中國(guó)適宜發(fā)展象草的邊際土地資源分析與評(píng)價(jià)

摘 要：基于2000年土地利用數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等，根據(jù)各種能源作物生長(zhǎng)所需的溫度、水分、坡度和土壤等環(huán)境需求，采用多因子綜合評(píng)價(jià)法，對(duì)中國(guó)適宜生物液體燃料作物發(fā)展的土地資源的數(shù)量與適宜性進(jìn)行研究。中國(guó)適宜發(fā)展象草的邊際土地面積是125.6123×106hm2、年產(chǎn)量2.64×108t，數(shù)據(jù)可以為區(qū)域的生物質(zhì)能源規(guī)劃作出指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：象草；邊際土地；適宜性

中圖分類(lèi)號(hào)：F124.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）13-0256-03

引言

近些年，不論是在發(fā)達(dá)國(guó)家還是在發(fā)展中國(guó)家能源需求都在急劇增加。在未來(lái)的能源系統(tǒng)中，生物質(zhì)能源處于越來(lái)越重要的位置，能夠在一定程度上緩解溫室效應(yīng)，保障能源安全，與此同時(shí)也帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。能源植物通常是指那些利用光能效率高，具有合成較高還原性烴的能力，可以產(chǎn)生接近石油成分和可替代石油使用的產(chǎn)品的植物以及富含油脂、糖類(lèi)、淀粉類(lèi)、纖維素等的植物。小麥、玉米等也可以作為能源植物被利用，然而與“不與糧爭(zhēng)地，不與人爭(zhēng)糧”的原則相悖。象草作為新一代的生物質(zhì)能源資源，不與糧爭(zhēng)地，不與人爭(zhēng)糧，處于快速發(fā)展階段。中國(guó)存在著大量的邊際土地，不適宜種植糧食作物，卻適宜環(huán)境適宜能力強(qiáng)的能源植物。

本研究的主要目的是分析中國(guó)邊際土地資源的分布狀況、質(zhì)量等級(jí)、以及適宜種植能源作物的邊際土地的面積。研究結(jié)果不僅可以為中國(guó)發(fā)展象草提供科學(xué)性的指導(dǎo)意見(jiàn)，還可以為其他能源植物的發(fā)展提供參考。

一、數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用的土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院土地利用/覆被數(shù)據(jù)集，研究中采用的高程數(shù)據(jù)來(lái)自全國(guó)1∶100萬(wàn)數(shù)字高程模型，并基于該數(shù)據(jù)利用GIS軟件進(jìn)行相應(yīng)處理，獲得全國(guó)1 000m×1 000m格網(wǎng)的平均坡度信息。本研究采用的氣象數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)和水分條件數(shù)據(jù)，均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心格網(wǎng)系列數(shù)據(jù)集。

二、邊際土地界定

中國(guó)邊際土地主要有兩大類(lèi)：一是宜農(nóng)土地后備資源，大都分布在遠(yuǎn)郊山區(qū)，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，土壤基質(zhì)缺失，有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重不足，土壤保水能力差，作物很難生長(zhǎng)，不適于種植糧食作物；二是因工礦生產(chǎn)建設(shè)挖損、塌陷、壓占而廢棄的土地。按照中東部地區(qū)土地利用、覆被分類(lèi)系統(tǒng)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) [1]。宜能邊際土地包括林地（疏林地、灌木林地，保護(hù)區(qū)除外）、天然草地（高覆被草地、中覆被草地、低覆被草地）、未利用地（沙地、裸地、沼澤、裸巖、沿海海涂、內(nèi)陸灘涂，防洪行洪區(qū)、濕地保護(hù)區(qū)灘地除外）。

三、象草

（一）象草的生態(tài)適宜性參數(shù)

1.溫度。象草喜溫暖濕潤(rùn)氣候，適應(yīng)性很廣，耐輕霜，抗寒能力強(qiáng)。在氣溫5℃以下時(shí)停止生長(zhǎng)，8℃～10℃時(shí)生長(zhǎng)受抑制，12℃～14℃時(shí)開(kāi)始生長(zhǎng)，23℃～35℃時(shí)生長(zhǎng)迅速，7月平均最低氣溫15℃，11月平均最高氣溫-10℃～22℃，最干月平均氣溫-15℃～20℃。

2.降雨。最暖季節(jié)降水量400mm～1 000mm，平均八月降水量100mm～350mm。7月平均降水量100mm～350mm，平均12月降水量小于100mm。象草具有強(qiáng)大根系，能深入土層，耐旱力較強(qiáng)。經(jīng)30～40天的干旱，仍能生長(zhǎng)，在特別干旱、高溫的季節(jié)，葉片稍有卷縮，葉尖端有枯死現(xiàn)象，生長(zhǎng)緩慢，但水分充足時(shí)，很快恢復(fù)生長(zhǎng)。

3.土壤。象草對(duì)土壤要求不嚴(yán)，沙土、粘土和微酸性土壤均能生長(zhǎng)，抗土壤酸性能力強(qiáng)。但以土層深厚、肥沃疏松的土壤最為適宜。在貧瘠缺肥的土壤條件下，象草生長(zhǎng)緩慢，莖細(xì)弱，分蘗少，葉片短小，色黃，產(chǎn)量低。象草再生能力強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，故對(duì)肥料要求較高，需施用大量有機(jī)肥和氮肥。

（二）象草的市場(chǎng)方向及生態(tài)效益

1.動(dòng)物的優(yōu)良牧草。象草莖稈粗高、含糖量大、含粗蛋白10.8%，粗脂肪1.97%，粗纖維33.1%。適口性好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是野生和家養(yǎng)動(dòng)物的良好牧草。每天可輪割一次，每hm2可飼養(yǎng)奶牛15頭。用來(lái)喂魚(yú)，每半個(gè)月可輪割一次，每hm2可飼養(yǎng)2hm2水面的草魚(yú)。

2.重要的造紙業(yè)原料。象草的纖維長(zhǎng)度一般為1.2mm～

1.5mm，比稻草纖維長(zhǎng)0.2mm～0.58mm，比一般闊葉木纖維長(zhǎng)0.2mm～0.7mm。象草的纖維含量高，完全可以與大部分闊葉木和優(yōu)質(zhì)草類(lèi)資源媲美。在一定程度上可以替代木質(zhì)原料，減少對(duì)森林樹(shù)木的砍伐，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

3.新型的生物質(zhì)燃料。與傳統(tǒng)的生物質(zhì)原料玉米、油菜相比，象草對(duì)土地的要求相對(duì)較低，在自然條件較差的邊際土地上照樣可以生長(zhǎng)，不會(huì)占用耕地資源。種植1畝甜象草燃料產(chǎn)生的能量可替代2.4桶石油，1.4Kg干草可替代1Kg煤炭。愛(ài)爾蘭的科學(xué)家們研究出了一種能把象草變成酒精的方法，這種酒精可用作汽車(chē)燃料。使用這種酒精的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，其效率是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的80%。1 hm2地的鮮草可生產(chǎn)價(jià)值100英鎊的酒精[2]

象草生長(zhǎng)時(shí)會(huì)大量吸收二氧化碳，燃燒時(shí)排放出來(lái)的二氧化碳又會(huì)被附近的象草吸收，因此利用這種能源植物替代煤炭，能在一定程度上促進(jìn)《京都議定書(shū)》提出的防止全球變暖的目標(biāo)盡快實(shí)現(xiàn)。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)教授對(duì)中國(guó)南方紅壤坡地種植象草后土壤養(yǎng)分在土壤坡面和坡面上梯度分布的變化進(jìn)行了研究，研究表明，種植了象草的土地土壤有機(jī)質(zhì)含量有了顯著的增加，比裸地高1.09～5.71倍[3]。

四、結(jié)果及討論

從圖1中我們可以看出，中國(guó)適宜種植象草的邊際土地分布呈東北—西南走向。非常適宜及基本適宜種植象草的區(qū)域主要集中在東北、東南部，非常適宜區(qū)域主要集中在秦嶺—淮河一線以南，主要集中在湖北、湖南、江西、浙江、福建、廣東、廣西、云南。不適宜區(qū)域主要集中在西南、西北及北部地區(qū)。西南部區(qū)域有橫斷山脈、喜馬拉雅山脈、喀拉昆侖山，地形坡度較大，不適宜種植象草；西藏、青海、新疆南部以及黑龍江、內(nèi)蒙古靠近漠河的區(qū)域，年平均氣溫較低，達(dá)不到象草生長(zhǎng)所需的有效積溫。西北部地區(qū)土壤質(zhì)地以風(fēng)沙土為主要的土壤類(lèi)型，土壤礦質(zhì)部分幾乎全由細(xì)砂顆粒組成，含水保水能力弱，不適合能源植物的種植。以降水量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，秦嶺—淮河以南的區(qū)域?yàn)樽钸m宜區(qū)域，秦嶺—淮河以北，大興安嶺—陰山—賀蘭山—祁連山—岡底斯山以南的區(qū)域?yàn)榛具m宜區(qū)域。400mm等降水量以北的區(qū)域?yàn)椴贿m宜區(qū)域。

從下頁(yè)圖2可以看出，中國(guó)邊際土地的主要類(lèi)型及分布狀況。在邊際土地中非常適宜和基本適宜的土地利用總量為125.6123 ×106hm2，非常適宜種植象草的邊際土地面積為15.968×106hm2，基本適宜的土地面積為109.6443×106hm2。在所有的適宜性邊際土地中，灌木林地占的比重最大，占有27.18%，疏林地位居第二，面積為34.1407×106hm2。高覆蓋度草地排在第三位，占有20.78個(gè)百分比。這三種土地利用類(lèi)型在所有適宜的邊際土地中占的比重高達(dá)70.48%。其他類(lèi)型的土地則數(shù)量較少。

象草的產(chǎn)量可觀，廣西壯族自治區(qū)畜牧研究所的研究人員于2008—2009年在湖南長(zhǎng)沙進(jìn)行象草種植試點(diǎn)，在面積為6.7hm2的土地上采用種莖扦插的方式種植象草，株距和行距分別設(shè)定為40cm和50cm，經(jīng)過(guò)四次的反復(fù)試驗(yàn)，得出新鮮象草的年產(chǎn)值約為210t/hm2，加工成干象草后的年產(chǎn)值為46.35t/hm2。中國(guó)邊際土地的面積達(dá)125.6123×106hm2，年產(chǎn)量2.64×108t，1hm2象草燃料所產(chǎn)生的能力能夠代替36桶石油[4]，即使只開(kāi)發(fā)其中的70%，也相當(dāng)于31.65×108桶石油，折合4.32×108t（每t折合7.33桶），2012年，中國(guó)石油需求量4.93×108t [5]，如果將邊際土地開(kāi)發(fā)出來(lái)，就能滿足中國(guó)能源的絕大部分需求。

中國(guó)的邊際土地資源豐富，開(kāi)發(fā)潛力巨大。政府應(yīng)該加大開(kāi)發(fā)和投資力度，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)民間投資，推進(jìn)科技進(jìn)步，構(gòu)建一條完整的能源植物發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王靜.土地資源遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[2] 于麗萍.新能源尿油、酒精草和煤層甲烷[J].能源技術(shù)，2000，（3）：188.

[3] 歐陽(yáng)克蕙，王堃，鐘華平，等.紅壤坡地種植矮象草后土壤養(yǎng)分空間分布特征的變化[C].第四屆中國(guó)畜牧科技論壇論文集，2009：11-15.

[4] 象草[EB/OL].百度百科，http：//baike.baidu.com/view/310769.htm.

[5] 今年中國(guó)石油需求量4.93億噸[EB/OL].http：//www.sina.com.cn.[責(zé)任編輯 陳 鶴]