张正斌 徐萍

    以前我们对中国利用剩余粮食发展乙醇，利用作物秸秆直燃进行发电，有一定的担忧和看法，但怕生产误解，写了半截的文章一直没有敢去发表有关看法，最近看到科学时报“中国政府叫停粮食乙醇生产，中国替代能源再寻新路”的文章，产生了共鸣。现就科学发展生物能源的若干问题进行探讨，希望得到有关方面的重视和正确对待。希望大家都奔着资源节约，高效循环利用，和谐发展的方向，发展中国有特色的生物质能源，使中国的生物质能源发展不是因为与粮食安全竞争而因此叫停，而是继续利用其他非粮生物能源物质，健康有序，科学合理，可持续地发展。

    生物能源是在化石(石油、天然气等)能源危机情况下发展的一种替代能源，是一个新生事物，在国内外都有很快的发展。例如，巴西利用甘蔗发展乙醇燃料，取得了很大的成功，成为世界生物能源的典范。因此，无疑，生物能源的研究和发展，在有的方面是值得肯定的，并值得进一步深入开拓研究领域。中国是一个能源短缺的国家，已经成为我国经济发展的瓶颈，在国家十一五中长期规划里给予了头等地位的重视，因此，如何发展新的生物能源技术和产业，对中国来说，永远是一个重要的课题。

    目前中国生物质能源发展迅速，但也出现了些问题，值得我们认真思考和正确对待，并进一步寻找新的生物能源发展出路。例如，随着世界生物能源的快速发展，特别是中国这个人口大国，粮食安全是个头等大事；另外，利用剩余粮食如玉米等作为饲料的养殖业，也在中国动物性(蛋白质)食品安全方面有顶梁柱的关键作用。由于利用大量的粮食作物如玉米等作为生物能源的原料来生产大量的生物能源乙醇等，目前已经对中国和其他国家的粮食和食物安全造成一定了影响，出现了生物能源制造与人口粮食消费和畜牧业饲料消费的激烈竞争，同时出现，生物能源种植和粮食作物种植争地、争水、争肥、争电和争能源等竞争现象。

    从目前世界生物能源发展情况来看，玉米是我国和美国等国家的生物能源主要原料。玉米是C4植物，光合效率和水分利用效率都比较高，加上玉米杂种优势的利用，因此，玉米一般比其他禾谷类作物高产，亩产一般都在1000斤左右，相对小麦(亩产在500-800斤)等作物种植，其经济效益还比较好。小麦种植一般不挣钱，干旱年份还赔钱。玉米一般生长在多雨的夏秋季，雨热同步，水分和温热供需矛盾小，比较稳产和高产，在西北和华北地区，不像冬小麦主要依赖利用地下水超采进行灌溉才能高产。除了在我国东北寒温带地区，主要是春玉米种植，在温带和暖温带的黄淮流域和南方地区，玉米即可以春种，又可以夏种，特别在近20年来气候变暖，作物生长期延长，黄淮流域许多原来冬小麦种植区，成为了冬小麦-夏玉米连作区，因此，玉米种植业的发展还有广阔前景。

    近年来，由于小麦价格和玉米价格差不多，都是每斤7角钱左右，有时市场玉米的价格还高于小麦，由于玉米作为粮食(1/5)、饲料(2/5)、工业原料(制造生物能源和其他生物制品(2/5)，用途比较广泛。因此，在我国北方地区，小麦种植面积还有一定的下降，玉米种植面积在不断上升。由于饲料玉米的大量需求，南方养殖业的快速发展，使南方的玉米种植面积也在快速扩大。目前，原来是我国种植面积最大的小麦已经成为第三主要粮食作物，水稻成为第一大作物，玉米成为我国第二大作物。据中国国家粮油动态预计，2007年小麦的播种面积为2280万公顷(上年2330万公顷)，因而小麦总产量有可能下降到9950万吨(上年度10300万吨)；玉米种植面积预计增至2740万公顷(上年度2710万公顷)，产量将提高至14500万吨(上年度14200万吨)。大米种植面积预计为2930万公顷(上年2920万公顷)，产量为18680万吨(上年度18070万吨)，大豆种植面积预计为890万公顷(上年910万公顷)，产量为1560万吨(上年1550万吨)，油菜籽种植面积将扩大至705万公顷(上年670万公顷)，产量提高至1270万吨(上年为1220万吨)。

    虽然中国的玉米生产面积和总产都在不断提高，但由于中国近年来发展以玉米为主的乙醇转化，需要大量的玉米，玉米价格逐渐提高，同时开发了清洁能源，这本是一件好事，可以带动玉米生产的快速发展，既充分高效利用自然资源，又让农民通过种玉米得到实惠。但由于作为饲料玉米的量在明显减少，导致了以玉米饲料需求量大的养猪业为代表的养殖业成本升高，养猪业快速萎缩，猪肉供应不足，猪肉价格快速上长，并在短期内不会回落，给国家主要动物性食物安全造成影响，给群众生活带来不便。加上粮食乙醇转化中导致大量污染物排放，破坏环境等其他原因，这可能是中国政府叫停粮食乙醇生物能源发展的关键原因。

    为了使中国生物能源的健康发展，目前还需要认真对待这件事情，特别是在叫停粮食转化乙醇后，要吸取和借鉴国内外生物燃料的成功经验和新技术，如何保持我国玉米生产健康发展的势头？如何保持饲料玉米和能源玉米的协调发展？如何保持不同地区玉米种植业的和谐发展？如何保持让利用玉米生产乙醇的大型工厂和设备得到合理利用并发挥一定的作用，而不是停产，以减少更大的损失？如何克服和解决粮食转化乙醇中存在的污染物循环利用和无害处理等问题？如何处理好玉米主产区玉米生产与转化的问题？例如，在东北等玉米主产地区，确实玉米生产就有优势，除了饲料用玉米外，可能还有不少的剩余玉米难以转化和高效利用；在华北和黄淮流域许多地区，现在还可以在火车路和公路旁边看到有不少待出售的玉米堆，如何让这些玉米得到合理利用？另外，我国近15年来粮食基本已经能够自给，每年可能都有大量的陈粮出库需要转化，因此，在不同的地区，对玉米和陈粮转化出路问题要区别对待，在首先保证当地和全国饲料用玉米安全的同时，对在确实有剩余的玉米地区，容许一定控制量玉米或者其他陈粮(小麦、水稻)进行生物能源其他生物(医药)制品的开发和转化，才能将近年来新建的生物能源工厂设施合理利用起来，减少最大的经济损失。

    一抓就死，一放就活得没有限制，这是中国工农业生产和经济发展过程中经常出现的矛盾。我们有中国特色的社会主义政府应该在这方面发挥重要的调控作用。社会主义的市场经济还是有一定的好处，不能一维地按照市场经济的规律办事，因为许多行业的追求目标是不一样的，他们难以顾及各个方面的平衡发展。另外，有一个事例就是有力证据，前几年香港遇到的东南亚经济危机，香港相信市场经济的重要经济领导人却无法应对香港经济危机，香港政府果断利用计划经济的手段，在中国政府强有力的经济支持下，对香港金融市场进行政府干预，取得了良好的效果，保证香港的稳定繁荣发展。

    目前许多地区利用作物秸秆和植物枝叶直燃进行发电，建立和将要建立秸秆发电厂，我们认为这样的生物能源发展方向值得思考和进一步调整。燃烧生物能源例如秸秆等，就是在燃烧少得可怜的淡水资源，和大量的化肥、农药、地膜、农业机械和电能等农业能源的投入，实际上是在燃烧中国千万并不富裕的农民在勒紧裤带条件下，为了并没有满意利润的农业生产的大量金钱投入。陕西省关中地区的农民都知道“玉米是个水罐罐”，是个高耗水和肥料的作物，我们通过高水肥高能量的投入，发展高产玉米等其他粮食作物发展生物能源，特别是投入大量的氮肥，大量的氮肥又是通过高能耗的工业和石油和电能来生产尿素，目前化肥价格居高不下，农民叫苦不迭，许多农民弃农从商(副业，打工)。一方面利用高耗能投入生产的粮食进行生物能源转换，本身其成本和代价就比较高，因此生物能源产品价格就高，政府必须进行经济补贴，才能有利可图。二是通过大量施用化肥，特别是氮肥生产高产玉米，又造成了大量的土壤氮素淋溶和地下水及江河湖海的污染和氮素富集和富营养化。三是通过燃烧秸秆等又产生大量的CO2等其他有害物质，同时对空气和环境有一定的污染。四是，作物秸秆有季节性，经济价值低，远距离大量运输成本不划算。因此，对植物秸秆和植物枝叶进行直燃发电的项目应该认真分析和谨慎发展。

    实际上解决作物秸秆利用难，农民燃烧秸秆的问题，在中国就有许多成功的范例。例如，河北省石家庄市在这方面就有成功的经验，以前因为石家庄市周围农民燃烧小麦、玉米秸秆，造成严重空气污染和飞机起降困难，影响了交通运输等社会问题。因此，石家庄政府通过补助农民购买联合收割机和秸秆粉碎机等农业机械，使作物秸秆在收获时就地粉碎还田，培肥地力，同时还能起到秸秆覆盖，减少土壤水分蒸发等作用。近年来，还发展青储玉米秸秆，发展养(奶)牛产业，在作物秸秆循环高效利用，延长产业链，增加了农民收入，提高群众生活水平等方面取得了很好的效果，值得全国类似地区学习。但同样是河北省，我们经常坐火车可以看到，保定到北京区段的部分地区还有燃烧秸秆的现象；保定到石家庄区段就几乎没有秸秆燃烧。同样在一个地区，秸秆利用的情况却明显不同，因此，关键是在于当地政府的指导和管理以及对农民秸秆还田和循环利用行动的大力支持，秸秆还田和高效利用的科学技术并不很深奥也不是很花费，推广起来并不十分困难，关键在于发展现代化的农业机械。

    在陕西省的关中地区，是小麦-玉米主产区，作物秸秆燃烧已经有20多年了，已经成为当地政府最头疼的事情，听说陕西省政府准备要在西安市投资5亿多元建设秸秆发电厂。况且八百里秦川的作物秸秆都运到西安进行燃烧处理，从各个方面来看，都不是一件合算和现实的事情。如果利用这5亿元支持和补助工厂制造和农民购买联合收割机和秸秆粉碎还田机械，推广秸秆粉碎还田，则效果就明显不同了，不但提高了农作物的收获和播种质量，同时还节省了大量的人力、物力和才力，也取代了人挖玉米秆，玉米秆在地头、水渠、路边、巷道里乱堆放，秸秆燃烧和环境污染等落后现象，还有许多其他好处，就不一一列举。因此，我们建议陕西省政府应该三思而行，可以借鉴石家庄市在秸秆还田和循环利用方面的好经验。每当出差到陕西关中，看到或者听到陕西省部分地区燃烧秸秆的现象和报道，心里总想给陕西省政府领导和有关部门写一封信，陕西省应该带人来参观学习石家庄在秸秆还田和循环利用方面好经验，这一愿望和行动多年没有实现，今天就算如愿了，希望这篇文章得到陕西省有关方面的重视和取得有好的结果。

    在城市周围，建立垃圾发电厂是值得提倡的，因为城市垃圾里有许多难以分解和循环利用的物质，通过燃烧发电，可以减少垃圾填埋带来的地下水和周围环境的永久污染。可以燃烧一些难以及时循环利用的垃圾，但不能将一切可以循环利用的东西统统都利用付之一炬，燃烧发电。虽然是进行了能源再生，但付出的经济和环境代价太大。

    在我国巨量的秸秆高效利用方面，发展养殖业，利用动物过腹还田，生产肉蛋奶，同时生产有机肥料，培肥地力，可持续发展，这是首选。但目前养殖业不发达，动物性食品加工业不发达，动物性食品价格高，国内消费量少，国外出口量也少，是养殖业不发达的重要原因。我国政府在粮食基本得到满足后，发展养殖业，高效利用作物秸秆等其他剩余产品，生产肉蛋奶，发展食品加工业和外贸经济，应该受到重视，应该得到经济补贴的等优惠政策的支持和鼓励。我们每年都可以看到有全国农业会议，全国粮食会议，但关于全国畜牧业有关大会并不经常见到。如何在我国粮食基本自给后，利用农副产品，发展畜牧业，生产更多的肉蛋奶，提高全民身体素质；并将部分动物性食品出口，赚取更多的外汇。以前是按照农林牧副渔的发展思路，现在，在许多农业主产区，应该是按照农(粮食、经济作物)牧(养殖业，加工业)副(出外打工等)林(草，环境保护)渔的思路发展中国的农业。

    我们认为在作物秸秆利用方面发展沼气是第二个正确选择。这样可以利用简单方法和设施，进行有机物质的循环高效利用，利用微生物就可以对秸秆等其他有机物质的发酵分解产生沼气。发展鸡-猪-沼-稻-渔等高效循环利用，无污染的有机农业产业链。

    我国的沼气利用历史悠久，但发展是此起彼伏，没有形成规模和产业，在不同地区作为新生事物乎冷乎热。例如，在南方，一年四季，有较高的温度，可以充分利用沼气，应该全面推广，在政府的引导和一定的建设费用补助下，争取户户都有沼气。在我国北方，由于冬季寒冷，难以利用沼气，但如何结合温室大棚种植业生产，利用塑料温棚等其他措施增加沼气池温度，保证沼气池常年生产利用，因此，增加沼气利用的时间和效率是个重要的研究课题。另外，如何将在高温季节生产的多余沼气，如何安全储存，是否也可以在沼气生产池旁边建一个沼气储藏罐，或者是让专门人员，或者是利用简单设备，让农民自己操作利用液化气罐将多余的沼气进行收集储存，以便在冬季利用，也是个急需解决的问题。另外，特别是在南方地区，还可以利用水葫芦等等有害植物杂草发展沼气，减少水环境污染。

    中国有2亿多农户，如果每家都有沼气池，将成为世界上最大的生物能源制造工厂，将生产巨量的生物能源，如果通过管道连网供应，不但可以满足广大农村需要，还可以满足城市和工业对的生物能源的巨量需要。目前我们强调的是在农村发展沼气等农村能源，其实，在中国661个城市里，由于人口众多，城市垃圾巨量存在，有数以万计的化粪池产生的大量沼气没有得到合理利用，反而对城市空气造成污染，或成为城市火灾的根源之一。因此，发展城市沼气也是一个正确的选择，因为城市设施发达先进，其沼气发展条件更加良好，其经济和生态效益可能更加显著。如果中国的城市和农村沼气进行连网供应，我们就可以减少利用巨资，从澳大利亚利用轮船进行天然气的购买和运输，从俄罗斯进行石油和天然气的管道运输，减少对国外能源的依赖。中国以沼气为代表生物能源的潜力巨大，关键是看我们如何挖掘利用和加快发展。沼气利用技术相对简单，投资小，资源高效利用，环境友好，我们希望，通过中国政府的大量支持和发展，再过5-10年，沼气利用将成为中国生物能源主流。

    总之，将大量的秸秆进行直燃发电，并不是很好的选择，目前通过农业机械化的推广，进行秸秆还田；同时利用秸秆，发展畜牧业，过腹还田，同时配肥地力，减少对化肥的依赖，由能源农业发展成有机循环农业，发展成低投入高产出的农业。目前英国查尔斯王子，进行了二十多年的有机农业推广，取得了很好的成绩。中国是个有机农业的大国，在世界上有机农业占有重要地位，我们应该继承和发扬光荣传统，大力发展有机农业，发展以沼气为主的生物能源。

    生物能源的发展要在不同地区因地制宜，生物能源的出路是更多的利用那些人类不能食用的生物质材料。我们建议，在中国将沼气利用作为生物能源利用的第一选择，将秸秆等植物纤维素分解生产乙醇作为第二选择；将利用木薯、甘薯、马铃薯、甜高粱等含淀粉量高的植物转化乙醇作为第三选择；将利用蓖麻等油料植物和生活废油利用作为生物能源的第四选择；将秸秆和其他生物材料直燃进行发电作为生物能源的第五选择。

    目前，许多国家也在寻找和发展新的生物能源制造物质和技术，例如，利用植物纤维(秸秆等)转化乙醇，开发藻类等可以快速生长，有很大生物学产量的植物来转化生产乙醇，另外，利用油料作物(油菜，大豆，向日葵，蓖麻)和植物(小桐子，黄连木，麻黄树)，发展生物柴油等。我们相信利用非粮植物进行生物能源开发，将取得更大的成果。

    同时，我们还要发展多种能源，特别是发展太阳能，风能这些用之不竭的自然再生能源，利用水力发电，生物能源虽然是可再生能源，但水资源和电资源都有限，太阳能和风能利用是能源可持续发展的终极目标。目前我国太阳能利用有好的基础，在城市和乡村，夏天利用太阳能洗澡等有一定的普遍性，但是利用太阳能作为其他能源和动力还不够。大型风能利用设备在有些地区有一定的发展，如在新疆等地区。如何在快速发展小型风能发电设备和太阳能利用设备，在农村普及应用，让农村和城市的房屋顶上都有小型太阳能利用设备和风力发电机，将成为今后的发展方向，成为中国能源利用的美好前景。

作者单位：遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心