生物质轻基质网袋容器研究及应用

文/许传森

生物质复合轻基质网袋容器（以下简称网袋容器），圆筒状，里面装填可再生的农林剩余物等生物质原料加工配制的复合轻基质，外面包被很薄的一层透根的网孔大小可以控制网袋材料或不同孔径的无纺布。国外育苗用的网袋材料或无纺布都是专门研制的。比如,捷菲就用专门生产的网袋材料生产压缩育苗块,爱立亚德公司的无纺纸容器就有多种孔径的高质量无纺纸。在学习国外先进技术基础上，我们研究出国产的育苗专用的网袋材料和无纺布，成本低。

网袋容器优点是：无病虫害和杂草种子，移栽、运输时降低劳动强度，网袋容器在育苗过程中，经过的空气修根处理提高了根冠比，空气修根也称空气切根或空气断根，是一项传统的容器育苗技术。空气修根措施就是用可透根的容器在育苗过程中控制好容器苗周边空气的相对湿度，即控制好喷水和停止喷水的时间，喷水时空气湿度大于95%，根尖从网袋里长出来，停止喷雾时由于空气湿度低，长出的纤细根尖很快失水干枯，容器里面水分充足可长出几条侧根。试验表明，当空气湿度小70%时，30分钟后根尖就会失水产生不可恢复的生理萎蔫，1～2天后根尖干枯。经过几次修根处理，根系成几何级数增长，根系与基质紧密交织为一体，再最终可形成一个由多级根系组成的富有弹性的根团，提高抗逆性，长距离运输过程中不散团，促进苗木商品化。移栽时不需要脱掉包被,根系可完全水平自由生长，不缓苗，成活率有保障。如果用全光雾插网袋容器育苗技术进行空气修根效果更好。网袋容器由于标准化可以进行机械化播种、扦插及机械化芽苗移栽，尤其是便于机械化造林。

生物质复合轻基质其C/N比、C/P比需要调配，还要添加经过驯化的功能性微生物和菌根菌，有的促进合成生物有机肥，有的能分解土壤中有害多环芳香烃有机物。在育苗过程中和移栽后，生物质复合轻基质还要逐渐合成腐殖酸类物质，其中低分子量能促进造林后的苗木生长，大分子量能固定土壤中重金属。

网袋容器与生产线的研制简介

1999年4月，在北京首届国际营林技术设备展会上，展出丹麦爱丽亚德公司研制的泥炭等轻基质无纺纸容器生产设备，当场演示，自动化程度高,尤其是气体输料,基质不被粉碎,容器疏松透气是其核心专利技术。展出的经空气修根的无纺纸林木容器苗引起林业人员重视，很多人拿到无纺纸容器苗爱不释手，都有购买意向。当时我们参展的是1992获专利的全降解植物纤维育苗容器钵和不带包被压缩育苗块，生产技术、设备相对落后。但是，这其中更具发展机会：其一，设备价格昂贵，专用无纺纸、高位泥炭都需进口，仅一个容器无纺纸价格在1～2角钱；其二，当时泥炭已开始受到保护，可再生的生物质轻基质我们已研究多年（包括压缩育苗块和全降解生物质容器钵）,并被列为“95”林业部100项科研成果推广项目首个项目，并在1995年11月4日中国林业报刊登。我们清楚地认识到：可再生的生物质复合轻基质一定能取代不可再生的泥炭、蛭石、珍珠岩等轻基质，这是基质领域里重大创新成果。

结合在英国学习林木工厂化轻基质容器育苗技术，以及泥炭网袋容器育苗技术，并带回一箱泥炭网袋容器样品在中国林科院孟平课题经费支持下，经两个月研制，在1999年6月将卧式食用菌灌装机改装成立式垂直落料网袋容器灌装机，再将可降解网状材料或国产廉价的无纺布先加工成筒状，通过快装接头套到灌装机出料管上，轻基质自动灌装到网袋里即加工成网袋容器。立式网袋容器机优点是：基质不被磨碎。有些人至今还不明白，螺杆不是用来推料而是挡料，基质进到网袋里是靠重力，螺杆磨损很轻，生产速度快，尤其是保证了配制好的、疏松透气的基质不被搅碎，基质的气相、固相、液相物理结构不被破坏，而水平螺杆推料使基质全被搅碎，螺杆磨损严重，生产速度慢且耗能。

将制作好网袋容器盘卷起来也便于长途运输，育苗时浸湿消毒后集中切段，能够保证容器不散,因此没有在容器机后面加装切段器。为此,研究出几种多排网袋容器快速切段机。爱丽亚德无纺纸容器基质主要是欧洲高位泥炭，纤维多，切段不易散。但是，也不能保证运输不散。考虑到容器机要在基层林场用，不设计电子传感器，全为简单机械结构工作稳定便于维修，仅一年时间就为全国提供近百台。第二代自动热封轻基质网袋容器机是2001年完成。特点是可将小于20克/平方米的网袋和厚薄不均的国产廉价无纺布材料，通过一个构思新颖的“快速连续多点振动热封方法”快速生产出轻基质网袋容器。该专利技术至今还被国内各公司跟踪仿造。在此之后，由本人主持的“十一五”、“十二五”国家攻关课题及国家农业成果转化，院、所等课题经费不断资助下，经不断研究完善，研究出生物质复合轻基质基处理机、轻基质双层筛分机、气动多排网袋容器自动切段机和自动码盘机等。至此，基本形成一条网袋容器生产线，并获九项发明专利。该内容刊登于2014年12月25日《中国绿色时报》。2012年以获九项发明专利的“林木工厂化育苗新技术——轻基质网袋容器育苗技术及生产线”为主要技术内容的科研成果获国家科技进步二等奖。“林木工厂化育苗新技术—轻基质网袋容器育苗技术及生产线”一书于2006年10月由中国农业科学技术出版社出版。

网袋容器在林业建设生态环境治理中的应用

六大林业工程推广应用网袋容器成效显著：2000年全国六大林业重点工程建设全面启动，种苗供需矛盾突出。 退耕还林还草工程、天然林保护工程、三北和长江中下游防护林工程、环京津地区防沙治沙工程、沿海防护林工程等广泛应用网袋育苗容器，已经推广到全国30个省（区、市），建成500多条生产线，覆盖全国300多个市（县）级国有苗圃，累计生产包括200多个树种的近百亿株网袋容器苗，并参与制定落叶松，油茶等网袋容器苗国家标准。

网袋容器在速生桉树等树种中的应用：2001年与厦门林业局合作、以锯末、树皮、椰糠、稻壳为原料，生产网袋容器，培育速生桉树、马占相思、木麻黄、等造林树种，同时也在海南、广东、广西、福建等地适宜速生桉树生长地区推广普及。2004--2010年，每年生产数亿株速生桉树网袋容器苗。

2004年由本人主持的中国林科院重大课题“南方国家级种苗基地速生桉生物质轻基质技术研究”，在基地领导支持下成功将网袋容器育用于当地速生桉树育苗，并制定轻基质配比及网袋容器规格：直径35 mm，高度80-100 mm，轻基质原料为稻壳、椰糠、甘蔗渣炭灰及当地泥炭。速生桉网袋容器全面取代了装土的塑料袋容器。

网袋容器在油茶良种造林中的应用：该技术与生产线在全国种植油茶的省份基本普及。2009年由中国林科院宋闯主持的文山州300万亩油茶造林项目“油茶轻基质网袋容器育苗技术”，在2012年现场查定验收时，油茶网袋容器苗质量达到特级，在当地繁育近2亿多株油茶良种网袋容器商品苗。国务院、国家发改委、云南省委、中国侨联、国家林业局主要领导等到过文山现场视察。

生物质复合轻基质及网袋容器的应用前景

1）改进后的生物质容器为困难立地条件下造林提供支撑

从1999年研制的我国第1台网袋容器机诞生以来，到2012年已在生产上得到广泛推广应用，基本上满足了生产需求。但是，自十八大以来国家加大生态环境治理力度，各地对网袋容器需求量急剧增长。当时设计的网袋容器机是为基层林场苗圃用的小型机，产量低，现在已落后于时代的需求。

另一方面，随着我国植树造林持续推进,适宜造林的国土面积越来越少,而荒漠化、石漠化、石质山地区、干热河谷地带、大面积盐碱地以及占全国土地总面积40%的草原，其中有些草原的退化、沙化、盐碱化严重，上述情况是影响国土生态环境安全的重大隐患，急需植树造林和建设农田和草原林网。由于其立地条件困难，已有容器育苗造林技术难当此任。

研究、开发，与时俱进。针对上述情况，2008年后，对网袋容器技术及生产线进行重大改进，同时研发一些新的容器和育苗技术，并与有关企业合作研发容器机械化造林技术。主要技术内容：与有关企业合作对生物质原料利用现代生物化工技术进行集约化生产；生物质轻基质容器大规模工业化生产线；网袋容器大苗连续化培育与机械化造林技术；林木组培育苗与组培微型容器技术；容器生物质轻基质植生袋，用于治理水土流失、土地沙化和护坡；改进后的研究多年的生物质无土基质草毯和植生袋，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产线；可降解泡沫容器，经10多年研究的于2014--2017年在东北、华北和云南扦插育苗实验，云杉、长白落叶松、红豆杉，侧柏、杉木、油茶、银杏、马褂木、巴西松、咖啡、辣木、芒果、速生桉树生根效果好。经高温灭菌后可用于组培苗生根。中国绿色时报曾报道。生产设备简单，生产过程环保零排放；全光雾插育苗设备组培苗生根技术与扦插高大苗技术。

2）采用生物质轻基质容器修复农田土壤污染，产出绿色农产品

长期以来，一方面，我国农田土壤长期缺少有机物供给，连续粮食大丰收背后是靠倍量化肥、农药、除草剂维持造成环境严重污染，部分农田已失去生命活力。土壤微生物种群匮乏，团粒结构丧失殆尽，土壤板结，地力下降，这样的土地生产的粮食和蔬菜品质低下。另一方面，每年可再生的秸秆、城市园林绿化修剪剩余物堆积成山，严重污染环境，已成为各级政府负担。那么如何化解相关矛盾？

将秸秆、园林绿化修剪等生物质原料，处理加工成富含生物有机肥和腐殖质复合轻基质和完全降解的育苗容器，经农作物、蔬菜等工厂化容器育苗，通过机械化移栽到农田里或温室里，增加了农田土壤有机质和碳源，为土壤微生物群生长和农作物提供营养，促进生根和根系生长，少用化肥。长期应用农田土壤变成富含腐殖质和具有丰富团粒结构的黑土地，提高了地力，尤其是提升农作物品质，实现生产出绿色、品质好食用农产品，增加复种指数，大幅度提高粮食产量。农作物生物质容器育苗是实现秸秆还田的一种可实施的创新技术（将秸秆直接粉碎回田，短时间不腐烂，影响种子发芽，病虫害严重）。

农作物生物质容器育苗主要新技术：生物质复合基质农作物容器工厂化育苗及机械化移栽技术；组培、体培、圆球茎高密度生物反应器育苗技术及设备；单体、联体全生物质压缩育块技术与工业化规模化生产线；可降解生物质容器钵及生产线；楼房阳台家庭园艺植物LED光配方生物质无土轻基栽培装置。

3）生物质综合新技术为乡村振兴，新乡镇企业发展提供科技支撑

主要技术内容：生物质原料加工成育苗基质、容器和栽培基质，需大量原料搜集和现代工业化生产；生物质轻基质及容器工厂化育苗或无土基质栽培为乡镇企业发展提供机遇，只要是种植业都要经历种苗阶段，工厂化容器育苗早已是规模化的专业化行业。在一个地级市辖区内每年都需要培育近数十亿株各种植物商品容器苗，需要建现代化温室和大量技术农民进行工厂化容器育苗及管理。在大面积现代化温室里将经济价值高的园艺等植物种植在富含腐殖质的生物质无土基质里进行基质栽培、养护、收获，其单位面积产量增加近百倍，这是现代生态农业发展高级阶段，也是农业循环经济的一种模式，需将现代生物技术、农艺技术、工业技术、现代设施乃至资金集中汇集在一起才能实现。它能满足现代人对高品质可食农产品以及观光旅游、文化需求，也需要大量有专业技术农民参与，是一项新型朝阳产业。生物质原料资源化利用为新乡镇企业提供高附加值科技产业，用生物质原料制备可降解一次性日用商品和包装材料具有广阔市场。还有，植物天然植色素、天然香精、天然洗涤剂提取物生产，植物次生代谢物质培养，腐殖酸生产，生物质液化，生物质平台化合物制备，这些都需要用大量生物质和大面积种植的植物为原料，为新乡镇企业提供高附加值高科技项目。建议选择1-3处不同立地条件的区域全面实施、示范上述技术，由专业技术团队提供科技支撑。