“北上西移”破解生物质能与民争地

2010-8-25 10:18 来源: 千龙网
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  随着人类对能源需求的不断增长,化石能源供应紧张问题日益突出。在这种情况下,人类开始将目光投向生物质能源的研究和开发,这也是人类急需的替代石油资源的最可能途径。那么,我国的生物质能源产业将遵循什么样的发展道路?带着这个问题,记者近日采访了中科院昆明植物所中国西南野生生物种质资源库副主任高立志。

  “ 我们还发现大多木本油料植物种类都是热带与亚热带区系起源的,而我国的边际性土地资源大多在北方和西部,所以我们确定将解决一些特色战略性木本油料植物的抗旱与抗寒作为主攻方向,目的是推动其战略北上与西移。

  发展生物质能

  不能再落后于别人

  中国能源报:中国西南野生生物种质资源项目(以下简称“资源库”)对我国生物质能源产业的发展有什么意义?

  高立志:资源库是由中央政府、云南省政府和中国科学院共同投资建设的国家重大科学工程,依托我所,于2005年开工建设,2007年建成并投入试运行。在生物质能源的开发方面,我们试图通过开展云南红花油茶的种质资源与基因组学研究,旨在利用边际性土地资源发展高产和稳产的油茶,保障优质食用油的供给,替换一定面积的耕地发展高产油脂的油菜等作物来生产生物柴油。我们也正在木本油料植物中选择一些油脂成分与石油类似的“石油植物”(比如麻风树),开展种质资源与基因组学的研发,以期在这一领域能有所发展。

  据统计,地球上每年通过植物(包括藻类)光合作用所合成的有机物(生物质)约2200亿吨,相当于人类每年全部能耗的10倍。因此,生物质液体燃料的研究和开发是目前最急需的,也是替代石油资源的最可能途径。

  随着经济快速发展,我国已成为世界第二大能源消费国,面临的能源短缺和安全问题也日益突出。与此同时,由于我国去年在哥本哈根会议上做出了碳减排承诺,我国未来面临的减排压力也很大。在两种现实面前,我们依托于种质资源库承担的项目,收集保存的日益增加的野生植物种质资源,选择有潜力发展生物能源的木本油料植物种类,开展基础研究与应用基础研究。对现有的野生资源进行规划和分类开发,在选育出新的品种前,可以通过种质资源的普查与评价进行单株选育,适当予以有计划地规模化扩大种植,由此生产出的生物质能源可以有效地增加我国生物质能源的产量。这样一来,既能优化未来能源供应使用结构、解决能源短缺和安全问题,又有助于增加对碳减排的贡献率,完成我们既定的碳减排目标。所以这个项目对促进我国能源产业发展具有重大而深远的意义。

  此外,其实包括我国在内的世界各国都是最近几年才提出发展生物质能源,所以这对于我国科研人员来说既是机遇与挑战,又是义不容辞的责任。如果说我国在以往一些科技领域的落后有诸多历史原因的话,在这样一个和欧美等发达国家几乎站在同一起跑线上的研究领域,我们就不能像以往一样还要落后于别人,甚至导致整个国家的生物质能源产业逐渐受制于人。只有这样,才能使这一学科和产业发挥出它应有的经济效益、政治效益、社会效益和军事效益。但是,很遗憾,我发现我们国家在这方面的重视程度不够,缺乏总体科技规划,步子不快,似乎已经有落后的迹象。

  推动木本油料植物

  战略北上与西移

  中国能源报:目前,贵单位承担的资源库项目工作在选择生物质能源植物方面取得了哪些新进展?

  高立志:在政府有关职能部门、中科院和云南省政府的大力支持下,这项工作取得了一定进展。

  首先,基于我所周俊院士等以往对植物体内含油量的调查资料分析,我们发现在我国木本油料植物与草本油料植物种类的比例约为3:1,这促使我们将木本油料植物作为发展生物质能源的主攻方向。此外,我们还发现大多木本油料植物种类都是热带与亚热带区系起源的,而我国的边际性土地资源大多在北方和西部,所以我们确定将解决一些特色战略性木本油料植物的抗旱与抗寒作为主攻方向,目的是推动其北上与西移,这应该也是我国发展生态化的木本油料植物生物质能源的长期战略目标。

  其次,我们选择了一些木本油料植物开展基因组测序等工作。其中最突出的一种木本油料植物就是油茶,特别是云南红花油茶。今年春天我们启动了云南大叶茶基因组测序计划。其实这和对油茶进行基因组研究的目标并不相悖,因为它们同为山茶属植物。一旦云南大叶茶的全基因组测序完成了,以此作为参考序列,会大大推动油茶基因组的测序。因此,基因组测序项目下一步的目标是油茶,尤其是转到出油率很高、品质优良的红花油茶的研究上。对于我国的油茶产业来说,基因组测序是必要的基础性研究工作。

  最后,以丰富的植物资源著称的云南也是木本油料植物王国,高含油量植物种类居于全国之首。依此而言,种质资源库在云南的建成与投入运行对我国生物质能源产业的发展,特别是木本油料植物产业的发展的重要性是不言而喻的。

  中国能源报:在利用木本油料植物开发生物质能源方面,国外有无比较成熟的先进经验可资借鉴?

  高立志:由木本油料植物生产生物质能源是个世界性难题,大家都是刚刚起步,没有特别成熟的经验可以借鉴。根本的原因是以前的生物学基础研究薄弱。据我了解,很多国家如印度、马来西亚等国家很重视小桐子(麻风树)的科技投入,因为这种植物所含油脂成分与石油比较接近。我们国家也在资助这方面的研究,不少科学家也在多方面致力于小桐子的研发。

  对中国生物质能源的开发而言,我觉得种树比在田里种东西更可行。在粮食与能源的双重压力下,在本来就稀缺的耕地上种植能源植物在我国是没有出路的,因为我们不可能只开车不吃饭。

  木本油料植物开发

  要坚持“两条腿走路”

  中国能源报:目前,我国发展生物质能源面临的困难主要有哪些?有何应对策略?

  高立志:面临的困难与问题不少,主要列举如下。

  首先,我国人多地少,不能像西方发达国家那样,在耕地中大规模种植生物能源植物,也不能大量用耕地上种植的粮食作物(如玉米)和油料作物(如油菜和大豆)来发展生物乙醇和生物柴油,否则会形成因为发展生物能源而与人争地、与人争粮油的紧张局面,甚至会失控。

  其次,木本油料植物大部分自然生长于热带亚热带地区,不适合在我国边际性土地资源较为富裕的北部、西部地区推广种植,严重制约其大规模的种植产业化的发展。

  最后,木本油料植物不同于草本油料植物,它的生长周期更长,杂交育种缓慢,这是实现木本油料植物育种产业化面临的最大困难。

  面对这些问题,我认为应该从以下几个方面去加以解决。

  其一,首先我们应该对木本油料植物做一个全面而带有战略性的评估,对种类、含油量、资源分布等情况进行摸底调查,综合规划,分类开发。先到野外去发现、采集和开发有潜力的种类与优异种质,进行一定的扩繁,缓解我国对生物质能源紧缺但良种缺乏的尴尬局面,但这不意味着可以不重视基础研究了。事实上,对木本植物的研究难度远大于草本植物,这也是世界性难题,所以更值得重视基础研究。我们通常说“十年树木”、“十年磨一剑”,但正因为十年才能磨成一剑,所以我们的“剑”要早磨,也就是应该特别注重将基础研究、应用研究与现有野生植物资源的直接开发利用齐头并进。这需要政府整体规划、引导与投入,也需要有实力的企业的积极参与,促进其产业化发展。

  其二,我国人多地少的国情,注定了我们不能走西方发达国家在耕地种植油料植物和粮食作物的老路,而应该充分利用边际性土地(如不适合耕种的林地、荒地等)种植木本油料植物,走有中国特色的生物质能源发展之路。此外,由于木本植物生长较慢,而我国的土地潜力较高的边际性土地资源也是有限的,我建议推行立体化种植模式,充分提高植物的光合炭能利用与转化的效率、土地利用的效率和空间利用的效率,实现立体化多层次种植。

  其三,要大力培育木本油料植物新品种,拓展其种植面积和范围,提高其品质和产品附加值,落实综合开发和发展产业链群的思路。对我国以木本油料植物为主体的生物质能源产业来说,北方木本油料植物种类少,但资源量大,容易形成规模化产业。由于大多数木本油料植物分布于热带和亚热带区地区,要在北方和西部扩大种植面积和范围,需要解决抗旱、耐寒等生态适应性机制与新品种选育的问题。这一个问题在小桐子里不仅存在,而且也很严重。而在南方,则要突出资源丰富和生态多样化的特色与优势,解决产品的高附加值问题。因此,木本油料植物资源丰富的南方(如云南)最大的优势在于开展基础研究与应用研究,作为提供良种和良苗的基地。我国木本油料植物产业的持续发展,不能依靠单一的树种,需要种质资源与科技的强大支撑。

  中国能源报:利用木本油料植物开发生物质能源工作下一步有何具体规划?

  高立志:木本油料植物的开发是国家大计,的确需要认真考虑。我做得还很少,才刚起步。我建议要坚持“两条腿走路”。

  “第一条腿”要抓紧做好木本油料植物种质资源的本底调查与研究工作,先把那些产量比较高而且质量也不错的植物种类进行系统调查、收集和分类开发,建立良种繁育基地,有计划、有重点地小规模直接利用。

  “另一条腿”就是从模式木本油料植物的全基因组学测序这一最根本工作入手,构建遗传群体,开展群体基因组学研究,加上功能基因组学、代谢组学和蛋白组学等手段,解析重要的农艺性状与重要油脂成分的代谢途径,将常规育种和分子设计育种相结合,培育新品种系列。这个工作比草本的粮食作物水稻等晚了很多年,尽快做好这一步也是当务之急。

  其实所谓“计划”说起来简单,但是做起来事无巨细,肯定不是我们这一代人可以完成。所以,我觉得依托于世界一流的科研项目坚持不懈地培养下一代的年轻优秀科学家,进行我国木本油料植物这一有特色的、有光明前途的生物质能源产业的研究与开发,是我从现在就已经开始着手实施的计划。记者 李永强