甘肃省甜高粱研究利用现状及产业化发展对策

2016-01-27付成年张生金郎小芸杨柳青武威市农产品质量安全监督管理站甘肃武威733000

中国糖料 2016年5期

关键词：高粱乙醇生产

付成年，张生金，郎小芸，杨柳青（武威市农产品质量安全监督管理站，甘肃武威733000）

付成年，张生金，郎小芸，杨柳青
（武威市农产品质量安全监督管理站，甘肃武威733000）

详细介绍了国内外甜高粱研究利用现状，分析了甘肃省甜高粱循环经济产业链发展前景，有针对性地提出了今后甜高粱产业化发展的5条关键措施，对今后甘肃省乃至西北地区甜高粱产业的健康发展，具有较强的指导作用。

甘肃省；甜高粱；研究利用；发展对策

甜高粱又称糖高粱、芦粟、甜秆秸等，属于C4作物，具有光合效率高、生物产量大、高效节水、抗旱、耐盐碱等特点，其生育期与玉米基本相同，在≥0℃以上积温达到2600～4100℃的区域内均可正常生长，是一种高效节水型作物和优质饲草作物，在我国也有较长的种植历史，分布有一些农家品种。甜高粱按其用途分为饲用型和糖用型（包括醇用型），其综合利用价值很高。饲用型甜高粱平均含糖量在13%以上，产量较高，国内最高产量可达到150t/hm2，其秸秆通过青贮，营养丰富，适口性好，是牛、羊、兔等家畜喜食的优良饲草，可有效提高肉、奶的产量和质量。糖用型甜高粱是极具潜力的糖源作物，其茎秆汁液平均糖锤度19%～22%。经高效液相色谱检测分析数据显示，糖用型甜高粱中各种糖含量分别为蔗糖49.7%、葡萄糖21.4%、果糖17.7%、其他糖类11.2%。因此，甜高粱可以用来生产燃料乙醇、酵母系列产品（酵母葡聚糖、酵母抽提物、谷胱甘肽等）及制糖（果糖、果葡糖浆等）以及其他发酵产品（谷氨酸、柠檬酸、复合发酵饲料等）。

甜高粱以其优良的种性和加工利用价值，正越来越受到世界各国的普遍关注，我国目前已经推广种植到24个省、市、自治区。作为一种高效节水型作物，甜高粱尤其符合我国西北地区发展节水型农业的要求，可形成集生态农业、加工业和草食畜牧业等为一体的循环经济产业链，对于我国西北地区工农业结构调整、新兴工业、新能源产业发展和环境保护，均具有较大的推动作用。

1　国内外甜高粱开发利用概况

1.1国外发展情况

甜高粱作为目前极具优势的能源作物，吸引了世界各国科学家的目光。国际半干旱地区作物研究所（ICRISAT）的甜高粱研究工作开始于上世纪80年代，但因种植面积较小等原因，于90年代中断，直到近几年才恢复工作，现已育成杂交种NSSH104。美国自1978年便开始应用甜高粱生产燃料乙醇，到2000年甜高粱种植面积已达到560万hm2，年生产燃料乙醇约393.7万t；2013年种植面积达324.5万hm2，2014年达370.4万hm2，其中35%用于出口，30%用于生产燃料乙醇，25%用作饲料，10%用于其它。美国能源部还将甜高粱列为制取酒精的主要作物，计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。巴西、乌拉圭等国家种植的甜高粱主要用于生产燃料乙醇，在汽油中添加10%作为汽油醇使用，或用乙醇代替汽油添加在改装的汽车引擎中作为动力。巴西政府自1975年开始用甜高粱生产酒精，并提出以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料生产酒精替代汽油的计划，现已拥有日产94.5t的商业乙醇加工厂。澳大利亚及欧洲的一些国家也已选出新的甜高粱品种。澳大利亚种植的甜高粱主要用作饲料，部分用于生产糖和燃料乙醇。欧洲从1982年起就开展了对甜高粱的研究，将甜高粱列为欧共体未来有待开发的再生性能源植物。上世纪80年代末，印度、加拿大、日本、澳大利亚等国都相继开展了以甜高粱秸秆为主要原料来生产燃料乙醇的研究与开发。

1.2国内发展情况

我国自1974年引入国外甜高粱新品种丽欧后，掀起了一股对甜高粱进行应用研究的热潮，得到广泛的推广与应用，也为我国的甜高粱育种提供了一个好的亲本。到上世纪80年代，辽宁、吉林等多家科研单位选育出几个甜高粱品种，在东北地区有一定规模的推广应用，但国内尚未选育出适合干旱、盐碱地区大规模种植的优良品种，存在的主要问题是：甜高粱专用亲本少、优良新品种少；产量低、含糖量偏低；综合抗性特别是抗倒伏能力差。要改变这种局面，必须引入新的育种方法，使育种水平有较大的突破。

近年来，国内在甜高粱基础材料的创新上，采用常规育种与生物技术相结合的方法，创造了农艺性状好且含糖量高的基础材料。除了从国外引进品种外，国内科研部门运用杂交优势利用技术，先后选育出了一大批表现优异、适应不同地区、不同用途的新品种：如辽饲杂l号、辽饲杂2号、辽饲杂3号、辽饲杂4号等辽饲杂系列，辽甜l号等辽甜系列，沈农甜杂l号、沈农甜杂2号等沈农甜杂系列，龙饲l号、龙杂3号等龙饲杂系列，雅津l号、雅津2号、雅津3号、雅津4号等雅津系列，LEOTI-2、甜高粱（肇东）、兴佳、石49、L-甜、早熟1号、醇甜2号等甜选系列。这些品种可适应我国大部分区域种植，部分品种在黑龙江、山东、新疆、内蒙古和辽宁等省区推广种植已具有一定规模，已形成了年产3万t甜高粱茎秆乙醇的生产能力。2006年9月，山东省滨州市与中国粮油食品（集团）有限公司签约甜高粱秸秆加工乙醇合作项目，在北部沿海发展2万hm2甜高粱面积，同时发展汽油醇加工产业。2007年5月清华大学与天津工业微生物所联合，在内蒙五原县进行了甜高粱秸秆固体发酵生产乙醇的中试实验，乙醇转化率达到理论值的87%以上。目前，甘肃、新疆、青海、内蒙、宁夏等地区相继启动了甜高粱规模种植和加工利用工作。

1.3甘肃省研发种植情况

2006年以来，中科院近物所从国内外引进了30多个甜高粱品种，先后在甘肃省武威、白银、定西、兰州、张掖、酒泉等9市进行了大量的生态适应性种植试验，筛选出了适宜在全省川地、旱地、山坡地和盐碱地种植的4个优良品种，主要特点是早熟、高产、抗倒伏、抗病、抗旱，糖锤度达22%、产量达120t/hm2以上。结合品种筛选开展了良种良法匹配组装，对配套栽培因子的量化做了大量试验研究及推广工作。并利用重离子诱变育种技术开展甜高粱重离子束辐照育种工作，进行了利用糖用型甜高粱汁液生产乙醇、酵母、酵母β葡聚糖、谷氨酸、柠檬酸、L-乳酸、复合微生物菌剂等生物产品的试验研究及产品研发。利用中科院近物所选育的酿酒酵母新菌种，通过甜高粱榨汁直接发酵工艺，得到11%以上的酒份，并将发酵时间缩短，仅为粮食（如玉米）生产燃料乙醇发酵时间的l/4。选育的“近甜1号”、醇用型品种BJ0602和饲用型品种BJ0603通过了省品种审定委员会认定。甘肃省农科院、农垦农科院等单位也于2012年开始，开展了甜高粱的育种工作，部分种子企业也尝试进行甜高粱品种制种工作，一些加工企业开始利用甜高粱为原料进行生物质能源开发，推动了甜高粱的研究应用。“十二五”期间，甘肃省经过广泛调研和科学论证，将甜高粱种植加工作为今后重点发展的战略性新兴产业，全省计划“十三五”期间推广种植甜高粱10万hm2。位居河西走廊东段的武威市，在2012年多点示范种植甜高粱获得成功的基础上，2013年种植面积扩大到0.36万hm2；2014年，武威市种植面积达到0.83万hm2，定西市种植面积完成0.37万hm2；2015年，仅武威市实际种植甜高粱面积就达到1.82万hm2（饲用型1.4万hm2，醇用型0.42万hm2），实施配套加工项目16个，为全省发挥后发优势，将甜高粱规模化生产与农牧业、生化和能源工业相结合，打造综合发展的战略性新兴产业奠定了坚实基础。

2　甘肃省甜高粱产业化开发核心内容

2.1倾力打造谷氨酸产业链

利用甜高粱还原糖高的特点，按照“甜高粱—甜高粱糖—谷氨酸及下游衍生产品”工艺路线，甜高粱榨汁后经过浓缩加工制糖，建设20万t甜高粱糖及果葡糖浆生产加工线，用甜高粱糖作为谷氨酸生产的原料，开发以甜高粱汁液替代玉米淀粉生产谷氨酸工艺，降低谷氨酸生产成本；在甘肃荣华实业（集团）股份有限公司高标准建设甜高粱原料加工生产谷氨酸产业链，配套改造供排水系统，提高水的重复利用率，节能降耗，力争谷氨酸产业链不断延伸，力争“十三五”期间年产值达到10亿元以上。

2.2深度开发乙醇产业链

以新型非粮食作物甜高粱为原料发酵生产乙醇，代替玉米，节约粮食，降低生产成本。按照“甜高粱—榨汁—发酵—燃料乙醇”工艺路线，建设20万t燃料乙醇项目，用于车辆动力能源。利用甜高粱茎秆、汁液建设固态法、液态法食用酒精生产项目，积极与浏阳河、莫高集团、董酒集团合作，生产白酒和试制朗姆酒；积极发挥甘肃省中药材、沙生药材资源优势，利用萃取、浸提和生物工程等现代化手段，提取有效成份后谋划建设保健酒生产项目，不断开发新产品，力争乙醇产业链不断扩展，力争“十三五”期间产值达到10亿元以上。

2.3加强甜高粱保健食品的开发利用

充分发挥和挖掘甜高粱原料优势，开展酵母生物活性物质和功效成分的研发，结合传统养生保健理论，大力发展天然、绿色、环保、安全有效的保健食品。加快研发成果转化，形成产业核心竞争力。利用甜高粱汁液生产果葡糖浆、果糖、乳酸、柠檬酸、酵母抽提物、谷胱甘肽、酵母β-葡聚糖等产品，规划建设β-葡聚糖生产项目，开发胶囊、口服液等保健食品。加强酵母谷胱甘肽产业化研究，利用中科院近物所最新研究成果布局建设酵母谷胱甘肽生产项目，做大做强甜高粱保健食品，把甘肃建成全国重要的甜高粱保健食品研发、生产基地，力争“十三五”期间年产值达到3亿元以上。

2.4综合利用甜高粱加工副产品

做好副产品的回收加工，利用甜高粱茎秆及压榨废渣大力开发纤维饲料、高粱秆板材、低密度花板、中密度板、胶合板等副产品，提高甜高粱产业的附加值。利用甜高粱壳等废弃物谋划建设甜高粱红色素等生产项目。发挥甜高粱纤维结构好，密度高的特性，利用甜高粱酿酒、制糖废渣建设无污染纸浆生产项目。积极引导傲农集团24万t畜禽饲料生产线、古浪长庆现代农业产业园20万t配合饲料生产线等项目，开发以甜高粱为主的配合饲料和秸秆青贮饲料产品；利用甜高粱酿制酒精后的工业副产物和废弃物——甜高粱秸秆纤维以及粗馏塔糟液工序排放的酒糟开发生产生物活性颗粒饲料，发展绿色、有机畜产品。利用工业废渣及污水生产全元有机复合肥，实现甜高粱的完全利用，不断延伸产业链，力争“十三五”期间年产值达到2亿元以上。

3　甘肃省甜高粱产业化发展对策

3.1加快甜高粱种子繁育基地建设：积极推动“近物所+种子企业+基地”的所企合作模式，按照规划，武威市已向中科院近物所划拨一定面积的耕地和日光温室，用于建立甜高粱种子生产繁育基地，提高甜高粱种子繁育生产能力，结合在海南建立南繁基地，力争通过3～5年时间，甜高粱种子生产能力基本满足生产需要。进一步加强院地、所地合作，加强中科院近物所协调合作力量，加快建设核技术运用园区，及早建成甘肃省重离子生物育种工程技术研究中心、甘肃省辐照诱变育种工程实验室并投入使用，增强甜高粱新品种选育水平，尽快选育出一批具有自主知识产权的广适性新品种，促进全省甜高粱种业发展。

3.2强化技术服务，提升产业效益：大力推广甜高粱栽培技术，提高种植管理规范化、精细化水平。严格实行技术服务承包制，组织各级农技、畜牧等技术人员围绕田间管理、病虫害防治、收割青贮等关键技术环节，指导种养大户、专业合作社和涉农企业按照甜高粱栽培技术规范种植。进一步加大技术培训力度，力争甜高粱栽培技术不折不扣落实到企业、村组和地块。

3.3及早做好青贮设施建设：积极引进扶持大型饲料加工企业建设饲用型甜高粱加工项目，指导牛羊规模养殖场（户）采取青贮池青贮、地面堆贮、袋贮和裹膜青贮等方式，做到应收尽收、应贮尽贮。

3.4加大扶持政策争取力度：加大向国家有关部委汇报衔接力度，争取科技、财政、工业、农业、扶贫等方面的政策支持，扶持发展甜高粱战略性新兴产业。

3.5建立利益共享双赢机制：龙头企业要按照“公司+基地+农户”产业化经营要求，与生产基地的农户签订产销合同，提供配套服务，以合同形式明确双方的责权利，结成风险共担、利益共享的经济共同体。龙头企业通过加工、购销等环节进行利润返还，稳步提高农业收益，不断增加农民收入。

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S566.5

1007－2624（2016）05－0076－03

10.13570/j.cnki.scc.2016.05.027