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1、林木育苗产业化关键技术芦溪县林业局在我国林业学科中,苗木培育属于森林培育学的内容,但所占比重有限;在林业科研中,苗木培育常被认为技术含量低、难出成果,得到的重视不足;在生产实践中,则被认为是苗圃工人的工作,与科技和产业关系不大。欧美林业发达国家却在苗木培育领域取得了不俗的成绩,并成为育苗技术、设备和设施的出口国。我国人工原料林普遍低产和“连年造林不见林”等问题的原因常被归咎为良种不良、立地条件差和幼林管护不力等,而对造林苗木质量问题考虑甚少。木或林分的生长受到内在(遗传性状) 和外在(生态因子)因素的影响。为解决内因问题,遗传育种在林业学科中地位突出;为改善外部条件,幼林抚育管理在林业生产中得
2、到足够重视;但对苗木培育的重视和入却远不如前两者。事实上,使用不良方法和技术培育的劣质苗木,不仅难以发挥良种的优良性状,还将导致幼林抚育管理的成效大打折扣。本文在分析国内外林木育苗研究和产业化现状的基础上,提出了产业化关键技术,为我国林木育苗产业化提供支持和参考。1产业化林木育苗的特点和技术体系 1. 1产业化苗木培育的特点 林木育苗产业化的特点可以概括为专业化、现代化、规模化和集约化。产业化苗木培育要求把育苗这一环节从森林培育过程中细分出来,由专业人员在固定的培育基地开展深入细致的配套技术研发和育苗工作,实现林木育苗的专业化。固定的培育基地为投入育苗机械设备和配套设施提供了条件,而机械化、设
3、施化是苗木培育现代化的重要标志。利用现代育苗设备设施提高生产效率为实现苗木培育的规模化生产奠定了基础。育苗基地有限的空间和较高的固定资产投资,都要求集约化的生产经营模式,以实现单位面积和单位时间内的最大效益。 1. 2产业化苗木培育的技术体系 苗木培育过程包括繁殖材料获取、扩繁、幼苗保育和成苗等步骤,各个步骤可采取从简单到复杂的一系列技术措施。产业化苗木培育要求对各步骤所采取的技术措施进行组装集成,合理配置技术措施和设备设施,以较高的效率实现生产目标。根据国内外发展现状,林木育苗产业化技术主要涉及苗木扩繁技术、育苗基质研发和生产技术、育苗容器研制和选择技术、机械设备设施制造和选配技术以及育苗生
4、产线建设和工厂化育苗综合配套技术等。2 苗木培育产业化关键技术 2. 1苗木扩繁 根据植物繁殖方式,苗木扩繁技术可分为有性扩繁技术和无性扩繁技术2大类。有性扩繁技术有种子育苗和离体胚培养,离体胚培养是为克服种子发育机理障碍将胚剥离培养的繁殖技术;无性扩繁技术有扦插、嫁接和组培等。组织培养技术始于1968年美国的W inton利用颤杨根段愈伤组织培养获得第1株试管苗。目前世界各地的林业科研院所大多建有组培实验室,并开发了当地树种组培苗工厂化生产配套技术,但在生产实践中由于受到生产规模和单位成本的限制,仅在较为发达的地区得到应用。体细胞胚胎发生技术是组织培养的前沿领域,对设备、技术和财力投入的要求
5、高,全世界有40 多种木本植物获得了体细胞胚,但应用于生产实践的仅有火炬松、挪威云杉和辐射松等为数不多的几个树种。中国科学院遗传所、植物生理研究所、植物所和南京林业大学等单位研究了云杉属、火炬松、马尾松、黑穗醋栗、桉树、桃树、枫香、鹅掌楸和杉木等树种体细胞胚胎发生和植株再生技术。 种子育苗和扦插繁殖仍然是现今苗木扩繁的主要途径。组培育苗和离体胚培养具有利用少量优良种质资源获得最大扩繁效果的特点,一直被认为是林木快速扩繁技术的发展方向,但由于受到成本- 效益限制,导致技术研发和生产应用之间还有一定距离。种子育苗由于遗传变异需要进行多世代选育,但从目前的发展趋势看,用良种育苗造林仍然是最经济、最有
6、效和最基本的增产措施 ,瑞典、日本、美国和芬兰等发达国家投入大量资金建设种子园,目前已发展到第二代、第三代种子园,特别在欧洲,由于欧洲赤松和欧洲云杉等主要造林树种的种子质量和数量得以保证,林木种子是主要的扩繁材料。我国的扦插繁殖技术在ABT系列生根粉成功研发和应用的基础上,到迅速发展。尽管某些树种的扦插生根仍然困难、侧枝扦插“偏冠”问题尚未解决,但扦插繁殖已成为目前苗木扩繁中应用最多的无性繁殖方法。 2. 2育苗基质 林木育苗基质可分为2种:一是以泥炭土为主要原料的泥炭基质,二是以各类植物(作物)体为原料的复合基质。高纬地区特别是北欧国家如丹麦、瑞典和芬兰等国,利用丰富的泥炭土资源优势,形成了
7、独立的育苗基质生产企业和基质品牌;中纬度地区的温带和亚热带以研发和生产复合基质为主;低纬度或热带地区的林木育苗基质研发和生产则相对滞后。泥炭基质的育苗效果总体上优于复合基质,前者在单位时间内收获的苗木生物量是后者的36倍,但泥炭基质的供给量远不能满足中、低纬度地区林木育苗的需求。因此,开发和生产轻型高效复合基质是中、低纬度地区的必然选择。 复合基质的研发主要包括基质配方、发酵过程控制、基质产品性状和育苗效果比较等内容。复合基质的配制原料多为就地取材,各地配方不尽相同,主要原料有森林土、草炭土、腐殖土、锯末、蔗渣、树枝叶、椰糠、稻壳和作物秸秆等;辅助原料有蛭石、珍珠岩、有机肥料和化学肥料等;添加
8、剂有生物发酵剂、白生菌剂、白腐菌剂等。发酵过程控制的指标包括发酵温度、pH 值、C /N等,发酵温度达到55 以上,既可有效提高腐熟速率,又能控制病虫杂草滋生;发酵过程中用硝酸溶液调剂酸碱度,将pH值控制在6左右,有助于提高针、阔叶树种的育苗效果; C /N是衡量发酵充分与否的重要指标,以达到40 以下为佳。基质产品性状以物理结构和化学营养成分衡量,现代温室育苗要求基质总孔隙度达到70% 80% , 其中持水孔隙度达到40% 45%。Heiskanen报道用珍珠岩和砂作为添加剂可改善基质的水文特征,另外基质中应有5%左右的长纤维( 2 cm)维持基质的物理结构;营养元素包括N, P, K,Mg
9、, B,Mo, Cu,Mn, Zn, Fe等,含量测定以g/m3 为单位。育苗效果比较试验是衡量基质优劣的重要标准,李继承、奥小平、邓煜、尚子华等利用不同配方的基质,完成了红松、落叶松、樟子松、云杉、香椿、日本落叶松、侧柏、油松、山杏、刺槐、丁香、爬地柏等的基质育苗对比试验,筛选出适于不同树种的育苗基质 。此外,在基质中添加菌根菌以促进植物对营养物质的吸收,是当前基质研发的新领域。 复合基质的规模化生产目前仍处于起步阶段。复合基质的生产远比基质研发复杂,基质研发可利用各种试材,开展组合和配比试验,获得不同树种较为理想的育苗基质;但基质的规模化生产需在获得生产工艺的基础上,综合考虑原材料的持续供
10、给能力、加工机械设备、产品适应性等因素。北欧国家的泥炭基质生产目前形成了多渠道原料供给、机械化加工和全球产品销售的产、供、销链条;我国的复合基质生产受到原材料和加工机械设备的限制,至今尚无专门从事林木育苗基质生产的企业,离产业化基质生产有一定距离。但林木育苗基质特别是轻型高效基质的生产是一个前景光明的产业。 2. 3育苗容器 容器育苗已成为苗木培育的发展趋势。与裸根苗相比,容器苗可有效避免苗木根系在起苗、运输、定植时受到损伤(折断、失水和扭曲等) ,且具有易于搬运、便于困难立地造林、提高造林成活率等优点。从世界范围看,尽管裸根苗仍占造林苗木总数的70%左右 ,但近年来容器苗比例大幅上升。 不是
11、所有育苗容器都利于苗木根系发育。苗木根系不仅影响幼苗的生长发育,还影响人工林分的质量和产量,不良容器常导致苗木无主根、发辫根、反转根、歪根、稀根、卷根等低劣根系问题,采用这种根系不正常的苗木营造的林分,是没有前途的林分,我国林业育苗中常使用塑料袋、蜂窝纸、辣椒管等装填粘土,培育的苗木根系纤弱并伴有卷根、稀根、偏根等问题,是我国人工原料林低产低效的重要原因 。值得欣慰的是人们并未因此放弃容器育苗而恢复到裸根苗培育,而是采取各种技术措施不断发明、改进育苗容器,使容器的形状、规格、结构和质地更能适应育苗需要。各国研制的容器主要有以下类型:尼苏拉容器、芬兰钵、基菲钵、柯柏福特容器、瓦特尔弱形容器、安大
12、略管状容器、苯乙烯容器块、多杯式容器、斯彭塞尔一列麦尔容器、泥炭肠容器、塑料袋容器等。目前国内常用的容器种类有穴盘、纸质容器、薄膜容器、塑料袋、硬塑杯等。 科学选择育苗容器是培育苗木平衡根系的关键。容器构造是育苗容器是否科学的关键因素,容器底部具小孔或可穿透、内侧壁具导根肋或导根槽是选择育苗容器的2个基本条件。聚丙烯育苗盘(箱)和无纺布容器都具备了上述条件,是当前较为先进的育苗容器。聚丙烯育苗盘可根据育苗要求制作成54 穴( 6 行9 列) 到108穴( 9行12列)各种规格,可回收,重复使用(热带地区68年,温带和亚热带地区810年) ,对环境无污染、无残留,但首次投入成本较高,单个苗盘的价
13、格在16 18 元人民币。侯元兆推荐的法国产无纺布容器,单穴耗材成本0. 004元(与塑料袋差不多) ,且无需回收,对环境不造成影响,但需要购买容器成型机和匹配容器箱 。我国目前苗木生产上广泛使用的塑料袋尽管成本低廉,但导致的窝根、穿袋等问题影响了造林成效,还对环境造成污染,应尽早淘汰和取缔。 2. 4育苗设备与设施 欧美国家的苗木培育产业化受到第三次工业革命( 20世纪40 - 60年代)的影响,在20 纪50年代由机械化作业代替了手工劳动,工厂化经营代替了工场式生产。早期完成工业化进程的国家如北欧各国、美国和日本等,是当前育苗机械设备设施的主要出口国,表明机械设备的研发和生产能力与工业化程
14、度密切相关 。育苗机械设备与设施的引进和自主研发相结合,是我国苗木培育产业化的鲜明特点。机械设备的引进与应用在我国经历了从作物、蔬菜到经济林,再到花卉和林木的发展过程。1978年从日本引进地膜覆盖技术, 80年代初引进遮荫网进行试验栽培, 1994年从荷兰引进自控玻璃温室、法国自动充气双层薄膜温室,最初应用于作物、蔬菜、瓜果和花卉生产,并逐步推广应用到苹果、板栗、银杏、香椿等经济林及工业原料林造林苗木培育 。然而,普遍存在温室结构从国外原样引进或低水平仿制的问题,没有根据我国不同气候条件进行改造,使用性能达不到引进国水平。“七五”期间,国家组织了林木育苗机械设备与设施的科技攻关,研制出种子精选
15、分级机、筒式蜂窝塑料容器制作机、基质搅拌机、装播生产线、过渡温室及覆盖遮荫保温装置、微喷设备、暖风装置、标准育苗盘、苗盘架等 16 提高了我国工厂化育苗机械设备的研制和生产水平。然而由于受到传统农耕思想的束缚和育苗劳动力成本低的影响,我国苗木培育机械化、设施化程度仍然很低。近年建成的南方和北方国家级林木种苗示范基地以及各省区的苗繁基地,都是通过国产机械设备与从德国、日本、美国、法国、瑞典和芬兰等国引进技术设备相结合的途径实现的。 林木育苗机械设备与设施研发生产大有可为。随着我国工业化程度不断提高,特别近期能源价格和劳动力成本大幅上涨,劳动密集型的林木种苗生产模式势必被机械化和设施化的现代产业模
16、式取代,林木育苗机械设备设施的研发生产已步入大发展的机遇期。产业化苗木培育机械设备设施主要包括基质生产设备、容器制作设备、自动装播设备、自控温室及灌溉、施肥、炼苗配套设施等。 2. 5工厂化育苗 工厂化育苗是通过人工控制苗木生长环境因子实现程式化苗木培育的过程。人工环境的应用,使工厂化育苗与传统育苗相比具有育苗周期短、苗木规格和质量易于控制、苗木出圃率高、便于机械化作业等显著优势 。20 世纪70 年代,世界各气候带的不少国家开始深入研究和推广工厂化苗木培育技术, 80年代得到迅速发展,以德国、美国、加拿大、瑞典、芬兰、挪威、日本、澳大利亚等国的研究和应用较为成功 20 ,在经历阳畦、小棚、中棚、塑料大棚和普通温室以后,已进入现代温室的人工气候环境(植物工厂)育苗阶段,实现了对光照、温度、湿度、空气成分和土壤肥料等环境因子的实时有效控制,形成了较为完善的工厂育苗技术体系
