从建设生态文明千年大计 看竹资源全产业链科技创新

文/国际竹藤中心

让竹林成为美丽乡村一道亮丽的风景线，是习近平总书记继2017年11月对国际竹藤组织成立20周年发来贺信之后，对四川省、对全国和对全球竹产业发展的殷切期望，也是对奋战在竹业发展第一线的科技人员吹响的创新集结号。回首“十三五”，我国竹业科技创新硕果累累；展望“十四五”，我国竹业科技创新前途光明。

1.“竹资源全产业链科技创新”背景与意义

中国是竹资源大国。国际竹藤中心等机构于2017年出版的《世界竹藤名录》（World Checklist of Bamboo and Rattan）统计发布：全球竹类植物共88属1642种，其中我国拥有竹类植物39属857种，面积约占全球竹林面积20%。

中国也是世界竹产业主要技术研发强国。迄今我国拥有竹子相关专利8000多件，约占世界的50%；拥有竹子相关国家和行业标准173项，占世界竹子标准总量的85%以上。

中国还是当之无愧的竹产业大国。改革开放40多年来，我国竹产业开发出近万种竹产品，100多个系列，广泛应用于建筑、装饰、家居等10多个领域，2019年竹业产值近3000亿元。竹产业已成为我国林业产业不可或缺的组成部分，已成为具有突出特色和比较优势的绿色朝阳产业。

竹材交易

为解决“竹资源全产业链科技创新”技术瓶颈，推动产业转型升级，“十三五”国家重点研发计划“林业资源培育及高效利用技术创新”重点专项设置“竹资源高效培育关键技术研究”“竹材高值化加工关键技术创新研究”和“竹资源全产业链增值增效技术集成与示范”3个项目统筹推进，组织国际竹藤中心携手39家主要从事竹资源研发的科研院所、大专院校、企业等优势单位联合攻关，取得了一系列重大关键技术突破。

2.竹资源全产业链关键技术融合创新

我国竹产业从建国初期的传统应用阶段，到改革开放以来发展壮大的工业利用阶段，再到新世纪绿色发展新阶段，竹业科技创新发挥了巨大作用，做出了突出贡献。

继2013年国际权威学术期刊《自然·遗传学》刊发我国率先完成世界首个竹子全基因组信息“毛竹全基因组序列草图”之后，2018年我国又发布了最新毛竹高精度基因组数据，填补了世界竹类植物基因组学空白。此间我国科研项目成果“竹质工程材料制造关键技术研究与示范”“植物细胞壁力学表征技术体系构建及应用”，分别获国家科技进步奖一等奖、二等奖。

“竹资源全产业链科技创新”着力从源头进行竹苗高质扩繁与高效培育，同时聚焦竹材高值化加工关键技术创新，并以竹林生态建设和传统产业转型升级作为振兴乡村经济的增长点，创新政产学研用商金融跨界融合管理模式，为脱贫攻坚、“一带一路”建设、绿色制造和美丽乡村建设，交出了一份亮丽的答卷。

◎基于前沿理论创新突破产业链前端关键技术

建示范基地，从源头实现竹苗高质扩繁与高效培育。大自然中竹苗生长参差不齐，竹林成材几何尺寸各异，为从源头着力提升竹苗规模化、标准化繁育技术水平，研究团队先期开展了毛竹实生苗叶片系统发育衰老程度检测，通过比较培养基中植物生长调节剂配比和用量等繁育参数，筛选出初代培养、继代增殖、生根等阶段最佳培养基配方，初步建立了毛竹、翠竹等多竹种微繁技术体系；与此同时，进行扦插、埋秆、埋鞭和播种等育苗技术集成，创新种苗繁育示范基地模式，为贫困地区脱贫提供竹子高效经营和竹材加工的优良种苗材料。

贵州省遵义市的正安、桐梓两县，为国家级贫困县。2016年，南京林业大学竹类研究团队在两县的每个乡镇都建设1个方竹示范林基地，从竹产业链源头提供科技支撑：基于金佛山方竹实生苗繁育技术，该团队在桐梓县推广繁育竹苗2000万株，新造金佛山方竹林25万亩；基于笋用金佛山方竹丰产技术，在桐梓县和正安县推广20万亩，产量由原来300斤提高到800斤。《人民日报》《光明日报》《中国绿色时报》等媒体均进行过报道。

为促进传统农业转型升级，研究团队为浙江省天台县金满坑引种优质雷竹种苗，建立雷竹笋用林基地100余亩。

建技术体系，支撑适于机械式带状皆伐竹林高效培育。当前我国劳动力采伐成本不断攀升，传统竹林投入产出比不断下降问题日益凸显，项目组选择我国分布最广、面积最大的毛竹为研究对象，创建带状采伐模式并初步构建了适于竹林规模化经营的高效培育技术体系。初步研究结果表明，带状采伐经济效益明显高于择伐，其出笋率约为择伐样地发笋数1.5倍；单位面积生物量明显高于择伐林，机械采收节省4—5人天/亩。目前，毛竹带状采伐高效培育技术已在江苏宜兴和安徽黄山建立推广试验示范林150亩；该技术应用于四川省成效十分显著：保留带1年生竹每公顷物产量比对照组提高了175.21%；采伐1吨成竹所需人工费约400元，以劳动力成本计算，比传统模式节约成本约73.33%。以全面恢复林分3年计，该模式比传统模式经济效益提高约26%。高效培育及竹林带状采伐关键技术，还在“云南特产大型丛生竹优良品种高效培育示范”中应用，并被国家林业和草原局遴选为“2018年100项重点推广林业科技成果”。

项目组还以云南特色优良材用竹种龙竹为研究对象，优化集成包含竹丛密度、丛内株密度、竹龄结构管理、水分和营养调控、生物多样性管理在内的培育技术，构建了热带大径级材用丛生竹高效培育技术示范体系。该技术推广已实现每亩年产竹材3742.2千克，鲜笋616.0千克，每亩年产值达3715元。

在竹产业链前端高效培育技术体系研究中，还含有竹资源遥感综合监测、竹林生长环境及生长性状监测、龙竹专题信息提取及生物量遥感估测研究等课题。

建产品生产线，全笋利用高质培育与精深加工一体化。项目组集成笋用竹林林分结构数量化调控、水肥精准管理及土壤改良与竹笋品质提升等高质培育技术，竹笋增产10%以上，品质及适口性显著提升；研发出毛竹竹林覆盖、培土育笋、林下复合经营技术及山地设施栽培等多技术、多竹种笋用林增产增效新技术，亩增收200%以上。浙江省嵊州市崇仁镇累积建设毛竹春笋冬出技术示范林70亩，平均亩产量3343斤，平均亩产值32709元。该技术示范推广3.8万亩，辐射面积8万亩。该项目还推动传统产业绿色转型，实现竹笋附加值显著提升，研发了竹笋纳米保鲜、速冻保鲜技术，建立速冻笋生产线1条，设计年生产能力1万吨；建成竹笋粉生产线1条，设计年生产能力500吨。

◎借鉴主体工业体系攻克竹产业链关键技术瓶颈

填补机械化加工空白，无裂纹竹展平装饰材关键技术脱颖。将丰富的毛竹圆竹直接展开机械化加工成整幅日用和装饰材，提高圆竹材的利用率，在我国一直处于空白状态。项目组创新了竹筒生长应力释放理论，发明了竹筒浮动高效铣削、高温高湿软化－应力释放展平等关键技术及高效展平机等关键设备，提高了竹材利用率和附加值，提高了山区农民收入。目前这一技术及设备已实现工业化生产，在浙江庄诚竹业有限公司和双枪科技股份有限公司中试生产1万平方米竹展平板材，并将其加工成竹砧板，竹材单元制备效率提高15倍以上，与竹集成材相比，竹材利用率提高1倍，胶黏剂用量降低30%以上。以2016年我国竹地板和竹砧板产值达70亿元计，若获20%市场占有率，则无裂纹竹展平材市场销售额可达14亿元，增加就业1800余人，耗毛竹1800万根，增加竹农收入4.5亿元；在福建、浙江、江西、四川、安徽等国内主要竹产区建厂，同时可推广到东南亚、非洲等“一带一路”沿线国家。

南京林业大学党委书记蒋建清（右二）调研贵州桐梓县方竹培育示范点

极致竹子轴向拉伸特性，竹缠绕产品受联合国有关机构青睐。以竹材为基材、以树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺可加工成新型生物基材料。项目组充分发挥竹子轴向拉伸高强度特性，将其加工成连续的竹篾带，通过缠绕在产品结构中形成无应力缺陷分布，制造压力管道、管廊、容器、大型储罐、房屋、运输工具壳体（高铁车厢、飞机机身、船只）等产品。

2015年7月至2019年5月，6个管道生产单元先后在我国湖北襄阳、山东临沂、内蒙古乌海、广西玉林、福建龙岩、河南南阳建成投产；浙江、福建、广东、河南、湖北、湖南、四川、重庆、贵州等生产基地已进入建设或规划中。竹缠绕技术受到联合国发展署、联合国工业发展组织的高度关注，与我国签订战略合作协议。2017年，我国为厄瓜多尔灾后重建竹资源举办了创新利用培训班，大力争取在“一带一路”沿线、“南南合作”中推广竹缠绕技术。

道法自然，连续化生产竹质建筑与家具用材独树一帜。竹材材性差异大，精刨竹条加工单元尺寸小、出材率低，项目组创新了竹材分级技术，制造竹规格材，研发柔性竹单元加工与异色层积、原竹精细疏解单元定向重组、竹材弧形原态等曲率层积关键技术，以及竹质建筑用材连续化生产设备与相关工艺，对现有工厂设备升级改造，在我国竹质建筑结构材产业发展中发挥了示范引领作用。目前，在江西省资溪县建立大规格结构用重组竹中试示范生产线1条，已形成成熟的相关生产工艺，产品在竹结构建筑、桥梁建造等领域推广应用；在福建省顺昌县建设家居用竹材弧形原态等曲率层积材生产线1条、云南永利发林业有限公司建成家具用材生产线1条，实施成果转化项目1项；项目组还充分利用圆竹特性，将其直接用于建筑结构，“圆竹结构材高效利用关键技术”成功地应用于北京世园会竹藤馆，单拱跨度35米，为目前我国北方跨度最大圆竹结构场馆。竹藤馆道法自然的设计理念，低碳环保的建筑用材，获央视《朝闻天下》报道，《绿色时报》《北京青年报》以及中国科普网等媒体也进行了报道。

突破传统模式，高效制造多维异型竹纤维复合材料。项目组集成创新了低成本高利用率竹纤维、连续竹纤维、结构可控竹纤维缠绕内固化复合材料、竹纤维深度模压复合材料高效制造关键技术，以及竹纤维热固/热塑复合材料界面提升技术；研制了竹连续纤维和竹纤维缠绕成型成套装备，制备出竹连续纤维电缆保护管、环向缠绕轻质壳体复合材料、深度模压汽车门等竹质异型新产品。这些技术已实现工业化生产，低成本高利用率竹纤维在福建海博斯有限公司实现8吨/天、竹纤维获得率85%；连续竹纤维在四川麦笠机械设备有限公司实现单台生产能力2000米/天，纤维强力100牛以上；竹纤维复合材料在山东省泰安市中研复合材料科技有限公司实现日产10件；低VOC含量竹纤维汽车内衬件在扬州超峰汽车内衬件有限公司实现中试生产。这种高效制造技术还可有效推动竹纤维下游产品的开发和应用。

◎践行生态文明理念探索低碳绿色发展模式

控减污染风险，生物改性竹炭颗粒技术护航竹林立体复合养殖。经对竹林－家禽养殖复合经营模式中主要养分元素循环过程、微生物互作机制等研究，项目组提出构建可持续发展竹林经营新模式，即在养殖过程中添加生物改性颗粒竹炭产品以减少污染风险。该生物改性颗粒竹炭，能促进鸡粪原位发酵，减少养分流失和污染；改善立地环境，通过有益菌繁殖，遏制病毒传播；吸附分解有机污染物，增加土壤碳汇。目前该技术已在浙江安吉、杭州余杭等地建立示范林面积400余亩，竹林综合效益提高20%以上。

高值化全质利用，竹粉生物质定向液化新路径新工艺。相比直接焚烧和丢弃竹加工剩余物，项目组创新浆态法预处理技术，实现了物料高效混合并适应于多工况下多种木质纤维原料；其所开展的沉降和减压蒸馏高效分离技术，实现了所有溶剂和催化剂高效回收使用。为竹材加工剩余物高值化全质利用提供了可行路径，且具较好社会和经济效益。目前，这种新工艺获相关授权国际专利1件，已实现工业化生产，在江苏强林生物质能源有限公司、内蒙古金骄特种新材料有限公司开展中试工艺设计和放大试验，新工艺木质纤维原料转化率由70%提高到92%以上；乙酰丙酸获得率较传统蒸煮法提高30%以上。

扶贫扶智，携手营建风景竹林康养基地。由竹林康养因子时空监测评价、视觉景观质量提升、康养物理环境营建、康养项目开发组成的风景竹林康养基地营建技术，可提升竹景美景度75%～120%，增加竹林生态康养功能30%，以及竹林生态旅游支付意愿30%。项目组在四川蜀南竹海建立了竹林生态系统长期定位观测研究站，并在四川仁寿麻竹主产乡镇大化镇、彭州慈竹主产乡镇磁峰镇分别签署了风景竹林基地合作建设协议，项目研究取得的科研数据和营建技术将直接应用于指导当地风景竹林康养基地建设，并为地方竹产业发展决策提供科技支撑。

福建永安竹种苗繁育与产业化示范基地

3.新时期我国竹产业发展机遇与挑战

党的十九大把建设“美丽中国”作为全面建设社会主义现代化强国的重大目标，提出“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”。竹林这道美丽乡村亮丽的风景线，必然是美丽中国一道壮丽的风景线，而我国竹产业发展也必然是生态文明建设的重要组成部分。我国竹产业迎来前所未有的发展机遇，同时也面临诸多严峻挑战，其中既有亟需攻坚的科研难题也有迫切需要突破的技术瓶颈，而竹产业的跨越发展、转型升级，还需要全新理念与创新模式，需要政府宏观调控与政策进一步支持。

作为地球上生长最快的植物，竹类植物在“固碳减排”方面有着天然优势。以毛竹为例，我国毛竹林有近450万公顷，约占全国竹林面积的74%，每年采伐约13亿根。1公顷毛竹林年均固碳量为 4.91吨～5.45吨，是杉木人工林的1.5倍，是热带雨林的1.33倍。然而，由于受下游产业发展限制，竹林“固碳减排”潜力受到严重制约。竹子生命周期很短，从发笋到枯死—毛竹10年、筇竹5年，若不及时采伐，竹材很快枯死，则碳循环“来得快、去得快”，大大降低碳储量。如何通过人工调控，让竹材碳汇“来得快、去得慢”，是亟需下力探索的科学与技术问题。

此外，迫切需要解决的主要问题还有：①缺乏优异新品种和良种，新品种和良种的使用率提高的空间大；②竹资源未有效利用，受地形和地貌限制，加之劳动力成本上升，我国丰富的竹资源可充分利用的空间很大；③竹工机械远落后于木工机械自动化，从而导致效率低下；④竹产品范围和种类远落后于木产品，特别是在竹木建筑结构领域尚有很大发展空间；⑤缺少完整的行业标准体系和设计规范；⑥缺乏通畅的国内外贸易渠道；⑦竹产品及品牌缺乏宣传和认证；⑧建立和培训高水平竹产业人才队伍缺乏力度。

面向“十四五”，面向美丽乡村亮丽风景线建设，我国竹产业进入新时期，开启了新征程，主要任务为打造“八大链条”：

一是竹种质资源创新链。从源头创新，创制产业发展需要的新品种和新种质，大力发展良种，扩大良种利用率。二是竹原材料稳定供应链。竹资源保护与有效利用需齐头并进，制定定时定量采伐指标，建立长效采伐管控机制，将当年的成熟竹材100%采伐利用、仓储，此举意义重大。三是竹标准材与中间竹产品商储产业链。依据标准确定的尺寸，定制专用的竹工机械设备，形成竹材、加工工艺、加工设备和加工单元的标准化和规范化。四是原生态竹林食品产业链。将原生态环境下生长的竹笋、竹菌、竹叶和竹虫等，加工制做成竹林食品和药品系列。鉴于欧美等非竹笋食用传统国家与地区逐渐接受富含膳食纤维的竹笋类食品，对中国竹笋食品走向世界是个机遇。五是“以竹代塑”产业链。欧洲将在2021年全面禁止塑料吸管、餐具、餐盒和包装袋，以竹代塑的竹纸、竹编和竹材等绿色竹产品将有望成为新兴竹产业支撑点。六是竹黄酮、红菌素等次生代谢产物精细加工和利用产业链。七是竹纸系列产品产业链。如今竹纸产业呈爆发式增长，竹纸已成为竹产业支柱产品，为此应加快纸浆用竹培育，为造纸提供丰富原料。八是竹建材产业链。伴随竹建筑和建材产业链的扩大和延伸，同时随竹产品质量的稳定和竹建筑装饰技术的成熟以及竹装修材料、竹家居、竹用具不断推陈出新，竹产业必将登上新高峰。最终通过一二三产业链联动构建人类绿色宜居空间。

突破传统的林草围畴，我国竹产业“林、板、纸”三大领域关键技术与工艺已跨界涵盖文化旅游、建筑、建材、化工、食品、造纸、纺织和轻工工艺品等行业；政产学研用商金融跨界融合管理创新模式已显成效。在生态文明建设中，中国竹产业正再度扬帆启航，奔向辉煌的明天。