我國生物質液體燃料產業化取得突破進展

文｜生物質資源高效培育技術研究課題組

生物質能源產業化的瓶頸是原料的持續供應，本課題的研究成果得以迅速轉化既順應了生物質能源產業化發展形勢的需要，也是本課題成果轉化的突出特點之一。

目前困擾我國生物質能產業發展的最大問題就是原料短缺。曾經紅紅火火的生物質能產業(包括生物燃料乙醇、生物柴油等項目)由于非糧原料的短缺如今大多偃旗息鼓，陷入了發展困境。在“非糧”生物質能發展路線下，農作物秸稈、生物質能源林等成為了生物質能的主要原料。

“十一五”期間，針對生物質液體燃料產業發展的需求，中國林業科學研究院林業研究所聯合國內47個單位、301位科技人員通過近五年的協同努力，首次對7種能源植物進行高效培育技術研究，并取得創新性成果，為我國生物質液體燃料的產業化奠定了基礎。

科技創新結碩果

通過課題的實施，不但篩選和培育出含油率達到50%的油菜新品種（系），還獲得了一批抗多種逆境的油菜品系，并建立了邊際性土地上高效培育用于生物質液體燃料能源油菜的生產技術，在國內外油菜研究中尚屬首次。

篩選和培育出含糖量高、適應性廣的甜高粱新品種，初步掌握了其生長發育規律、糖分積累和遺傳規律，開發了高含糖量的功能標記，開發了甜高粱抗倒劑、抗旱種子丸粒化劑等；密切與企業合作，示范推廣效益顯著。達到國內外同類研究的先進水平，部分達到國際領先水平。

建立能源油料植物續隨子的資源、育種和栽培推廣利用一體化的研究平臺。首次在國內利用輻射誘變等技術方法，創制具有高油、高產等優異性狀的續隨子種質材料。首次實現Na+-H+反向轉運蛋白基因和油體蛋白基因的克隆，為提高續隨子耐鹽堿能力并最終實現鹽堿地栽培，提高續隨子種子中的油含量提供理論基礎。初步建立了化學改性工藝，自制生物柴油的各項指標經檢測產品達到生物柴油標準GB/T20828的各項要求，為下一步續隨子資源產業開發提供了技術支撐。

在國內外首次證明了麻瘋樹種子含油量與其它優良性狀的相關性，并以其為主要評價指標選育出高油、抗逆性強的麻瘋樹優良類型5個，優良單株83株，種子含油量高達40%以上，在世界范圍內屬于較高水平。首次克隆的多種與麻瘋樹豐產、抗逆相關的關鍵基因。首次制定出良種繁育和豐產栽培技術規程。

首次摸清黃連木在我國資源分布規律，進行資源分布區劃，提出了不同類型現有林利用和改造的模式；利用SSR分子標記技術對黃連木進行遺傳多樣性分析，9對SSR引物在8個黃連木群體中共檢測到43條等位基因，位點平均等位基因數為4.78，平均有效等位基因數3.27。總多態位點百分率達100%。各群體內的有效等位基因數平均2.08。各群體內觀察雜合度平均為0.81。期望雜合度（He）平均為0.472，說明各群體間的多樣性水平差異較大；選出6個優良類型和157個優良單株，并提出其優良性狀評價指標體系；分離出6個高油脂相關功能基因，并在NCBI（美國國立生物技術信息中心）GeneBank數據庫進行登記；同時開發出了保花保果劑1號；基本解決了黃連木造林雌雄株配比問題；建立了良種繁育基地620畝和豐產栽培示范基地5000畝，提出良種繁育和豐產栽培技術規程，為大規模發展黃連木能源林提供技術支撐。經查新國內外尚屬首次。

在對光皮樹野生資源進行調查、生物學特性與栽培農藝性狀觀測分析的基礎上，建立了光皮樹優良類型和單株選擇技術體系。對光皮樹種質資源進行遺傳多樣性的研究，綜合運用形態、等位酶和ISSR分子標記技術，分析光皮樹優良無性系的遺傳特點及遺傳規律。利用ISSR分子標記技術，首次建立了15個光皮樹無性系的ISSR識別卡，為種質資源鑒定奠定了技術基礎，整體上達到了國際先進水平。

在摸清文冠果在我國資源分布狀況的基礎上，進行資源分布區劃，提出了不同類型現有林利用和改造的模式；利用AFLP技術對優良文冠果林分共125個單株遺傳多樣性進行分析，15對引物共檢測到367個多態性條帶，多態性條帶比率為66.39%，反映出文冠果有較高的遺傳多態性。AFLP標記研究結果表明各文冠果林分的遺傳變異主要存在于群體內，且種群遺傳多樣性受內部因素(遺傳因素)和外部因素(生態、人為因素)的綜合影響；選出4個優良類型和116株優良單株，將文冠果劃分為觀花型和結實型，從類型劃分和開花生物學特性的研究解決了“千花一果”的關鍵問題，開發出保花保果劑2號，并提出文冠果優良性狀評價指標體系；建立了良種繁育基地530畝和豐產栽培示范基地5000畝，提出了良種繁育和豐產栽培技術規程；解決了文冠果無性繁殖的問題，進行了組培及工廠化育苗，為大規模發展文冠果能源林提供技術支撐。并研究開發出文冠果制備生物柴油方法。經查新，在國內未見有與本項目相同的文獻報道。

科技成果與產業結合緊密

生物質能源產業化的瓶頸是原料的持續供應，本課題的研究成果得以迅速轉化既順應了生物質能源產業化發展形勢的需要，也是本課題成果轉化的突出特點之一。

本課題研究育成的高含油量、高產的油菜新品種浙油50、青雜5號、中油雜12、油研11號等，多數已將市場經營權有償轉讓給種子企業，如浙油50品種育成后，該成果經營權轉讓給浙江農科種業公司和浙江新市油脂股份有限公司進行產業化開發；中油雜12轉讓給武漢隆平高科種業有限公司開發。目前僅中油雜12、青雜5號、油研11號的推廣利用面積就達到800萬畝以上。以每畝平均增收60元計算，為農民增收48000萬元。這還不包括中雙11號和青雜3號等推廣應用的經濟效益。尤其是這些品種能夠在邊際性土地上獲得較好產量，或適合輕簡化機械收獲，對提高油菜生產效益、擴大油菜生產規模起著積極的推動作用。浙油50、圣光402、青雜7號、農華油101由于具有更高的含油量和產量，它們的應用前景更為廣闊。

本課題的實施有力地促進了甜高粱科研、企業和管理等資源有效整合，組織方式和運行機制有較大創新。充分體現了以企業為主體、以科技為支撐、以政府為引導的現代甜高粱燃料乙醇產業發展的理念。甜高粱子課題組與能源企業合作，建立了甜高粱生產基地，通過技術培訓、新品種示范，以發展訂單農業的方式推廣。其中建設500畝標準化甜高粱制種基地，建立優質高產、低風險制種體系，示范推廣新品種6000畝以上，對于充分發揮甜高粱產業優勢，對農業增效、農民增收將起到重大的推動作用。

黃連木子課題的實施，不僅摸清了黃連木資源量，而且通過620畝黃連木的良種繁育基地和5000畝豐產栽培示范基地的建設，形成的示范推廣平臺，在7省（區）18縣推廣3830萬畝豐產林和615畝良種繁育基地，在此基礎上輻射推廣12萬畝。大大提高了黃連木豐產能源林的面積，不但為生物柴油加工企業提供了較充足的原料，也為黃連木分布區黃連木豐產能源林大規模發展樹立了典范，為將來生物柴油產業的大發展打下了一定的基礎。

通過本課題的示范作用，麻瘋樹研究成果已在云、貴、川和海南等地推廣種植麻瘋樹1.5萬畝。

光皮樹子課題的原料林示范基地建設起到了良好的科技支撐作用，初步形成了光皮樹良種選育、良種繁殖、區域栽培示范、推廣試驗示范的平臺。

文冠果子課題通過530畝良種繁育基地與5000畝豐產栽培示范基地建設，已將所選育的高產、高含油、抗病良種輻射推廣到8省（區）11個縣的文冠果適生區，發展文冠果豐產栽培林2850畝，良種繁育基地210畝，獲得良好的表現，促進了當地生物質資源的發展。

續隨子資源首次在生物能源領域進行研究開發，相關成果還處于初步探索階段。作為草本油料作物，課題任務完成后，通過大規模的推廣栽培，可較快地形成產業規模。同時，對續隨子資源進行綜合開發利用，對莖葉中類“石油烴”物質進行綜合開發，可以解決續隨子作為生物能源開發的成本問題，將在下一步工作中繼續進行研究。

經濟效益和社會效益顯著

從經濟效益方面來說，油菜、甜高粱生產周期較短，目前已取得顯著的經濟效益。油菜子課題研究的青雜3號2006～2008年之間的推廣利用面積達到136.61萬畝，產菜籽6673.406萬公斤，新增收益26850.08萬元；浙油50在2009～2010年間的推廣利用面積3050畝，產菜籽679.42萬公斤，新增收益295.15萬元；高芥酸品系X3012007～2008年之間的推廣利用面積達到2000畝，產菜籽343.2萬公斤，新增收益150萬元；油研11號2006年以來在貴州、四川以及湖南的推廣利用面積達到120萬畝。總經濟效益達27974.63萬元。

甜高粱子課題通過品種的創新與配套栽培技術的應用，提高了甜高粱產量和酒精產出率，降低甜高粱燃料乙醇原料成本10%以上。同時新品種推廣示范面積3.15萬畝，每畝莖稈達5噸左右，籽粒產量300公斤，根據2008～2010年農村經濟發展情況，甜高粱種植可以保證農民每畝效益達到1000元，僅3.15萬畝示范基地的直接效益就達到3150萬元。另外，良種繁育基地，除了原原種和原種生產外，生產雜交種子用于示范基地產生的效益達300余萬元。

黃連木、麻瘋樹、光皮樹以及文冠果雖然生產周期較長，但仍產生了明顯的經濟效益。黃連木子課題建立良種繁育基地530畝，已出圃優質苗2103萬株，每株按0.8元計，收入達1683萬元；建設5000畝示范基地提高造林成活率30%，節約補植成本63萬元；推廣輻射3萬余畝，節支255萬元。建立的5000畝高產示范基地，6～8年后進入掛果期，預計畝產種子280公斤，總產量達140萬公斤，按每公斤2元計，年產值可達280萬元。

麻瘋樹子課題建立良種繁育基地530畝，每畝可產苗3萬株；目前已出圃優質苗木1890萬株，每株1元計，收入達1890萬元；建立豐產栽培基地5210畝，5年后，預計每畝產種300公斤，總共可產種子15.63萬公斤，年產值可達312.6萬元。光皮樹子課題在2007～2009年間培育良種實生苗1420萬株，苗木均價為0.825元/株，年增產值790萬元；培育無性繁殖苗172萬株，苗木均價4元/株，年增產值540萬元。建立能源示范林5100畝，預計3～5年后進入盛果期，以每畝產油100公斤計算，年產油510噸，年增產值306萬元；推廣矮化豐產栽培技術畝節約用工4個，勞力按50元/天計算：50元/天×4天=200元。200元/畝×5100畝=102萬元。

文冠果子課題建立良種繁育基地530畝，畝產苗木1.6萬株，每株按1.25元計算，經濟效益達1060萬元；建立豐產栽培基地5000畝，4～10年后，預計每畝產種子45公斤，可產種子22.5萬公斤，單價按每公斤4元計，產值達90萬元。隨著課題的實施，選出早實、高產、高含油（糖）量、抗逆性強的優良品種，結合豐產栽培技術的推廣應用，能源作物、能源林的面積還將進一步擴大，產量將進一步提高，效益將更加明顯。

從社會效益來說。本課題能源作物的育種方向是培育適合邊際土地生長的高產、高含油或高含糖品種，與傳統育種目標不同，突出非糧(油)非飼、專作生物能源用途的特點。

油菜籽是我國主要食用油源、高蛋白飼料源和良好的生物質能源作物，對國民經濟持續發展關系密切。目前我國植物油年消費量約2300萬噸，國產不足1000萬噸，60%需要進口來彌補不足。因此，在我國土地資源有限、食用植物油嚴重不足的情況下，培育適合邊際性土地種植的油菜品種，特別是高含油量、高產油菜品種，油菜的總產才會提高，才能徹底解決我國食用植物油短缺的問題。也只有食用植物油短缺問題解決了，利用植物油進行生物柴油的生產才有可能。

項目中能源樹種黃連木、光皮樹、麻瘋樹以及文冠果不僅含油量高，而且耐干旱、鹽堿、瘠薄，適應性強。發展以上7種能源植物，不僅能為我國生物質液體燃料產業提供持續的原料供應，同時能解決一大批人員的就業問題，對優化農村產業結構，促進新農村建設和建設和諧社會都將具有重要的意義。

本課題的研究也必將帶動全國生物質能源科研、生產的進一步發展，其研究成果將為生物質能源的產業化奠定資源與發展的基礎。

從生態效益來說，本課題研究的7種植物都能做到不與糧爭地，不與人、畜爭糧，能夠提高荒山荒地、廢棄宜林地的土地利用率。甜高粱加工后的蔗渣可作為飼草和造紙原料，可減少畜牧業發展對牧場的需求和造紙業對木材的需求，有利于保護牧場和森林。

建設黃連木、光皮樹、麻瘋樹和文冠果生態能源林，在為生物柴油產業提供源源不斷的原料供應的同時，也發揮著很好的防風固沙、水土保持、改善環境的生態功能。生物柴油產業的發展還有助于減少石化燃料的污染、維護生態平衡，提高人民生活質量。

研究開發生物質能源，有助于滿足社會發展對能源的需求，維持和促進資源、環境、社會經濟的協調發展，起到保護礦產資源，保障能源安全，實現CO2減排，促進經濟、社會的可持續發展的作用，作為生物質能的原料，本課題所研究的作物品種及林木樹種有著廣闊的發展前景。