生物质能源植物种植对生物多样性的影响

程勋松

（合肥汽车机械技术学校，安徽合肥 231137）

随着化石燃料不断减少以及各种燃料燃烧排放的温室气体不断增加，气候变暖以及生态环境恶化等问题也层出不穷，为了能够更好地解决这些问题，各个国家都开始重视开发新型能源，以缓解全球能源短缺问题，渡过全球生态环境危机[1]。生物质能源作为一种可再生资源，有着资源丰富、污染小以及持续性强的特点，在全世界范围内得到广泛运用，已逐渐成为煤、石油和天然气之后的第四大能源，在全球占据主导地位[2]。由于各国对生物质能源植物种植的深入研究，植物种植面积在不断扩大、种植种类在不断增加的同时，也为满足各国日益增长的能源需求作出了巨大贡献。发展至今，人们对于生物质能源的探索主要历经三代：第一代是对以燃料乙醇和生物柴油为主的生物质能源的开发，其主要原料为玉米等粮食作物；第二代是以秸秆、草和木材等农林废弃物为主要原料的生物燃料开发；第三代则是以微藻为主要原料的生物燃料的提炼[3]。但是第二代和第三代生物质能源开发技术尚未成熟，存在技术成本高、生物燃料提炼难度大等问题，因此关于生物质能源的开发主要还集中在对第一代生物质能源的种植上。

种植大面积的生物质能源带来对生物多样性影响的问题引起了人们的广泛关注[4]。生物质能源植物的大面积种植需要大量的土地，而且如果处理不好会造成生物入侵，加之对荒地的开垦会破坏当地生物多样性，易引起水土流失，最终破坏生态环境。生物质能源植物在生长过程中会吸收土壤中大量的营养元素，且植物的秸秆和种子等会直接被用作生产乙醇和生物柴油的原料，难以返田，造成了土壤中营养元素的流失，降低了土壤肥力[5]。为了提高生物质能源植物的产量，人们在种植植物时会过度依赖化学肥料和农药，这极易造成环境的污染和土壤的硝化，进而对地下水资源造成污染。大规模地在同一区域种植单一植物容易降低对虫害的防御能力，增加虫害威胁。因此，科学种植生物质能源植物具有十分重要的意义，在减少对生物多样性所产生影响的基础上，还可以为各国发展提供可持续、充足的能源供给。

1 国内外生物质能源植物种植的现状

一般来说，生物质能源植物往往被人们称为生物燃料植物，包括木本植物、草本植物和各种水生植物[6]。生物质能源植物既可以直接燃烧产生热量为人们供暖、供电，又可以通过生化技术转化为液态燃料供交通运输使用。生物质能源植物多种多样，一般可分为三大类：淀粉和糖类能源植物、油脂植物和木质纤维类植物，可分别用来生产燃料乙醇、生物柴油和固体颗粒燃料。

首先，在国外，很多国家都对生物质能源植物的种植通过立法和财政补贴的措施给予支持和鼓励，进而促使生物质能源更好地生产和消费。除此之外，各国在种植生物质能源植物时均会根据因地制宜的原则，分析植物适宜生长的环境，并格外关注成本效益、市场竞争力等指标。因此，各国在生物质能源植物的物种选择上存在较大的差异。其中，欧洲主要以菜籽为原料、东南亚国家主要以油脂类植物为原料、美国主要以玉米和大豆为原料。随着生物质能源需求的增大，生物质能源植物的种植面积也快速增加，不但占用了大量的农业用地，而且造成了大量原始森林面积的减少。

其次，我国地方各级政府均对生物质能源植物的种植给予了高度重视。我国很多省份都制定了生物质能源的发展规划，政府和相关企业均投入了大量的资金用于生物质能源的种植及开发，生物柴油产业的格局也由此初步形成。为了保护生态环境不受破坏，我国在发展生物质能源植物种植的同时，提出了一系列保护生物多样性和生态环境的措施，以合理使用土地。

2 生物质能源植物种植对生物多样性的影响

生物质能源植物种植对生物多样性的影响可从种植的土地类型、选择种植的物种和种植的方式3 个方面进行分析。

2.1 侵占并破坏了物种生存的环境

生物质能源植物种植对物种的生存环境的侵占和破坏，主要体现在2 个方面：一是直接侵占，二是间接改变和破坏。

首先，直接侵占物种的生境。近年来，人们对于生物质能源的需求越来越高，在这样的背景下，粮食安全问题以及农业用地问题越来越严重，所以将会占用大量的土地来种植生物质能源植物，尤其在热带地区的一些国家表现更甚，如印度尼西亚、巴西、马来西亚等。这些国家凭借身处热带森林的优势，大面积种植油棕类植物，给本地物种造成了严重的威胁，如烧毁荒林导致荒林中的动物迁移或死亡等。同样，在其他国家和地区也存在此类问题，如巴西和拉丁美洲的国家和地区，因大面积开垦原始森林用来种植提炼乙醇的甘蔗和提取柴油的大豆，侵占了生物赖以生存的栖息地，威胁了物种的生存；在美国和欧洲等发达国家，不断开垦休耕土地，使得生态环境中的哺乳类动物和鸟类动物的生存地遭到破坏等等。

其次，间接改变和破坏物种的生境。将生物质能源植物种植于农业用地上时，因占用了原有农业作物的种植地，会促使原有农业作物被迫转移至其他土地进行种植，从而间接地改变自然生态系统。例如巴西，人们将甘蔗种植于大豆或原有畜牧场的农业用地上，迫使大豆的种植和放牧转移至位于亚马孙河流域的热带雨林，从而间接地造成了热带雨林的破坏和减少。

2.2 加剧了环境污染

生物质能源植物的种植面积不断扩大，造成农业边界不断扩展，垦荒毁林等措施引发的生物多样性直接减少、水土流失概率增加的问题在所难免。与此同时，单一种类的生物质能源植物的种植使得农田生态系统的生物控制能力大幅度降低，且增加了虫害发生的概率，这随即导致了农药施用量的明显上升。由于大量地使用农药整治虫害，以及对种植地施用化学肥料以提高产量，加剧了环境的污染，使得生物赖以生存的栖息地遭到破坏，抵抗力差的生物种群因不能适应恶劣的生活环境，数量逐渐减少乃至灭绝。例如，在美国的生物质能源植物的种植区中，由于大量使用氮肥和磷肥提高植物产量，化学肥料施用量明显超出正常水平，致使湿地和河流水域中含有大量的有害元素，出现水中缺氧和河道污染加剧的问题，对水生生物的多样性造成了严重影响。

2.3 改变了生态系统的结构和功能

大面积开垦荒地、荒山，需要清除杂草和树木等原生植被，以及平整土地，导致原有生态系统结构被破坏。除此之外，大面积地种植同一种类的生物质能源植物，会大大减少局部区域的物种丰富度，降低其生态功能。例如，在北美农作区，玉米等用于提炼生物燃油的单一化作物被大面积种植，造成了该地区中生态系统结构单一，不仅引起了农田节肢动物数量减少，而且侵占了农田的边缘草地，形成大规模的虫害；在巴西，大量种植甘蔗作物，使得复杂的湿地系统逐渐被取代，导致在湿地系统与热带雨林交错地带栖息的动物逐渐消失，降低了生态系统的生物控制功能。

2.4 增加了外来物种入侵风险

生物质能源植物的开发和种植引入了外来物种，由此也加剧了外来物种入侵的风险。例如，原产于亚洲的杂交草本植物被美国作为生物质能源植物引进，这种杂交草本植物通过花粉对本地相近物种造成污染，产生的新杂交物种表现出光合作用和生长优势，对本地物种造成了威胁，并破坏了原有的生态系统。

然而，目前我国种植的生物质能源植物大多是从外部引进，不乏存在一些引进物种具有较强的适应性，使得当地物种和种群遭到排挤，如果管理不当则会造成引种地生物多样性的降低和生态系统的破坏。生物质能源植物的种植对生物多样性有着多方面的影响，大多是人类对能源植物进行不合理的开发和种植造成的。如果一味追求提高生物质能源产量，而不注重保护生态环境和生物多样性，生物质能源也得不到长久的使用。各个国家应积极探讨实现生物质能源和生物多样性和谐共生的发展方法。

3 减少生物质能源植物种植对生物多样性影响的措施

科学种植生物质能源植物，减少其对我国生物多样性的影响，是我国开发和利用生物质能源需要解决的重要问题，下面提出了3 点解决措施。

3.1 制定生物质能源植物种植对生物多样性影响的评估制度

目前，世界各国对于外来入侵物种缺乏成功控制的方法，制定生物质能源植物种植对生物多样性影响的评估制度和监督体系至关重要。在生物质能源植物的引入和种植前，需要评估其对生物多样性产生的影响，并限制可能影响生物多样性的生物质能源植物的开发活动，以最大限度地保护生物多样性，实现生物质能源供给和生态系统安全的双赢。除此之外，政府和相关部门应研究、制定可持续发展的生物质能源植物种植管理规范，限制在抵御外界能力差的地区种植生物质能源植物，通过规划和法律强制规范来确保生物质能源的长期发展。与此同时，明确生物质能源植物的物种选择和种植区域通过法律的形式，以减少生物质能源植物种植对生态环境的影响，充分保护生物多样性。

3.2 改变传统的种植模式，合理规划种植区域

改革生物质能源植物种植模式，以及科学地管理和规划种植区域，不但可以提高土地利用效率，提高产量，而且可以改善生物的生存环境，增加生物多样性。为此，可以利用农业废弃地种植生物质能源植物，以减少对粮食种植地的占用，也可以采用多种生物质能源植物混合种植的模式，以当地物种为主要种植物，外来物种为辅，改善生态系统结构，增加生态系统抵御虫害的能力，继而减少使用农药化肥，减少对地表和地下水资源的危害，增加生物多样性。

在大规模地引入外来物种时，可先进行小规模的试验，观察其是否会对当地的生态和生物生存造成破坏。在同一区域采用多种生物质能源植物同时种植的模式，可明显增加单位土地面积的利用率，提高土壤的固碳能力，减少碳排放，增加生物多样性。除此之外，可合理利用农作物和生物质能源植物的废弃物，废弃物中含有丰富的营养元素，可作为无公害肥料返田，从而提高土壤肥力。值得注意的是，要对生物质能源植物的种植区域进行规划，建立生物多样性保护区，不对生物多样性热点区域进行开垦种植。

3.3 开发新技术，提高生物质能源植物的利用效率

目前，生物质能源的开发主要通过分解提炼淀粉和糖类能源植物、油脂植物和木质纤维类植物，从而生产出乙醇类和生物柴油类的燃料。为了提高原材料的利用率，制造出更多的能源物质，全球各地广泛应用先进的转化技术对植物进行分解提炼，我国也大力支持并积极研发相关技术，以适应生物质可再生能源不断发展的趋势。研发先进的转化技术，可以将农业废弃物转换成生物质能源，从而减少对荒地和原始森林的开垦需求。与此同时，合理利用城市和工业产生的废弃物，可以将有机废弃物转化为液态燃料，对其合理利用不仅可以制造出更多的生物质燃料，还可以减少对环境的污染，为生物多样性提供良好的条件。

4 结语

综上所述，与其他可再生能源相比，生物质能源具有资源丰富、易运输和可持续性的优点。大规模种植生物质能源植物，虽然可以缓解能源短缺的问题，但生物质能源植物的种植会对生物多样性造成负面影响。我国是能源消费大国，在能源使用方面有着巨大的需求，因此需要科学规划和评估生物质能源植物种植，从而促进生物质能源产业发展与生物多样性保护双赢。