关于作者
中国科学院老科学家科普演讲团副团长；中国科学院微生物研究所研究员，博士生导师，中国科学院研究生院教授；中国生物工程学会继续教育工作委员会主任、工业与与环境委员会委员，中国生物化学与分子生物学学会工业生化委员会委员，中国微生物学会酶与酶工程委员会委员。主要从事酶学、酶工程、基因工程和生化工程研究。
我国生物能源的出路（能源问题与生物技术系列四）
孙万儒
2011年04月18日
我国虽然耕地面积只占国土面积的14.21%，但是山地丘陵和高原约占国土总面积的69％，地处从亚热带到寒带，气候变化大，除了南方雨水丰富地区外，大多数因土薄、肥差、缺水不适宜种植农作物，但多数地区可以营造耐旱、耐贫瘠，木本生物柴油原料林。南方部分地区可以营造三叶橡胶树，这是种高大常绿乔木，在树干上打洞，就会有胶汁不断流出，其化学成分同柴油极其相似，无需加工提炼，可当柴油使用，每亩每年可收获生物石油8～9桶。
麻风树（小桐子）为大戟科落叶灌木或小乔木，喜光，是有较强耐旱、耐瘠薄、抗病虫害能力的油料木本植物。因生长迅速，生命力强，是保水固土、防沙化、改良土壤的主要树种。干果产量为600～800公斤/亩，其种仁含油率50～80%，是良好的生物柴油原料。
光皮树分布于黄河以南地区，喜光、耐寒，在肥沃、湿润、酸性及石灰岩土生长良好，抗病虫害能力强，树龄可长达200年，嫁接苗2～3年即可结果，产量高，树体矮化便于管理。全果含油酸和亚油酸高达77.68%，果实直接加工制油，加工成本低廉，得油率高，生产的生物柴油理化性质优良。
黄连木自河北、山东，南至广东、广西，东到台湾，西南至四川、云南，都有野生和栽培，以河北、河南、山西、陕西等省最多。它喜光，不耐严寒，在酸性、中性、微碱性土壤上均能生长，对二氧化硫和烟的抗性较强，抗病力也强。果壳含油量3.28%，种子含油量35.05%，种仁含油量56.5%，是制取生物柴油的上佳原料。
文冠果是落叶乔木，为我国特有木本油料树种，生长秦岭淮河以北海拔400米～1,400米的山地和丘陵地带。喜光，适应性较强，较耐干旱、瘠薄，抗寒性强，耐盐碱，但不耐涝。在黄土高原每亩产年产100～1300公斤，种子含油30～36%，种仁含油50～70%，油脂可直接用于生产生物柴油。
我国有油料木本植物300多种，可根据当地的气候、土质等自然条件选择适合品种种植，不仅可以绿化荒山，防治水土流失，改造生态环境，还可以变荒山为生物燃料生产基地，增加当地就业和收入，将劣势变为优势。
南方丘陵山地，气候湿润，适合种植多年生草本植物，象草（紫狼尾草）因大象爱吃而得名，是我国南方饲养畜禽重要的青绿饲料。喜温湿，但也耐旱，适应性很强，再生能力强，生长迅速，以沙、粘和微酸性肥沃疏松土壤为宜。植株高大，一般2～3米，年产鲜草5～10吨/亩，高者可产30吨/亩。每年可刈割6～8次，利用年限为4～6年。一亩年均可获800公斤生物燃料。比其它现有的任何能源植物都高产，而且种植成本很低，还不到种油菜成本的1/3，可是变成石油所产生的能量却相当于用菜籽油提炼的生物柴油的两倍。
芒草原产于我国南北各地，耐寒，耐旱，适应性强，喜阳光和湿润的沙质壤土。每亩平均产量近1吨芒草，相当于三桶原油。
我国沙化土地面积达174.3万平方千米，占国土面积的18.2%，属于干旱或半干旱地区。可以用于种植耐干旱、耐贫瘠的能源植物。如菊芋（洋姜，鬼子姜），为多年生草本植物，我国南北各地均有栽培。其喜沙地、抗逆性强，抗旱抗风沙，降水在150mm以上均可生长，适于高寒沙荒地种植；它再生性极强，一次播种后，第三年即可收获，收获后有块茎残存土中，翌年可不再播种，但为了植株分布均匀，过密的地方要疏苗，缺株的地方要补栽。如果收获时有计划预留块茎在地里，第二年无需播种，即可继续生长，达到多年连续生产目的；由于菊芋耐旱、耐寒、可自我繁殖，加之无任何病虫害，因此只要把菊芋种上就基本不用作特别管理，除种植、收获时需要人工外，无需其它投入，成本低、见效快。其生物量大，产量高，菊芋地上部茎叶和地下部块茎营养丰富，是优良的家畜饲料。亩产鲜块茎可达1500公斤。鲜块茎中富含淀粉和的聚果糖（菊粉糖），含量为10～15%，经酶法加工可生产食品工业的重要原料：高果糖糖浆和低果聚糖，也是生产燃料酒精的优质原料。菊芋可以每年以20倍的速度繁殖扩张，只需2～3年时间就会在地表形成一层由菊芋的茎和根系编织而成的防护网络，从而有效固定地表层的水份和沙土，起到固沙、防沙作用，可以改善干旱、半干旱地区生态。菊芋可谓是一种不可多得的生态经济型植物。
黄鼠草（鼠忧草），由于黄鼠等啮齿动物害怕它的气味，被人们称其为“黄鼠草”或“鼠忧草”，1亩可提炼60～70公斤的燃油，经杂交人工，每亩产量可高达400公斤。这种植物可以在沙漠和半沙漠地带生长，既不与其它植物争地，又能改善生态环境。目前美国已开始大面积种植这种油料植物。
我国各类盐渍土地总面积近15亿亩，其中盐碱地近3亿亩，而滩涂盐碱地面积为4500万亩。黄河、长江、珠江、辽河、海河等入海河流每年挟带15亿吨泥沙在潮间带淤积，使沿海滩涂不断扩展，每年淤长面积约30～45万亩。如果种植耐盐碱能源植物，不但可以改良盐碱地，同时可为生物燃料生产提供大量的原料。
比如甜高粱，原是热带作物，但由于种质资源丰富，品种繁多，生长期自3～7个月不等，可在热带、亚热带、温带地区栽培。甜高粱耐旱、耐涝、耐盐碱，生长期短。美国的实验研究结果表明，它对水分的需要量仅为甘蔗的1/3，玉米的1/2。对肥料的需求只有甘蔗的35～40%。在热带地区，甜高粱一年可收获2～3次，在生长旺季平均每天长高12cm。甜高粱的种子富含淀粉，茎秆含糖锤度为17～21，高于甜菜，可与甘蔗媲美，是一种优良的糖料原料。甜高粱总的碳水化合物的产量为玉米的二倍，都可用作酒精的生产原料，每亩可生产约400～500升燃料酒精（单季），是一种非常理想的能源作物。而被称为太阳能最有效的转化器的甘蔗，每亩仅产酒精312升，甜高粱的燃料酒精产量比甘蔗高1.3倍，比玉米高2.34倍，比马铃薯高1.67倍，是甜菜高1.21倍。另外甜高粱综合利用价值大，不仅种子可食，种子、茎秆和叶子可作饲料，也是工业原料。甜高粱茎秆中含有的18～24％的纤维素，茎秆轧糖后，剩余的纤维素具有同质片状结构，有很高的密度，非常适于作造纸和板材的生产原材料。因此甜高粱既是优良的能源作物，又是改良盐碱地的生态作物，因此在盐碱地上种植甜高粱即具有巨大的经济效益，有具有良好的生态效益。
在自然界还有许多耐盐产油植物，如籽粒苋、海滨锦葵、油莎豆、木瓜、碱谷等均可在盐碱地和滩涂地种质，即可达到改良盐碱地的目的，又可生产油脂，用于生物柴油的生产。
总之，利用山地、丘陵、干旱、半干旱沙地和盐碱地、滩涂地种植能源作物可以一举五得，解决能源问题，改善生态环境，不与粮争地，促进农业发展，增加就业，提高农民收入。才能够实现生物能源非粮、非耕地化，不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利的目的。是解决我国农业、能源、环境、土地资源利用难题的最佳切合点。是适合我我国各地的气候，地理环境和土壤结构差异较大，种植能源植物必须因地制宜，选择适合当地条件的品种。种植面积应当以不破坏当地的自然环境和植被为限，种植品种不可单一，特别要注意生物多样性问题，不要为生物燃料的发展付出生态被破坏的巨大代价。要吸收巴西、菲利宾和澳大利亚的经验教训。
麻风树（小桐子）为大戟科落叶灌木或小乔木，喜光，是有较强耐旱、耐瘠薄、抗病虫害能力的油料木本植物。因生长迅速，生命力强，是保水固土、防沙化、改良土壤的主要树种。干果产量为600～800公斤/亩，其种仁含油率50～80%，是良好的生物柴油原料。
光皮树分布于黄河以南地区，喜光、耐寒，在肥沃、湿润、酸性及石灰岩土生长良好，抗病虫害能力强，树龄可长达200年，嫁接苗2～3年即可结果，产量高，树体矮化便于管理。全果含油酸和亚油酸高达77.68%，果实直接加工制油，加工成本低廉，得油率高，生产的生物柴油理化性质优良。
黄连木自河北、山东，南至广东、广西，东到台湾，西南至四川、云南，都有野生和栽培，以河北、河南、山西、陕西等省最多。它喜光，不耐严寒，在酸性、中性、微碱性土壤上均能生长，对二氧化硫和烟的抗性较强，抗病力也强。果壳含油量3.28%，种子含油量35.05%，种仁含油量56.5%，是制取生物柴油的上佳原料。
文冠果是落叶乔木，为我国特有木本油料树种，生长秦岭淮河以北海拔400米～1,400米的山地和丘陵地带。喜光，适应性较强，较耐干旱、瘠薄，抗寒性强，耐盐碱，但不耐涝。在黄土高原每亩产年产100～1300公斤，种子含油30～36%，种仁含油50～70%，油脂可直接用于生产生物柴油。
我国有油料木本植物300多种，可根据当地的气候、土质等自然条件选择适合品种种植，不仅可以绿化荒山，防治水土流失，改造生态环境，还可以变荒山为生物燃料生产基地，增加当地就业和收入，将劣势变为优势。
南方丘陵山地，气候湿润，适合种植多年生草本植物，象草（紫狼尾草）因大象爱吃而得名，是我国南方饲养畜禽重要的青绿饲料。喜温湿，但也耐旱，适应性很强，再生能力强，生长迅速，以沙、粘和微酸性肥沃疏松土壤为宜。植株高大，一般2～3米，年产鲜草5～10吨/亩，高者可产30吨/亩。每年可刈割6～8次，利用年限为4～6年。一亩年均可获800公斤生物燃料。比其它现有的任何能源植物都高产，而且种植成本很低，还不到种油菜成本的1/3，可是变成石油所产生的能量却相当于用菜籽油提炼的生物柴油的两倍。
芒草原产于我国南北各地，耐寒，耐旱，适应性强，喜阳光和湿润的沙质壤土。每亩平均产量近1吨芒草，相当于三桶原油。
我国沙化土地面积达174.3万平方千米，占国土面积的18.2%，属于干旱或半干旱地区。可以用于种植耐干旱、耐贫瘠的能源植物。如菊芋（洋姜，鬼子姜），为多年生草本植物，我国南北各地均有栽培。其喜沙地、抗逆性强，抗旱抗风沙，降水在150mm以上均可生长，适于高寒沙荒地种植；它再生性极强，一次播种后，第三年即可收获，收获后有块茎残存土中，翌年可不再播种，但为了植株分布均匀，过密的地方要疏苗，缺株的地方要补栽。如果收获时有计划预留块茎在地里，第二年无需播种，即可继续生长，达到多年连续生产目的；由于菊芋耐旱、耐寒、可自我繁殖，加之无任何病虫害，因此只要把菊芋种上就基本不用作特别管理，除种植、收获时需要人工外，无需其它投入，成本低、见效快。其生物量大，产量高，菊芋地上部茎叶和地下部块茎营养丰富，是优良的家畜饲料。亩产鲜块茎可达1500公斤。鲜块茎中富含淀粉和的聚果糖（菊粉糖），含量为10～15%，经酶法加工可生产食品工业的重要原料：高果糖糖浆和低果聚糖，也是生产燃料酒精的优质原料。菊芋可以每年以20倍的速度繁殖扩张，只需2～3年时间就会在地表形成一层由菊芋的茎和根系编织而成的防护网络，从而有效固定地表层的水份和沙土，起到固沙、防沙作用，可以改善干旱、半干旱地区生态。菊芋可谓是一种不可多得的生态经济型植物。
黄鼠草（鼠忧草），由于黄鼠等啮齿动物害怕它的气味，被人们称其为“黄鼠草”或“鼠忧草”，1亩可提炼60～70公斤的燃油，经杂交人工，每亩产量可高达400公斤。这种植物可以在沙漠和半沙漠地带生长，既不与其它植物争地，又能改善生态环境。目前美国已开始大面积种植这种油料植物。
我国各类盐渍土地总面积近15亿亩，其中盐碱地近3亿亩，而滩涂盐碱地面积为4500万亩。黄河、长江、珠江、辽河、海河等入海河流每年挟带15亿吨泥沙在潮间带淤积，使沿海滩涂不断扩展，每年淤长面积约30～45万亩。如果种植耐盐碱能源植物，不但可以改良盐碱地，同时可为生物燃料生产提供大量的原料。
比如甜高粱，原是热带作物，但由于种质资源丰富，品种繁多，生长期自3～7个月不等，可在热带、亚热带、温带地区栽培。甜高粱耐旱、耐涝、耐盐碱，生长期短。美国的实验研究结果表明，它对水分的需要量仅为甘蔗的1/3，玉米的1/2。对肥料的需求只有甘蔗的35～40%。在热带地区，甜高粱一年可收获2～3次，在生长旺季平均每天长高12cm。甜高粱的种子富含淀粉，茎秆含糖锤度为17～21，高于甜菜，可与甘蔗媲美，是一种优良的糖料原料。甜高粱总的碳水化合物的产量为玉米的二倍，都可用作酒精的生产原料，每亩可生产约400～500升燃料酒精（单季），是一种非常理想的能源作物。而被称为太阳能最有效的转化器的甘蔗，每亩仅产酒精312升，甜高粱的燃料酒精产量比甘蔗高1.3倍，比玉米高2.34倍，比马铃薯高1.67倍，是甜菜高1.21倍。另外甜高粱综合利用价值大，不仅种子可食，种子、茎秆和叶子可作饲料，也是工业原料。甜高粱茎秆中含有的18～24％的纤维素，茎秆轧糖后，剩余的纤维素具有同质片状结构，有很高的密度，非常适于作造纸和板材的生产原材料。因此甜高粱既是优良的能源作物，又是改良盐碱地的生态作物，因此在盐碱地上种植甜高粱即具有巨大的经济效益，有具有良好的生态效益。
在自然界还有许多耐盐产油植物，如籽粒苋、海滨锦葵、油莎豆、木瓜、碱谷等均可在盐碱地和滩涂地种质，即可达到改良盐碱地的目的，又可生产油脂，用于生物柴油的生产。
总之，利用山地、丘陵、干旱、半干旱沙地和盐碱地、滩涂地种植能源作物可以一举五得，解决能源问题，改善生态环境，不与粮争地，促进农业发展，增加就业，提高农民收入。才能够实现生物能源非粮、非耕地化，不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利的目的。是解决我国农业、能源、环境、土地资源利用难题的最佳切合点。是适合我我国各地的气候，地理环境和土壤结构差异较大，种植能源植物必须因地制宜，选择适合当地条件的品种。种植面积应当以不破坏当地的自然环境和植被为限，种植品种不可单一，特别要注意生物多样性问题，不要为生物燃料的发展付出生态被破坏的巨大代价。要吸收巴西、菲利宾和澳大利亚的经验教训。