林木育苗产业化关键技术汇总

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1、林木育苗产业化关键技术在我国林业学科中 , 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

2、改善外部条件 , 幼林抚育管理在林业生产中 得到足够重视 ; 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 ,

3、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 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、人 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

4、 , 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

5、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 ,

6、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

7、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

8、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 C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

9、,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, 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

10、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

11、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 ,

12、 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

13、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 X 9列）到108穴（9行X 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

14、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度密切相 关 。育苗机械设备与设施的引进和自主研发相

15、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

16、种子精选分级机、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

17、 式势必被机械化和设施化的现代产业模式取代 , 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

18、、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。工厂化育苗主要生产环节包括 : 1 ） 材料准备 : 包括育苗基质、育苗容器和 繁殖材料 （种子、穗条和组培苗等 ）的制备和选择 ; 2） 装播生产 :包括对自动装播 （ 播种、扦插苗装播 ） 或手工移栽的选择 ; 3） 温室育苗 : 包括水肥管理、温湿控制 和病虫害管理等方面 ; 4） 炼苗: 包括遮荫区炼苗、开放生长区炼苗

19、 2 个阶段; 5） 苗木分级 : 包括分级指标 （ 形态指标和生理指标 ） 的确定和分级方法 （ 标准差法、 主成分分析法和逐步聚类分析法 ） 的选择等。工厂化育苗需按一定生产工艺流程分别在不同车间内进行 , 一般为 3 个 车间。经过检验、处理的种子 , 在生产车间 （第一车间 ）装播生产 , 利用叉车或手 推车将育苗盘搬运到温室大棚 （第二车间 ）培育,等到种子发芽、幼苗茁壮生长后 再搬运到室外育苗地 （ 第三车间 ） 炼苗 , 苗木生产达标后 , 搬运到包装棚起苗包装 18 。根据我工厂化育苗现状 , 第一车间之前宜增加一个制备车间 , 以形成较 完整的工厂化育苗生产线。制备车间的任务

20、是 : 1） 根据所选扩繁方法准备繁殖 材料, 如林木种子检测和处理、扦插穗条处理、组培苗培育等 ; 2） 研发、生产能 满足工厂化育苗需要的育苗基质。3 我国林木育苗产业化面临的问题及对策3. 1 对林木育苗重要性认识不足1）林木育苗在森林培育中的作用尚未得到体现。“良种良法”是森林培育 的主导思想 , “良种”工作主要集中在优良种质资源筛选、改良和生产上 , “良 法”则更注重造林方法、抚育技术和林分管理等 , 对苗木培育重视不够。随着播 种造林比例的不断减少 , 要将优良的种质资源转化为优质的森林培育材料 ,必须 经过苗木培育这一环节。因此 , 今后的森林培育应更加重视苗木培育 , 不仅

21、要保 证良种的优良性状得以保持 ,还应通过良法在苗木培育中的应用 ,提升苗木质量 , 促进森林培育目标的实现。2) 苗木培育的内容应在学科分支上得到提升。苗木培育属于林学二级学科森 林培育学的内容 , “育苗造林”在生产上已成为固定搭配的词语 , 然而森林培育 学中苗木培育的知识和内容不足以支撑林木育苗的产业化发展。因此, 应在物生理学、生态学等一些基础学科的基础上 , 发展苗木培育相对独立的理论和方法 , 开展更加深入的研究 , 为林木育苗产业化提供支撑。3. 2 苗木培育产业化技术集成度不高1) 科研和生产衔接不紧密。苗木培育的各个环节可采取一系列由简单到复杂 的技术措施林业科学家和普通工

22、人均可根据其所掌握的知识和经验顺利完成育 苗过程,形成科研和生产各自发展的格局 : 一方面,科研人员开展的诸如基质配 制、光照和温度控制、水肥管理等试验研究 , 因生产成本高和技术措施复杂 ,难 以整合组装并推广应用于生产实践 ; 另一方面 , 当前的造林苗木主要来自临时苗 圃,因育苗设施简陋 , 苗圃工人采取的技术措施过于简单 ,苗木质量得不到保证。 因此, 要在大力倡导科技研发与生产实践相结合的基础上 , 努力推动固定或永久 苗场、中心苗圃和种苗基地建设 ,搭建科技研发和生产实践的交互平台 , 并为机 械设备设施的投入和产业化技术的集成创造条件。2) 配套设备设施和技术的研制和开发有待加强

23、。苗木培育产业化发展水平决 定了对育苗机械设备和设施的需求量 , 而育苗机械的制造水平又反过来制约着苗 木培育产业化进程。根据林木育苗产业化关键技术的要求 , 自动装播设备、基质 生产设备、育苗容器生产设备和现代自控温室等应是我国林木育苗机械制造中 急需加强的内容。此外 , 苗木培育产业化发展需要多项配套技术的支持 , 如近年 已有不少关于育苗基质配比及其对苗木生长影响的报道 , 但如果考虑原材料供给 和基质生产工艺的问题 , 大多无法满足规模化生产的要求。因此 , 苗木培育产业 化技术的集成 , 需要得到育苗机械设备设施制造和产业化配套技术开发等多个方 面的支持。3) 集成产业化技术的知识和

24、经验较为缺乏。苗木培育的各个步骤存在多项可 替代技术措施 , 可供选择的机械设备和设施更是种类繁多 , 产业化技术的集成 ,需 要对各个环节采取措施的经济和技术可行性进行综合评价 , 是一项较为复杂的系 统工程。因此 , 要在学习和借鉴国外先进技术和经验的基础上 , 广泛调研各省区 在林木良种繁育基地建设中所积累的知识和经验 , 综合集成符合我国实际的林木 育苗产业化技术体系。3. 3 苗木培育产业化配套政策有待完善 产业化苗木培育的特点决定了其成本将高于传统育苗的成本。在不考虑苗 木质量的前提下 ,不用计算产业化基地获取优质扩繁材料和生产苗木的成本 , 仅 苗木运输费就远高于造林地附近的临时

25、苗圃。因此 , 政策支持是林木育苗产业化 发展的前提。配套政策应致力于加速苗木培育的产业升级 , 以提高生产效率和苗 木质量。加强对苗木培育和流通的监管是当务之急。当前不要优质扩繁材料 , 只 要“成苗率”高 ,不求苗木(特别是根系 )质量,只需生产成本低的苗木培育和流 通格局,导致了优质苗木无市场的结果 , 并最终传导到低产低效的森林资源培育 上,进而影响到社会力量对林业生产的投资信心。可采取的政策措施有 : 1) 实行 林木育苗准入制度。对于苗木产品进入流通领域的育苗企业 , 应根据产业化苗木 培育的特点和要求 ,审核其专业水平和投融资能力 , 通过提高准入门槛 ,加强对苗 木生产过程的监

26、管 ;对于个人自用的苗木培育则不予限制 , 以与“鼓励人人参与 植树造林”的政策保持一致。 2) 严格造林用苗质量。机构从事森林资源培育和 个人开展一定规模的森林资源培育 , 必须采用具备资质的育苗企业生产的苗木。3) 鼓励采用优质苗木造林。对采用优质苗木造林的 , 应按苗木数量从财政给予一 定比例的补助 , 以促进优质苗木的推广和使用。4 结语 造林苗木是实现林业生态和产业两大体系建设目标的物质基础。我国改 革开放以来的林业生产 , 特别是在大面积绿化造林、速生丰产林、防护林体系建 设及多种经济林栽培等方面取得了快速进展 。经过几十年的努力 , 当前的森林 培育已面临着从数量增长向质量提升的转变 , 林木育苗产业化将大有可为。