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1、 我國缺乏森林資源，缺乏造紙?jiān)?
我國有12億人口，用紙量大。90年代以來隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，用紙量與日俱增。
據(jù)統(tǒng)計(jì)：1980年我國紙類消耗量為620萬噸，人均6.29kg；1998年增至3269萬噸，人均26.5 kg。這種猛增耗量的維持，主要依賴進(jìn)口。于是我國年年從國外進(jìn)口紙張，消耗大量外匯資金。1993年用于購紙，用去16億美元，94年為25億美元，96年48億美元，98年洪水猛漲，天然林禁伐，進(jìn)口紙及木材耗費(fèi)竟達(dá)117億美元，折合970億元人民幣。
千億元人民幣的巨額資金竟花在買紙上，相當(dāng)建設(shè)一個(gè)長江三峽的投資。長江三峽建設(shè)是經(jīng)半個(gè)世紀(jì)準(zhǔn)備才動(dòng)工修建的，而我國在買紙上一年就等于建一個(gè)長江三峽，這種驚人的耗費(fèi)實(shí)在令人無法忍受。有鑒于此，國務(wù)院曾多次研究設(shè)法擺脫這一重負(fù)，希望林業(yè)象鋼鐵、采油那樣，花幾年功夫打一個(gè)翻身仗，實(shí)現(xiàn)自力更生。
然而談何容易，因木材生產(chǎn)不象采礦、采油那樣有現(xiàn)成儲(chǔ)備只要向地下去挖。木材是光合作用產(chǎn)物，載體有賴于連綿成片長達(dá)數(shù)十年的森林。我國缺乏足夠的森林，衣不被體（土），森林覆蓋率只有13%。雨季水漲江河泛濫一片汪洋，現(xiàn)存森林少到不能發(fā)揮生態(tài)屏障、保持水土的作用，就別說把它派到造紙用場上了。
這是我國國情：缺乏森林資源，沒有造紙?jiān)希缓眠M(jìn)口，耗費(fèi)驚人。
2、 紙廠林立，多為草廠，污染嚴(yán)重
我國耗紙量大，98年為3269萬噸，是世界第三耗紙大國。將它攤在人均身上為26.5kg，也只不過世界人均耗紙量53 kg的一半。而且3269萬噸中，主要不是木漿造的紙，木漿比重很小，不到10%，50%以上的成分是以稻草、麥稈等非木漿原料造的，這類原料加工容易，但造紙廢水難于處理，只好排放到江河湖海之中，給生態(tài)環(huán)境造成巨大危害。
由于草漿廠以草為漿，取材容易，設(shè)備簡陋，無需巨資即可上馬，所以小型草漿廠在我國星羅密布，90年有5360家，到97家發(fā)展到2萬余家，他們是我國造紙的功臣。因我國耗紙量的65%，名列世界第三耗紙大國的地位，是由他們支撐的，若不是他們，我國進(jìn)口紙的耗費(fèi)勢(shì)必更大。
然而，從污染環(huán)境來看，他們又責(zé)任難逃，他們處處設(shè)廠，95%的廠還在萬噸以下，紙廠林立，污染嚴(yán)重，綠水青山都被他們排放的烏煙黑液污染得一塌糊涂。最近國務(wù)院下令，關(guān)閉5000噸以下的草廠，這當(dāng)然是英明之舉。然而一半以上的耗紙量依賴，幾十萬家職工下崗又如何安排，這又是一道難題。天下真難有兩全之策，在解決非木造紙上進(jìn)退兩難。這大概又是我國造紙國情的一個(gè)特點(diǎn)。
3、林造林，林造紙，我國林紙結(jié)合經(jīng)過
國家為了解決造紙難題，曾出臺(tái)過一些政策，50年代我國造紙的政策，是仿效采礦采油那樣，由地質(zhì)部門探清礦藏找出原料，然后交由專門部門去開采。的確，石油部60年代拿出了油；冶金部70年代拿出了鋼，90年代我國煉鋼就達(dá)億噸。同一模式，造林造紙問題最先提出是林造林，紙?jiān)旒垺Ｒ饧从闪謽I(yè)部造林拿出木材，交由輕工部去造紙。
然而由于樹木生長緩慢，造林周期太長，苦等十年二十年的輕工部，到頭來還是沒有原料，造紙成為無米之炊。后來國家改變了政策，80年代，國家鼓勵(lì)林業(yè)部門直接造林造紙，不必把造紙利潤這一大塊分給輕工部；輕工部也直接可去投資造林，這樣調(diào)動(dòng)了兩家積極性，放寬政策各奔前程。
然而這種安排也沒奏效。我國用紙量直線上升，造紙仍以草漿為主，木漿有賴于進(jìn)口。
90年代曾有人建議去泰國、馬來西亞去解決木漿生產(chǎn)問題，預(yù)備拿10億美元去造林，這就是第三階段的造洋林出洋紙的階段。但中國的土地、勞動(dòng)力大概是世上最便宜的，在中國整不成的事去國外辦或許更難，最后還是無果而終。
這場林造林、林造紙、造洋林的故事，經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)而未獲解決。另方面，我國進(jìn)口紙漿的記錄則扶搖直上而不得扭轉(zhuǎn)，千億元資金花在買紙上實(shí)在很不值得。共和國是不堪忍受這種負(fù)擔(dān)的，所以中央首長批示：要把紙漿原料當(dāng)作大事來抓，趕快抓緊自己的林業(yè)科技開發(fā)工作，這真是一針見血，道出了中國造紙問題的解決要從中國自己林業(yè)科研入手，走選育良種自力更生之路，這才是對(duì)策
。
4、解決造紙?jiān)蠁栴}要從林木育種抓起
正象解決文藝、舞蹈、計(jì)算機(jī)難題那樣，要從娃娃抓起。解決中國造紙?jiān)蠁栴}，要從源頭林木育種抓起，這是中國造紙國情的又一特點(diǎn)，也是我國區(qū)別于別國的地方。
因?yàn)槲覈巧倭謬遥瑳]有現(xiàn)成連綿成片的森林，不象美國加拿大那樣，他們?cè)旒堄玫脑鲜敲乐奚綏睿≒opulus tremuloides），資源豐富，連綿成片，砍光了這片還有那片，幾個(gè)世代都砍不完，因此他們的造紙問題，就是簡單的建廠問題。
我國則不然，我國造紙首先要從解決造紙?jiān)系臉浞N抓起。要擺脫野生種，啟用改良種，用最速生短周期的樹種去生產(chǎn)木材，這就產(chǎn)生了造紙樹種與造紙品種了。
樹種問題首先是要速生豐產(chǎn)其次是材質(zhì)對(duì)路；品種問題是在速生豐產(chǎn)材質(zhì)對(duì)路的基礎(chǔ)上選育出周期短、抗性好、木漿得率高的品種來。我國無現(xiàn)成符合上述要求的木漿品種，這就必須從林木育種的角度來解決。選育出理想的造紙品種來，這就是我國造紙區(qū)別于外國造紙的另一個(gè)特點(diǎn)，要從造紙的品種選育抓起。
在闊葉漿原料上，國外常用的樹種有二，北美與歐洲用的是山楊（Aspen），巴西與澳大利亞用的是桉樹，這就是南桉北楊分別造紙。南桉北楊
都是速生種，當(dāng)然成為造紙的首選對(duì)象。
北美和歐洲用的山楊（美洲山楊和歐洲山楊）都屬楊屬（Populus）的白楊派，是楊樹中最適于造紙的樹種，我國無其主要分布，但我國有白楊派另一樹種——毛白楊，它比山楊材質(zhì)更好、生長更快，是我國造紙的理想原料。但這一樹種前期生長緩慢，造紙林嚴(yán)重蹲苗，5~6年后才進(jìn)入速生期，10多年后才長成15~20cm胸徑；其次這一樹種難于繁殖，是各國白楊派育苗難題。不解決毛白楊這兩大難題，尤其是縮短栽培周期的難題，毛白楊就不能列入造紙樹種，不能充當(dāng)造紙?jiān)稀?/p>
要培育短周期速生樹種，使樹木的生長一鼓作氣，用5~6年時(shí)間，走完10多年的路程，長出10多年以上的木材（m3）,這種10年材積5年到達(dá)的技藝，就是林木育種中短周期育種的過硬本領(lǐng)。沒有這個(gè)本領(lǐng)，用野生慢長樹種造紙，則由于生長慢、周期長，造紙?jiān)蠁栴}終究難于解決。
5、白楊科技，黃河紙業(yè)，光明在望
解決造紙問題，需從原料抓起；而原料問題，需從育種抓起。縮短樹木成材周期，加快生長速度，通過林木育種使樹木生長提速，照我們來看，這完全是可行的。1983-1997年，作者受國家科委和林業(yè)部委托，負(fù)責(zé)參加國家重點(diǎn)科技攻關(guān)，解決毛白楊短周期新品種選育。
歷時(shí)15年，我和我的弟子們采用毛白楊細(xì)胞染色體部分替換和染色體加倍技術(shù)，將造成我國普通毛白楊生長緩慢（蹲苗）和樹葉早落的致病基因（染色體）加以替換，然后再加進(jìn)去一個(gè)染色體組（19根染色體），將傳統(tǒng)38根染色體的二倍體老毛白楊，改造為57根三倍體新毛白楊，實(shí)現(xiàn)了毛白楊染色體遺傳組成的質(zhì)量和數(shù)量的改造，最終導(dǎo)致一個(gè)自然界不曾存在的人工雜交三倍體毛白楊新品種的誕生。
新品種有一系列優(yōu)點(diǎn)，其中最突出的就是速生，5年輪伐。速生從苗期就顯露出來，原來平均地徑3cm，苗高3-4 m的育苗周期需要2-3年時(shí)間，而新品種一年可達(dá)，當(dāng)年出圃；老毛白楊翌年造林，造林嚴(yán)重蹲苗，前3-4年基本不長；而三倍體新毛白楊無蹲苗期，造林當(dāng)年樹高可達(dá)5-6
m，胸徑5cm，枝葉繁茂，一年成樹；到第5年時(shí)，新品種胸徑可達(dá)15-20 cm，樹高12-14 m，單株材積0.1-0.2
m3 ，在2×3m株行距下，每畝蓄積量在10-20 m3 之間，相當(dāng)于老毛白楊生長量的2-3倍，5年輪伐。
此外，新品種發(fā)葉早、落葉晚，葉部抗病力強(qiáng)，對(duì)葉銹病、褐斑病、煤污病基本免疫，作為短周期造紙?jiān)掀贩N是極為理想的。它是目前世界各國造紙白楊中生長周期最短（5年），又是最速生豐產(chǎn)的品種。1993和1997年林業(yè)部對(duì)新品種進(jìn)行了鑒定和驗(yàn)收，評(píng)價(jià)該成果居國際領(lǐng)先地位，是一項(xiàng)少見的細(xì)胞染色體工程的高科技成果，允其在毛白楊分布區(qū)一黃淮海平原農(nóng)區(qū)栽培推廣。
雜交三倍體毛白楊一經(jīng)問世，就以其1年出圃的苗木提供（原需2年），3年成林的生態(tài)效益（原需5一6年），5年輪伐的急應(yīng)木材（原需10年以上），改變了人們對(duì)林業(yè)周期長見效晚的認(rèn)識(shí)，信服白楊科技是毛白楊生長提速的良方，激發(fā)起人們種植三倍體毛白楊的熱情。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國現(xiàn)已推廣了新品種2.5億株，與老毛白楊比每年增收10億元以上，由此推動(dòng)了黃淮海地區(qū)三倍體毛白楊栽培業(yè)與加工業(yè)（造紙與造板）相結(jié)合的新型產(chǎn)業(yè)的興起，生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。國務(wù)院、林業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)多次赴基地視察，認(rèn)為三倍體毛白楊新品種的育成“將給我國林業(yè)帶來一個(gè)革命性的變化”（楊雍哲1998），“是國之驕傲”（李育才1997）。國務(wù)院溫家寶副總理（1998）和朱镕基總理（2001）對(duì)三倍體毛白楊都作了專門批示。
在國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、國家科技部、國家林業(yè)局等領(lǐng)導(dǎo)的親切關(guān)懷下，三倍體毛白楊紙漿林的的立項(xiàng)和造紙工作得到了很大的推動(dòng)。現(xiàn)國家林業(yè)局正根據(jù)溫家寶副總理的批示精神，沿山西偏關(guān)至山東東營2000km的黃河兩岸，興建77萬頃以三倍體毛白楊為主的黃河長廊工程；一些有遠(yuǎn)見的企業(yè)家也紛紛瞄準(zhǔn)三倍體毛白楊造林造紙，使我國造林造紙舉步為艱的局面為之一新，進(jìn)入了由市場來運(yùn)作，由企業(yè)來經(jīng)營的白楊紙業(yè)新階段（第4階段），如兗州太陽、高唐泉林、東營華泰、荷澤城武和山西襄汾、河南武陟、焦作、孟州等紙業(yè)，都已啟動(dòng)了興建三倍體毛白楊紙漿原料林和木漿技改的工程，預(yù)期5年內(nèi)由上述造紙企業(yè)建成的紙漿林可達(dá)300萬畝，足供年產(chǎn)200萬噸的機(jī)漿原料，形勢(shì)十分喜人。
據(jù)經(jīng)濟(jì)界人士估計(jì)，不出10年我國每年花近千億元進(jìn)口紙漿的局面將得到扭轉(zhuǎn)。
一個(gè)農(nóng)業(yè)品種的育成（如袁隆平水稻），可以多養(yǎng)活近億人口；而一個(gè)林業(yè)新品種的問世，將使我國造紙?jiān)仙a(chǎn)實(shí)現(xiàn)自力更生。良種，尤其是高科技良種，歷來是作為拉動(dòng)農(nóng)林產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的杠桿，將給黃河紙業(yè)帶來希望。
6、數(shù)量上去了，質(zhì)量怎么樣？
從三倍體毛白楊造林10年的生長記錄來看，黃河兩岸適生區(qū)每年每畝以最低產(chǎn)量2立方米來計(jì)算，一個(gè)輪伐期（5年）每畝可產(chǎn)木材10立方米，這已經(jīng)為大家所承認(rèn)了，這比國際楊樹生長水平高出一倍（意大利、芬蘭、黑楊每年每畝1立方米），何況我們是白楊。
但紙業(yè)界人士問：數(shù)量上去了，造紙質(zhì)量怎么樣？因?yàn)槿耸篱g常是多快就未必好省，好省就常差廢。用三倍體造紙，紙張質(zhì)量可有實(shí)驗(yàn)？現(xiàn)回答如下：
（1）從闊葉漿樹種造紙?jiān)系膰H接軌來看，美國、加拿大和歐洲等國，都是用白楊的山楊（aspen）造紙的，我們用的也是白楊，屬于同一科，同一屬，同一派的樹種，口徑相同，許多方面我國毛白楊要比他們山楊強(qiáng)些；
（2）從木材化學(xué)組分和纖維形態(tài)來看，5年生三倍體毛白楊比普通毛白楊、黑楊等楊樹有優(yōu)越之處。從表1可知，三倍體毛白楊纖維含量較高而木素與聚戊糖含量較低，這使三倍體毛白楊造紙得率高（機(jī)械漿91-93%，化學(xué)漿48%）易于軟化與蒸煮，打漿造紙強(qiáng)度好。
三倍體毛白楊等楊木化學(xué)成分 表1
品種 苯醇抽出物 木素 纖維素 多戊糖
三倍體毛白楊 1.67 17.7 83.6 20.18
毛白楊 2.15 19.8 76.2 --
歐洲山楊 -- 17.1 42.24 22.61
速生意楊 -- 24.94 49.01 23.23
（3）從纖維形態(tài)來看，三倍體毛白楊比普通毛白楊、小黑楊、北京605楊都優(yōu)越。纖維長度是衡量造紙?jiān)蠘浞N優(yōu)劣的指標(biāo)，三倍體毛白楊纖維長度平均達(dá)1.28mm，這個(gè)長度在5年生楊樹樹種中是少見的，而且它們分布均一，長寬比大而壁腔比小，屬于薄壁細(xì)胞類，纖維形態(tài)好，這對(duì)于造紙得率、紙張強(qiáng)度和打漿造紙交織力和柔軟性是非常有利的（見表2）。
三倍體毛白楊等楊木纖維形態(tài) 表2
品種 長度（mm） 寬度（um） 雙壁厚（um）
三倍體毛白楊 1.28 25.7 10.2
毛白楊 0.84 21.9 9.8
小黑楊 0.80 22.90
北京605楊 0.81 23.00
品種 腔徑（um） 長寬比 壁腔比
三倍體毛白楊 15.5 49.8 0.66
毛白楊 12.1 38.4 0.81
小黑楊 35.0 0.39
北京605楊 35.0
（4）從打漿能耗和紙漿白度來看：三倍體毛白楊木材密度（0.4）適中，纖維紋路順直、無黑心材，比常有黑心材的黑楊優(yōu)越。在同等打漿度如70oSB下，三倍體毛白楊磨漿能耗為1240KWHod/mt，比毛白楊（1420）約低14%，比黑楊（1580）低21%，所以是低能耗樹種。三倍體毛白楊木材白度白（53%），無黑心，漂白耗藥低，污染小，在APMP工藝下，30%的過氧化氫用量，其紙漿白度就達(dá)80%；而黑楊過氧化氫用量為5%時(shí)，其紙漿白度才達(dá)75%，可見三倍體毛白楊耗藥量比黑楊節(jié)省了40%。
（5）從打漿造紙的質(zhì)量來看，紙張的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度是紙張性能好壞的重要指標(biāo)。一般而言，紙漿纖維間的結(jié)合能力越強(qiáng)，抗張強(qiáng)度就越好；而撕裂強(qiáng)度除受纖維結(jié)合強(qiáng)度影響之外，還與纖維長度有關(guān)。在APMP制漿時(shí)，在同樣的打漿度下（如70oSR），三倍體毛白楊的抗張指數(shù)42N.m/g，毛白楊為37.5，黑楊為30.0，說明三倍體毛白楊的紙張強(qiáng)度比普通毛白楊高14%，比黑楊高42%。再從抗撕裂指數(shù)來看：70o
SR下，三倍體毛白楊抗張指數(shù)為4.8N.m/g，普通毛白楊為4.3，黑楊為4.0，也遠(yuǎn)比普通毛白楊好11.6%，比黑楊好20%。所以無論從紙張抗張強(qiáng)度與撕裂指數(shù)來看，三倍體毛白楊比普通毛白楊青出于藍(lán)更勝于藍(lán)，比普通毛白楊好，比起黑楊來則更勝一籌。
(中國工程院院士、三倍體毛白楊的培育者朱之悌教授) |
