福建省生物柴油原料树种及其可持续开发探讨

2012-09-29林水富

亚热带农业研究 2012年4期

林水富

(北京林业大学经济管理学院，北京100083/福建农林大学经济与管理学院，福建福州 350002)

能源是国家战略性资源，是现代社会赖以生存和发展的重要物质基础。以生物质能源替代部分石油来生产燃料与化工产品，因地制宜地利用植物油代用燃料油，是原料路线的重大调整，也是目前国际上开发新能源的大趋势[1，2]。20世纪90年代后，生物柴油作为绿色、环保、可再生、可替代性的新能源逐步成为研究热点。发展生物柴油，原料是关键。世界各国都选择有自身优势的原料发展生物柴油，美国的转基因大豆油，欧盟、加拿大等国家的双低菜籽油，巴西的蓖麻油和转基因大豆油，马来西亚、印度尼西亚的棕榈油都是生产生物柴油的主要原料[3]。我国是农业大国和人口大国，无法提供大量土地进行相关生产以满足生物柴油原料需要。中国发展生物柴油特色就是要“不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利”[4]。从生物柴油树种生产生物柴油生命周期的能耗和排放情况看，光皮树、麻疯树等野生植物油制备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点[5]。利用树木成熟的果实或树汁制备生物柴油对自然生态环境破坏小，而且可以一次种植多年利用，是我国发展生物柴油的特色和优势。福建省气候、自然、地理条件得天独厚，树种资源丰富，许多可产出生物柴油的油料树种理论上均可在福建落户。因此，有必要探讨利用福建省优越的自然条件培育优良的油料树种，建设生物柴油原料树种生产基地，通过科学的管理手段和有效的经营活动实现生物柴油产业的规模化和可持续发展，达到多赢的目标。

1 国内外生物柴油原料树种研究开发状况

1.1 国外生物柴油原料树种研究开发

国外对能源植物的研究始于20世纪50年代末，主要研究包括能源树种的调查、筛选、收集等[6]。美国、巴西、印度等国进行了能源油料植物的引种栽培、遗传改良等相关研究。美国、日本、巴西、芬兰、瑞典、印度、菲律宾、澳大利亚等国，在获得植物燃料油途径、燃料油使用技术上都有较大的进展[7]。日本的“阳光计划”、印度的“绿色能源计划”、美国的“能源农场”和巴西的“酒精能源计划”等研究计划均认为含碳氢化合物的植物是替代石油的最好资源，其重点为液体燃料原料的研究开发。目前全球开发利用的主要能源植物[8]见表1。

1.2 国内生物柴油原料树种研究开发

大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大风子科和萝摩科等的树种含油率都很高。据不完全统计，中国现有木本油料林总面积超过600多万hm2，油料树种的果实年产量在200多万t以上，不少是开发生物柴油等林木生物质能源的原料。其中，具有良好的资源和技术基础并可规模化培育的油料能源树种约有6种，如麻疯树、黄连木、文冠果、光皮树、乌桕、油桐等(表2)。

表2 我国主要生物柴油原料树种及其技术特点Table2 Main biodiesel feedstock trees and technical features in China

近20年来我国生物柴油原料树种的研究与开发利用取得了一定成果，中国科学院调查了金沙江流域燃料油植物资源及栽培技术研究，建立了小桐子栽培示范林;湖南省林业科学院完成了光皮树油制取甲脂燃料油的工艺及其燃烧特性的研究、“植物油能源利用技术”研究项目和“能源树种绿王树及其利用技术的引进”项目;中国林科院和地方林业研究所对我国木本油料树种资源的种类、分布和开发利用等方面做了研究，研究包括黄连木、麻疯树、乌桕、绿玉树等，并在良种培育、油料林种植和油脂提取转化方面取得系列成果。牟洪香[9]对木本能源植物文冠果进行了资源调查，摸清了我国文冠果的分布范围以及分布特征和规律，并进行了自然类型的划分，为文冠果的进一步开发利用提供了依据。赵彦斌[10]探讨了陕西秦岭南部黄连木生物柴油原料林基地建设问题。尚铁军等[11]在完成河南省黄连木生物质能源基地建设可行性研究报告的基础上，探讨基地建设内容、主要技术措施。国家林业局也在做相关部署，“十一五”期间，规划生物柴油原料林基地建设规模83191万hm2。原料林全部进入结实期后，将形成年产生物柴油125万多吨的原料供应能力。

2 福建省生物柴油原料树种开发现状

福建省属常规能源短缺的省份，能源供给形势相当严峻[12]。在发展生物柴油方面，福建走在全国前列。福建古杉生物柴油有限公司、龙岩市卓越新能源公司都以地沟油、油料植物为原料生产原料油和生物柴油，并且先后在纽约和伦敦上市。此外福清等地也建有相应规模的企业。由于原料资源的制约，现在这些企业生产都受到不同程度的影响。而且落后的经营观念、粗放的管理与经济效益差，导致市场竞争能力薄弱，使得福建在生物柴油原料资源开发方面相当落后。作为全国重点林区之一的福建，自然地理条件优越，利用该优势，完全有可能发现并大量培植生物柴油原料树种，结合福建生物柴油产业发展状况，在发展林木生物柴油产业方面走在全国前头。福建省油料植物种类多，有山茶科、大戟科、樟科、桃金娘科、豆科、山茱萸科、漆树科等，但以木本油料植物为主的原料资源开发因技术、管理等各方面因素的影响，尚不能有效地满足生物柴油原料供应。

2.1 现有主要生物柴油原料树种

2.1.1 油茶油茶是茶科茶属常绿小乔木，喜温暖，怕寒冷，要求年平均气温16－18℃，花期平均气温12－13℃。福建是油茶的中心产区之一，除东山、平潭以外，全省均有种植，主要分布在南平、三明、龙岩、宁德、福州、泉州各县(市)。截止2008年，全省油茶林面积17.4万hm2。根据福建省油茶产业发展规划[13]，到2020年，通过改造和新造油茶林基地，使全省油茶林基地规模达34.67万hm2以上，力争全省油茶林进入盛产期后茶油产量达450 kg·hm－2以上，年产茶油总产量达16万t以上。油茶籽含油量一般在30%左右。油茶树耐瘠薄，且具有不与粮、棉等农作物争夺耕地等优点。当前油茶也是食用油的主要原料，茶籽经过加工制成的茶油是一种优质食用油，经济价值高，因此，不是生物柴油的首选树种。

2.1.2 油桐油桐是大戟科油桐属落叶小乔木，与油茶、核桃、乌桕并称中国四大木本油料植物。油桐是世界著名的工业油料树种，种仁含油率60% －70%，种子出油率32% －37%，是一种优良的干性植物油，干燥快，比重轻，有光泽，不怕冷，不怕热，耐酸、耐碱、防湿、防腐、防锈。油桐属典型的中亚热带树种，在福建全省适应性都很强。福建油桐种植范围广泛，主要在浦城、大田、永春、德化、霞浦、福鼎、罗源、漳浦、莆田、宁德、龙海、福州等县市，现有种植面积1万多公顷，产油桐籽125 t左右。油桐是我国研究最早和研究最齐全的油料树种，栽培配套技术基本完善，并已制订了丰产林的国家标准，为油桐的早实、高产、优质栽培提供了技术保障[14]。

2.2 可引种的生物柴油原料树种

2.2.1 黄连木黄连木为漆树科黄连木属落叶乔木，一般树高达25－30 m，胸径115－210 cm。作为优良木本油料树种，黄连木种子含油率42.5%，出油率20% －30%。黄连木对土壤要求不严，耐干旱瘠薄，喜光，不耐严寒。在酸性、中性、微碱性土壤上均能生长。作为福建乡土树种(在晋江市内坑镇加塘村古树群自然保护小区发现的16株黄连木，据测算树龄在100－220年)，黄连木是福建可以着力发展的优良木本油料树种。如果对黄连木进行定向选育，从野生以及栽培种群中筛选出含油量更高的品系，其意义很大。在三明宁化进行黄连木引种试验，已经取得阶段性成果。

2.2.2 光皮树光皮树为山茱萸科梾木属落叶灌木或乔木，分布广泛、适应性强、高产优质。光皮树果肉和核仁均含油脂，干全果含油率33% －36%，出油率25% －30%，平均每株大树产油l5 kg，寿命可达200年以上，收益期在100年以上[15]。研究表明，以光皮树油为原料生产的生物柴油与0#石化柴油燃烧性能相似，是一种安全、洁净的生物质燃料油。光皮树适应性强，生长迅速，6－8年便可结实，12年左右可进入盛果期[16]。同时光皮树具有喜钙耐碱、耐干旱瘠薄等适生特性，集中分布于长江流域至西南各地的石灰岩区，垂直分布在海拔1000 m以下。闽西南地区如永安、宁化、龙岩、将乐等地有较大面积的石灰岩分布，是光皮树理想的种植区域。

2.2.3 麻疯树麻疯树，又称小桐子，为大戟科麻风树属多年生落叶小乔木。它是一种多用途的经济树种，被公认是发展生物柴油的主要原料树种之一。一棵成熟的麻疯树一年结果2次，每次产5－15 kg果实。每公顷种植1500株左右，进入采收期后，最高可产麻疯果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，从干热的亚热带到潮湿的热带雨林都有分布，可以在年降水量4.8－23.8 mm，年平均气温18.0－28.5℃的环境下生存。福建省的气候适合于小桐子生长。福建林科院已经进行引种试验，并于2006年在漳州市华安县种植2100 hm2，在长泰县发展2万hm2。

根据福建省能源林资源调查，截止2005年底，全省油料能源林发展用地33.51万hm2，其中可用林地30.79万hm2，潜在其他可利用地2.72万hm2[18]，种植开发以上生物柴油树种前景广阔。

3 实现福建省生物柴油原料树种可持续发展的措施

能源短缺和环境污染是目前人类社会所面临的巨大挑战，而生物柴油的应用和推广正是现阶段解决能源替代问题的较佳手段。木本油料具有适应性广;种植一次，收获多年;保持水土，涵养水源，改善环境;不与农作物争地;可提供一些优质木材及某些特种化工原料等特点[19]，具有巨大的开发潜力和广阔的发展前景，对于未来燃料油产业的发展具有不可替代的作用[20]。福建省地理条件优越，适宜大部分高含油率的油料树种生长，应该抓住机遇，采取措施推进油料能源林建设，实现木本油料能源树种的可持续发展，保证生物柴油产业原料的可持续供应，解决生物柴油产业发展的瓶颈，推进生物柴油产业发展。

3.1 开展生物柴油原料树种资源调查评估，确定产业发展规模

福建省可供开发生物柴油的木本油料资源丰富，应对福建省木本油料能源资源进行全面调查，摸清已有的可利用的资源总量和分布，进一步盘活现有闲置土地，对适宜种植油料树种的土地资源进行调查评估，在此基础上制定木本油料树种植规划。同时充分利用福建现有无林地、宜林荒山荒地、农田抛荒地及其他未开发利用的土地，或者改造低质残次林发展生物柴油原料林，为生物柴油产业规模化发展提供原料保证，促进生物柴油产业化发展。

3.2 加强生物柴油原料树种种苗培育和生长阶段管理，提高生物柴油原料树种产量

优质高产的原料树种是发展生物柴油的基础。要加快对生物柴油原料树种的种苗的培育，并进行有效推广。由于树种生长主要依靠自然力，人工干预少，导致产量低。加强这些树种生长阶段的抚育管理，尤其是开花结果期的管理，可以提高单位面积的产量，提供更多的木本生物柴油原料油。

3.3 建立完善的投融资机制，实现生物柴油产业发展的资金保证

发展生物柴油原料林，成本高，风险大，离不开强大资金的支持。没有固定资金渠道，成为阻碍其发展的重要因素。而林业具有正外部性和公共物品的性质也应该从政府中得到扶持，为此可以多渠道考虑，建立完善的投融资机制，为发展生物柴油筹措资金。主要渠道包括中央财政、地方财政对生物质能产业化专项的资金。同时鼓励民营资本进入生物柴油领域，并积极争取国际社会对生物质能源发展的资金支持，争取国际合作。

3.4 完善经营机制，推进“林油一体化”格局尽快形成

对于木本油料资源来说，附加值最高的用途之一就是用于炼制生物柴油，而对于生物柴油企业来说，最佳原料正是木本油料。因此，林、油的相互渗透是不可避免的。利用南方集体林权改革的时机，通过林权转让或者“公司+农户”模式建立能源林，推进“林油一体化”格局的形成。

4 小结

生物能源产业是一个古老的新兴产业，生产原料供应不足制约着该产业发展。福建省在生物质柴油产业发展上已取得初步成就。福建拥有发展生物柴油产业的自然地理条件优势，应该抓住机遇，推进木本油料能源林建设，为生物柴油产业提供原料。开展木本油料能源树种资源调查，建立有保障的投融资机制、经营机制和财税政策，推进生物柴油产业发展。

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