1、我国缺乏森林资源，缺乏造纸原料    我国有12亿人口，用纸量大。90年代以来随着经济飞速发展，用纸量与日俱增。据统计：1980年我国纸类消耗量为620万吨，人均6.29千克；1998年增至3269万吨，人均26.5千克。这种猛增耗量的维持，主要依赖进口。于是我国年年从国外进口纸张，消耗大量外汇资金。1993年购纸用去外汇16亿美元，1994年为25亿美元，1996年48亿美元，1998年洪水猛涨天然林禁伐，进口纸及木材耗费竟达117亿美元，折合970亿元人民币。千亿元人民币的巨额资金竟花在买纸上，相当建设一个长江三峡的投资。长江三峡建设是经半个世纪准备才动工修建的，而我国在买纸上一年就等于建一个长江三峡，这种惊人的耗费实在令人无法忍受。    有鉴于此，国务院曾多次研究设法摆脱这一重负，希望林业象钢铁、石油那样，花几年功夫打一个翻身仗，实现自力更生。然而谈何容易，因木材生产不象采矿、采油那样有现成储备只要向地下去挖。木材是光合作用产物，载体有赖于连绵成片长达数十年的森林。我国缺乏足够的森林，衣不被体(土)，森林覆盖率只有13%。雨季水涨江河泛滥一片汪洋，现存森林少到不能发挥生态屏障、保持水土的作用，就别说把它派到造纸用场上了。这是我国国情：缺乏森林资源，没有造纸原料，只好进口，耗费惊人。    2、纸厂林立，多为草厂，污染严重    我国耗纸量大，1998年为3269万吨，是世界第二耗纸大国。但人均消耗为26.5千克，也只不过世界人均耗纸量53千克的一半。而且3269万吨中，主要不是木浆造的纸，木浆比重很小，不到10%，50%以上的成分是以稻草、麦秆等非木浆原料造的，这类原料加工容易，但造纸废水难于处理，只好排放到江河湖海之中，给生态环境造成巨大危害。由于草浆厂以草为浆，取材容易，设备简陋，无需巨资即可上马，所以小型草浆厂在我国星罗密布，1990年有5360家，到1997年发展到2万余家，它们是我国造纸的功臣。因我国耗纸量的65%，是由它们支撑的，若不是它们，我国进口纸的耗费势必更大。    然而，从污染环境来看，它们又责任难逃，它们处处设厂，95%的厂还在万吨以下，纸厂林立，污染严重，绿水青山都被它们排放的乌烟黑液污染得一塌糊涂。最近国务院下令，关闭5000吨以下的草浆厂，这当然是英明之举。然而一半以上的耗纸量依赖于草浆厂，几十万家职工下岗又如何安排，这又是一道难题。天下真难有两全之策，在解决非木材造纸上进退两难。这大概又是我国造纸国情的一个特点。    3、林造林，林造纸，我国林纸结合的经过    国家为了解决造纸难题，曾出台过一些政策，50年代是仿效采矿、采油那样，由地质部门探清矿藏找出原料，然后交由专门部门去开采。的确，石油部60年代拿出了油；冶金部70年代拿出了钢，90年代我国炼钢就达亿吨。同一模式，造林造纸问题最先提出是林造林，纸造纸。意即由林业部造林拿出木材，交由轻工部去造纸。然而由于树木生长缓慢，造林周期太长，苦等十年二十年的轻工部，到头来还是没有原料，造纸成为无米之炊。后来国家改变了政策，80年代，国家鼓励林业部门直接造林造纸，不必把造纸利润这一大块分给轻工部；轻工部也直接可去投资造林，这样调动了两家积极性，放宽政策各奔前程。然而这种安排也没凑效。我国用纸量直线上升，造纸仍以草浆为主，木浆有赖于进口。90年代曾有人建议到泰国、马来西亚去解决木浆生产问题，预备拿10亿美元去造林，这就是第三阶段的造洋林出洋纸的阶段。但中国的土地、劳动力大概是世界上最便宜的，在中国整不成的事去国外办或许更难，最后还是无果而终。    这场林造林、林造纸、造洋林的故事，经历了半个世纪而未获解决。另一方面，我国进口纸浆的记录，则扶摇直上而不得扭转，千亿元资金花在买纸上实在很不值得。共和国是不堪忍受这种负担的，所以中央首长批示：要把纸浆原料当作大事来抓，赶快抓紧自己的林业科技开发工作，这真是一针见血，道出了中国造纸问题的解决要从中国自己林业科研入手，走选育良种自力更生之路，这才是对策。    4、解决中国造纸原料问题，要从林木育种抓起　    正象解决文艺、舞蹈、计算机难题那样，要从娃娃抓起。解决中国造纸原料问题，要从源头林木育种抓起，这是中国造纸国情的又一特点，也是我国区别于别国的地方。因为我国是少林国家，没有现成连绵成片的森林，不象美国、加拿大那样，他们造纸用的原料是美洲山杨(Populus tremuloides)，资源丰富，连绵成片，砍光了这片还有那片，几个世代都砍不完，因此他们的造纸问题，就是简单的建厂问题。我国则不然，我国造纸，首先要从解决造纸原料的树种抓起。要摆脱野生种，启用改良种，用最速生短周期的树种去生产木材，这就产生了造纸树种与造纸品种了。    树种问题首先是要速生丰产，其次是材质对路；品种问题是在速生丰产材质对路的基础上，选育出周期短、抗性好、木浆得率高的品种来。我国无现成符合上述要求的木浆品种，这就必须从林木育种的角度来解决，选育出理想的造纸品种来，这就是我国造纸区别于外国造纸的另一个特点，要从造纸的品种选育抓起。　在阔叶浆原料上，国外常用的树种有二，北美与欧洲用的是山杨(Aspen)，巴西与澳大利亚用的是桉树，这就是南桉北杨分别造纸。南桉北杨都是速生种，当然成为造纸的首选对象。北美和欧洲用的山杨(美洲山杨和欧洲山杨)都属杨属(Populus)的白杨派，是杨树中最适于造纸的树种，我国无其主要分布，但我国有白杨派另一树种——毛白杨，它比山杨材质更好、生长更快，是我国造纸的理想原料。然而这一树种前期生长缓慢，造林严重蹲苗，5～6年后才进入速生期，10多年后才长成15～20厘米胸径；其次这一树种难于繁殖，是各国白杨派育苗难题。不解决毛白杨这两大难题，尤其是缩短栽培周期的难题，毛白杨就不能列入造纸树种，不能充当造纸原料。　要培育短周期速生树种，使树木的生长一鼓作气，用5～6年时间，走完10多年的路程，长出10多年以上的木材(立方米)，这种10年材积5年到达的技艺，就是林木育种中短周期育种的过硬本领。没有这个本领，用野生慢长树种造纸，则由于生长慢、周期长，造纸原料问题终究难于解决。    5、白杨科技，黄河纸业，光明在望　解决造纸问题，需从原料抓起；而原料问题，需从育种抓起。缩短树木成材周期，加快生长速度，通过林木育种使树木生长提速，照我们来看，这完全是可行的。1983～1997年，作者受国家科委和林业部委托，负责参加国家重点科技攻关，解决毛白杨短周期新品种选育。历时15年，我和我的弟子们采用毛白杨细胞染色体部分替换和染色体加倍技术，将造成我国普通毛白杨生长缓慢(蹲苗)和树叶早落的致病基因(染色体)加以替换，然后再加进去一个染色体组(19根染色体)，将传统38根染色体的二倍体老毛白杨，改造为57根三倍体新毛白杨，实现了毛白杨染色体遗传组成的质量和数量的改造，最终导致一个自然界不曾存在的人工杂交三倍体毛白杨新品种的诞生。    新品种有一系列优点，其中最突出的就是速生，5年轮伐。速生从苗期就显露出来，原来平均直径3厘米，苗高3～4米的育苗周期需要2～3年时间，而新品种一年可达，当年出圃；老毛白杨翌年造林，造林严重蹲苗，前3～4年基本不长；而三倍体新毛白杨无蹲苗期，造林当年树高可达5～6米，胸径5厘米，枝叶繁茂，一年成树；到第5年时，新品种胸径可达15～20厘米，树高12～14米，单株材积0.1～0.2立方米，在2米×3米株行距下，每亩蓄积量在10～20立方米，相当于老毛白杨生长量的2～3倍。此外，新品种发叶早、落叶晚，叶部抗病力强，对叶锈病、褐斑病、煤污病基本免疫，作为短周期造纸原料品种是极为理想的。它是目前世界各国造纸白杨中生长周期最短的(5年)，又是最速生丰产的品种。1993年和1997年林业部对新品种进行了鉴定和验收，评价该成果居国际领先地位，是一项少见的细胞染色体工程的高科技成果，允其在毛白杨分布区——黄、淮、海平原农区栽培推广。    杂交三倍体毛白杨一经问世，就以其1年出圃的苗木提供(原需2年)，3年成林的生态效益(原需5～6年)，5年轮伐的急应木材(原需10年以上)，改变了人们对林业周期长见效晚的认识，信服白杨科技是毛白杨生长提速的良方，激发起人们种植三倍体毛白杨的热情。据统计，全国现已推广了新品种2.5亿株，与老毛白杨比每年增收10亿元以上，由此推动了黄、淮、海地区三倍体毛白杨栽培业与加工业(造纸与造板)相结合的新型产业的兴起，生态、社会、经济效益十分显著。国务院、林业部领导多次赴基地视察，认为三倍体毛白杨新品种的育成“将给我国林业带来一个革命性的变化”(杨雍哲，1998年)，“是国之骄傲”(李育才，1997年)。国务院温家宝副总理(1998年)和朱钅容基总理(2001年)对三倍体毛白杨都作了专门批示。　在国家计委、经贸委、国家科技部、国家林业局等领导的亲切关怀下，三倍体毛白杨纸浆林的立项和造纸工作得到了很大的推动。现国家林业局正根据温家宝副总理的批示精神，沿山西偏关至山东东营2000公里的黄河两岸，兴建77万公顷以三倍体毛白杨为主的黄河长廊工程；一些有远见的企业家也纷纷瞄准三倍体毛白杨造林造纸，使我国造林造纸举步为艰的局面为之一新，进入了由市场来运作，由企业来经营的白杨纸业新阶段(第4阶段)，如兖州太阳、高唐泉林、东营华泰、荷泽成武和山西襄汾、河南武陟、焦作、孟州等纸业，都已启动了兴建三倍体毛白杨纸浆原料林和木浆技改的工程，预期5年内由上述造纸企业建成的纸浆林可达20万公顷（300万亩），足供年产200万吨的机浆原料，形势十分喜人。据经济界人士估计，不出10年我国每年花近千亿元进口纸浆的局面将得到扭转。一个农业品种的育成(如袁隆平水稻)，可以多养活近亿人口；而一个林业新品种的问世，将使我国造纸原料生产实现自力更生。良种，尤其是高科技良种，历来是作为拉动农林产业前进的杠杆，将给黄河纸业带来希望。    6、数量上去了，质量怎么样　从三倍体毛白杨造林10年的生长记录来看，黄河两岸适生区每年每亩以最低产量2立方米来计算，一个轮伐期(5年)每亩可产木材10立方米，这已经为大家所承认了，这比国际杨树生长水平高出一倍(意大利、芬兰，黑杨每年每亩1立方米)，何况我们是白杨。但纸业界人士问：数量上去了，造纸质量怎么样?因为人世间常是多快就未必好省，好省就常差废。用三倍体毛白杨造纸，纸张质量可有实验?现回答于下：    (1)从阔叶浆树种造纸原料的国际接轨看，美国、加拿大和欧洲等国，都是用白杨的山杨(Aspen)造纸的，我们用的也是白杨，属于同一科，同一属，同一派的树种，口径相同，许多方面我国毛白杨要比他们山杨强些。    (2)从化学组分和纤维形态看：5年生三倍体毛白杨比普通毛白杨、黑杨等杨树有优越之处。从表1可知，三倍体毛白杨纤维素含量较高，而木素与聚戊糖含量较低，这使三倍体毛白杨造纸得率高(机械浆91%～93%，化学浆48%)，易于软化与蒸煮，成纸强度好。     表1   倍三倍体毛白杨等杨木化学成分    品种 苯醇抽出物% 木素% 纤维素% 多戊糖%     三倍体毛白杨 1.67 17.7 83.6 20.18     普通毛白杨 2.15 19.8 76.2 /     欧洲山杨 ／ 17.1 42.24 22.61     速生意杨 ／ 24.94 49.01 23.23     表2   倍三倍体毛白杨等杨木纤维形态    品种 长度mm 宽度μm 双壁厚μm 腔径μm 壁腔比 长宽比     三倍体毛白杨 1.28 25.7 10.2 15.5 0.66 49.8     普通毛白杨 0.84 21.9 9.8 12.1 0.81 38.4     小黑杨 0.80 22.9 / / 0.39 35.0     北京605杨 0.81 23.0 / / / 35.0     (3)从纤维形态来看，三倍体毛白杨比普通毛白杨、小黑杨、北京605杨都优越。三倍体毛白杨纤维长度平均达1.28毫米，这个长度在5年生杨树树种中是少见的，而且它们分布均一，长宽比大而壁腔比小，属于薄壁细胞类，纤维形态好，这对于制浆得率、纸张强度和打浆造纸交织力和柔软性是非常有利的(见表2)。    (4)从打浆能耗和纸浆白度来看：三倍体毛白杨木材密度(0.4吨/立方米)适中，纤维纹路顺直、无黑心材，比常有黑心材的黑杨优越。在同等打浆度(如70°SR)下，三倍体毛白杨磨浆能耗为1240kWh/t，比毛白杨(1420kWh/t)约低14%，比黑杨(1580kWh/t)低21%，所以是低能耗树种。三倍体毛白杨木材白度达53%，无黑心，漂白耗药低，污染小，在APMP工艺下，3%的过氧化氢用量，其纸浆白度就达80%；而黑杨过氧化氢用量为5%时，其纸浆白度才达75%，可见三倍体毛白杨耗药量比黑杨节省了40%。    (5)从打浆造纸的质量来看，纸张的抗张强度和撕裂强度是纸张性能好坏的重要指标。一般而言，纸浆纤维间的结合能力越强，抗张强度就越好；而撕裂强度除受纤维结合强度影响之外，还与纤维长度有关。在APMP制浆时，在同样的打浆度下(如70°SR)，三倍体毛白杨的抗张指数为42N·m/g，毛白杨为37.5N·m/g，黑杨为30.0N·m/g，说明三倍体毛白杨的纸张强度比普通毛白杨高14%，比黑杨高42%。再从撕裂指数来看：70°SR下，三倍体毛白杨为4.8mN·m2/g，普通毛白杨为4.3mN·m2/g，黑杨为4.0mN·m2/g，也远比普通毛白杨好11.6%，比黑杨好20%。所以无论从纸张抗张指数与撕裂指数来看，三倍体毛白杨比普通毛白杨是青出于蓝更胜于蓝，比普通毛白杨好，比起黑杨来则更胜一筹。