福建省生物柴油原料樹種及其可持續(xù)開發(fā)探討

林水富

(北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京100083/福建農(nóng)林大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，福建 福州 350002)

能源是國家戰(zhàn)略性資源，是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。以生物質(zhì)能源替代部分石油來生產(chǎn)燃料與化工產(chǎn)品，因地制宜地利用植物油代用燃料油，是原料路線的重大調(diào)整，也是目前國際上開發(fā)新能源的大趨勢[1，2]。20世紀(jì)90年代后，生物柴油作為綠色、環(huán)保、可再生、可替代性的新能源逐步成為研究熱點。發(fā)展生物柴油，原料是關(guān)鍵。世界各國都選擇有自身優(yōu)勢的原料發(fā)展生物柴油，美國的轉(zhuǎn)基因大豆油，歐盟、加拿大等國家的雙低菜籽油，巴西的蓖麻油和轉(zhuǎn)基因大豆油，馬來西亞、印度尼西亞的棕櫚油都是生產(chǎn)生物柴油的主要原料[3]。我國是農(nóng)業(yè)大國和人口大國，無法提供大量土地進行相關(guān)生產(chǎn)以滿足生物柴油原料需要。中國發(fā)展生物柴油特色就是要“不與人爭糧，不與糧爭地，不與傳統(tǒng)行業(yè)爭利”[4]。從生物柴油樹種生產(chǎn)生物柴油生命周期的能耗和排放情況看，光皮樹、麻瘋樹等野生植物油制備生物柴油具有生命周期能源效率高、化石能源消耗和排放低的特點[5]。利用樹木成熟的果實或樹汁制備生物柴油對自然生態(tài)環(huán)境破壞小，而且可以一次種植多年利用，是我國發(fā)展生物柴油的特色和優(yōu)勢。福建省氣候、自然、地理條件得天獨厚，樹種資源豐富，許多可產(chǎn)出生物柴油的油料樹種理論上均可在福建落戶。因此，有必要探討利用福建省優(yōu)越的自然條件培育優(yōu)良的油料樹種，建設(shè)生物柴油原料樹種生產(chǎn)基地，通過科學(xué)的管理手段和有效的經(jīng)營活動實現(xiàn)生物柴油產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；涂沙掷m(xù)發(fā)展，達到多贏的目標(biāo)。

1 國內(nèi)外生物柴油原料樹種研究開發(fā)狀況

1.1 國外生物柴油原料樹種研究開發(fā)

國外對能源植物的研究始于20世紀(jì)50年代末，主要研究包括能源樹種的調(diào)查、篩選、收集等[6]。美國、巴西、印度等國進行了能源油料植物的引種栽培、遺傳改良等相關(guān)研究。美國、日本、巴西、芬蘭、瑞典、印度、菲律賓、澳大利亞等國，在獲得植物燃料油途徑、燃料油使用技術(shù)上都有較大的進展[7]。日本的“陽光計劃”、印度的“綠色能源計劃”、美國的“能源農(nóng)場”和巴西的“酒精能源計劃”等研究計劃均認為含碳氫化合物的植物是替代石油的最好資源，其重點為液體燃料原料的研究開發(fā)。目前全球開發(fā)利用的主要能源植物[8]見表1。

1.2 國內(nèi)生物柴油原料樹種研究開發(fā)

大戟科、樟科、桃金娘科、夾竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大風(fēng)子科和蘿摩科等的樹種含油率都很高。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國現(xiàn)有木本油料林總面積超過600多萬hm2，油料樹種的果實年產(chǎn)量在200多萬t以上，不少是開發(fā)生物柴油等林木生物質(zhì)能源的原料。其中，具有良好的資源和技術(shù)基礎(chǔ)并可規(guī)?；嘤挠土夏茉礃浞N約有6種，如麻瘋樹、黃連木、文冠果、光皮樹、烏桕、油桐等(表2)。

表2 我國主要生物柴油原料樹種及其技術(shù)特點Table2 Main biodiesel feedstock trees and technical features in China

近20年來我國生物柴油原料樹種的研究與開發(fā)利用取得了一定成果，中國科學(xué)院調(diào)查了金沙江流域燃料油植物資源及栽培技術(shù)研究，建立了小桐子栽培示范林;湖南省林業(yè)科學(xué)院完成了光皮樹油制取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性的研究、“植物油能源利用技術(shù)”研究項目和“能源樹種綠王樹及其利用技術(shù)的引進”項目;中國林科院和地方林業(yè)研究所對我國木本油料樹種資源的種類、分布和開發(fā)利用等方面做了研究，研究包括黃連木、麻瘋樹、烏桕、綠玉樹等，并在良種培育、油料林種植和油脂提取轉(zhuǎn)化方面取得系列成果。牟洪香[9]對木本能源植物文冠果進行了資源調(diào)查，摸清了我國文冠果的分布范圍以及分布特征和規(guī)律，并進行了自然類型的劃分，為文冠果的進一步開發(fā)利用提供了依據(jù)。趙彥斌[10]探討了陜西秦嶺南部黃連木生物柴油原料林基地建設(shè)問題。尚鐵軍等[11]在完成河南省黃連木生物質(zhì)能源基地建設(shè)可行性研究報告的基礎(chǔ)上，探討基地建設(shè)內(nèi)容、主要技術(shù)措施。國家林業(yè)局也在做相關(guān)部署，“十一五”期間，規(guī)劃生物柴油原料林基地建設(shè)規(guī)模83191萬hm2。原料林全部進入結(jié)實期后，將形成年產(chǎn)生物柴油125萬多噸的原料供應(yīng)能力。

2 福建省生物柴油原料樹種開發(fā)現(xiàn)狀

福建省屬常規(guī)能源短缺的省份，能源供給形勢相當(dāng)嚴峻[12]。在發(fā)展生物柴油方面，福建走在全國前列。福建古杉生物柴油有限公司、龍巖市卓越新能源公司都以地溝油、油料植物為原料生產(chǎn)原料油和生物柴油，并且先后在紐約和倫敦上市。此外福清等地也建有相應(yīng)規(guī)模的企業(yè)。由于原料資源的制約，現(xiàn)在這些企業(yè)生產(chǎn)都受到不同程度的影響。而且落后的經(jīng)營觀念、粗放的管理與經(jīng)濟效益差，導(dǎo)致市場競爭能力薄弱，使得福建在生物柴油原料資源開發(fā)方面相當(dāng)落后。作為全國重點林區(qū)之一的福建，自然地理條件優(yōu)越，利用該優(yōu)勢，完全有可能發(fā)現(xiàn)并大量培植生物柴油原料樹種，結(jié)合福建生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，在發(fā)展林木生物柴油產(chǎn)業(yè)方面走在全國前頭。福建省油料植物種類多，有山茶科、大戟科、樟科、桃金娘科、豆科、山茱萸科、漆樹科等，但以木本油料植物為主的原料資源開發(fā)因技術(shù)、管理等各方面因素的影響，尚不能有效地滿足生物柴油原料供應(yīng)。

2.1 現(xiàn)有主要生物柴油原料樹種

2.1.1 油茶 油茶是茶科茶屬常綠小喬木，喜溫暖，怕寒冷，要求年平均氣溫16－18℃，花期平均氣溫12－13℃。福建是油茶的中心產(chǎn)區(qū)之一，除東山、平潭以外，全省均有種植，主要分布在南平、三明、龍巖、寧德、福州、泉州各縣(市)。截止2008年，全省油茶林面積17.4萬hm2。根據(jù)福建省油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃[13]，到2020年，通過改造和新造油茶林基地，使全省油茶林基地規(guī)模達34.67萬hm2以上，力爭全省油茶林進入盛產(chǎn)期后茶油產(chǎn)量達450 kg·hm－2以上，年產(chǎn)茶油總產(chǎn)量達16萬t以上。油茶籽含油量一般在30%左右。油茶樹耐瘠薄，且具有不與糧、棉等農(nóng)作物爭奪耕地等優(yōu)點。當(dāng)前油茶也是食用油的主要原料，茶籽經(jīng)過加工制成的茶油是一種優(yōu)質(zhì)食用油，經(jīng)濟價值高，因此，不是生物柴油的首選樹種。

2.1.2 油桐 油桐是大戟科油桐屬落葉小喬木，與油茶、核桃、烏桕并稱中國四大木本油料植物。油桐是世界著名的工業(yè)油料樹種，種仁含油率60% －70%，種子出油率32% －37%，是一種優(yōu)良的干性植物油，干燥快，比重輕，有光澤，不怕冷，不怕熱，耐酸、耐堿、防濕、防腐、防銹。油桐屬典型的中亞熱帶樹種，在福建全省適應(yīng)性都很強。福建油桐種植范圍廣泛，主要在浦城、大田、永春、德化、霞浦、福鼎、羅源、漳浦、莆田、寧德、龍海、福州等縣市，現(xiàn)有種植面積1萬多公頃，產(chǎn)油桐籽125 t左右。油桐是我國研究最早和研究最齊全的油料樹種，栽培配套技術(shù)基本完善，并已制訂了豐產(chǎn)林的國家標(biāo)準(zhǔn)，為油桐的早實、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培提供了技術(shù)保障[14]。

2.2 可引種的生物柴油原料樹種

2.2.1 黃連木 黃連木為漆樹科黃連木屬落葉喬木，一般樹高達25－30 m，胸徑115－210 cm。作為優(yōu)良木本油料樹種，黃連木種子含油率42.5%，出油率20% －30%。黃連木對土壤要求不嚴，耐干旱瘠薄，喜光，不耐嚴寒。在酸性、中性、微堿性土壤上均能生長。作為福建鄉(xiāng)土樹種(在晉江市內(nèi)坑鎮(zhèn)加塘村古樹群自然保護小區(qū)發(fā)現(xiàn)的16株黃連木，據(jù)測算樹齡在100－220年)，黃連木是福建可以著力發(fā)展的優(yōu)良木本油料樹種。如果對黃連木進行定向選育，從野生以及栽培種群中篩選出含油量更高的品系，其意義很大。在三明寧化進行黃連木引種試驗，已經(jīng)取得階段性成果。

2.2.2 光皮樹 光皮樹為山茱萸科梾木屬落葉灌木或喬木，分布廣泛、適應(yīng)性強、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。光皮樹果肉和核仁均含油脂，干全果含油率33% －36%，出油率25% －30%，平均每株大樹產(chǎn)油l5 kg，壽命可達200年以上，收益期在100年以上[15]。研究表明，以光皮樹油為原料生產(chǎn)的生物柴油與0#石化柴油燃燒性能相似，是一種安全、潔凈的生物質(zhì)燃料油。光皮樹適應(yīng)性強，生長迅速，6－8年便可結(jié)實，12年左右可進入盛果期[16]。同時光皮樹具有喜鈣耐堿、耐干旱瘠薄等適生特性，集中分布于長江流域至西南各地的石灰?guī)r區(qū)，垂直分布在海拔1000 m以下。閩西南地區(qū)如永安、寧化、龍巖、將樂等地有較大面積的石灰?guī)r分布，是光皮樹理想的種植區(qū)域。

2.2.3 麻瘋樹 麻瘋樹，又稱小桐子，為大戟科麻風(fēng)樹屬多年生落葉小喬木。它是一種多用途的經(jīng)濟樹種，被公認是發(fā)展生物柴油的主要原料樹種之一。一棵成熟的麻瘋樹一年結(jié)果2次，每次產(chǎn)5－15 kg果實。每公頃種植1500株左右，進入采收期后，最高可產(chǎn)麻瘋果4500－7500 kg，可提取生物柴油2250－2700 kg[17]。小桐子常生于海拔700－1600 m的平地、丘陵、坡地、河谷和荒山，從干熱的亞熱帶到潮濕的熱帶雨林都有分布，可以在年降水量4.8－23.8 mm，年平均氣溫18.0－28.5℃的環(huán)境下生存。福建省的氣候適合于小桐子生長。福建林科院已經(jīng)進行引種試驗，并于2006年在漳州市華安縣種植2100 hm2，在長泰縣發(fā)展2萬hm2。

根據(jù)福建省能源林資源調(diào)查，截止2005年底，全省油料能源林發(fā)展用地33.51萬hm2，其中可用林地30.79萬hm2，潛在其他可利用地2.72萬hm2[18]，種植開發(fā)以上生物柴油樹種前景廣闊。

3 實現(xiàn)福建省生物柴油原料樹種可持續(xù)發(fā)展的措施

能源短缺和環(huán)境污染是目前人類社會所面臨的巨大挑戰(zhàn)，而生物柴油的應(yīng)用和推廣正是現(xiàn)階段解決能源替代問題的較佳手段。木本油料具有適應(yīng)性廣;種植一次，收獲多年;保持水土，涵養(yǎng)水源，改善環(huán)境;不與農(nóng)作物爭地;可提供一些優(yōu)質(zhì)木材及某些特種化工原料等特點[19]，具有巨大的開發(fā)潛力和廣闊的發(fā)展前景，對于未來燃料油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有不可替代的作用[20]。福建省地理條件優(yōu)越，適宜大部分高含油率的油料樹種生長，應(yīng)該抓住機遇，采取措施推進油料能源林建設(shè)，實現(xiàn)木本油料能源樹種的可持續(xù)發(fā)展，保證生物柴油產(chǎn)業(yè)原料的可持續(xù)供應(yīng)，解決生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，推進生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.1 開展生物柴油原料樹種資源調(diào)查評估，確定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

福建省可供開發(fā)生物柴油的木本油料資源豐富，應(yīng)對福建省木本油料能源資源進行全面調(diào)查，摸清已有的可利用的資源總量和分布，進一步盤活現(xiàn)有閑置土地，對適宜種植油料樹種的土地資源進行調(diào)查評估，在此基礎(chǔ)上制定木本油料樹種植規(guī)劃。同時充分利用福建現(xiàn)有無林地、宜林荒山荒地、農(nóng)田拋荒地及其他未開發(fā)利用的土地，或者改造低質(zhì)殘次林發(fā)展生物柴油原料林，為生物柴油產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展提供原料保證，促進生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

3.2 加強生物柴油原料樹種種苗培育和生長階段管理，提高生物柴油原料樹種產(chǎn)量

優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的原料樹種是發(fā)展生物柴油的基礎(chǔ)。要加快對生物柴油原料樹種的種苗的培育，并進行有效推廣。由于樹種生長主要依靠自然力，人工干預(yù)少，導(dǎo)致產(chǎn)量低。加強這些樹種生長階段的撫育管理，尤其是開花結(jié)果期的管理，可以提高單位面積的產(chǎn)量，提供更多的木本生物柴油原料油。

3.3 建立完善的投融資機制，實現(xiàn)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資金保證

發(fā)展生物柴油原料林，成本高，風(fēng)險大，離不開強大資金的支持。沒有固定資金渠道，成為阻礙其發(fā)展的重要因素。而林業(yè)具有正外部性和公共物品的性質(zhì)也應(yīng)該從政府中得到扶持，為此可以多渠道考慮，建立完善的投融資機制，為發(fā)展生物柴油籌措資金。主要渠道包括中央財政、地方財政對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化專項的資金。同時鼓勵民營資本進入生物柴油領(lǐng)域，并積極爭取國際社會對生物質(zhì)能源發(fā)展的資金支持，爭取國際合作。

3.4 完善經(jīng)營機制，推進“林油一體化”格局盡快形成

對于木本油料資源來說，附加值最高的用途之一就是用于煉制生物柴油，而對于生物柴油企業(yè)來說，最佳原料正是木本油料。因此，林、油的相互滲透是不可避免的。利用南方集體林權(quán)改革的時機，通過林權(quán)轉(zhuǎn)讓或者“公司+農(nóng)戶”模式建立能源林，推進“林油一體化”格局的形成。

4 小結(jié)

生物能源產(chǎn)業(yè)是一個古老的新興產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)原料供應(yīng)不足制約著該產(chǎn)業(yè)發(fā)展。福建省在生物質(zhì)柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展上已取得初步成就。福建擁有發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)的自然地理條件優(yōu)勢，應(yīng)該抓住機遇，推進木本油料能源林建設(shè)，為生物柴油產(chǎn)業(yè)提供原料。開展木本油料能源樹種資源調(diào)查，建立有保障的投融資機制、經(jīng)營機制和財稅政策，推進生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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