我国生物质液体燃料产业化取得突破进展

文｜生物质资源高效培育技术研究课题组

生物质能源产业化的瓶颈是原料的持续供应，本课题的研究成果得以迅速转化既顺应了生物质能源产业化发展形势的需要，也是本课题成果转化的突出特点之一。

目前困扰我国生物质能产业发展的最大问题就是原料短缺。曾经红红火火的生物质能产业(包括生物燃料乙醇、生物柴油等项目)由于非粮原料的短缺如今大多偃旗息鼓，陷入了发展困境。在“非粮”生物质能发展路线下，农作物秸秆、生物质能源林等成为了生物质能的主要原料。

“十一五”期间，针对生物质液体燃料产业发展的需求，中国林业科学研究院林业研究所联合国内47个单位、301位科技人员通过近五年的协同努力，首次对7种能源植物进行高效培育技术研究，并取得创新性成果，为我国生物质液体燃料的产业化奠定了基础。

科技创新结硕果

通过课题的实施，不但筛选和培育出含油率达到50%的油菜新品种（系），还获得了一批抗多种逆境的油菜品系，并建立了边际性土地上高效培育用于生物质液体燃料能源油菜的生产技术，在国内外油菜研究中尚属首次。

筛选和培育出含糖量高、适应性广的甜高粱新品种，初步掌握了其生长发育规律、糖分积累和遗传规律，开发了高含糖量的功能标记，开发了甜高粱抗倒剂、抗旱种子丸粒化剂等；密切与企业合作，示范推广效益显著。达到国内外同类研究的先进水平，部分达到国际领先水平。

建立能源油料植物续随子的资源、育种和栽培推广利用一体化的研究平台。首次在国内利用辐射诱变等技术方法，创制具有高油、高产等优异性状的续随子种质材料。首次实现Na+-H+反向转运蛋白基因和油体蛋白基因的克隆，为提高续随子耐盐碱能力并最终实现盐碱地栽培，提高续随子种子中的油含量提供理论基础。初步建立了化学改性工艺，自制生物柴油的各项指标经检测产品达到生物柴油标准GB/T20828的各项要求，为下一步续随子资源产业开发提供了技术支撑。

在国内外首次证明了麻疯树种子含油量与其它优良性状的相关性，并以其为主要评价指标选育出高油、抗逆性强的麻疯树优良类型5个，优良单株83株，种子含油量高达40%以上，在世界范围内属于较高水平。首次克隆的多种与麻疯树丰产、抗逆相关的关键基因。首次制定出良种繁育和丰产栽培技术规程。

首次摸清黄连木在我国资源分布规律，进行资源分布区划，提出了不同类型现有林利用和改造的模式；利用SSR分子标记技术对黄连木进行遗传多样性分析，9对SSR引物在8个黄连木群体中共检测到43条等位基因，位点平均等位基因数为4.78，平均有效等位基因数3.27。总多态位点百分率达100%。各群体内的有效等位基因数平均2.08。各群体内观察杂合度平均为0.81。期望杂合度（He）平均为0.472，说明各群体间的多样性水平差异较大；选出6个优良类型和157个优良单株，并提出其优良性状评价指标体系；分离出6个高油脂相关功能基因，并在NCBI（美国国立生物技术信息中心）GeneBank数据库进行登记；同时开发出了保花保果剂1号；基本解决了黄连木造林雌雄株配比问题；建立了良种繁育基地620亩和丰产栽培示范基地5000亩，提出良种繁育和丰产栽培技术规程，为大规模发展黄连木能源林提供技术支撑。经查新国内外尚属首次。

在对光皮树野生资源进行调查、生物学特性与栽培农艺性状观测分析的基础上，建立了光皮树优良类型和单株选择技术体系。对光皮树种质资源进行遗传多样性的研究，综合运用形态、等位酶和ISSR分子标记技术，分析光皮树优良无性系的遗传特点及遗传规律。利用ISSR分子标记技术，首次建立了15个光皮树无性系的ISSR识别卡，为种质资源鉴定奠定了技术基础，整体上达到了国际先进水平。

在摸清文冠果在我国资源分布状况的基础上，进行资源分布区划，提出了不同类型现有林利用和改造的模式；利用AFLP技术对优良文冠果林分共125个单株遗传多样性进行分析，15对引物共检测到367个多态性条带，多态性条带比率为66.39%，反映出文冠果有较高的遗传多态性。AFLP标记研究结果表明各文冠果林分的遗传变异主要存在于群体内，且种群遗传多样性受内部因素(遗传因素)和外部因素(生态、人为因素)的综合影响；选出4个优良类型和116株优良单株，将文冠果划分为观花型和结实型，从类型划分和开花生物学特性的研究解决了“千花一果”的关键问题，开发出保花保果剂2号，并提出文冠果优良性状评价指标体系；建立了良种繁育基地530亩和丰产栽培示范基地5000亩，提出了良种繁育和丰产栽培技术规程；解决了文冠果无性繁殖的问题，进行了组培及工厂化育苗，为大规模发展文冠果能源林提供技术支撑。并研究开发出文冠果制备生物柴油方法。经查新，在国内未见有与本项目相同的文献报道。

科技成果与产业结合紧密

生物质能源产业化的瓶颈是原料的持续供应，本课题的研究成果得以迅速转化既顺应了生物质能源产业化发展形势的需要，也是本课题成果转化的突出特点之一。

本课题研究育成的高含油量、高产的油菜新品种浙油50、青杂5号、中油杂12、油研11号等，多数已将市场经营权有偿转让给种子企业，如浙油50品种育成后，该成果经营权转让给浙江农科种业公司和浙江新市油脂股份有限公司进行产业化开发；中油杂12转让给武汉隆平高科种业有限公司开发。目前仅中油杂12、青杂5号、油研11号的推广利用面积就达到800万亩以上。以每亩平均增收60元计算，为农民增收48000万元。这还不包括中双11号和青杂3号等推广应用的经济效益。尤其是这些品种能够在边际性土地上获得较好产量，或适合轻简化机械收获，对提高油菜生产效益、扩大油菜生产规模起着积极的推动作用。浙油50、圣光402、青杂7号、农华油101由于具有更高的含油量和产量，它们的应用前景更为广阔。

本课题的实施有力地促进了甜高粱科研、企业和管理等资源有效整合，组织方式和运行机制有较大创新。充分体现了以企业为主体、以科技为支撑、以政府为引导的现代甜高粱燃料乙醇产业发展的理念。甜高粱子课题组与能源企业合作，建立了甜高粱生产基地，通过技术培训、新品种示范，以发展订单农业的方式推广。其中建设500亩标准化甜高粱制种基地，建立优质高产、低风险制种体系，示范推广新品种6000亩以上，对于充分发挥甜高粱产业优势，对农业增效、农民增收将起到重大的推动作用。

黄连木子课题的实施，不仅摸清了黄连木资源量，而且通过620亩黄连木的良种繁育基地和5000亩丰产栽培示范基地的建设，形成的示范推广平台，在7省（区）18县推广3830万亩丰产林和615亩良种繁育基地，在此基础上辐射推广12万亩。大大提高了黄连木丰产能源林的面积，不但为生物柴油加工企业提供了较充足的原料，也为黄连木分布区黄连木丰产能源林大规模发展树立了典范，为将来生物柴油产业的大发展打下了一定的基础。

通过本课题的示范作用，麻疯树研究成果已在云、贵、川和海南等地推广种植麻疯树1.5万亩。

光皮树子课题的原料林示范基地建设起到了良好的科技支撑作用，初步形成了光皮树良种选育、良种繁殖、区域栽培示范、推广试验示范的平台。

文冠果子课题通过530亩良种繁育基地与5000亩丰产栽培示范基地建设，已将所选育的高产、高含油、抗病良种辐射推广到8省（区）11个县的文冠果适生区，发展文冠果丰产栽培林2850亩，良种繁育基地210亩，获得良好的表现，促进了当地生物质资源的发展。

续随子资源首次在生物能源领域进行研究开发，相关成果还处于初步探索阶段。作为草本油料作物，课题任务完成后，通过大规模的推广栽培，可较快地形成产业规模。同时，对续随子资源进行综合开发利用，对茎叶中类“石油烃”物质进行综合开发，可以解决续随子作为生物能源开发的成本问题，将在下一步工作中继续进行研究。

经济效益和社会效益显著

从经济效益方面来说，油菜、甜高粱生产周期较短，目前已取得显著的经济效益。油菜子课题研究的青杂3号2006～2008年之间的推广利用面积达到136.61万亩，产菜籽6673.406万公斤，新增收益26850.08万元；浙油50在2009～2010年间的推广利用面积3050亩，产菜籽679.42万公斤，新增收益295.15万元；高芥酸品系X3012007～2008年之间的推广利用面积达到2000亩，产菜籽343.2万公斤，新增收益150万元；油研11号2006年以来在贵州、四川以及湖南的推广利用面积达到120万亩。总经济效益达27974.63万元。

甜高粱子课题通过品种的创新与配套栽培技术的应用，提高了甜高粱产量和酒精产出率，降低甜高粱燃料乙醇原料成本10%以上。同时新品种推广示范面积3.15万亩，每亩茎秆达5吨左右，籽粒产量300公斤，根据2008～2010年农村经济发展情况，甜高粱种植可以保证农民每亩效益达到1000元，仅3.15万亩示范基地的直接效益就达到3150万元。另外，良种繁育基地，除了原原种和原种生产外，生产杂交种子用于示范基地产生的效益达300余万元。

黄连木、麻疯树、光皮树以及文冠果虽然生产周期较长，但仍产生了明显的经济效益。黄连木子课题建立良种繁育基地530亩，已出圃优质苗2103万株，每株按0.8元计，收入达1683万元；建设5000亩示范基地提高造林成活率30%，节约补植成本63万元；推广辐射3万余亩，节支255万元。建立的5000亩高产示范基地，6～8年后进入挂果期，预计亩产种子280公斤，总产量达140万公斤，按每公斤2元计，年产值可达280万元。

麻疯树子课题建立良种繁育基地530亩，每亩可产苗3万株；目前已出圃优质苗木1890万株，每株1元计，收入达1890万元；建立丰产栽培基地5210亩，5年后，预计每亩产种300公斤，总共可产种子15.63万公斤，年产值可达312.6万元。光皮树子课题在2007～2009年间培育良种实生苗1420万株，苗木均价为0.825元/株，年增产值790万元；培育无性繁殖苗172万株，苗木均价4元/株，年增产值540万元。建立能源示范林5100亩，预计3～5年后进入盛果期，以每亩产油100公斤计算，年产油510吨，年增产值306万元；推广矮化丰产栽培技术亩节约用工4个，劳力按50元/天计算：50元/天×4天=200元。200元/亩×5100亩=102万元。

文冠果子课题建立良种繁育基地530亩，亩产苗木1.6万株，每株按1.25元计算，经济效益达1060万元；建立丰产栽培基地5000亩，4～10年后，预计每亩产种子45公斤，可产种子22.5万公斤，单价按每公斤4元计，产值达90万元。随着课题的实施，选出早实、高产、高含油（糖）量、抗逆性强的优良品种，结合丰产栽培技术的推广应用，能源作物、能源林的面积还将进一步扩大，产量将进一步提高，效益将更加明显。

从社会效益来说。本课题能源作物的育种方向是培育适合边际土地生长的高产、高含油或高含糖品种，与传统育种目标不同，突出非粮(油)非饲、专作生物能源用途的特点。

油菜籽是我国主要食用油源、高蛋白饲料源和良好的生物质能源作物，对国民经济持续发展关系密切。目前我国植物油年消费量约2300万吨，国产不足1000万吨，60%需要进口来弥补不足。因此，在我国土地资源有限、食用植物油严重不足的情况下，培育适合边际性土地种植的油菜品种，特别是高含油量、高产油菜品种，油菜的总产才会提高，才能彻底解决我国食用植物油短缺的问题。也只有食用植物油短缺问题解决了，利用植物油进行生物柴油的生产才有可能。

项目中能源树种黄连木、光皮树、麻疯树以及文冠果不仅含油量高，而且耐干旱、盐碱、瘠薄，适应性强。发展以上7种能源植物，不仅能为我国生物质液体燃料产业提供持续的原料供应，同时能解决一大批人员的就业问题，对优化农村产业结构，促进新农村建设和建设和谐社会都将具有重要的意义。

本课题的研究也必将带动全国生物质能源科研、生产的进一步发展，其研究成果将为生物质能源的产业化奠定资源与发展的基础。

从生态效益来说，本课题研究的7种植物都能做到不与粮争地，不与人、畜争粮，能够提高荒山荒地、废弃宜林地的土地利用率。甜高粱加工后的蔗渣可作为饲草和造纸原料，可减少畜牧业发展对牧场的需求和造纸业对木材的需求，有利于保护牧场和森林。

建设黄连木、光皮树、麻疯树和文冠果生态能源林，在为生物柴油产业提供源源不断的原料供应的同时，也发挥着很好的防风固沙、水土保持、改善环境的生态功能。生物柴油产业的发展还有助于减少石化燃料的污染、维护生态平衡，提高人民生活质量。

研究开发生物质能源，有助于满足社会发展对能源的需求，维持和促进资源、环境、社会经济的协调发展，起到保护矿产资源，保障能源安全，实现CO2减排，促进经济、社会的可持续发展的作用，作为生物质能的原料，本课题所研究的作物品种及林木树种有着广阔的发展前景。