎn)需求。但是，自十八大以來國家加大生態(tài)環(huán)境治理力度，各地對網(wǎng)袋容器需求量急劇增長。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的網(wǎng)袋容器機(jī)是為基層林場苗圃用的小型機(jī)，產(chǎn)量低，現(xiàn)在已落后于時(shí)代的需求。

另一方面，隨著我國植樹造林持續(xù)推進(jìn),適宜造林的國土面積越來越少,而荒漠化、石漠化、石質(zhì)山地區(qū)、干熱河谷地帶、大面積鹽堿地以及占全國土地總面積40%的草原，其中有些草原的退化、沙化、鹽堿化嚴(yán)重，上述情況是影響國土生態(tài)環(huán)境安全的重大隱患，急需植樹造林和建設(shè)農(nóng)田和草原林網(wǎng)。由于其立地條件困難，已有容器育苗造林技術(shù)難當(dāng)此任。

研究、開發(fā)，與時(shí)俱進(jìn)。針對上述情況，2008年后，對網(wǎng)袋容器技術(shù)及生產(chǎn)線進(jìn)行重大改進(jìn)，同時(shí)研發(fā)一些新的容器和育苗技術(shù)，并與有關(guān)企業(yè)合作研發(fā)容器機(jī)械化造林技術(shù)。主要技術(shù)內(nèi)容：與有關(guān)企業(yè)合作對生物質(zhì)原料利用現(xiàn)代生物化工技術(shù)進(jìn)行集約化生產(chǎn)；生物質(zhì)輕基質(zhì)容器大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)線；網(wǎng)袋容器大苗連續(xù)化培育與機(jī)械化造林技術(shù)；林木組培育苗與組培微型容器技術(shù)；容器生物質(zhì)輕基質(zhì)植生袋，用于治理水土流失、土地沙化和護(hù)坡；改進(jìn)后的研究多年的生物質(zhì)無土基質(zhì)草毯和植生袋，有望用于草原退化和草原荒漠化治理；可降解泡沫育苗容器及生產(chǎn)線；可降解泡沫容器，經(jīng)10多年研究的于2014--2017年在東北、華北和云南扦插育苗實(shí)驗(yàn)，云杉、長白落葉松、紅豆杉，側(cè)柏、杉木、油茶、銀杏、馬褂木、巴西松、咖啡、辣木、芒果、速生桉樹生根效果好。經(jīng)高溫滅菌后可用于組培苗生根。中國綠色時(shí)報(bào)曾報(bào)道。生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)過程環(huán)保零排放；全光霧插育苗設(shè)備組培苗生根技術(shù)與扦插高大苗技術(shù)。

2）采用生物質(zhì)輕基質(zhì)容器修復(fù)農(nóng)田土壤污染，產(chǎn)出綠色農(nóng)產(chǎn)品

長期以來，一方面，我國農(nóng)田土壤長期缺少有機(jī)物供給，連續(xù)糧食大豐收背后是靠倍量化肥、農(nóng)藥、除草劑維持造成環(huán)境嚴(yán)重污染，部分農(nóng)田已失去生命活力。土壤微生物種群匱乏，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)喪失殆盡，土壤板結(jié)，地力下降，這樣的土地生產(chǎn)的糧食和蔬菜品質(zhì)低下。另一方面，每年可再生的秸稈、城市園林綠化修剪剩余物堆積成山，嚴(yán)重污染環(huán)境，已成為各級政府負(fù)擔(dān)。那么如何化解相關(guān)矛盾？

將秸稈、園林綠化修剪等生物質(zhì)原料，處理加工成富含生物有機(jī)肥和腐殖質(zhì)復(fù)合輕基質(zhì)和完全降解的育苗容器，經(jīng)農(nóng)作物、蔬菜等工廠化容器育苗，通過機(jī)械化移栽到農(nóng)田里或溫室里，增加了農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)和碳源，為土壤微生物群生長和農(nóng)作物提供營養(yǎng)，促進(jìn)生根和根系生長，少用化肥。長期應(yīng)用農(nóng)田土壤變成富含腐殖質(zhì)和具有豐富團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的黑土地，提高了地力，尤其是提升農(nóng)作物品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)出綠色、品質(zhì)好食用農(nóng)產(chǎn)品，增加復(fù)種指數(shù)，大幅度提高糧食產(chǎn)量。農(nóng)作物生物質(zhì)容器育苗是實(shí)現(xiàn)秸稈還田的一種可實(shí)施的創(chuàng)新技術(shù)（將秸稈直接粉碎回田，短時(shí)間不腐爛，影響種子發(fā)芽，病蟲害嚴(yán)重）。

農(nóng)作物生物質(zhì)容器育苗主要新技術(shù)：生物質(zhì)復(fù)合基質(zhì)農(nóng)作物容器工廠化育苗及機(jī)械化移栽技術(shù)；組培、體培、圓球莖高密度生物反應(yīng)器育苗技術(shù)及設(shè)備；單體、聯(lián)體全生物質(zhì)壓縮育塊技術(shù)與工業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn)線；可降解生物質(zhì)容器缽及生產(chǎn)線；樓房陽臺家庭園藝植物L(fēng)ED光配方生物質(zhì)無土輕基栽培裝置。

3）生物質(zhì)綜合新技術(shù)為鄉(xiāng)村振興，新鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展提供科技支撐

主要技術(shù)內(nèi)容：生物質(zhì)原料加工成育苗基質(zhì)、容器和栽培基質(zhì)，需大量原料搜集和現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)；生物質(zhì)輕基質(zhì)及容器工廠化育苗或無土基質(zhì)栽培為鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展提供機(jī)遇，只要是種植業(yè)都要經(jīng)歷種苗階段，工廠化容器育苗早已是規(guī)?；膶I(yè)化行業(yè)。在一個(gè)地級市轄區(qū)內(nèi)每年都需要培育近數(shù)十億株各種植物商品容器苗，需要建現(xiàn)代化溫室和大量技術(shù)農(nóng)民進(jìn)行工廠化容器育苗及管理。在大面積現(xiàn)代化溫室里將經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的園藝等植物種植在富含腐殖質(zhì)的生物質(zhì)無土基質(zhì)里進(jìn)行基質(zhì)栽培、養(yǎng)護(hù)、收獲，其單位面積產(chǎn)量增加近百倍，這是現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展高級階段，也是農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一種模式，需將現(xiàn)代生物技術(shù)、農(nóng)藝技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)施乃至資金集中匯集在一起才能實(shí)現(xiàn)。它能滿足現(xiàn)代人對高品質(zhì)可食農(nóng)產(chǎn)品以及觀光旅游、文化需求，也需要大量有專業(yè)技術(shù)農(nóng)民參與，是一項(xiàng)新型朝陽產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)原料資源化利用為新鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)提供高附加值科技產(chǎn)業(yè)，用生物質(zhì)原料制備可降解一次性日用商品和包裝材料具有廣闊市場。還有，植物天然植色素、天然香精、天然洗滌劑提取物生產(chǎn)，植物次生代謝物質(zhì)培養(yǎng)，腐殖酸生產(chǎn)，生物質(zhì)液化，生物質(zhì)平臺化合物制備，這些都需要用大量生物質(zhì)和大面積種植的植物為原料，為新鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)提供高附加值高科技項(xiàng)目。建議選擇1-3處不同立地條件的區(qū)域全面實(shí)施、示范上述技術(shù)，由專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供科技支撐。