生物質輕基質網袋容器研究及應用

文/許傳森

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

網袋容器優點是：無病蟲害和雜草種子，移栽、運輸時降低勞動強度，網袋容器在育苗過程中，經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，是一項傳統的容器育苗技術。空氣修根措施就是用可透根的容器在育苗過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間，噴水時空氣濕度大于95%，根尖從網袋里長出來，停止噴霧時由于空氣濕度低，長出的纖細根尖很快失水干枯，容器里面水分充足可長出幾條側根。試驗表明，當空氣濕度小70%時，30分鐘后根尖就會失水產生不可恢復的生理萎蔫，1～2天后根尖干枯。經過幾次修根處理，根系成幾何級數增長，根系與基質緊密交織為一體，再最終可形成一個由多級根系組成的富有彈性的根團，提高抗逆性，長距離運輸過程中不散團，促進苗木商品化。移栽時不需要脫掉包被,根系可完全水平自由生長，不緩苗，成活率有保障。如果用全光霧插網袋容器育苗技術進行空氣修根效果更好。網袋容器由于標準化可以進行機械化播種、扦插及機械化芽苗移栽，尤其是便于機械化造林。

生物質復合輕基質其C/N比、C/P比需要調配，還要添加經過馴化的功能性微生物和菌根菌，有的促進合成生物有機肥，有的能分解土壤中有害多環芳香烴有機物。在育苗過程中和移栽后，生物質復合輕基質還要逐漸合成腐殖酸類物質，其中低分子量能促進造林后的苗木生長，大分子量能固定土壤中重金屬。

網袋容器與生產線的研制簡介

1999年4月，在北京首屆國際營林技術設備展會上，展出丹麥愛麗亞德公司研制的泥炭等輕基質無紡紙容器生產設備，當場演示，自動化程度高,尤其是氣體輸料,基質不被粉碎,容器疏松透氣是其核心專利技術。展出的經空氣修根的無紡紙林木容器苗引起林業人員重視，很多人拿到無紡紙容器苗愛不釋手，都有購買意向。當時我們參展的是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，生產技術、設備相對落后。但是，這其中更具發展機會：其一，設備價格昂貴，專用無紡紙、高位泥炭都需進口，僅一個容器無紡紙價格在1～2角錢；其二，當時泥炭已開始受到保護，可再生的生物質輕基質我們已研究多年（包括壓縮育苗塊和全降解生物質容器缽）,并被列為“95”林業部100項科研成果推廣項目首個項目，并在1995年11月4日中國林業報刊登。我們清楚地認識到：可再生的生物質復合輕基質一定能取代不可再生的泥炭、蛭石、珍珠巖等輕基質，這是基質領域里重大創新成果。

結合在英國學習林木工廠化輕基質容器育苗技術，以及泥炭網袋容器育苗技術，并帶回一箱泥炭網袋容器樣品在中國林科院孟平課題經費支持下，經兩個月研制，在1999年6月將臥式食用菌灌裝機改裝成立式垂直落料網袋容器灌裝機，再將可降解網狀材料或國產廉價的無紡布先加工成筒狀，通過快裝接頭套到灌裝機出料管上，輕基質自動灌裝到網袋里即加工成網袋容器。立式網袋容器機優點是：基質不被磨碎。有些人至今還不明白，螺桿不是用來推料而是擋料，基質進到網袋里是靠重力，螺桿磨損很輕，生產速度快，尤其是保證了配制好的、疏松透氣的基質不被攪碎，基質的氣相、固相、液相物理結構不被破壞，而水平螺桿推料使基質全被攪碎，螺桿磨損嚴重，生產速度慢且耗能。

將制作好網袋容器盤卷起來也便于長途運輸，育苗時浸濕消毒后集中切段，能夠保證容器不散,因此沒有在容器機后面加裝切段器。為此,研究出幾種多排網袋容器快速切段機。愛麗亞德無紡紙容器基質主要是歐洲高位泥炭，纖維多，切段不易散。但是，也不能保證運輸不散。考慮到容器機要在基層林場用，不設計電子傳感器，全為簡單機械結構工作穩定便于維修，僅一年時間就為全國提供近百臺。第二代自動熱封輕基質網袋容器機是2001年完成。特點是可將小于20克/平方米的網袋和厚薄不均的國產廉價無紡布材料，通過一個構思新穎的“快速連續多點振動熱封方法”快速生產出輕基質網袋容器。該專利技術至今還被國內各公司跟蹤仿造。在此之后，由本人主持的“十一五”、“十二五”國家攻關課題及國家農業成果轉化，院、所等課題經費不斷資助下，經不斷研究完善，研究出生物質復合輕基質基處理機、輕基質雙層篩分機、氣動多排網袋容器自動切段機和自動碼盤機等。至此，基本形成一條網袋容器生產線，并獲九項發明專利。該內容刊登于2014年12月25日《中國綠色時報》。2012年以獲九項發明專利的“林木工廠化育苗新技術——輕基質網袋容器育苗技術及生產線”為主要技術內容的科研成果獲國家科技進步二等獎。“林木工廠化育苗新技術—輕基質網袋容器育苗技術及生產線”一書于2006年10月由中國農業科學技術出版社出版。

網袋容器在林業建設生態環境治理中的應用

六大林業工程推廣應用網袋容器成效顯著：2000年全國六大林業重點工程建設全面啟動，種苗供需矛盾突出。 退耕還林還草工程、天然林保護工程、三北和長江中下游防護林工程、環京津地區防沙治沙工程、沿海防護林工程等廣泛應用網袋育苗容器，已經推廣到全國30個省（區、市），建成500多條生產線，覆蓋全國300多個市（縣）級國有苗圃，累計生產包括200多個樹種的近百億株網袋容器苗，并參與制定落葉松，油茶等網袋容器苗國家標準。

網袋容器在速生桉樹等樹種中的應用：2001年與廈門林業局合作、以鋸末、樹皮、椰糠、稻殼為原料，生產網袋容器，培育速生桉樹、馬占相思、木麻黃、等造林樹種，同時也在海南、廣東、廣西、福建等地適宜速生桉樹生長地區推廣普及。2004--2010年，每年生產數億株速生桉樹網袋容器苗。

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輕基質技術研究”，在基地領導支持下成功將網袋容器育用于當地速生桉樹育苗，并制定輕基質配比及網袋容器規格：直徑35 mm，高度80-100 mm，輕基質原料為稻殼、椰糠、甘蔗渣炭灰及當地泥炭。速生桉網袋容器全面取代了裝土的塑料袋容器。

網袋容器在油茶良種造林中的應用：該技術與生產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300萬畝油茶造林項目“油茶輕基質網袋容器育苗技術”，在2012年現場查定驗收時，油茶網袋容器苗質量達到特級，在當地繁育近2億多株油茶良種網袋容器商品苗。國務院、國家發改委、云南省委、中國僑聯、國家林業局主要領導等到過文山現場視察。

生物質復合輕基質及網袋容器的應用前景

1）改進后的生物質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臺網袋容器機誕生以來，到2012年已在生產上得到廣泛推廣應用，基本上滿足了生產需求。但是，自十八大以來國家加大生態環境治理力度，各地對網袋容器需求量急劇增長。當時設計的網袋容器機是為基層林場苗圃用的小型機，產量低，現在已落后于時代的需求。

另一方面，隨著我國植樹造林持續推進,適宜造林的國土面積越來越少,而荒漠化、石漠化、石質山地區、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、鹽堿化嚴重，上述情況是影響國土生態環境安全的重大隱患，急需植樹造林和建設農田和草原林網。由于其立地條件困難，已有容器育苗造林技術難當此任。

研究、開發，與時俱進。針對上述情況，2008年后，對網袋容器技術及生產線進行重大改進，同時研發一些新的容器和育苗技術，并與有關企業合作研發容器機械化造林技術。主要技術內容：與有關企業合作對生物質原料利用現代生物化工技術進行集約化生產；生物質輕基質容器大規模工業化生產線；網袋容器大苗連續化培育與機械化造林技術；林木組培育苗與組培微型容器技術；容器生物質輕基質植生袋，用于治理水土流失、土地沙化和護坡；改進后的研究多年的生物質無土基質草毯和植生袋，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線；可降解泡沫容器，經10多年研究的于2014--2017年在東北、華北和云南扦插育苗實驗，云杉、長白落葉松、紅豆杉，側柏、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。經高溫滅菌后可用于組培苗生根。中國綠色時報曾報道。生產設備簡單，生產過程環保零排放；全光霧插育苗設備組培苗生根技術與扦插高大苗技術。

2）采用生物質輕基質容器修復農田土壤污染，產出綠色農產品

長期以來，一方面，我國農田土壤長期缺少有機物供給，連續糧食大豐收背后是靠倍量化肥、農藥、除草劑維持造成環境嚴重污染，部分農田已失去生命活力。土壤微生物種群匱乏，團粒結構喪失殆盡，土壤板結，地力下降，這樣的土地生產的糧食和蔬菜品質低下。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，嚴重污染環境，已成為各級政府負擔。那么如何化解相關矛盾？

將秸稈、園林綠化修剪等生物質原料，處理加工成富含生物有機肥和腐殖質復合輕基質和完全降解的育苗容器，經農作物、蔬菜等工廠化容器育苗，通過機械化移栽到農田里或溫室里，增加了農田土壤有機質和碳源，為土壤微生物群生長和農作物提供營養，促進生根和根系生長，少用化肥。長期應用農田土壤變成富含腐殖質和具有豐富團粒結構的黑土地，提高了地力，尤其是提升農作物品質，實現生產出綠色、品質好食用農產品，增加復種指數，大幅度提高糧食產量。農作物生物質容器育苗是實現秸稈還田的一種可實施的創新技術（將秸稈直接粉碎回田，短時間不腐爛，影響種子發芽，病蟲害嚴重）。

農作物生物質容器育苗主要新技術：生物質復合基質農作物容器工廠化育苗及機械化移栽技術；組培、體培、圓球莖高密度生物反應器育苗技術及設備；單體、聯體全生物質壓縮育塊技術與工業化規模化生產線；可降解生物質容器缽及生產線；樓房陽臺家庭園藝植物LED光配方生物質無土輕基栽培裝置。

3）生物質綜合新技術為鄉村振興，新鄉鎮企業發展提供科技支撐

主要技術內容：生物質原料加工成育苗基質、容器和栽培基質，需大量原料搜集和現代工業化生產；生物質輕基質及容器工廠化育苗或無土基質栽培為鄉鎮企業發展提供機遇，只要是種植業都要經歷種苗階段，工廠化容器育苗早已是規模化的專業化行業。在一個地級市轄區內每年都需要培育近數十億株各種植物商品容器苗，需要建現代化溫室和大量技術農民進行工廠化容器育苗及管理。在大面積現代化溫室里將經濟價值高的園藝等植物種植在富含腐殖質的生物質無土基質里進行基質栽培、養護、收獲，其單位面積產量增加近百倍，這是現代生態農業發展高級階段，也是農業循環經濟的一種模式，需將現代生物技術、農藝技術、工業技術、現代設施乃至資金集中匯集在一起才能實現。它能滿足現代人對高品質可食農產品以及觀光旅游、文化需求，也需要大量有專業技術農民參與，是一項新型朝陽產業。生物質原料資源化利用為新鄉鎮企業提供高附加值科技產業，用生物質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，植物次生代謝物質培養，腐殖酸生產，生物質液化，生物質平臺化合物制備，這些都需要用大量生物質和大面積種植的植物為原料，為新鄉鎮企業提供高附加值高科技項目。建議選擇1-3處不同立地條件的區域全面實施、示范上述技術，由專業技術團隊提供科技支撐。