北方農(nóng)牧交錯帶以開發(fā)能源作物促生態(tài)重建的前景

程序，朱萬斌

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程中心）

＊北方農(nóng)牧交錯帶是位于我國東部農(nóng)區(qū)與西部草原牧區(qū)之間，在幾千年農(nóng)、牧史演變過程中形成的生態(tài)過渡帶。年均溫8～10℃，年降水量僅250～500 mm，且年際變異劇烈，是傳統(tǒng)種植業(yè)的邊際地區(qū)。其中、西段恰與黃土高原的北部重合。這一地帶是黃河及海河水系的水源涵養(yǎng)地，也是對我國中、東部極其重要的生態(tài)屏障。由于自然條件相對較為嚴(yán)酷，區(qū)域經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分滯后，水土流失已非常嚴(yán)重，在該地帶進(jìn)行生態(tài)重建的任務(wù)相當(dāng)艱巨。

1 退耕是北方農(nóng)牧交錯帶生態(tài)重建的起點

中國北方農(nóng)牧交錯帶的形成，是漢族的農(nóng)耕文化向草原牧區(qū)過度擴(kuò)展的典型表現(xiàn)。其后果是嚴(yán)重破壞植被和表土結(jié)構(gòu)，埋下水土侵蝕的禍根。

北方農(nóng)牧交錯帶所在的黃土高原，雖然土層深厚，但由于受降水量少特別是春旱頻繁的制約，加上生長期偏短，除具天然集水之利的溝谷地，大部分是不宜種植一年生糧、棉、油作物的邊際土地。

世界多國的實踐表明，對部分條件相對較好的土地集約化地耕種，而將大部分邊際性土地退耕還林、草，是自然條件不利地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，已成為大范圍生態(tài)重建的普遍模式。

由我國的國情所決定，我們不得不在北方農(nóng)牧交錯帶這類外國大多棄耕甚至移民的半干旱偏旱區(qū)，在相當(dāng)部分土地退耕的背景下，對一部分土地仍進(jìn)行有一定集約度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而不能像如美國和歐盟等發(fā)達(dá)國家那樣，推行國家高額補(bǔ)貼下的連年大面積休耕，或完全轉(zhuǎn)為自然保護(hù)區(qū)。

2 退耕還林、草面臨重大的制約

退耕和休閑是有效的水土保持策略。在美國，由破壞原生草原植被而形成的大平原農(nóng)區(qū)，在經(jīng)歷了20世紀(jì)30年代后的多次“沙塵暴”的侵襲后，1985年出臺了“土地保護(hù)計劃”（Conservation Reserve Program，CRP），對1 670萬hm2（折合2.5億畝）的農(nóng)田實施補(bǔ)貼性休耕，面積占到總農(nóng)地面積的8%。歐盟的CAP（共同農(nóng)業(yè)政策）計劃，也是為了保護(hù)土地和景觀，并抑制部分農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過剩，面積（2004年成員國為15個時）為3 000萬hm2，折合4.5億畝。

而中國的國情與美國和歐盟不同，一是人多地少，二是糧食要求須有很高的自給率，三是整個國家特別是退耕任務(wù)地區(qū)人均收入尚低，國家的財力有限。因此，要像美國和歐盟那樣大規(guī)模地補(bǔ)貼退耕幾乎是不可能的。即便是一定規(guī)模，也是勉為其難，問題很多。

1999年至“十五”末，全國退耕共計900萬hm2（1.35億畝），國家投入了1 300億元。到2007年，原定“十一五”期間再增加140萬hm2的退耕，但后因考慮到要?！?6億畝糧田紅線”而未實行；對已退耕的土地，由于絕大部分自我維持和發(fā)展能力未達(dá)理想，國家不得不決定將補(bǔ)貼年限再展延5～8年。在退耕實踐中，受到廣泛歡迎的所謂“經(jīng)濟(jì)林（經(jīng)果林）”卻享受不到與所謂“生態(tài)林”一樣的補(bǔ)貼待遇；“還草”的補(bǔ)貼待遇更遠(yuǎn)不如“還林”。反映了國家目標(biāo)與農(nóng)民價值取向的尖銳矛盾。

此外，國家補(bǔ)貼難以持久與缺乏“造血”機(jī)能之間也存在不小的矛盾。在物價比十幾年前已漲了若干倍和國家扶貧標(biāo)準(zhǔn)從683元調(diào)高為2 300元（2010年不變價）的背景下，每畝每年50～160元（每hm2每畝750～2 400元）的退耕補(bǔ)貼對農(nóng)民已不可能有什么吸引力。2010年全國農(nóng)民人均純收入5 919元，而大部分地區(qū)位于黃土高原的陜西和甘肅兩省分別只有4 105和3 425元。

需要強(qiáng)調(diào)指出的是，多年來中國農(nóng)業(yè)的一條重要經(jīng)驗教訓(xùn)是，實踐反復(fù)證明，最難最難的事，莫過于為農(nóng)民提供一種或幾種能夠長期占領(lǐng)“賣方市場”的農(nóng)產(chǎn)品。因此，“經(jīng)果林”也罷，草地畜牧業(yè)也罷，面積擴(kuò)展多了后，最終還會受到產(chǎn)品（蘋果，杏，梨，牛奶，牛羊肉等）銷路有限的致命性制約。而生物能源恰恰是能避免這么多制約因子的新型農(nóng)產(chǎn)品（商品）。

顯然，在農(nóng)牧交錯帶通過退耕還林（草）實施生態(tài)重建，方向雖然對頭，但必須解決“穩(wěn)得住，能致富，不反彈”的問題，建立起支柱性的“后續(xù)產(chǎn)業(yè)”。

3 除林和飼用草外，退耕地的農(nóng)作“雙贏”優(yōu)選方案

3.1 能源作物在歐美等國興起

“專用能源作物”（dedicated energy crops）是近年來在歐美出現(xiàn)的一個新的專業(yè)詞匯，指專門馴化、選擇和培育的、種植后用于轉(zhuǎn)化生物能源的作（植）物。草本的有芒草（Miscanthus）、柳枝稷（Switchgrasss，Panicumvirgatum）、蘇丹草（Sorghumsudanense）；包括禾本科的玉米（Zeamays）、甜高粱（Sorghumbicolor）與黑麥（Secale cereale）（整株青貯）。灌木類及木本的有短輪伐期蒿柳（Salixviminalis）、楊（Populus）等［1］。

草本能源作物中的柳枝稷、芒、虉草（Phalarisarundinacea，reed canary grass）和木質(zhì)能源作物（woody energy crops）主要是灌木柳（Willow shrub，如蒿柳）和雜交楊（hybrid poplar）等，是近年來大力發(fā)展生物能源的美國和歐盟國家認(rèn)為最適合、最有希望的能源作物。除將原強(qiáng)制休閑的地轉(zhuǎn)種能源作物外，甚至還用一部分在耕種農(nóng)田改種能源作物。

以柳枝稷為例，它是北美大草原的原生建群種。有四倍體和八倍體2種種質(zhì)，低地型及高地型2種生態(tài)型。20世紀(jì)30年代中葉美國“大塵暴”（Dust Bowl）之后，柳枝稷作為一種水土保持牧草開始被研究。1990年起，美國能源部（DOE）重點支持柳枝稷的研究，美國農(nóng)業(yè)部林肯牧草實驗室與DOE合作，開始加大研發(fā)力度。作為一種C4植物，柳枝稷能生長在緯度達(dá)40°～42°N的溫帶，這是很難得的。絕大多數(shù)C4植物（如百慕大草）分布在亞熱帶以南，在溫帶不能越冬。且柳枝稷莖、葉的纖維素、半纖維素含量高，可產(chǎn)出的多糖（可酵解）高達(dá)75%以上。每噸干草可轉(zhuǎn)化為330 L燃料乙醇，12 t／hm2的平均單產(chǎn)相當(dāng)于畝產(chǎn)264 L。其對降水量的要求為500～600 mm／年。低于此值仍能良好生長，但干草單產(chǎn)水平會有所降低［2］（美中西部地區(qū)生長期內(nèi)降水量為560～610 mm）。

柳枝稷的根系發(fā)達(dá)，固碳作用大：根重達(dá)23.0～58.7 g／（cm2·a），相當(dāng)于296～454 mg／cm2土壤有機(jī)碳（SOC）。相比之下，玉米僅分別為0.01～2.17 g／（cm2·a）和2.5～18.5 mg／（cm2·a）。

3.2 農(nóng)牧交錯帶的“系統(tǒng)生產(chǎn)力”

北方農(nóng)牧交錯帶以糧食作物單產(chǎn)為代表的初級生產(chǎn)力低下，同糧食作物在該地帶的生態(tài)學(xué)適應(yīng)性很差有著直接的關(guān)系。在黃土高原農(nóng)牧交錯帶這種邊際土地強(qiáng)行進(jìn)行糧食作物生產(chǎn)，有很多完全不適應(yīng)總體上較嚴(yán)酷的氣候條件的地方。首先，由于溫度條件決定了只能種植一季，然而，春播期間發(fā)生嚴(yán)重干旱、影響及時出苗和正常全苗的機(jī)率非常大。其次，黃土高原農(nóng)牧交錯帶春—初夏連旱的機(jī)率亦高達(dá)60%，而以禾谷類為主的一年生糧食作物對生長期要求十分嚴(yán)格，久旱遇雨后的迅速補(bǔ)償生長能力又很差，因而經(jīng)常失收或嚴(yán)重減產(chǎn)。再其次，一年生糧食作物如玉米、春麥等，形成有效的植被覆蓋時間晚，植被層保持的時間更只有90～100 d，土表裸露時間過長，水分蒸散量過多；加上大量山坡地種植更加大了土表裸露的比例。從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期以來低而嚴(yán)重不穩(wěn)，而且異常不利于水土保持。

由于氣候條件在總體意義上較為嚴(yán)酷，加上土壤肥力很低等原因，黃土高原糧食作物的生產(chǎn)潛力相對很低。山侖等［3］總結(jié)多年的研究結(jié)論認(rèn)為，在雨養(yǎng)條件下，該地糧食大面積平均單產(chǎn)很難突破目前已達(dá)到的4 500 kg／hm2的上限。即以糧食生產(chǎn)的平均經(jīng)濟(jì)系數(shù)0.4計，每hm2的生物量（干重）產(chǎn)量上限為11 250 kg／hm2。

筆者在對黃土高原的研究中發(fā)現(xiàn)［4］，如就作物生長盛期（6－8月）計而非以全年而言，黃土高原農(nóng)牧交錯帶在全球所有同緯度 （39°～41°N）地區(qū)中，是光、溫及降水條件組合最好的地帶之一：6－8月氣候生產(chǎn)潛力在全球同緯度10個國家（朝鮮資料缺，未計入）中，與日本并列第一，達(dá)3 600 kg／hm2。光輻射、溫度、降水及晝夜溫差條件匹配最好，有利于同化產(chǎn)物的合成，減少呼吸消耗；7月氣溫累計日較差在10～13℃，而同期我國絕大部分農(nóng)區(qū)差值僅有9℃上下。黃土高原6－8月的降水量占全年降水量的60%左右，而且變率（25.4%～32.0%）是全年各時段中最低的?？梢哉f是土壤水分供給最有保障的時期。

據(jù)此，任繼周［5］與我們先后提出了，在該區(qū)域通過開發(fā)能很好地適應(yīng)自然條件、特別是能揚長避短地和充分利用總體上雖較嚴(yán)酷、而局部卻具有優(yōu)勢的氣候資源的“（農(nóng)業(yè)生態(tài)）系統(tǒng)生產(chǎn)力”概念。我們對中國半干旱農(nóng)牧交錯帶“系統(tǒng)生產(chǎn)力”下的定義是：在特定的半干旱（400 mm／a上下）、生長期長度不能較好滿足禾谷類作物的要求且年際間波動大、作物生長期降水量變異率很高（CV值≥0.4）的條件下，以單位面積土地表現(xiàn)為生物量物質(zhì)形式的太陽能同化量最大化為特征，單位降水資源的最終經(jīng)濟(jì)價值產(chǎn)出量遠(yuǎn)大于常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的一種特殊的整體生產(chǎn)力。核心是選擇和應(yīng)用生物量高、水分效率高、植被覆蓋作用好、經(jīng)濟(jì)價值高的新作物和相應(yīng)的種植制度。

3.3 “營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)”思路主導(dǎo)下的能源作物種植

圍繞生物量（biomass）最大化、以“營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)”［5］的技術(shù)路線主導(dǎo)，實行農(nóng)、牧、能結(jié)合；重“生物質(zhì)料”于草、于糧，相應(yīng)改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的格局，大幅度地提高黃土高原地區(qū)的系統(tǒng)生產(chǎn)力，有可能走出一條對北方農(nóng)牧交錯帶自然條件能揚長避短的、生態(tài)重建和支柱產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的新路。

能源作物是生物能源產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)?！吧镔|(zhì)能”或”生物能源”一詞系英文biomass energy（簡稱bioenergy）的中譯，biomass意即生物量，原是一個生態(tài)學(xué)術(shù)語。由此也可看出，生物質(zhì)的數(shù)量是生物能源的核心?！盃I養(yǎng)體農(nóng)業(yè)”的優(yōu)勢，恰恰在于強(qiáng)調(diào)了整株生物質(zhì)而非籽粒的產(chǎn)出數(shù)量高。

基于這樣的思路，多年生（能有效避免頻度很高的春旱對出苗的致命打擊）、水分和植物養(yǎng)分利用率高、光能轉(zhuǎn)換率高、生物量產(chǎn)量高和產(chǎn)品不愁賣和不愁價格賤的能源作物，可以認(rèn)為是除了某些灌木和飼用草以外，退耕地的理想農(nóng)作“雙贏”方案。

4 能源作物在半干旱地區(qū)的種植可行性

美國與歐洲均自20世紀(jì)80年代中期開展多年生草本能源作物的研究。歐盟國家從20種牧草中選出4種：Miscanthus（巨芒）；Phalarisarundinacea（俗名reed canary grass，虉草，又名草蘆）；Arundodonax（俗名giant reed，巨大蘆葦）；以及柳枝稷。其選擇的首要標(biāo)準(zhǔn)是生物量產(chǎn)量。4種中選草種的產(chǎn)量分別達(dá)5～44，7～23，3～37和5～23 t／（hm2·a）。柳枝稷與芒均為C4植物；而歐洲的草蘆及巨葦則是C3植物，更適于在較低溫的地區(qū)生長及越冬。

4.1 柳枝稷在美國的種植

2006年1月，美國布什總統(tǒng)在美國國情咨文中，提出了到2020年將對中東石油進(jìn)口的依賴率降低75%。為此提出的措施之一是：不但要從玉米中制取乙醇，今后更主要從柳枝稷、林木下腳料等木質(zhì)纖維素類原料提取乙醇。相應(yīng)地，美國能源部制定了年利用10億t生物質(zhì)的規(guī)劃目標(biāo)。如全部實現(xiàn)，則從纖維類生物質(zhì)原料中可提取相當(dāng)于全國燃油年消費總量的40%。而年產(chǎn)10億t生物質(zhì)的4～5成，要來自多年能源作物和牧草（其余的則為農(nóng)作物秸稈和林木下腳料）。

在中西部及其他地區(qū)大力發(fā)展柳枝稷，每t干草可賣35美元，是增加農(nóng)民收入的第一步；用柳枝稷加工燃料乙醇，經(jīng)濟(jì)半徑是50英里（約80 km），建立初加工廠可激活農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。據(jù)估計，初步的全國性發(fā)展，即用柳枝稷年產(chǎn)5 000萬加侖纖維類乙醇，約需建工廠250座，以每加侖（帶補(bǔ)貼）產(chǎn)值2美元計，每家工廠年產(chǎn)值可達(dá)1億美元。

據(jù)美國農(nóng)業(yè)部（USDA）和能源部（DOE）的聯(lián)合研究［6］，為達(dá)到2030年前后由農(nóng)、林業(yè)提供10億t可用的生物質(zhì)（農(nóng)∶林業(yè)提供量之比大體是7∶3），以確保屆時實現(xiàn)生物燃油替代30%的交通運輸用石油的目標(biāo)，一項關(guān)鍵措施便是大幅度增加多年生草本能源作物的種植，面積要達(dá)到6 000萬英畝；收獲的生物量要達(dá)到1.6～3.8億t，分別占到10億t可用生物質(zhì)目標(biāo)的27%～38%。

美國有被列入“水土保持退耕休閑計劃”（CRP）的邊際性土地3 500萬英畝（2.1億畝，1 400萬hm2），土地侵蝕模數(shù)為3～100 t／（英畝·a）。每年需聯(lián)邦政府提供17～30億美元的補(bǔ)貼。將這些土地改種柳枝稷等草本能源作物，可收到一舉兩得的效果。

美國能源部橡樹嶺國家實驗室的Mc Laughlin等［7］采用POLYSYS模型，定量估算了種植柳枝稷的多種效益。包括溫室氣體減排，土壤的碳封存，土壤侵蝕量的減少，水質(zhì)量的改善以及景觀生態(tài)效應(yīng)。證明如果參加“水土保持退耕休閑計劃”（CRP）土地改種柳枝稷，其發(fā)達(dá)的根系能有效地阻隔NO3－N和P2O5的淋失；土壤碳封存率可達(dá)1.7 t／hm2，而CRP土地只有1.1 t／hm2。以種植1 690萬hm2柳枝稷（包括CRP土地1 400萬hm2）和平均每hm2生物量（干重）10 t計，約可產(chǎn)出1.58億t／a的第二代纖維類乙醇。農(nóng)場主增收60億美元／a，政府減少休耕補(bǔ)貼18.6億美元／a，減排的溫室氣體價值400億美元／a。

4.2 巨芒在歐、美的崛起

美國一度主要集中于對柳枝稷的研發(fā)。但近年來，對芒的重視程度顯著加大。伊利諾伊大學(xué)的Stephen等2008年報告［8］，種植的天然三倍體巨芒（Miscanthusgiganteus），平均年產(chǎn)量高達(dá)30 t／hm2，比柳枝稷長得更高大，生物量大出3倍。研究發(fā)現(xiàn)，芒的光能轉(zhuǎn)化率高達(dá)1%，是一般農(nóng)作物的10倍。他們在《Science》撰文稱［9］，如果用美國一半的休耕地（約700萬hm2）來種植芒草，以上述單產(chǎn)計，能夠取代2008年美國汽油用量的20%，并能減少30%因使用汽油導(dǎo)致的CO2排放。

明尼蘇達(dá)大學(xué)的Tilman等［10］從20世紀(jì)80年代就開始了對退化農(nóng)地和邊際土地的牧草利用兼改良研究。真實模擬了2種土地的水分和養(yǎng)分特點。通過對12種混合配組牧草（其中包括15種北美起源的多生草種）的連續(xù)定位觀察，篩選出生物量最大草種組合，單位面積的凈能量產(chǎn)出可比流行的連作玉米的乙醇產(chǎn)出量高出238%；而且碳足跡極低乃至成為”碳負(fù)凈排放”燃料。2006年起，將重點轉(zhuǎn)移到能源牧草的開發(fā)之上。與一般研究能源作物多在較好的土地、給予高投入的做法不同，他們采用所謂LIHD（低投入、高多樣性）模式，從60種混合配組牧草中優(yōu)選，獲得了1 500 L／（hm2·a）纖維素乙醇的生產(chǎn)率，比單種柳枝稷高142%［11］。

Lewandowski等［12］在歐洲的研究發(fā)現(xiàn)，三倍體巨芒能從年均溫17.5℃的南歐到年均溫只有7.5℃的北歐國家（年降水量500～1 000 mm）廣泛分布。株高可達(dá)7～10 m，干重生物量單產(chǎn)范圍為2～44 t／hm2。即便在年均溫只有7.5℃的丹麥，最高單產(chǎn)亦可達(dá)25 t／hm2。由于熱值高（18.2 MJ／kg），因此在歐洲，十幾年前就開始在田間用專用機(jī)械將芒草壓縮成顆?；驂K，進(jìn)而發(fā)電或制燃?xì)?。Jogensen和Schelde［13］對芒和柳枝稷等作物的水分和養(yǎng)分利用效率的研究表明，作為C4作物，芒的水分利用率（WUE）高達(dá)9～10.7 g／kg，甚至還高于玉米（8.5 g／kg），更大大高于C3作物，如大麥（4.2～4.8 g／kg）。水分效率高這一點對在半干旱地區(qū)成功種植能源草芒具有重要意義。

4.3 黃土丘陵溝壑區(qū)試種柳枝稷的結(jié)果

早在1992年，中國科學(xué)院水土保持研究所就開始在半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)陜西安塞引種柳枝稷。研究表明，柳枝稷在當(dāng)?shù)氐倪m宜性較強(qiáng)，表現(xiàn)出一定的水土保持效益和生物質(zhì)生產(chǎn)潛力。徐炳成等［14］的引種試驗發(fā)現(xiàn)，柳枝稷的地下生物量多于地方草種白羊草（Bothriochloaischaemun），在梯田根系最深可達(dá)1.75 m。但柳枝稷的水分利用效率在川地和坡地相差懸殊，前者達(dá)32～38 kg／（hm2·mm），而后者（含梯田）僅有3.6～8.2 kg／（hm2·mm）。

根據(jù)我們在當(dāng)?shù)氐亩嗄晏镩g調(diào)查［15］，其生物量產(chǎn)量不甚高。自然維持狀態(tài)下，川地多年生柳枝稷生物質(zhì)產(chǎn)量平均在10 t／（hm2·a）以下（表1），山地只有0.2 t／（hm2·a）。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，在山地自然維持生長格局下，柳枝稷潛在的水土保持效益并不很理想。

表1 幾種作物的旱作生物生產(chǎn)力潛力初步觀測Table 1 Primary observation of biomass productivity potentials for several rain－fed crops

4.4 半干旱的黃土高原種植芒屬植物的嘗試

芒屬植物起源于東亞和中國。美國密歇根州立大學(xué)Sang和Zhu［16］和中國科學(xué)院武漢植物園［17］合作，在中國試種4種本地起源的芒屬植物以及做對比試驗。3年的結(jié)果表明，芒屬植物的綜合性狀顯著優(yōu)于作為引進(jìn)種的柳枝稷，生物量單產(chǎn)平均為30 t／（hm2·a），約是柳枝稷的3倍。其中最突出的一種——南荻（Miscanthuslutarioriparius），株高可達(dá)7 m，是其他3種芒屬植物的2倍多。特別值得注意的是，南荻和普通芒（Miscanthus sinensis）能在甘肅省的慶陽、環(huán)縣一帶安全越冬。而相比之下，歐、美普遍應(yīng)用的三倍體巨芒，在溫帶地區(qū)一年生種群的越冬率低，是造成育苗成本高的主要原因。在甘肅慶陽的南荻的生物量甚至高過其原生地武漢江夏地區(qū)。而且，因為芒屬植物有遺傳多樣性的種質(zhì)資源，為日后通過育種進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)量等性狀提供了基礎(chǔ)條件。Sang和Zhu［16］還估算了中國溫帶約3億hm2天然草地種植芒屬能源植物的潛力。認(rèn)為黃土高原有6 000萬hm2的退化、沙化土地，加上東北的毀林開荒林地，共有約1億hm2的邊際土地適于種植。以平均10 t／（hm2·a）（干物重）的生物量單產(chǎn)計，可年產(chǎn)10億t生物質(zhì)原料。用于直燃發(fā)電和與煤的混合發(fā)電，每年可獲1.46億k W·h的電量，年減排煤發(fā)電產(chǎn)生的CO217億t，分別相當(dāng)于2007年全國發(fā)電總量的45%和CO2排放總量的28%。

4.5 其他具可行性的能源植物

除種植能源作物芒等以外，近年來還有在黃土高原試種包括生物能源在內(nèi)的多用途菌草獲得初步成功的實驗。據(jù)福建省菌草生物工程中心林占熺的報告［18］，從成千種野草中精選出近60種可取代木質(zhì)材料培育食用菌等的草種，對水土保持，荒漠化治理，保護(hù)生態(tài)、減災(zāi)防災(zāi)和開發(fā)生物質(zhì)能源均有意義。

巨菌草（Puelia，又名Jujun grass）屬被子植物門，單子葉植物綱，禾本科，狼尾草屬（Pennisetum）。原產(chǎn)地在北非。是目前世界上已知的太陽能轉(zhuǎn)換率最高、生物量產(chǎn)量最高的草種之一。巨菌草高達(dá)6～7 m，直徑3 cm，一年可收割兩至多次。鮮草的年單產(chǎn)量高達(dá)105.5 t／hm2（長江流域）。1 hm2地所產(chǎn)的巨菌草燃燒發(fā)電量可相當(dāng)于60噸左右煤炭。其對環(huán)境的要求也不高，在沙地、坡地等都可種植，不與糧爭地。種植一次，可以利用多年。生長期間對CO2的吸收量可高達(dá)90～150 t／hm2。在寧夏銀川永寧鎮(zhèn)等多點試種的結(jié)果表明，巨菌草幾乎不抽穗開花，個別情況下產(chǎn)生的種子在自然條件下萌發(fā)率極低，不會發(fā)生生物入侵問題。

5 結(jié)語

在土地面積多達(dá)6 000萬hm2（9億畝）的黃土高原地區(qū)種植能源作物，理論上年產(chǎn)6億t（干重）以上的生物質(zhì)，從而成為我國最重要的生物能源原料基地之一。同時，從經(jīng)濟(jì)上確保退耕方針的可持續(xù)性。

進(jìn)一步可行性測算，如果在全國建設(shè)3 000萬hm2芒草、木薯（Manihotesculenta）、甘蔗（Saccharum）、甜高粱等的能源植物生產(chǎn)基地，每年可產(chǎn)生12億t生物質(zhì)，相當(dāng)于6.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤。同時，與退耕還林和“三北”防護(hù)林建設(shè)結(jié)合起來，可再發(fā)展2 000萬hm2的能源植物，每年可產(chǎn)生4億t生物質(zhì)，相當(dāng)于2億t標(biāo)準(zhǔn)煤。合計可有8.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于2010年全國一次能源總消費量的30%，可年減排CO2約4億t。是不亞于“森林碳匯”的“能源生物質(zhì)碳匯”。

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