理解微圃三十年（上）

看到这个图片，联系到图中展示的情景，相信很多人都猜出了图中倒扣花盆的目的。

再看一下这一张图，每个人都会明白了吧？要想给它一个名称，就说成是“微圃”好了，为每株幼苗创建的微型单间圃园。

三十年前，我在甘肃乡下第一次见到类似情景，精耕细耱过的地上整齐规则地斜扣着许多破盆瓦罐。进地细看，每个盆罐都在北侧张开一个口子，开口内被斜扣遮住的地方有明显播种浇水的痕迹，有的甚至见到破土而出的幼嫩瓜苗。无疑，斜扣瓦罐是用来给瓜苗遮阴的。

后来读文献，我注意到，在抗旱造林中，有人把幼苗定植在灌木、大棵草本、凸立岩石的遮阴一侧，或者定植后在南侧立上一块石头，以促进植苗成活。只是没有见到具体的深入研究，包括遮阴大小、强度及其提高成活率的效果和原理等等。这样的措施仅仅停留在经验层面，远远没有上升到理论高度。但我也正是从这个经验性措施上认识到，对新植苗木采取遮阴措施很重要。当时大量的抗旱造林研究都是想方设法提高土壤含水量或增强苗木抗旱能力，包括雨季整地、保墒、增施保水剂、炼苗、施用生根剂等等，苗木初植时提供遮阴措施之类的想法，在当时流行的抗旱造林研究中虽然显得气若游丝，但不乏清爽新颖，彰显着对苗木的呵护关爱之情。

二十多年前，我帮忙布置抗旱造林试验，在甘肃中部半干旱黄土区，用的是侧柏容器苗，苗高三十厘米。想起了遮阴措施，便动手在试验地旁边挖了一个深坑，将一株容器苗去袋后植入坑底，苗木枝叶全部沉陷在坑内，被完善遮阴。种完端详，意识这样沉降在坑中的苗木会在大雨中被径流淹没，被淤泥埋覆，坑壁也会坍塌埋压苗木，可能弊大于利。尤其是要开挖大型坑，植苗劳动量太大，不利于造林生产上推广使用。考虑到这些，便没有向人说起自己的创意，当然了，也怕被人嘲笑为幼稚。

十几年前，我主持铅笔柏嫩枝扦插育苗研究。试验于五月份在天水三阳苗圃进行，借用附近另一家单位的全自动日光温室，带叶嫩枝扦插在育苗盘上，插后委派专人负责浇水管理。最后剩余一些残次插穗，不忍抛弃，我便亲手插在育苗盘里，带回苗圃，放在培育园林用红栌大苗的圃地里，上方还有几株大树遮阴。温室试验进行到两个月时，插穗开始黄枯，到三个月时，大部分插穗枯干，小部分插穗生根成活，试验因此结束。当年十月，我到三阳苗圃观测其他试验的结果，无意中见到红栌地里被遗忘的铅笔柏嫩枝扦插苗盘。当时红栌已经落叶，苗盘上覆盖了一层栌叶。联想到温室试验结果，对红栌地里的这些插穗不抱任何幻想。意外的是，我拨开枯叶，竟然发现株株插穗绿色盎然，没有一株枯黄。看到这一情况，我喜不自胜。询问苗圃管理人员得知，当年没有人留意过这些插穗，有的只是连同红栌漫灌浇水而已。第二年，我设计新试验，全面验证了上方树木遮阴能够解决铅笔柏带叶嫩枝插穗长期存活的难题，在上方树木遮阴下，大部分插穗能够从夏初存活到秋末，部分插穗生根成活，只有遮阴不足的少量插穗枯干。铅笔柏扦插生根困难，带叶嫩枝扦插有利于生根，但保证插穗长期存活，在干旱气候条件下是个大难关。我国西北地区夏季空气相对湿度常常不足六成，嫩枝插穗因为过度蒸腾会迅速干枯。通过这件小事，我认识到遮阴对于苗木成活具有不可替代的决定性作用。

几年前，我主持甘肃陇南白龙江流域干热河谷泥石流生态修复研究，开始了我集中探索抗旱造林的历程。

泥石流生态修复的关键就是植树造林，利用林草根系的网络锚固作用把破碎土体连为一体，以增强因滑坡、地震等地质运动而失稳的坡面稳定性。干热河谷造林成活困难，前人已经非常详尽地研究了各种抗旱造林技术，包括雨季整地、保墒、增施保水剂、炼苗、施用生根剂等等，小面积试验时效果不错，大面积造林效果总是不理想。我不想沿用前人的老路，总想另辟溪径。尤其是，我结合泥石流灾害特点，分析提出泥石流生态修复三主三辅六原则，即密植-播种-随机+乡土植物-根蘖植物-灌乔草混交，我描述三条主干原则为“密植找机遇，播种生根长，随机非随意，自然自愈伤”，描述三条辅助原则为“乡土多优势，根蘖应裂隙，混交灌乔草，植被现生机”。也就是说，泥石流生态修复造林要采用多种灌木实生苗随机密植的方式，因为播种实生苗主根发达，能够向土体深处生长，更有利于网络破碎土体；扦插苗没有主根，根系大多水平生长，不利于网络深层破碎土体。当时，生产性育苗以乔木树种为主，许多常规阔叶造林树种又都是扦插苗，均不切合泥石流生态修复目的。泥石流生态修复研究因此必须从自育灌木苗开始。我无意于采用传统大田育苗法培育试验用苗，也不想采用前人试验过的育苗技术并试图有所改进，一是因为前人的试验非常详尽，改进余地有限；二是因为当时已知的育苗技术都不太适合泥石流生态修复目的。我想在育苗环节上就有所创新，培育出适应泥石流生态修复目的的苗木。我开始大量查阅文献。可是，漫无目标地找文献读文献，不清楚自己要寻找的到底是什么，越来越茫然，了无思绪，另辟溪径的想法毫无着落。课题研究刚刚开始，就在育苗试验设计这第一环节上卡了壳，彷徨迷惘，我陷入了深深的苦闷之中。

一天，我在电视上见到一种称为平衡根系育苗法的技术，眼前顿时一亮，意识到那就是我梦寐以求的突破点。平衡根系育苗是一种全新的容器育苗法，使用能降解的无纺布容器袋或纱网容器袋装填育苗基质，袋壁允许苗木根系穿透。育苗时单体容器袋悬空，苗木根系穿过袋壁暴露在空气中失水枯萎，发生空气切根作用，形成愈伤组织后停止生长，造林时不用去袋直接埋植。平衡根系容器苗入土后会爆发性的生根，地上部分随之迅速生长。其原理在于，育苗时空气切根形成的愈伤组织接触湿润土壤后恢复活动，分生新根继续生长，避免了裸根苗乃至一般容器苗因机械断根造成的蹲苗现象。特别是其苗木主根可以继续向深处生长，非常适合泥石流生态修复要求根系深扎的目的。很快，我就根据这个线索找到几篇有关平衡根系育苗技术研究的文献，发现在我国东部沿海地区，该技术已经被用于在干旱瘠薄山地和海岸滩涂盐碱地造林，其中一篇文献对我的启发非常大。据中国林科院侯兆元介绍，普通塑料袋容器苗造林容易造成根系发育不良，出现无主根、发辫根、反转根、歪根、稀根、卷根、缠根、窝根等现象，导致林木锚地不牢、主根被勒、生长缓慢等，这些恰恰是泥石流生态修复造林要极力避免的现象。由此，坚定了我不使用普通塑料袋容器苗造林的信念，并引导我深入思考抗旱造林困难的根本所在。

在研究过程中，我经常引导课题组同事讨论相关问题，有科学的，也有技术的，以及与生态建设有关的社会、民俗方面的问题。讨论大多发生在业余时间，就餐时，散步中，自己有了新想法就说出来，挑起话题。我喜欢这样的讨论，它比较自由，不受拘束，有着很强的头脑风暴特色。我的许多新认识、新想法都产生成形于此，有关植物自然分布和抗旱造林的两个新认识就由此形成，印象深刻。

在课题育苗研究阶段，我与几位同事出差在天水小住。一天晚饭后散步，我心念一动，提出问题：在甘肃中部半干旱黄土地区种植着大面积的柠条人工林，柠条每年都大量挂果，被人们集种子育苗，但是在柠条林里及其周边却很少见到落种发芽形成的实生苗，这是为什么呢？同事们七嘴八舌，各说各自的道理，都难使我信服。但在同事们的启发下，我找到了自己满意的答案。我解释说，柠条原本分布在风沙地区，人们发现它非常抗旱，便引种到中部半干旱黄土地区。毫无疑问，在柠条自然分布区，柠条完全能够落种生苗，不然这个树种就绝种了；在中部半干旱黄土地区人工林中，柠条不能落种生苗，是因为没有其种子发芽成苗的环境。在播种育苗时，我们一般要求覆土厚度要超过种子直径两到三倍。柠条种子颗粒大小与绿豆相近，算是一种中型种子。在甘肃中部半干旱黄土地区，很少有某种自然力量能把柠条种子覆埋进土中适于发芽的深度，散落的种子始终都暴露在地表，不免成了鸟兽们的果腹之物。在风沙区就不同了，柠条种子成熟掉落地面，很快就会被风沙吹散并埋进沙中，沙层疏松，透气透水，又能保墒，保持深层水分，埋深一些不仅不影响柠条种子出苗，反而特别有利于柠条种子发芽。因此柠条能够在风沙区自然繁衍。这是我第一次清晰认识到并阐明林木自然落种成苗的过程，说完之后非常兴奋。接着，我又分析说，我们造林一般是先育苗，再移植苗木到造林地，之所以这样做，一方面是源于农业粮食种植的传统，全盘继承了耕作播种的做法，以便统一管理培育苗木；另一方面则是因为造林不能像种庄稼那样密植，一亩地只能种植五六百棵树木，采用播种方法，这样稀疏的幼苗地很难管理，加之林木收获期长，经营管理粗放，直接播种造林，除非个别树种和某些优良地段，很难成功。大田播种育苗便于统一管理，苗圃就相当于树木的幼儿园。但是，大田育苗移植造林的做法又带来另一个严重问题，这就是植苗成活的问题。起挖苗木势必大量损伤苗根，把苗木变成了重伤员。定植后，苗木必须愈合根系伤口，再生新根，逐渐恢复元气，直到再建形成完善根系，其吸收功能能够满足枝叶蒸腾需要时才算成活，健壮生长。其实，成活这个词很容易引起误解，会让人望文生义地理解为苗木定植后从失去活力的状态变成有活力的状态，这是完全错误的。苗木从起挖开始，由于根系受伤，就进入存活状态，并没有一下子失去活力而枯干。在存活状态中，苗木要么逐渐丧失活力，要么逐渐恢复元气。植苗造林无非是避免苗木失活，争取苗木复原，全面恢复其原在苗圃时的生命活力。植苗适林后，如果苗木不能自愈伤口新生根系，枝叶就会因蒸腾失水逐渐枯干，最终表现为没能成活。伤员养伤需要病房，植苗也需要优裕的环境条件养伤恢复元气，其中的关键就是水，而干旱地区恰恰最常缺乏的就是水，这是抗旱造林困难的根本所在。另一方面，苗圃地条件一般比较优裕，造林地条件则严酷，移苗造林后，苗木的生存环境发生了巨大落差，就像过惯富裕日子的人不适应穷日子一样，植苗同样会出现种种不适应，这是导致造林成活率不理想的另一个重要原因，在抗旱造林中尤其突出。总之，经过这次自由讨论中的这一番分析，我感觉自己从根本上把握住了植苗成活的脉搏，由此深刻认识到在干旱地区植苗造林，使用裸根苗具有无法克服的困难，必须改弦易张，否则难有突破。

二零一四年四月中旬，我查阅文献得知新疆农业大学的麻浩等人发明无灌溉管件防护造林法，在风沙区试验，梭梭植苗成活率高达八九成，保存率超过七成；播种成苗率超过五成。其核心技术是植苗或播种后，在种植点周围套上一截大小高度适当的PVC管筒，将幼苗括在筒内，创造遮阴蔽风条件，避免夏季地表高温灼伤幼苗。麻浩等人还发明了一种专用防护沙筒，由沙子混合胶结剂压制而成，一两年后可逐渐风化瓦解。这则信息使我大喜过望，它正是我长期以来考虑幼苗遮阴而没能实现的有效措施，其思路完全适用于泥石流生态修复造林。

无灌溉管件防护造林法营造的梭梭林。上图为定植初期，下图为定植后一年半。图片来自麻浩等人。

我设想引用麻浩造林法，在泥石流生态修复中用来播种造林，但又面临着缺乏有效防护管筒的问题。麻浩等人在试验中使用替代材料是PVC管件，价格高昂，造林成本大，一两年后要取掉管筒以免影响树木生长。防护沙筒即使能从新疆购买，由于其质地比较脆弱，长途运输以及转运上山到达造林地怕是难保完整。想到这些困难，我非常纠结，感觉希望就在眼前却总是隔着一层迷雾，摸不着抓不到，心情十分沮丧。一天我在街上路过一家零食店，瞥眼扫见柜台上装爆米花用的大号纸杯，脑海里顿时划过一道闪电，照亮了思绪迸发，电光石火般完成设计推理过程：大号纸杯去底，倒扣在播种点上，下沿四周压土固定，即成微圃，遮阴蔽风；麻浩造林法用于风沙区，管筒必须硬质以免风吹；我的微圃植树法用于山区，风小，不需用硬筒；纸杯虽能被雨水浸湿，但不至于瘫软成团，树木幼苗只需三个月就不怕风吹日晒，纸杯使命完成，任其降解就是了；微圃植树法更可秋末播种，种子越冬解除休眠，来春发芽成苗。我曾深入分析过种子埋土越冬自然解除生理休眠的机制，其实就是一种自然的沙藏催芽过程，因此认为只要创造适宜条件，完全可以在秋末冬初播种造林。我之所以把自己的设想称为微圃植树法，并不是刻意标新立异，掩人之美，而是因为我确实没有剽窃他人全套思路。我一直思索，抗旱造林关键在遮阴，在原理上与麻浩等人可谓英雄所见略同。我的微圃植树法与麻浩造林法面临的困难截然不同，麻浩造林法要克服的是风吹，我的微圃植树法要克服的是雨冲。特别是，麻浩造林法的出发点是植苗，我的出发点是作为树木幼儿园的苗圃，不用“微圃”不足以表达我“为每粒树木种子发芽成苗创建单间微型圃园”的想法。当年六月，我便急不可待地带课题组赴陇南安排微圃造林试验。

二零一三年冬季，课题组曾种植一批紫穗槐裸根苗。次年六月我带课题组赴陇南准备微圃造林试验期间，顺便检测紫穗槐造林成活率，发现一个意外现象：裸露黄土坡面中的成活率只有七成左右，而在千枚岩碎屑坡面上几乎全部成活。千枚岩呈片理结构，由一层层的薄片不规则胶结而成，疏软易碎，因滑坡、崩塌暴露后很快就风化堆积成碎屑坡面，是陇南白龙江流域泥石流中的主要固体物质。按理说，千枚岩碎屑坡面没有土，条件更比黄土坡面恶劣，其中的造林成活率应该较低才是，实际情况却截然相反。为探明原因，我与同事动手挖出黄土坡面上的枯苗，立刻注意到在苗根与苗茎交接处，即根颈区有一圈黑腐坏死区段，长约一厘米，其上缘为埋土痕迹，再上就是枯干的苗茎；其下缘边际线比较清晰，再下的根段，有的尚存活力，有的失去生命活力，但都保持着接近正常的皮色和根段结构。同时，我还注意到，根颈黑腐区段所处的土壤表层发白干燥，比较密实。我立刻意识到根颈黑腐是植苗没能成活的关键，它切断了苗木上下运输的通道，导致地上部分枯干，植苗根颈黑腐则源于土壤干燥表层。植苗过程扰乱了表土层，降雨形成的径流将土中细颗粒物质携带到树穴沉淤下来，干燥后就成为致密的板结层，紧紧包裹住植苗根颈。干燥板结层吸水能力强，可以从植苗根颈倒吸水分。植苗根系尚在愈伤复原之中，吸收能力微弱，不足以补充根颈失水，导致根颈被地表板结层过度吸水枯死。干燥板结层还会因烈日暴晒升温，高温会灼伤乃至致死被包裹在其中的植苗根颈。在后期降雨中，枯死根颈被水浸湿，引起黑腐真菌滋生。千枚岩碎屑坡面细颗粒物质少，疏松碎屑之间孔隙大，不会在表层沉淤形成板结层，因此植苗不会发生根颈黑腐现象。种植深度适当、带根较多的健壮苗木保存有必要的吸收能力，能够克服地表板结层给根颈带来的不利影响，因而顺利渡过养伤期成活。进一步的调查完全证实了我上述板结致死的推测，在千枚岩碎屑坡面即使个别细弱苗枯干，也不见根颈黑腐；而一些根颈黑腐苗其存活根段还能萌发新芽成活。这是我对抗旱造林具有突破意义的全新认识，进一步否定了抗旱造林的传统技术路线，坚定了我对微圃造林法的信念。

卷芯纸筒种植的辣椒。

在陇南准备微圃植树造林试验期间，一天傍晚结束工作返回住地，在路边一家洗车店院内注意到用卷芯纸筒装土种植辣椒的做法，引起了我的兴趣。仔细观察后，我感觉结合微圃植树法，可以将其改造用于泥石流生态恢复，尤其千枚岩碎屑坡面浅层土体加固和植树造林措施。于是，我与店主协商购买两筒带回住地解剖分析辣椒根系生长分布情况，以便设计改进其功能的试验方案。

微圃植树法的关键材料是类似装爆米花的那种大号纸杯，在准备试验期间，我带课题组寻遍陇南市大街小巷都没能找到满意的纸杯。不过，在搜寻过程中，在农资商店见到一种缓释复合肥料，我受到启发，设想微圃播种时同时施入缓释肥、农家肥、稀土元素肥料，以及有利于根系发育的植物激素，以便促进幼苗茁壮生长。受卷芯纸筒种植辣椒做法的启发，我设想截短卷芯用做微圃材料。卷芯是用来卷收塑料膜、高档纸张、工程布等材料的一次性用品，当时在陇南市只找到几十根，远不能满足试验使用，无奈何，只好请同事在兰州采购大号纸杯，试验得以开展。

在试验现场指导民工施工时，我突然想起二十多年前的那次深坑沉降植苗的创意，于是重拾旧创意融进新发明，变成沉降式微圃：挖坑略大于纸杯，深小于纸杯高度约五厘米，坑底中央播种覆土压实，纸杯撕破底板向内压折，倒扣坑底，四周掩土至地表，上留杯沿约五厘米即可，如下图所示。

紧接着，我向同事解释说：麻浩造林法要克服风吹问题，所以要使用硬质管筒，我们的微圃风吹问题不大，只需软质纸筒即可。麻浩造林法还要解决沙埋问题，在大风天气中，沙粒一般在地表以上二十厘米左右的高度跳跃移动，所以其管筒必须高出地表二十厘米以上，否则沙粒灌入管筒最终埋没幼苗；我们的微圃则要防止雨水径流携带泥沙灌入圃内淹埋幼苗，但经流深度很难超过一厘米，所以纸杯留高五厘米就足够了，照搬麻浩造林法反而带来轻质纸杯被雨水冲掉的弊端。我曾经创意深坑沉降植苗方式，但考虑到在径流冲蚀下坑壁会坍塌掩埋苗木而作罢，在微圃中纸杯实质起到了档土防止坍塌的作用，正好解决了我多年以来的忧虑。沉降播种还有一大好处，坑底位于地表以下约十厘米，处于湿土层，有利于幼苗吸收水分，同时还相当于人为加大了林木根系入土深度约十厘米，对于网络锚固深层破碎土体具有意义重大。至此，我的微圃植树法理论框架宣告完成。

千枚岩碎屑坡面微圃植树效果。六月播种，当年冬季紫穗槐幼苗。

微圃紫穗槐次年夏初幼苗。

微圃紫穗槐第三年夏季的幼苗。

我对自己的微圃植树法很得意。首先，微圃植树法造林，省去育苗移植环节，不损伤幼苗，有利于树木根系充分自然地发育。其次，微圃用材易得。早在陇南试验造林施工期间，我就向课题组同事解释，购买纸杯用来试验，只是权宜之计，实际上用过废弃的纸杯并不影响在微圃植树法中使用，同样，各种与纸杯相似的东西都可以用于微圃。大家因而联想提到卷芯、纸筒、纸杯、纸桶、纸盒等废弃包装材料都是现成的微圃用材，废弃纸板、纸箱瓦棱板也可以剪裁后现场卷筒用于微圃。其中各类一次性纸杯、纸桶消费量大，用过之后全部进了垃圾堆，造成巨大浪费，收集起来用于微圃植树，所要花费的不过人力成本而已，将会大大降低造林费用，而且环保绿色，更能体现生态文明和循环经济的原则，更切合我国劳动人民勤俭节约、物尽其用的优良传统。需要说明的是，试验之初我担心常见的小号一次性纸杯规格嫌小，遮阴蔽风效果差，没有试用。后来，我注意到石缝浅洞中常见幼苗生长，认为小号纸杯足能胜任微圃功用。

游览栈道孔隙落种自生的幼苗。

一次，我在街上见有三轮农用车拉着满满一车废弃纸箱瓦棱板，联想到这类纸板更是微圃用材取之不尽用之不竭的资源。我国快递业发达，大多离不开纸箱，再加上产品正常包装，纸箱使用量每年数以千万吨计。按一平方米瓦棱纸板重一公斤、可卷制微圃筒材二十个计算，一吨纸板可用于两万个微圃，可造林四十亩。微圃植树一亿亩也不过消耗二百五十万吨废弃瓦棱纸板而已，只相当于每年废弃量的十分之一。我网查资料得知，瓦棱纸板在制造过程中没有使用有害化学物质，并试验发现用其碎屑包覆不损害种子发芽，其浸出液灌溉对幼苗生长也没有明显影响，说明废弃瓦棱纸板完全可以用于微圃植树。其三，微圃植树用材包括种子、肥料和纸板筒材，用量少，重量轻，不怕损伤，便于携带，不需整地，施工简便，最适于偏远、急险、破碎山坡施工，而这类地块生态最为脆弱，传统植苗造林难度大，往往成为生态造林的盲点。其四，微圃植树法适宜营造混交林，因为植树人员一次可以携带的树种数量几乎没有限制，甚至可以预先混合多个树种的种子，植树时随机取种播种。其五，只要土壤不冻结，微圃植树造林几乎不受季节限制，对于一些长寿命的种子，播种后即使遭遇长期干旱也无妨，被干旱强迫休眠的种子尽可静待天降甘霖。据我观察，即使一次性纸杯在野外也能保持有效微圃三年左右，也就是说，在三年之中，只要得到一次雨水滋润，种子就能发芽成苗。可以说，抗旱造林成活率低的困扰从此荡然无存。

微圃不仅仅是一种植树技术，通过大量观察分析，我认为它更是一个生态学基本概念，能够圆满解释植物的自然分布现象。例如，柠条自然分布在风沙区，是因为风沙区有形成柠条微圃的自然条件；在甘肃中部半干旱黄土区，柠条很少落种成苗，是因为这里缺少形成柠条微圃的自然条件。柳絮是柳树的种子，其种粒只有针尖大小，表面附生絮毛，寿命很短，飘落几天就失去发芽能力。絮毛可以帮助柳树种子飘在水面上，如果碰巧落在微凹的浅水小坑中，等到积水渗干，浸湿的絮毛就紧贴在湿润地面上，同时把种粒紧紧束缚在地面上，种粒得以顺利吸水发芽，生根入土，最终成苗。这样的临时性积水小坑就是柳树的微圃。河岸池边漫滩最容易形成柳树微圃，因此，柳树自然分布在河滩地上。有些地方俗称柳树为水杨，说明的正是柳树的这种分布特性。青杨的种子与柳絮相似，所以青杨也是河滩自然分布的树种。尽管柳树、杨树载植在山坡上也能正常生长，但几乎不能在山坡上落种成苗，因为山坡上缺少形成其微圃的条件。云杉种子具有生理休眠习性，可以在吸湿状态下经过一定时间的低温自动解除休眠状态，积雪掩埋就能达到这一效果。如果积雪能恰到好处地保持到开春后融化入渗，其中掩埋的云杉种子正可借以发芽成苗，这样的地方就成为云杉的微圃。因此，云杉林自然分布在高海拔地区，只有那里才具备形成云杉微圃的条件。尽管云杉也被广泛栽植在低海拔地区，但很难落种成苗。当然了，上述柠条、柳树、青杨、云杉落种成苗的地方还需具备一定的遮阴蔽风条件，或者稳定和缓的适宜幼苗生长的天气状况，才能成为相应树种的实际微圃。

待续……