Research and Approach 研究与探讨
中国第二代生物燃料资源
发展潜力分析
田宜水
（农业部规划设计研究院，北京 １００１２５）
摘要：该文通过对中国纤维素资源进行分析，评价未来我国第二代生物燃料的发展潜力，为国家政策决策提供依据。通过对我国农作物秸秆、林业生产剩余物、灌木林等资源产量、利用现状等进行分析，得到中国现有第二代生物燃料资源量为３．４２亿ｔ，可生产纤维素乙醇５１８０万ｔ；此外，尚有未利用土地资源约为６０２０．５６万ｈｍ２，可用于柳枝稷、芒属植物、柳属植物等新型能源作物种植，中国第二代生物燃料的发展潜力巨大。
关键词：中国；第二代生物燃料；发展潜力
中图分类号：TK6 文献标识码：A 文章编号：1003-2355(2010)07-0017-04doi:10.3969/ j.issn.1003-2355.2010.07.003
Abstract: In this paper, through an analysis of cellulose resources in China to evaluate the future ofChina's 2nd generation bio-fuels development potential and provide a basis for national policy decisions. Throughanalysis of straw, forestry residues, shrubbery and other resource production, to be China's current 2nd genera-tion bio-fuels resource of 342 million ton, to produce cellulosic ethanol 51.8 million ton; in addition, theunused land resource is about 60.2056 million hm2, can be used for switchgrass, miscanthus, salix species, andother new energy crops cultivation, China has great development potential in 2nd generation bio-fuels.
Key words: China; 2nd generation bio-fuels; Development potential
引言
生物燃料是指以生物质为原料生产的液体燃料，包括燃料乙醇、生物柴油以及二甲醚等，可以用来替代传统的化石能源。与常规的化石燃料相比，使用生物燃料可有效地减少温室气体排放，促进区域经济发展，提高能源自给率，减少能源进口的经济负担，提升面对能源供给突发事件的应对能力，保证了国家能源安全。目前，许多国家的政府积极促进生物燃料发展。自２０００年开始，美国先后通过了《生物质研究法》、《农业法令》、《能源政策法案》、《能源自主和安全法案》、《能源法案》等法律法规，提出到２０１２年，将生物燃料产量提高到２８３９万ｔ的目标。
２０世纪末，利用粮食相对过剩的条件，我国
开始发展生物燃料。“十五”期间，国家在河南、安徽、吉林和黑龙江等４省分别建设了以陈化粮（玉米、小麦）为原料的燃料乙醇生产厂，年产燃料乙醇１３４万ｔ，并在９个省开展车用乙醇汽油销售。由于我国人多地少，耕地资源紧缺，粮食供需处于紧平衡，国家提出利用盐碱地、荒山和荒地等未利用土地发展非粮能源作物为原料生产生物燃料。２００８年１月，广西建成以木薯为原料２０万ｔ／ａ燃料乙醇项目，已于同年４月１５日实现广西全区使用车用乙醇汽油。
自２００８年以来，化石燃料价格上涨，有人认为使用大量粮食转化生物燃料导致全球范围的粮荒，第一代生物燃料饱受争议。由于土地、水资源和增产潜力等因素的限制，利用木薯、甘薯和
收稿日期：2010-03-08
作者简介：田宜水（1972-），男，高级工程师，主要从事节能，可再生能源技术和设备的研究、开发与推广以及能源政策的研究等工作。
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研究与探讨 Research and Approach
甜高粱茎秆等非粮能源作物发展燃料乙醇的空间有限。目前，世界各国都在着力研发第二代生物燃料。第二代生物燃料是指利用木质纤维素为原料生产的生物燃料。中国幅员辽阔，地域、资源复杂，目前缺乏对第二代生物燃料的原料——纤维素资源可利用性的详细研究。本文拟通过对中国纤维素资源潜力进行分析，评价未来我国第二代生物燃料的发展潜力，为国家宏观政策决策提供依据。
１．２．１ 采伐、造材剩余物
采伐剩余物主要包括枝丫、树梢、树皮、树叶等。根据对我国各大林区采伐地的抽样调查，采伐、造材剩余物（包括树干梢头、枝桠和树叶）约占林木生物量的４０％。根据国务院批准的“十一五”期间森林采伐限额，全国每年限额采伐指标为２．５亿ｍ３，可产生采伐、造材剩余物约１．１亿ｔ。其中，可用于能源用途的采伐、造材剩余物约占总量２０％，为２２００万ｔ。
１．２．２ 木材加工剩余物
木材加工剩余物主要包括树皮、板皮、边条和下脚料、锯末和刨花等。２００８年，全国原木加工量总计为１１０６５万ｍ３。根据对木材加工厂的抽样调查，综合考虑各地的实际情况，估计木材加工剩余物数量约占原木的３４．４％，可推算出全国木材加工剩余物约为３８０６万ｍ３，换算重量为３４２６万ｔ。目前，木材加工剩余物总量中大多用于生产纤维板、制浆造纸等，少量用作燃料，目前可利用资源量约占３０％，为１０００万ｔ。
１．３ 灌木林
灌木林是重要的林木资源。根据第六次森林资源清查数据，我国现有灌木林面积４５３０万ｈｍ２，主要分布在西藏、四川、内蒙古、云南、青海、新疆、甘肃等７省区，面积合计３１３２万ｈｍ２，占全国灌木林面积的６９％。根据已有研究成果，灌木林的生物量为每公顷２～８ｔ，如果以每公顷４ｔ计算，全国灌木林的现有生物量为１．８亿ｔ。根据沙生灌木的生物学特性，为促其生长，每隔几年需要平茬复壮一次，各种树种平茬产量并不相同。如果以每公顷可获得剩余物约３ｔ计算，全灌木林平茬复壮后的剩余物总量为１．３５亿ｔ，如果按照３年平茬复壮一次，则年均产量约４５００万ｔ，绝大部分可作为能源利用。
需要说明的是，灌木林大多生长在森林分布线以上的地区，以及自然条件恶劣、生态脆弱的地区，因此利用难度很大。
１．４ 结果分析
通过上述分析，我们可以得到中国现有第二代生物燃料资源量为３．４２亿ｔ，可生产纤维素乙醇５１８０万ｔ，见表１。其中，农作物秸秆可生产纤维素４０００万ｔ，居第一位；灌木林可生产纤维素乙醇６９０万ｔ，居第二位。
１ 中国现有纤维素资源分析
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，是植物细胞壁的主要成分，是地球上最普通的有机化合物，占植物界碳含量的５０％以上。农作物秸秆、林业生产剩余物、灌木林等都是纤维素的主要来源。
１．１ 农作物秸秆
农作物秸秆是指在农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等农作物以后，残留的不能食用的茎、叶等副产品。农作物秸秆资源量与农作物产量、农业生产条件和自然条件等因素有着密切关系。一般说来，农作物秸秆资源分布的比较分散，直接计算比较困难。通常根据农作物产量和草谷比，大致估算出各种农作物秸秆的产量，即秸秆资源总量＝农作物产量×草谷比。
我国是一个农业大国，２００８年粮食产量为５．２９亿ｔ，按草谷比计算，我国稻谷、小麦、玉米、豆类、油料、棉花和薯类七种主要农作物秸秆理论资源量约为６．４６亿ｔ。秸秆作为农作物的副产品，除了能源利用外，同时也是工、农业的重要生产资源，可用作燃料、肥料、饲料、以及造纸、建材、编织和养殖食用菌等工副业的生产原料，用途广泛。根据作者的抽样调查估算，２００８年农村居民生活用能秸秆资源量约为１．３６亿ｔ，占理论资源量的２１％；直接还田约为２．３３亿ｔ，占理论资源量的３６％；饲用秸秆约为１．２９亿ｔ，占理论资源量的２０％；造纸等工业原料用秸秆约为２０００万ｔ，占理论资源量的３％；焚烧废弃秸秆约为１．２９亿ｔ，占理论资源量的２０％。综上所述，２００８年我国七种主要农作物秸秆可能源化利用资源量约为２．６５亿ｔ。
１．２ 林业剩余物
根据第六次全国森林资源清查（１９９９～２００３年）结果：全国森林面积１７４９０．９２万ｈｍ２，森林覆盖率为１８．２１％，活立木总蓄积１３６．１８亿ｍ３，森林蓄积１２４．５６亿ｍ３。林业“三剩物”主要包括采伐剩余物、造材剩余物、木材加工剩余物。
２ 中国发展第二代生物燃料的潜力
在各种纤维素来源中，多年生草本木质纤维
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Research and Approach 研究与探讨
茎进行繁殖，幼苗只需适当灌溉，基本不需要施肥，一个生长季就能长３～４ｍ高。通常情况下，从第２年开始便可以收割，产量逐年增长，五六年后达到高峰，此后保持稳产。芒草的根状茎保证了来年还会重新发芽生长，无须每年重新种植，节省了耕种和施除草剂所要消耗的劳力。
近年来，欧洲各国重视芒属植物的基因型选择和栽培技术改进，在耕地准备、越冬、施肥和植
素植物最符合生物燃料生产，作为新型能源作物，是世界各国竞相研究的重点。其中，柳枝稷、芒属植物、柳属植物等新型能源作物被认为最有发展潜力。
２．１ 柳枝稷柳枝稷为禾本科黍属，多年生暖季型草本植物，Ｃ４植物，生产力高，根系发达，耐瘠薄，洪涝和干旱，能够抵抗多种病虫害，易于收割贮存，从干旱的草原到盐碱地，甚至在开阔的森林都可以生长，北纬５５°以上无自然分布区域。作为一种引进物种，柳枝稷分布于我国的华北低山丘陵区和黄土高原的中南部。
柳枝稷具有种植费用低，生长迅速，耕种期长，生长期内２０年不需要特别维护，适应性强，肥水利用率高，产量高，经济潜能大，适合推广等优点，被认为是一种理想的生物燃料作物，我国大部分地区均适合柳枝稷生长。此外，在水土流失严重的地区（如黄土高原），种植柳枝稷还能显著的改变当地生态环境。
２０世纪９０年代初期，美国和加拿大已将柳枝稷开发为生产燃料乙醇和燃烧发电的草本植物。从１９９８年开始，欧洲各国开始调查研究柳枝稷在欧洲的适应性。我国也正在开展相关研究。目前，柳枝稷研究主要集中在柳枝稷高产品种筛选培育、种植管理等方面。
２．２ 芒草
芒草是各种芒属植物的统称，含有约１５～２０个物种，属禾本科，原生于非洲与亚洲的亚热带与热带地区。其中一个物种，中国芒的生长范围延伸到了温带亚洲，包括日本与韩国。一部分的芒属植物，如中国芒与巨芒（又名大象草）被用来生产生物燃料。也有一些芒草用来作为观赏植物，更多则以杂草的形式，生存于野外或人工设施周围。
芒草生长迅速、适应性强，耐寒、耐旱，从亚热带到温带的广阔地区都能生长，它主要通过根
保等方面都作了较多研究。英国是较早将芒草作为能源植物进行研发的国家，早在２０世纪９０年代，英国就开始从现有的芒草品种中筛选、培育适宜作为发电厂燃料的理想品种。
２．３ 柳属植物
柳属植物作为能源作物栽培的主要品种有灌木类蒿柳和毛枝柳，年产干物质可达１５～２０ｔ／ｈｍ２。适合柳树生长的土壤类型广，生产投入低。一般在种植３年后开始收获。建植后第二年开始施肥。在欧洲北部，柳树主要作为能源作物种植，育种公司向市场投放了高产、抗病虫和耐霜的新品系，许多企业参与柳树插条、建植、收获和能源转化利用等方面的经营。英国、芬兰、荷兰、丹麦和爱尔兰等国家对柳树都进行了大量的研究与开发。
２．４ 象草
象草又名紫狼尾草，系禾本科狼尾草属多年生草本植物。该植物原产于热带非洲大陆和岛屿，现广泛种植于非洲、亚洲、美洲、大洋洲的热带和亚热带地区。２０世纪３０年代从缅甸引入我国广东、四川等省试种。１９７５年前后，广东、广西的一些大型畜牧场大面积种植象草，饲喂奶牛，取得良好的成效。到２０世纪８０年代，象草的种植地区已发展到广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州、云南、福建、江西、台湾等省区。
象草植株高大，一般高２～４ｍ，最高者可达５ｍ以上。象草喜温暖湿润气候，但其适应性很强，在广西海拔１２００ｍ以下的地区均能生长良好。能耐短期轻霜，在广州、南宁能保持青绿过冬。象草具有强大根系，能深入土层，耐旱力较强。
美国在２０世纪８０年代率先将象草作为能源作物开展研究工作，经过长达２０年的研究，证明其可用于乙醇、沼气和电能的生产，通过热解和气化作用生产甲醇、合成气、热解油，通过生化转化生产燃料乙醇或沼气。
２．５ 芦竹
芦竹是禾本科芦竹属高大的Ｃ３草本植物，丛
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生，具粗而多节的根状茎。高２～６ｍ。生物产量高，在最适条件下每周可生长０．３～０．７ｍ，生物质干重２．８５ｔ／ｈ２。地下根茎发达，根系可深达１ｍ。芦竹喜湿，同时耐旱能力强。土壤适应性强，耐贫瘠和盐土，广布热带地区，我国江苏、浙江、湖南、广东、广西、四川、云南等省有分布。根据土地利用现状调查，截至１９９６年１０月，全国未利用土地总面积为２４５０８．７９万ｈｍ２，占全国土地总面积的２５．８％。其中，荒草地为４９２５．２６万ｈｍ２，西藏和新疆面积最多，分别为１１０１．９７和１０２３．４６万ｈｍ２；盐碱地约为１０１６．８２万ｈｍ２，主要分布在西北和华北的干旱和半干旱地区，包括新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、河北等省区，新疆和青海的盐碱地最多，分别为４０１．６７万ｈｍ２和３９１．３２万ｈｍ２，约４０％属轻度盐碱地，经改良后可供开发利用；沼泽地约为４３０．３４万ｈｍ２，主要分布在东北、西北，包括大小兴安岭山区洼地、三江平原低湿地、长白山山间盆地、青藏高原、新疆高山谷地，经改良后约４０％可供开发利用；裸土地约为３９２．８６万ｈｍ２，主要分布在西北干旱地区，经改良后约８０％可供开发利用；沙地约为５０４８．９２万ｈｍ２，约４％可供开发利用。综上所述，我国可利用尚未利用土地约为６０２０．５６万ｈｍ２，可用于能源作物的种植。
[5]
opportunity[EB/OL].http://ec.europa.eu/environment/climat/climate_action.htm.
寇建平,田宜水,张玉华.美国生物质能的发展状况及对我国的启示[J].可再生能源,2007,(6).[6]
广西壮族自治区乙醇办.广西壮族自治区车用乙醇汽油推广使用工作简报[R].2008.[7]
田宜水,赵立欣.我国燃料乙醇原料可持续供应初步分析[J].中国能源,2007,29(12):26-29.[8][9]
陈洪章.纤维素生物技术.北京:化学工业出版社,2005.崔明,赵立欣,田宜水,等.中国主要农作物秸秆资源能源化利用分析评价[J].农业工程学报,2008,(12).
[10]国家统计局.中国统计年鉴2009[M].北京:中国统计出版
社,2009.
[11]国家林业局.2007中国林业发展报告[M].北京:中国林业出
版社.
[12]吴斌,胡勇,马璐,等.柳枝稷的生物学研究现状及其生物能
源转化前景[J].氨基酸和生物资源,2007,29(2):8-10.[13]李高扬,李建龙,王艳,等.利用高产牧草柳枝稷生产清洁生
物质能源的研究进展[J].草业科学,2008,25(5):15-21.[14]胡松梅,龚泽修,蒋道松.生物能源植物柳枝稷简介[J].草业
科学,2008,25(6):29-33.
[15]曾祥艳.生物新燃料—芒草的开发利用[J].广西热带农业,
2007,5:37-38.
[16]丹晨,芒草.火电厂新燃料[J].生态经济,2005(12):12-13.[17]谢光辉,郭兴强,王鑫,等.能源作物资源现状与发展前景
[J].资源科学,2007,29(5):74-80.
[18]温晓娜,简有志,解新明.象草资源的综合开发利用[C].
2008年我国草业发展论坛论文集.
[19]李元.中国土地资源[M].北京:中国大地出版社,2000.
３ 结论
由于土地、水资源和增产潜力等因素的限制，利用木薯、甘薯和甜高粱茎秆等非粮能源作物发展燃料乙醇的空间有限。发展第二代生物燃料等可再生能源势在必行。我国第二代生物燃料主要包括农作物秸秆、林业生产剩余物、灌木林等，发展潜力约３．４亿ｔ，可生产纤维素乙醇５１８０万ｔ。此外，还有发展潜力的柳枝稷、芒属植物、柳属植物等新型能源作物，可在大量未利用土地资源（约６０２０万ｈｍ２）种植，为第二代生物燃料提供原料。中国发展第二代生物燃料的潜力巨大。参考文献：
[1]
International Energy Agency. From 1st- to 2nd-GenerationBiofuel Technologies[Z]. 2008.[2]
国家统计局.2008年中华人民共和国经济和社会发展统计公报[R].2009.[3]
张希良,郭庆方,常世彦,等.我国发展生物液体燃料的资源与技术潜力分析[J].中国能源,2009,31(3):10-12.[4]
European Commission (2008).The Climate action and re-newable energy package, Europe's climate change
（上接第２８页）
[8]
IPCC. 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gasinventories: volumeⅡ[ES/OL]. Japan: the Institute forGlobal Environmental Strategies, 2008.[9]
赵敏,周广胜.中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析[J].地理科学,2004,24(1):50-54.
[10]王群,章锦河,杨兴柱.黄山风景区水生态承载力分析[J].地
理研究,2009,28(4):1105-1114.
[11]朱永杰,岳瑞锋.中国森林提供化石能源用地的定量研究
[J].林业科学,2008,44(9):20-25.
[12]熊俊.基尼系数四种估算方法的比较与选择[J].商业研究,
2003,23(283):123-125.
[13]赵震宇,宋冬林.中国化石能源使用可持续性评估[J].地理
科学,2010,30(1):75-79.
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Research and Approach 研究与探讨
中国第二代生物燃料资源
发展潜力分析
田宜水
（农业部规划设计研究院，北京 １００１２５）
摘要：该文通过对中国纤维素资源进行分析，评价未来我国第二代生物燃料的发展潜力，为国家政策决策提供依据。通过对我国农作物秸秆、林业生产剩余物、灌木林等资源产量、利用现状等进行分析，得到中国现有第二代生物燃料资源量为３．４２亿ｔ，可生产纤维素乙醇５１８０万ｔ；此外，尚有未利用土地资源约为６０２０．５６万ｈｍ２，可用于柳枝稷、芒属植物、柳属植物等新型能源作物种植，中国第二代生物燃料的发展潜力巨大。
关键词：中国；第二代生物燃料；发展潜力
中图分类号：TK6 文献标识码：A 文章编号：1003-2355(2010)07-0017-04doi:10.3969/ j.issn.1003-2355.2010.07.003
Abstract: In this paper, through an analysis of cellulose resources in China to evaluate the future ofChina's 2nd generation bio-fuels development potential and provide a basis for national policy decisions. Throughanalysis of straw, forestry residues, shrubbery and other resource production, to be China's current 2nd genera-tion bio-fuels resource of 342 million ton, to produce cellulosic ethanol 51.8 million ton; in addition, theunused land resource is about 60.2056 million hm2, can be used for switchgrass, miscanthus, salix species, andother new energy crops cultivation, China has great development potential in 2nd generation bio-fuels.
Key words: China; 2nd generation bio-fuels; Development potential
引言
生物燃料是指以生物质为原料生产的液体燃料，包括燃料乙醇、生物柴油以及二甲醚等，可以用来替代传统的化石能源。与常规的化石燃料相比，使用生物燃料可有效地减少温室气体排放，促进区域经济发展，提高能源自给率，减少能源进口的经济负担，提升面对能源供给突发事件的应对能力，保证了国家能源安全。目前，许多国家的政府积极促进生物燃料发展。自２０００年开始，美国先后通过了《生物质研究法》、《农业法令》、《能源政策法案》、《能源自主和安全法案》、《能源法案》等法律法规，提出到２０１２年，将生物燃料产量提高到２８３９万ｔ的目标。
２０世纪末，利用粮食相对过剩的条件，我国
开始发展生物燃料。“十五”期间，国家在河南、安徽、吉林和黑龙江等４省分别建设了以陈化粮（玉米、小麦）为原料的燃料乙醇生产厂，年产燃料乙醇１３４万ｔ，并在９个省开展车用乙醇汽油销售。由于我国人多地少，耕地资源紧缺，粮食供需处于紧平衡，国家提出利用盐碱地、荒山和荒地等未利用土地发展非粮能源作物为原料生产生物燃料。２００８年１月，广西建成以木薯为原料２０万ｔ／ａ燃料乙醇项目，已于同年４月１５日实现广西全区使用车用乙醇汽油。
自２００８年以来，化石燃料价格上涨，有人认为使用大量粮食转化生物燃料导致全球范围的粮荒，第一代生物燃料饱受争议。由于土地、水资源和增产潜力等因素的限制，利用木薯、甘薯和
收稿日期：2010-03-08
作者简介：田宜水（1972-），男，高级工程师，主要从事节能，可再生能源技术和设备的研究、开发与推广以及能源政策的研究等工作。
Ｖｏｌ． ３２ Ｎｏ． ７ Ｊｕｌｙ ２０１０第３２卷 第７期 ２０１０年７月
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研究与探讨 Research and Approach
甜高粱茎秆等非粮能源作物发展燃料乙醇的空间有限。目前，世界各国都在着力研发第二代生物燃料。第二代生物燃料是指利用木质纤维素为原料生产的生物燃料。中国幅员辽阔，地域、资源复杂，目前缺乏对第二代生物燃料的原料——纤维素资源可利用性的详细研究。本文拟通过对中国纤维素资源潜力进行分析，评价未来我国第二代生物燃料的发展潜力，为国家宏观政策决策提供依据。
１．２．１ 采伐、造材剩余物
采伐剩余物主要包括枝丫、树梢、树皮、树叶等。根据对我国各大林区采伐地的抽样调查，采伐、造材剩余物（包括树干梢头、枝桠和树叶）约占林木生物量的４０％。根据国务院批准的“十一五”期间森林采伐限额，全国每年限额采伐指标为２．５亿ｍ３，可产生采伐、造材剩余物约１．１亿ｔ。其中，可用于能源用途的采伐、造材剩余物约占总量２０％，为２２００万ｔ。
１．２．２ 木材加工剩余物
木材加工剩余物主要包括树皮、板皮、边条和下脚料、锯末和刨花等。２００８年，全国原木加工量总计为１１０６５万ｍ３。根据对木材加工厂的抽样调查，综合考虑各地的实际情况，估计木材加工剩余物数量约占原木的３４．４％，可推算出全国木材加工剩余物约为３８０６万ｍ３，换算重量为３４２６万ｔ。目前，木材加工剩余物总量中大多用于生产纤维板、制浆造纸等，少量用作燃料，目前可利用资源量约占３０％，为１０００万ｔ。
１．３ 灌木林
灌木林是重要的林木资源。根据第六次森林资源清查数据，我国现有灌木林面积４５３０万ｈｍ２，主要分布在西藏、四川、内蒙古、云南、青海、新疆、甘肃等７省区，面积合计３１３２万ｈｍ２，占全国灌木林面积的６９％。根据已有研究成果，灌木林的生物量为每公顷２～８ｔ，如果以每公顷４ｔ计算，全国灌木林的现有生物量为１．８亿ｔ。根据沙生灌木的生物学特性，为促其生长，每隔几年需要平茬复壮一次，各种树种平茬产量并不相同。如果以每公顷可获得剩余物约３ｔ计算，全灌木林平茬复壮后的剩余物总量为１．３５亿ｔ，如果按照３年平茬复壮一次，则年均产量约４５００万ｔ，绝大部分可作为能源利用。
需要说明的是，灌木林大多生长在森林分布线以上的地区，以及自然条件恶劣、生态脆弱的地区，因此利用难度很大。
１．４ 结果分析
通过上述分析，我们可以得到中国现有第二代生物燃料资源量为３．４２亿ｔ，可生产纤维素乙醇５１８０万ｔ，见表１。其中，农作物秸秆可生产纤维素４０００万ｔ，居第一位；灌木林可生产纤维素乙醇６９０万ｔ，居第二位。
１ 中国现有纤维素资源分析
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，是植物细胞壁的主要成分，是地球上最普通的有机化合物，占植物界碳含量的５０％以上。农作物秸秆、林业生产剩余物、灌木林等都是纤维素的主要来源。
１．１ 农作物秸秆
农作物秸秆是指在农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等农作物以后，残留的不能食用的茎、叶等副产品。农作物秸秆资源量与农作物产量、农业生产条件和自然条件等因素有着密切关系。一般说来，农作物秸秆资源分布的比较分散，直接计算比较困难。通常根据农作物产量和草谷比，大致估算出各种农作物秸秆的产量，即秸秆资源总量＝农作物产量×草谷比。
我国是一个农业大国，２００８年粮食产量为５．２９亿ｔ，按草谷比计算，我国稻谷、小麦、玉米、豆类、油料、棉花和薯类七种主要农作物秸秆理论资源量约为６．４６亿ｔ。秸秆作为农作物的副产品，除了能源利用外，同时也是工、农业的重要生产资源，可用作燃料、肥料、饲料、以及造纸、建材、编织和养殖食用菌等工副业的生产原料，用途广泛。根据作者的抽样调查估算，２００８年农村居民生活用能秸秆资源量约为１．３６亿ｔ，占理论资源量的２１％；直接还田约为２．３３亿ｔ，占理论资源量的３６％；饲用秸秆约为１．２９亿ｔ，占理论资源量的２０％；造纸等工业原料用秸秆约为２０００万ｔ，占理论资源量的３％；焚烧废弃秸秆约为１．２９亿ｔ，占理论资源量的２０％。综上所述，２００８年我国七种主要农作物秸秆可能源化利用资源量约为２．６５亿ｔ。
１．２ 林业剩余物
根据第六次全国森林资源清查（１９９９～２００３年）结果：全国森林面积１７４９０．９２万ｈｍ２，森林覆盖率为１８．２１％，活立木总蓄积１３６．１８亿ｍ３，森林蓄积１２４．５６亿ｍ３。林业“三剩物”主要包括采伐剩余物、造材剩余物、木材加工剩余物。
２ 中国发展第二代生物燃料的潜力
在各种纤维素来源中，多年生草本木质纤维
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第３２卷 第７期 ２０１０年７月 Ｖｏｌ． ３２ Ｎｏ． ７ Ｊｕｌｙ ２０１０
Research and Approach 研究与探讨
茎进行繁殖，幼苗只需适当灌溉，基本不需要施肥，一个生长季就能长３～４ｍ高。通常情况下，从第２年开始便可以收割，产量逐年增长，五六年后达到高峰，此后保持稳产。芒草的根状茎保证了来年还会重新发芽生长，无须每年重新种植，节省了耕种和施除草剂所要消耗的劳力。
近年来，欧洲各国重视芒属植物的基因型选择和栽培技术改进，在耕地准备、越冬、施肥和植
素植物最符合生物燃料生产，作为新型能源作物，是世界各国竞相研究的重点。其中，柳枝稷、芒属植物、柳属植物等新型能源作物被认为最有发展潜力。
２．１ 柳枝稷柳枝稷为禾本科黍属，多年生暖季型草本植物，Ｃ４植物，生产力高，根系发达，耐瘠薄，洪涝和干旱，能够抵抗多种病虫害，易于收割贮存，从干旱的草原到盐碱地，甚至在开阔的森林都可以生长，北纬５５°以上无自然分布区域。作为一种引进物种，柳枝稷分布于我国的华北低山丘陵区和黄土高原的中南部。
柳枝稷具有种植费用低，生长迅速，耕种期长，生长期内２０年不需要特别维护，适应性强，肥水利用率高，产量高，经济潜能大，适合推广等优点，被认为是一种理想的生物燃料作物，我国大部分地区均适合柳枝稷生长。此外，在水土流失严重的地区（如黄土高原），种植柳枝稷还能显著的改变当地生态环境。
２０世纪９０年代初期，美国和加拿大已将柳枝稷开发为生产燃料乙醇和燃烧发电的草本植物。从１９９８年开始，欧洲各国开始调查研究柳枝稷在欧洲的适应性。我国也正在开展相关研究。目前，柳枝稷研究主要集中在柳枝稷高产品种筛选培育、种植管理等方面。
２．２ 芒草
芒草是各种芒属植物的统称，含有约１５～２０个物种，属禾本科，原生于非洲与亚洲的亚热带与热带地区。其中一个物种，中国芒的生长范围延伸到了温带亚洲，包括日本与韩国。一部分的芒属植物，如中国芒与巨芒（又名大象草）被用来生产生物燃料。也有一些芒草用来作为观赏植物，更多则以杂草的形式，生存于野外或人工设施周围。
芒草生长迅速、适应性强，耐寒、耐旱，从亚热带到温带的广阔地区都能生长，它主要通过根
保等方面都作了较多研究。英国是较早将芒草作为能源植物进行研发的国家，早在２０世纪９０年代，英国就开始从现有的芒草品种中筛选、培育适宜作为发电厂燃料的理想品种。
２．３ 柳属植物
柳属植物作为能源作物栽培的主要品种有灌木类蒿柳和毛枝柳，年产干物质可达１５～２０ｔ／ｈｍ２。适合柳树生长的土壤类型广，生产投入低。一般在种植３年后开始收获。建植后第二年开始施肥。在欧洲北部，柳树主要作为能源作物种植，育种公司向市场投放了高产、抗病虫和耐霜的新品系，许多企业参与柳树插条、建植、收获和能源转化利用等方面的经营。英国、芬兰、荷兰、丹麦和爱尔兰等国家对柳树都进行了大量的研究与开发。
２．４ 象草
象草又名紫狼尾草，系禾本科狼尾草属多年生草本植物。该植物原产于热带非洲大陆和岛屿，现广泛种植于非洲、亚洲、美洲、大洋洲的热带和亚热带地区。２０世纪３０年代从缅甸引入我国广东、四川等省试种。１９７５年前后，广东、广西的一些大型畜牧场大面积种植象草，饲喂奶牛，取得良好的成效。到２０世纪８０年代，象草的种植地区已发展到广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州、云南、福建、江西、台湾等省区。
象草植株高大，一般高２～４ｍ，最高者可达５ｍ以上。象草喜温暖湿润气候，但其适应性很强，在广西海拔１２００ｍ以下的地区均能生长良好。能耐短期轻霜，在广州、南宁能保持青绿过冬。象草具有强大根系，能深入土层，耐旱力较强。
美国在２０世纪８０年代率先将象草作为能源作物开展研究工作，经过长达２０年的研究，证明其可用于乙醇、沼气和电能的生产，通过热解和气化作用生产甲醇、合成气、热解油，通过生化转化生产燃料乙醇或沼气。
２．５ 芦竹
芦竹是禾本科芦竹属高大的Ｃ３草本植物，丛
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研究与探讨 Research and Approach
生，具粗而多节的根状茎。高２～６ｍ。生物产量高，在最适条件下每周可生长０．３～０．７ｍ，生物质干重２．８５ｔ／ｈ２。地下根茎发达，根系可深达１ｍ。芦竹喜湿，同时耐旱能力强。土壤适应性强，耐贫瘠和盐土，广布热带地区，我国江苏、浙江、湖南、广东、广西、四川、云南等省有分布。根据土地利用现状调查，截至１９９６年１０月，全国未利用土地总面积为２４５０８．７９万ｈｍ２，占全国土地总面积的２５．８％。其中，荒草地为４９２５．２６万ｈｍ２，西藏和新疆面积最多，分别为１１０１．９７和１０２３．４６万ｈｍ２；盐碱地约为１０１６．８２万ｈｍ２，主要分布在西北和华北的干旱和半干旱地区，包括新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、河北等省区，新疆和青海的盐碱地最多，分别为４０１．６７万ｈｍ２和３９１．３２万ｈｍ２，约４０％属轻度盐碱地，经改良后可供开发利用；沼泽地约为４３０．３４万ｈｍ２，主要分布在东北、西北，包括大小兴安岭山区洼地、三江平原低湿地、长白山山间盆地、青藏高原、新疆高山谷地，经改良后约４０％可供开发利用；裸土地约为３９２．８６万ｈｍ２，主要分布在西北干旱地区，经改良后约８０％可供开发利用；沙地约为５０４８．９２万ｈｍ２，约４％可供开发利用。综上所述，我国可利用尚未利用土地约为６０２０．５６万ｈｍ２，可用于能源作物的种植。
[5]
opportunity[EB/OL].http://ec.europa.eu/environment/climat/climate_action.htm.
寇建平,田宜水,张玉华.美国生物质能的发展状况及对我国的启示[J].可再生能源,2007,(6).[6]
广西壮族自治区乙醇办.广西壮族自治区车用乙醇汽油推广使用工作简报[R].2008.[7]
田宜水,赵立欣.我国燃料乙醇原料可持续供应初步分析[J].中国能源,2007,29(12):26-29.[8][9]
陈洪章.纤维素生物技术.北京:化学工业出版社,2005.崔明,赵立欣,田宜水,等.中国主要农作物秸秆资源能源化利用分析评价[J].农业工程学报,2008,(12).
[10]国家统计局.中国统计年鉴2009[M].北京:中国统计出版
社,2009.
[11]国家林业局.2007中国林业发展报告[M].北京:中国林业出
版社.
[12]吴斌,胡勇,马璐,等.柳枝稷的生物学研究现状及其生物能
源转化前景[J].氨基酸和生物资源,2007,29(2):8-10.[13]李高扬,李建龙,王艳,等.利用高产牧草柳枝稷生产清洁生
物质能源的研究进展[J].草业科学,2008,25(5):15-21.[14]胡松梅,龚泽修,蒋道松.生物能源植物柳枝稷简介[J].草业
科学,2008,25(6):29-33.
[15]曾祥艳.生物新燃料—芒草的开发利用[J].广西热带农业,
2007,5:37-38.
[16]丹晨,芒草.火电厂新燃料[J].生态经济,2005(12):12-13.[17]谢光辉,郭兴强,王鑫,等.能源作物资源现状与发展前景
[J].资源科学,2007,29(5):74-80.
[18]温晓娜,简有志,解新明.象草资源的综合开发利用[C].
2008年我国草业发展论坛论文集.
[19]李元.中国土地资源[M].北京:中国大地出版社,2000.
３ 结论
由于土地、水资源和增产潜力等因素的限制，利用木薯、甘薯和甜高粱茎秆等非粮能源作物发展燃料乙醇的空间有限。发展第二代生物燃料等可再生能源势在必行。我国第二代生物燃料主要包括农作物秸秆、林业生产剩余物、灌木林等，发展潜力约３．４亿ｔ，可生产纤维素乙醇５１８０万ｔ。此外，还有发展潜力的柳枝稷、芒属植物、柳属植物等新型能源作物，可在大量未利用土地资源（约６０２０万ｈｍ２）种植，为第二代生物燃料提供原料。中国发展第二代生物燃料的潜力巨大。参考文献：
[1]
International Energy Agency. From 1st- to 2nd-GenerationBiofuel Technologies[Z]. 2008.[2]
国家统计局.2008年中华人民共和国经济和社会发展统计公报[R].2009.[3]
张希良,郭庆方,常世彦,等.我国发展生物液体燃料的资源与技术潜力分析[J].中国能源,2009,31(3):10-12.[4]
European Commission (2008).The Climate action and re-newable energy package, Europe's climate change
（上接第２８页）
[8]
IPCC. 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gasinventories: volumeⅡ[ES/OL]. Japan: the Institute forGlobal Environmental Strategies, 2008.[9]
赵敏,周广胜.中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析[J].地理科学,2004,24(1):50-54.
[10]王群,章锦河,杨兴柱.黄山风景区水生态承载力分析[J].地
理研究,2009,28(4):1105-1114.
[11]朱永杰,岳瑞锋.中国森林提供化石能源用地的定量研究
[J].林业科学,2008,44(9):20-25.
[12]熊俊.基尼系数四种估算方法的比较与选择[J].商业研究,
2003,23(283):123-125.
[13]赵震宇,宋冬林.中国化石能源使用可持续性评估[J].地理
科学,2010,30(1):75-79.
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