我国能源植物种植的环境效应研究

生物能源一般被认为能够减少碳排放，有效抑制传统能源消费导致的增温效应。许多国家都作其作为今后战略替代资源之一，积极推动生物能源发展。但是，大面积种植能源植物导致土地利用方式发生很大变化，由此引发一系列生态环境负面效应，使生物能源的"绿色程度"受到质疑。因此，研究能源植物种植的环境效应对于生物能源产业的健康发展与地区农业可持续发展均具有重要意义。本项目以我国具有发展前景且已大面积种植的能源植物木薯、柳枝稷和麻风树为研究对象，通过在种植地区对关键环境因子进行监测与大量调研分析，综合评价现有管理技术条件下所选能源植物的环境效应，以期为地方政府或企业选择能源植物、规划种植布局以及今后制定国家生物燃料环境标准提供科学参考。研究内容包括：能源植物种植过程的生态环境效应、能量平衡、碳平衡，在此基础上进行能源植物种植的综合环境效应评价及主要影响因子分析，并制定我国能源植物种植的环境可持续标准。

对能源安全的关注以及对温室气体减排的期望是全球推动生物燃料产业发展的两大主要动力。本研究将能源植物种植纳入生物能源全生命周期分析中,分析能源植物种植潜力及适宜空间布局，建立碳平衡与能量平衡分析模型。主要结论如下：.1．我国大面积部署能源植物将对农业用地构成压力，且具有一定生态风险。以广西木薯为例，影响木薯种植适宜性的限制因子由大到小分别为地形、土壤和气候条件。广西木薯种植潜力为现有种植面积5倍多。但如果考虑其他农作物用地，则其拓展空间非常有限。鉴于目前我国农地利用已很充分，大规模发展能源植物只能依靠开发边际土地，甚至林地或其他土地资源，这必将破坏生态环境。.2.木薯燃料乙醇生命周期碳排放效应研究：（1）碳排放主要来自原料种植与加工转化环节，其碳排放量分别占总排放量的46.61%和50.33%，运输过程造成的碳排放相对较小；（2）木薯种植环节碳排放主要来自化肥的使用及对土壤碳库的破坏，其碳排放分别占种植环节总排放的24.41%和61.97%；（3）加工环节碳排放主要来自原料的蒸煮液化、蒸馏和脱水过程，其碳排放分别占加工环节总排放的29.43%、42.29%和22.29%，改进加工转化技术对减少此环节碳排放至关重要。（4）目前我国木薯燃料乙醇的碳排放为24.16gC/MJ，比汽油高27.83%，呈现负效益；若采用新技术，则其碳排放下降到16.93gC/MJ，为汽油的89.58%；倘若能进一步避免木薯种植对土壤碳库的破坏，并加强副产品的二次利用，则这一比例将下降到64.28%。.3.木薯燃料乙醇生命周期能量平衡研究：（1）原料种植、加工转化和运输环节能量投入分别占能量总投入的34.72%、59.62%和5.66%；（2）木薯原料种植阶段能量投入为2.3×104MJ/hm2，化肥投入占能量总投入的61.84%，其中尤以氮肥为最，占能量总投入的52.14%；农药和地膜投能占总29.40%；（3）加工转化阶段耗能最多，其中蒸煮液化、蒸馏和脱水三个技术环节的能量投入合计占总能耗的95.10%；（4）无论是否采用新工艺，我国木薯燃料乙醇生产的能量产出均大于能量投入。采用新技术，可提高燃料乙醇出产率、降低单位能耗，其能源效率可提高32.76%。如果对副产品加以再利用，木薯燃料乙醇的能量总投入可降低31.51%。新技术条件下单位乙醇净能量产出能够达到传统技术水平的3.7倍。