《科技创新与品牌》杂志社创新成果

神奇的植物克隆“魔术”与竹柳产业化

        科技发明的最终目的,是为了使我们掌握方法、获得工具,在最短时间内通过最佳途径,到达目的地。那些致力于科技发明的人,努力探寻捷径,推动世界飞速发展。他们像一个个魔术师,展示着令人眼花缭乱的“魔术”,让世人震惊而获益。李长潇,就是这样一位魔术师,他的“魔术”将植物繁育推到了一个全新的高度,让许多久居“深巷”的优质经济植物的低成本大面积种植成为可能。竹柳产业化就是他倾心推出的一项杰作。
        李长潇研究员在国内外首创发明的植物非试管快繁技术,是一种全新的植物克隆技术。长期实践证明,此项技术对现代植物生物技术中植物组织培养试管快繁技术和人类应用了近2000年的常规育苗技术都有重大突破。该技术是一项专有技术,已在对760多种经济植物的快繁中取得成功,居国际领先水平,对大多数经济植物无性快繁具有重要意义。曾荣获首届中国农科城技术博览会金像奖、第九届中国发明展金奖, 被国家计委列为国家级高技术产业推进项目。
        李长潇植物克隆新技术的显著特点是:只需用长0.3~1.0厘米的微小外植体作单位材料即可进行繁殖,节约材料。而且可直接接种在大田或营养袋中,一次成苗直到供应生产,期间不需任何移动,种苗成活率高,从第二代起大规模生产成活率高达85%~95%以上。
        此技术可大大加快植物繁育速度。该技术的接种速度是试管组织培养的3~5倍,大多数植物每一再生植株每15~50天就能繁育出一代,每代增殖系数为3~15倍,具有在原种植物数量基数上按几何级数高效增殖的特点。数十亿株苗木需求,可在半年内完成。名优高产品种(包括转基因成功的新品种、太空育种的新品种、人工杂交的新品种、自然变异新品种和国外引进的珍稀品种),可迅速形成产业化、商品化。同时,濒危植物也可通过该克隆技术避免灭绝之灾,能有效保护和发展生物多样性。
        由于采用了一系列独创的标准化技术措施和管理模式进行管理,经过特殊训练的人员可直接在田间进行操作,体现了快繁技术的易传性和大众化;增强了综合快繁的效率;最大限度地降低了工厂化植物克隆的生产成本,其中一次性固定投资比组织培养快繁技术低几十倍。
        李长潇不仅开发了快繁密植的栽植模式,而且设计了田间管理全自动化操控系统、机械采伐平茬等高效生产管理模式,最大限度地节省了人力和运营成本,形成了全过程的技术服务体系。
        20多年来,李长潇利用植物克隆新技术,服务于生物多样性的生态环境保护;服务于农林产业结构调整;服务于强农富民,足迹遍布全国32个省区,生产推广各种无性系优良植物种苗数十亿株。除花卉和城市绿化苗木生产外,还包括农业生产和工业原料基地建设应用250多万亩,累计创造社会经济效益超过1200多亿元。
        李长潇植物克隆新技术是一个绿色产业工程,其社会效益和生态效益十分突出。作为高新技术,它具有低投入、低风险、高效率、高效益的优势。最适合于产业化生产,现代企业机制运作。该技术科技含量高,市场前景极为广阔,适合产业化推广,是改变我国传统农林发展模式的优势战略选择。最近李长潇又同联合国环境规划署与中国宁夏合办的首所防沙治沙学院合作组建了生物多样性克隆重点实验室,这一技术将走向世界,为人类的生态建设作出贡献。
        竹柳是我国科技人员引进并多元杂交的一个速生丰产的新树种。因具备多种植物的遗传基础,具有生长快、抗性强、材质好的特性。近年来,李长潇利用自己的技术,在全国各地进行广泛调研和推广示范,证明竹柳是适生性很强的新品种。特别是耐热、耐寒、耐盐碱、耐湿,适合在降雨量较大的缓坡丘陵、有灌溉条件而低效益的边际土地、江河滩涂、湖泊湿地、沼泽洼地、河心洲、江心岛、库区湿地、海子地及沿海滩涂地发展,大规模种植而不占耕地。据估算,我国适合种植竹柳的非耕地达1亿亩以上。竹柳适合密植和超短期轮伐,生态效益和经济效益明显,是林业规模化、产业化发展的优选树种。
        竹柳耐寒耐高温,可在80度的范围内生活。零下35~40度的低温和高温40度环境都不影响其存活。
        竹柳喜水耐湿,在水分供应充足的情况下生长速度明显提高,且在长期浅水浸泡或深水淹1~2个月的情况下依然可以存活。
        竹柳耐盐碱能力强,从树木生长中的各个生理指标和对照相比不受明显抑制来衡量,试验可确定竹柳可在含盐1.5%,Ph10.4的土壤中正常生长。
        竹柳适宜密植。竹柳是有生长中心干的树种,侧枝短、生长量相对较少,分枝夹角小,树干笔直、顶端生长优势非常强,适合高度密植和超短期采伐。据多地密植原料基地实践中样方测产,每亩2~3万株竹柳一年生收获的生物量可高达10~12吨(落叶后湿重),这一优势是其他树种不可比拟的。
        竹柳还具有生物过滤器及生物整治作用。竹柳发达的根系是天然的生物过滤器,能有效地清除工业和生活废水、从土壤中吸收重金属元素,对受工业金属等污染的土壤起到生物整治作用。
        竹柳具备如此多优点,本该快速广泛种植,但由于竹柳是近些年新推出的新品种树种,要在短时间内大面积发展多产品密植工业原料林,就受到缺乏纯正竹柳种质资源和一次性购买苗木投资过大这两大不利条件的制约。这很大程度上影响了投资者的积极性,很多有意大面积发展原料基地的投资者都因种苗价格望而却步。李长潇的植物克隆新技术,为这个问题找到了出口。
        目前,能源危机愈演愈烈,发展“绿色能源”已成为世界各国能源政策的核心。各国政要、科学家、实业家都在苦苦探索解决这一世界难题的有效方法。以生物质能源替代化石能源,成为多国政府采取的能源方略。但是,发展生物能源存在两大瓶颈,一是高能源密度的生物质资源量较少,二是相对化石类能源,生物能源利用成本较高。李长潇研究员在20多年从事植物克隆新技术的产业化应用的实践中,应用克隆技术选择高生物量、易产业化的植物进行快繁,低成本开发绿色生物能源。他克隆过麻疯树、光皮树、文冠果、毛叶山桐子等等,从上千种植物中优选出功能复合的资源植物—竹柳,并首创了“像种庄稼一样种树木”的栽培模式,大大提高了竹柳的单位面积生物量,对我国绿色低碳经济的发展产生了重大而深远的影响。
        竹柳是生物能源植物中的佼佼者。有资料显示,每吨竹柳干物质可出产生态油0.6~0.7吨,1亩竹柳能源林1年能产6~7吨生态油。所谓生态油,是利用各种农林废弃物(如秸秆、稻糠、锯末等),采用超高加热速率、1~2秒的超短产物时间及其中的裂解温度,通过特殊工艺制备而成的一种类似原油的清洁液体燃料,依照发热量核算,2吨生态油可替换1吨燃料油或柴油,那么一亩竹柳林生产的生态油将可替换3~3.5吨燃料油或柴油。而且,原料来源、生产和使用过程均具有“零排放”特点,对环境保护具有重要意义。
        竹柳除了可以生产生态油、甲醇、柴油等清洁燃料,还可直接用于发电,1.6吨竹柳原材料可代替1吨标准煤,1吨标准煤可发3300度电,每年每亩竹柳原料至少可以发15000度电。每亩年生物量可加工机制木炭3吨,加工固体颗粒燃料5吨左右。
        竹柳还可在碳汇交易方面获得较高收益。竹柳容重为450~500公斤/吨,由于其树冠窄小、超高密植、密蔽早,每亩可折合20~22立方米木材。由于年年可平茬一次,每年碳汇生物量基本稳定,每亩可吸收二氧化碳20~22吨,按碳汇交易10美元/吨计算,每亩可收益碳汇200美元以上。
        此外,竹柳还可以为传统工业提供制浆造纸、高密度板材、复合层压板等原料,综合利用增值潜力巨大。发展竹柳产业,不与粮争地,不与人争粮,符合生物能源发展方向,大有可为,大有希望。开发亿亩边际土地,解决中国能源问题,并非可望而不可及。竹柳产业正在兴起,李长潇希望各级政府高度重视,大力支持;呼吁能源企业和民营实业家积极参与,形成共识、合力。
        李长潇是一位魔术师,突破了工业原料植物种苗的瓶颈 ,实现了用叶片种树的神话。在我们惊讶之际,一个个原料基地、一片片绿洲、一座座“油田”已诞生在他的手中,绵延千里,充满生机……