第二讲 速生人工树种制浆造纸研究

第二讲速生人工树种制浆造纸研究内容一、纤维原料结构的调整二、人工速生丰产树种及分布三、主要速生树种制浆造纸性能一、纤维原料结构的调整我国造纸工业与世界造纸工业发展水平差距主要表现在：一、原料结构不合理，木浆比重低；二、产品结构不合理，中低档产品占70％；三、企业规模小，经济效益差；四、技术装备落后；五、制浆造纸废水污染严重。原料结构不合理是瓶颈问题中国造纸业以非木材纤维为主要原料，木浆在纸浆中所占比重很低。如2001年，我国纸浆比例是木浆23%（其中国产6.7%），草浆33%，废纸44%；2004年，我国纸浆比例是木浆22%，草浆26%，废纸52%；根据国际统计资料，世界造纸工业原料结构中木浆比重平均为90%，在造纸发达国家木材约占制浆纤维原料的95%以上。原料结构不合理造成的后果后果之一是严重的环境污染（产业污水难以处理）；后果之二是以木浆为主要原料的纸种和高档纸供不应求，必须依赖进口（草浆难以制造高档纸和纸板）；后果之三世界上先进的制浆造纸技术和装备无法采用；后果之四受原料收购途径的影响，难以形成大规模的发展；后果之五是由于缺少战略投资者、缺少造纸对木材的需求刺激，导致我国林业发展缓慢。因此原料结构不合理的状况，严重限制了我国造纸工业向规模大型化、产品高档化、技术装备现代化、生产清洁化的方向发展草浆造纸厂的规模很小。制约草浆厂规模的原因有二：一是大部分草类的收割必须集中在某一季节，这就要求草浆厂必须在一个时段内完成全年的原料采购，庞大的堆放场地、原料长期日晒雨淋造成的损失，都令草浆厂非常头疼；二是由于草类纤维原料运输半径比木材小，所以草浆厂只能设在原料产地附近，规模受到原料供应量的限制。草浆厂的规模都不可能很大，其技术装备水平相对于大规模的木浆生产相差了几十年，目前我国最大的草浆生产线只有10万吨，大多是1～3万吨。而草浆厂的污染治理水平与其规模有很大关系。”草浆厂的污染严重原因草浆黑液由于其含硅量大、粘度高、滤水性差，造成草浆黑液提取率低，一般只有80－85％，而木浆可达到95％以上，例如国内新建的木浆厂———海南金海可达到98％以上。其次，碱回收率低，一般只有65－75％，而海南金海可达98％。再者，用水量大，国家规定的指标为每吨130立方米，海南金海为每吨36．2立方米。因而草浆厂中段废水排放的污染物量比木浆高6－7倍。如何解决草浆的污染问题，是至今国际造纸界尚未解决的课题。”大力发展木浆十分必要凡纸业发达的国家，都有一个发达的林业作基础。纸业因林业而生存，林业因纸业而发展。造纸业是林业的最大用户。根据联合国粮农组织统计，芬兰造纸所用木材达1950万立方米,占原木总产量的45.8%；瑞典造纸用木材2590万立方米,占48.5%；加拿大为4060万立方米,美国为1.3亿立方米,分别占两国原木产量的21.2%和25.3%；而我国用于造纸业的原木大约为900万立方米,仅占原木总产量的3%。用天然林还是人工林？2003年结束的全国第6次森林普查数据显示，中国大约有1．75亿公顷的森林，森林覆盖率为18．21％，较1949年的8．6％增加了1倍多。但中国人均占有森林资源仅为世界平均水平的1／4，且森林质量低，单位林地平均林木蓄积量小，只相当于一些发达国家的50％左右。由于我国经济的高速发展，每年仍然需要进口大量的木材。2004年的木材和锯材的进口量接近我国产量的一半，外贸依赖度极高。此外，中国还进口了2451万吨的纸浆、废纸和纸产品，大约相当于1亿立方米木材造纸后的产量。”为此，一些国际舆论称：“中国在买世界的森林”！林纸一体化由造纸企业自身建立原材料基地，定向培养制浆造纸速生丰产林。我国造纸原料经历：“以草为主”到“草木之争”再到现在的“林纸一体化”中国传统造纸业对环境的破坏，是一个“历史遗留问题”。建国初期，尽管国际上普遍采用木材造纸，但出于节省成本、节约森林资源的考虑，中国造纸业采用麦草作为造纸的主要原料。然而，经过几十年的实践，草浆造纸带来的弊端不断突显。造纸工业纤维原料结构调整的目标由以非木纤维为主向实现以木纤维为主的方向转变，形成具有中国特色的以木纤维为主、扩大废纸利用和科学合理的利用非木纤维的多元化纤维结构。木纤维的来源：国内外2种资源。国内依靠发展速生人工林；国外进口木浆、木片、废纸。扩大废纸利用：重点提高国内废纸的回收率。合理的利用非木纤维：加强竹、苇基地建设，提高竹浆、苇浆的比重；充分利用甘蔗渣资源，实施糖纸结合、提高综合利用效率，麦草浆实行总量控制、优化结构、规模经营、清洁生产。2002-2020年纸浆结构(%)200020012005201020152020年增长率木浆比例1923252830322.6其中国产木浆76.7101517184.8非木浆比例403329241713-废纸浆比例4144464853551.5其中国产废纸浆3027293340431.8二、人工速生丰产树种及分布人工速生丰产林顾名思义，木材生长快、成材早、短轮伐期高产量的材种，将为人类提供丰富的木材，是一种充满生机活力的新森林资源之一。造纸原料林主要树种针叶树种:马尾松、思茅松、火炬松、湿地松、樟子松等；阔叶树种：桉树、相思树、杨树和其他速生丰产乡土阔叶树种等。杨木造纸材良种的科学标准速生性形质指标材性指标抗寒性抗虫性速生性即在当地条件可以取得较高的材积生长，按照国内外丰产水平，速生品种一般生长指标如下：地区年均胸径cm年均树高m年均材积m3江、淮以南亚热带3～61.5～41～3华北暖温带3～61.5～41～3东北、西北中温带2～51～30.5～2形质指标具顶端优势，树干通直圆满，尖削度小，枝干匀称，枝角小于70～80°材性指标要求木材洁白或色浅，树脂少，易于漂白，木浆得率、强度与漂白兼优。纤维长，含量高，早晚材纤维胞壁厚度相差小，纤维素含量高，木素、戊糖、树脂、灰分含量低。纤维应具有一定的柔性、弹性、长宽比较大(大于35～45时交织好，强度大)。抗寒性在当地安全越冬，树干无冻裂、苗木无冻稍。抗虫性无毁灭性虫害，对危害树干的害虫具高抗性。于1950年代华北中原发展美杨、箭杆杨，1960年代发展其杂种大官杨、北京杨、二白杨等长期遭受天牛严重为害。发展速生林基地的主要地区和品种综合我国各地气候特点，提出良种分区规划方案粤桂琼闽地区：热带和亚热带气候，年均气温220C，年降雨量1500-3000ｍｍ，全年基本无霜；开发桉树、相思树、国外松、马尾松等速生丰产林条件优越。可提供长短纤维结合的漂白浆原料，桉树、相思树轮伐期5-8年，国外松、马尾松的轮伐期12-15年。长江中下游地区（包括江苏、浙江、安徽、江西、湖南、湖北）位于亚热带气候区，年均气温18℃以上，年降水量500-2000ｍｍ，无霜期300日以上；是我国发展国外松、杨树等速生丰产林的重点地区；可提供长短纤维结合的漂白浆原料，杨树轮伐期8-10年，国外松类轮伐期15-18年。黄河中下游地区（河北、河南、山东、山西）气候温暖、年均气温10-16℃，年降水量500-1000ｍｍ，光照充足，无霜期260日左右，降水量较少，需要灌溉。可开发较短轮伐期的杨木；可提供短纤维漂白浆和机械浆原料，杨树轮伐期5-8年。东北、内蒙古地区年均气温0℃，年降水量350-500ｍｍ，无霜期100天左右，林木生长周期较长。可提供长短纤维结合的漂白浆原料，杨树类轮伐期15-20年，落叶松类轮伐期20-30年。西部重点地区（包括新疆、宁夏、四川、云南、贵州）新疆、宁夏，年均气温10℃左右，年降水量100-300ｍｍ，在有条件灌溉的地区可适当发展浆纸原料林基地。四川、云南、贵州，年均气温10-20℃，年降水量1000-1500ｍｍ，无霜期300日，适宜发展桉树、云南松、思茅松、马尾松等速生丰产林基地。可提供长短纤维结合的漂白浆原料。三、主要速生树种制浆造纸性能主要速生树种制浆造纸性能人工速生纤维用材林培育过程中，轮伐期的选择和新树种（家系)的培育是一个重要课题。它是一个综合林木生长速度和制浆造纸性能以及经济效益等多种因素的综合评价结果。从制浆造纸应用的角度，选择何种树种（家系）和轮伐期更适合，是林业和纸业技术人员共同关心的问题。（一）速生杨1、速生杨主要品种中林2025–雄性，美洲黑杨种内杂种，上世纪80年代初杂交，父本来源于意大利罗马农林研究中心寄来的花枝，母本是起源于美国经意大利选出的69杨，经20余年测试育出。已分别通过有关省、地鉴定。年均胸径3～7厘米，树高达20～30米，年均材积生长1～3立方米。树干通直圆满，顶端优势显著，高抗天牛、树干溃疡及叶部褐斑病、潜叶蛾等，是目前华北暖温带生长最快的速生良种之一。适生南界北亚热带，北达沈阳，在晋、冀、鲁、豫、苏北、皖北及京、津、辽南、陕、甘、新及其同类气候区适于推广。材积生长较中林46提高15%～20%。在黄河以南，较之中林46，中林2001等欧美杨优势更大。中林2026–雄性，美洲黑杨种内杂种，已通过有关省、区鉴定。树干通直圆满，顶端优势显著，高抗天牛等主要病虫，是暖温带速生优质新种。抗寒、抗旱性优于中林2025，生长量高于中林2025。中林2005–雌性，美洲黑杨种内杂种，已通过有关省、区鉴定。主干通直、圆满，顶端优势明显，材积生长较中林2025约高10%～15%。萌生性经受多年平茬而常新不衰，苗期侧枝细弱，主干生长量大，是1～3年超短用材的优良品种。中林46–雌性，欧美杨杂种，由黄东森等与各省协作育出。获原林业部科技进步一等奖，国家科技进步三等奖。主干通直圆满，高抗天牛等病虫，在华北各省已大量推广，久经锤炼，广大地区乐于选用。但在黄河以南，由于气候、日照等因素易感病虫，应由中林2025、2026、2005等新品种取代之。中林2001–是“七五”攻关推出的欧美杨诸多单系品种混合组成的“多种品种”。单系品种包括中林28、中林23、中林115、中林379、中林34、中林13等等。前两个与中林46一起由林业部主持鉴定，获原林业部科技进步一等奖；后者分别获林业部与河北、山东、河南科技进步二、三等奖。在京郊推广10余年证明并充分显示“多系品种”高抗天牛的优点，颇受重视。目前，为杨树大宗育苗的良种之一。中林2030–雄性，为中汉17等单系品种随机混合组成的“多系品种”。以利发挥优势互补，高抗病虫、抗逆优势。已在江南推广应用。由中汉、中加、中驻、中石、中潜等相关雄性品种组成。特性见前表。中林2040–雄性，白杨派杂种，1995年杂交。经多年区试育出,窄冠型。生长量接近或超过黑杨派现有良种。材质优良，对叶部虫害高抗。适生于华北暖温带，江南亚热带。中林2041–雌性，白杨派杂种。主干通直、圆满。生长状况、培育经过与中林2040相同。较2040材积生长提高10%，推广范围同上。中林2050–雄性，由“三北”1号诸多无性系组成的多系品种提纯精选推出。“三北1号”于1991年获林业部科技进步一等奖，1995年获国家科技进步三等奖。新品种可耐-45℃低温，肥水适宜年均胸径2～5厘米，高达25～35米，树干通直圆满，顶端优势显著，树干、树叶高抗病虫，对大气干旱能良好适应，是“三北”及西部严寒地区现有品种中速生丰产性最稳定、最抗寒的优良品种之一。适生于北京以北，黑龙江乌苏里江以南；新疆乌鲁木齐以北，阿尔泰山以南及其他气候类似地区。中林2052–雄性，由小黑杨诸多无性系组成的多系品种提纯精选推出。小黑杨于1978年获国家发明二等奖。新品种可耐-45℃低温，肥水适宜年均胸径2～5厘米，高达25～35米，树干通直圆满，顶端优势显著，树干、树叶高抗病虫，对大气干旱能良好适应，是“三北”及西部现有品种中最抗寒、速生、丰产性最稳定的良种之一。适生推广范围与中林2050相同。中国林科院2000系列杨树最新品种分区三倍体毛白杨–北京林业大学朱之悌教授及其他研究人员采用细胞染色体工程等高科技手段，在普通毛白杨的细胞核中加入19根加速生长发育的染色体，从而使总染色体达