利用多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇前景

卷9期9/2009PRATACULTURAL SCIENCEVol 26. No 9利用多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇前景余醉,李建龍,李高揚(南京大學(xué)生命科學(xué)院江蘇南京210093)摘要:多年生牧草具有可再生、產(chǎn)量高、分布廣、價(jià)格低康、纖維素含量高等特點(diǎn),采用其生產(chǎn)燃料乙醇不僅可以解決現階段能源生產(chǎn)與糧食安全之間的矛盾,還可帶來(lái)控制土壤侵蝕、減少農藥化肥的污染、降低CO2瓣放量等生態(tài)效益。相比于糧食作物,在生產(chǎn)工藝發(fā)展的基礎上,使用多年生牧草將大幅降低燃料乙醇的生產(chǎn)成本,帶來(lái)良姸的經(jīng)濟效益。闡逃了利用多年生牧草生產(chǎn)燃料乙酵的研究現狀,并在此基礎上分析其生態(tài)優(yōu)勢與經(jīng)濟價(jià)值·介紹了幾種可作為燃料乙醇原料開(kāi)發(fā)的多年生牧草,為利用多年生牧草發(fā)展能源草業(yè)提供了科學(xué)依據。關(guān)鍵詞:多年生能源牧草;生物質(zhì)能源;燃料乙醇;能源草業(yè)中圖分類(lèi)號:TQ517.4·,3文獻標識碼:A文章編號:1001-0629(2009)090062-08近年來(lái)石油資源的需耗量不斷增加,設在倫料乙醇的原料進(jìn)一步發(fā)展能源草業(yè)對解決當今敦的石油枯竭中心(ODAC)認為2006年全球石能源危機與糧食耕地緊張有重要的意義?？勺鳛橛彤a(chǎn)量超過(guò)消耗量的歷史已經(jīng)結束,全世界已經(jīng)能源牧草發(fā)展的牧草種類(lèi)豐富,如柳枝稷Pani探明的石油儲藏量約為1564億t,但以目前的開(kāi) cum virgatum、芒草 Miscanthus spp.、草本蘆竹釆速度計算,地球上的石油儲量只夠消費41 Arundo donax,以及一些分布廣泛的雜類(lèi)草。在年[,因此需要大力開(kāi)發(fā)非常規能源如生物柴油、介紹目前使用多年生牧草作為能源植物生產(chǎn)燃料生物乙醇等以彌補需求缺口。同時(shí)使用化石燃乙醇現狀的基礎上,分析了多年生牧草作為清潔料造成空氣污染加劇溫室效應而燃料乙醇的氧能源燃料乙醇生產(chǎn)的生態(tài)價(jià)值及經(jīng)濟價(jià)值,并重及辛烷含量高于汽油,燃燒效率高,可減少CO、點(diǎn)介紹了幾種主要的能源牧草,并對其作為能源NO,芳香族化合物的排放以及傳統的添加劑如植物及生產(chǎn)燃料乙醇原料的前景做出展望甲基叔丁基醚(MTBE〕對水體的污染,因此加快1多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇的生態(tài)效益燃料乙醇等清潔能源的開(kāi)發(fā)研究是非常重要的。與經(jīng)濟效益分析目前燃料乙醇主要的生產(chǎn)原料有玉米zea1.1多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇的生態(tài)效益mays、甘蔗 Saccharum officinarum、薯類(lèi)等。1.L.1多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇控制環(huán)境污染糧食安全與能源生產(chǎn)之間的矛盾給燃料乙醇的開(kāi)總體上能源植物比傳統作物更能適應一些極端的發(fā)帶來(lái)了一些爭議,并且一年生作物易造成土壤肥力以及水分條件,因此在一些棄耕地、邊際生態(tài)侵蝕其在生產(chǎn)過(guò)程中使用的大量化肥農藥會(huì )污系統、濕地上種植多年生牧草可帶來(lái)經(jīng)濟與生態(tài)染環(huán)境。因此,近年來(lái)越來(lái)越多的國家和研究機雙方面的收益2)。種植多年生牧草可以提高土壤構加強了對生產(chǎn)燃料乙醇的非糧食能源作物的篩有機質(zhì)含量,改善土壤結構,增強土壤蓄水、蓄肥選培育。其中多年生牧草生物量高并可每年收能力多年生草本植物多數具有較強的抗蟲(chóng)、抗病獲,價(jià)格低廉,分布生境廣泛,尤其是可生長(cháng)在荒灘、鹽堿地等邊際生境,其具有良好的環(huán)境效應,收稿日期:2008-0729可控制土壤侵蝕提高生物多樣性。因此將草業(yè)中國煤化工引入能源工業(yè)發(fā)展,使用多年生牧草作為生產(chǎn)燃CNMHG9/2009草業(yè)科學(xué)(第26卷9期)能力因此可以減少農藥的使用(表1),并且由于 Hohenstein等(2估計,相比于一年生作物,多年較低強度的農耕管理的干擾,可為土壤生物、哺乳生草本能源植物可使土壤侵蝕速度下降95%殺動(dòng)物以及鳥(niǎo)類(lèi)等提供棲息地,增加生物多樣性。蟲(chóng)劑的使用量減少90%。豪1幾種糧食作物與能源作物的農藥化肥使用量及土壤侵蝕狀況侵蝕量磷鉀除草劑作物[Mg/(hm2·a)][kg/(hm2·a)][kg/(hm2·a)][kg/(hm2·a)][kg/(hm2·a)]玉米3.06大豆40.91.830.25SRWC2.000663000高草草原2.09000.15注:HEC表示草本能源植物;SRWC表示短期輪伐木使用多年生牧草作為能源植物,生產(chǎn)燃料乙可見(jiàn)使用柳枝稷生產(chǎn)燃料乙醇比傳統的以玉米為醇可減少CO2排放量。用生命周期評價(jià)模型分原料的生產(chǎn)工藝可增加50%~100%的能量收析汽車(chē)用燃料乙醇的生產(chǎn)和使用對環(huán)境作用的研。究預測,相比使用低硫汽油(RFG)汽車(chē),使用柳枝1.2多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇的經(jīng)濟效益稷燃料乙醇的E85燃料汽車(chē)到2010年內,溫室分析燃料乙醇生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題之一是氣體排放可降低57%。而通過(guò)工程性的提高作如何降低原料成本。據報道,以玉米為原料生產(chǎn)物和燃料乙醇的產(chǎn)量,到2020年中長(cháng)期,可減少燃料乙醇,原料成本占綜合成本的7819%,相70%。并且不同于一年生作物,多年生牧草可比于糧食和經(jīng)濟作物,多年生牧草來(lái)源廣泛,價(jià)格以大大增加土壤有機質(zhì)的含量,固定CO212。多低廉,一旦大規模機械化培育和收獲,價(jià)格將有大年生牧草可以通過(guò)積累殘余植物體枯落物,并可幅降低。多年生牧草生長(cháng)周期短,可較快產(chǎn)生經(jīng)因其較龐大的地下根系增加地下同化碳與土壤有濟效益,一般2年后可年年收獲。而木本木質(zhì)纖機質(zhì)的含量。有研究結果表明用多年生牧草代替維素能源植物從種植到可利用來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇密集耕作的一年生作物(棉花 Gossypium sp.,般需要3~5年才能有足夠產(chǎn)量,并且不能每年都小麥 Triticum aestium,玉米)平均可增加土壤碳產(chǎn)出大量生物質(zhì)。種植多年生能源牧草可在不改量1.1Mg/(hm2·a)變目前農業(yè)耕作的方式下大規模種植,并且其化1.1.2多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇提高能源利用率肥農藥用量遠低于木本能源植物以及糧食作物個(gè)衡量能源植物的環(huán)境效益的重要方面是因此種植成本較低。有研究利用生命周期評價(jià)比其在多大程度上可抵消開(kāi)采及燃燒化石燃料所產(chǎn)較速生柳與芒草可為農民帶來(lái)的利潤,速生柳的生的環(huán)境代價(jià)。使用生物燃料,如燃料乙醇代替毛利潤為211~270C/hm2,而芒草可達到32化石燃料的凈收益不僅決定于生物質(zhì)材料所蘊涵383C/hm20)的能量,也取決于生產(chǎn)及轉化生物質(zhì)材料為生物另一方面,多年生牧草質(zhì)地較松軟,易于加工燃料所需的能量。有研究比較了以玉米及柳枝稷和預處理,Guo等1用稀酸法處理獲 Miscanthus為原料生產(chǎn)燃料乙醇2個(gè)系統的凈能量收人。柳 sacchar floras稻稈和甘蔗渣后發(fā)現荻的木糖最枝稷能量產(chǎn)出的比率為12~17,而玉米為6,當玉高產(chǎn)中國煤化工0,但獲在水解米秸稈纖維用做能源產(chǎn)品時(shí),其比率可達到8。酶處CNMH〔因是形成乙酸PRATACULTURAL SCIENCE(VoL 26. No 9)9/2009量相對較少,由于其生長(cháng)周期短其成分中對后續3幾種可作為能源牧草開(kāi)發(fā)的多年生牧的水解發(fā)酵等工藝不利的有害物質(zhì)相對較少。草簡(jiǎn)介目前,基于稀酸水解技術(shù),木質(zhì)纖維素生物質(zhì)到燃3.1柳枝稷柳枝稷為禾本科黍屬多年生暖季料乙醇的轉化效率約為35%隨著(zhù)預處理技術(shù)尤型叢生草本植物原產(chǎn)于北美是一種C植物它其是生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化,可將乙醇的生產(chǎn)效率提高有優(yōu)良的草料特性和水土保持功能有研究發(fā)現其到48%整體處理效率提高到68%,如柳枝稷生在10年的生長(cháng)期內,產(chǎn)量沒(méi)有下降趨勢,各種植地產(chǎn)燃料乙醇的成本未來(lái)5年為22E/Gmw,未來(lái)點(diǎn)管理方式品種間平均產(chǎn)量達14t/hm{。10~15年內為13/GJ,未來(lái)20年后可降至8.7柳枝稷土壤改良能力較好,可適應貧瘠土壤E/G0,因此,在預處理、水解、發(fā)酵技術(shù)發(fā)展的和邊緣耕地,具有很強的耐旱、耐澇能力,其同時(shí),多年生草本植物的加工成本將不斷降低,同每年的氮肥使用量為70~100kg/hm2,玉米為時(shí),由于其巨大的生物量與低廉的種植成本,將具138-154kg/hm2,在 Alabama進(jìn)行的研究發(fā)現有其他生物質(zhì)原料不可比擬的優(yōu)勢柳枝稷的氮利用率為65.6%,而小麥與玉米為2多年生能源牧草的品種篩選50%2(見(jiàn)表2)。在其10年的生長(cháng)周期內只有美國和歐洲從20世紀80年代起就開(kāi)始研究建植的第1年需要使用除草劑,玉米等一年生作多年生牧草作為能源植物美國能源部(DOE)在物則需要每年使用。柳枝稷較易整合入傳統的農1984年開(kāi)展的HECP( Herbaceous Energy Crops耕系統,傳統的用于播種、田間管理、收獲的農用Research Program)項目中篩選了35種生產(chǎn)成本機械都可用于柳枝稷。此外,柳枝稷可用于泥沙較低并可整和入當地農耕系統的草本植物(包括淤積控制,土壤沉降,以及和其他一些植物結合用18種多年生牧草),如狗牙根 Cynodon dact ylon、于濾土帶和動(dòng)物廢棄物管理系統{2)l彎葉畫(huà)眉草 Eragrostis curvula、藹草 Phalaris表2沙質(zhì)土壤上不同作物碳匯Mg/hm2arundinacea等,于1991年決定選擇柳枝稷作為碳匯棉花玉米百喜草草地柳枝稷種模式植物進(jìn)一步研究。在隨后的幾年內,地上碳0.532.341.06DOE開(kāi)展了6個(gè)相關(guān)的項目研究柳枝稷的產(chǎn)量地下碳4.434.94及種植管理方式等?？偺?.877.2818.8010.75歐洲對于能源牧草的研究始于芒草,并在歐洲中部與北部不同的地區開(kāi)展了種植試驗開(kāi)發(fā)更從柳枝稷的化學(xué)組分可看出其十分適合做多的適應不同地理環(huán)境的本土能源植物,如蘆葦生產(chǎn)燃料乙醇的原料(見(jiàn)表3),有研究發(fā)現稀酸Phragmites communis、大米草 spartina anglica預處理柳枝稷最大產(chǎn)糖量在質(zhì)量分數1.25%的及高羊茅 Festuca arundinacea,研究發(fā)現在地中酸條件下保持穩定,稀酸預處理和酶解糖化作用海地區生產(chǎn)蘆竹和在北歐生產(chǎn)黼草都取得了較理相結合葡萄糖的產(chǎn)出效率更高2。而使用微波想的結果。1997年歐洲“蘆竹網(wǎng)絡(luò )”建立,旨在推加熱比傳統加熱可提高預處理效果,總糖產(chǎn)量比廣其作為能源牧草的開(kāi)發(fā)。通過(guò)研究20種多年常規的加熱方式提高了53%,而如果將原材料在生草本植物,篩選出4種最具能源植物潛力的能堿液(0.1g/g)中預處理后再使用微波加熱糖總源牧草:芒草、柳枝稷藺草和蘆竹2出),我國能產(chǎn)量可達最大產(chǎn)量的90%2]. Torget等2用稀源牧草研究起步相對較晚已有相關(guān)研究探討了酸法處理一些硬木材料和草本作物后發(fā)現將柳枝關(guān)于柳枝稷芒草、大米草等作為能源植物生產(chǎn)乙稷和查葉畫(huà)肩草在最優(yōu)處理條件下約92%的木醇的可行性*),并初步建立了能源植物評價(jià)指聚糖中國煤化工%。在美國Ne標體系1n。brCNMHG較試驗結果表草業(yè)科學(xué)(第26卷9期袁3柳枝稷不同生長(cháng)期的成分含量1細胞壁纖維素半纖維素木質(zhì)素生長(cháng)期NDF葡萄糖 ADF-ADL糖類(lèi) NDF- ADF KL ADL灰分總能值纖維(g/kg) (MJ/kg)(g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg)生長(cháng)期開(kāi)花期6945718.619霜后期733279注:纖維含量為中性糖類(lèi),烏龍酸以及克拉松木質(zhì)素之和:NDF為中性洗滌纖維,ADF為酸性洗滌纖維,ADL為酸性洗滌木質(zhì)素;半纖維素含量為木糖十樹(shù)膠醛醣十甘露糖+烏龍酸之和明在最優(yōu)的氮肥水平下,柳枝稷的乙醇產(chǎn)量等于最佳條件為質(zhì)量分數為1.5%硫酸,芒草與硫酸甚至高于玉米及其秸稈的總的乙醇產(chǎn)量1的固液比6:1,在121℃高溫下處理30min。其3.2芒草芒草原種產(chǎn)于中國南北各地,為禾工藝設計應采用分步循環(huán)水解法即以較低酸度本科多年生草本植物是少數具有C光合途徑的先水解半纖維素,再以較高酸度來(lái)水解纖維素以溫帶草種,生長(cháng)迅速,適應性強,耐寒、耐早,從亞保證總糖得率和較高的水解液糖濃度。而An熱帶到溫帶的廣闊地區都能生長(cháng),芒草主要利nete等2以芒草為材料研究稀酸法濕法爆破和用根莖進(jìn)行繁殖,無(wú)需每年重新種植,種植成本酶的預處理效果,結果發(fā)現3種方法結合可以得低,產(chǎn)量高在地中海地區溫度適宜、光照充足條到最高的糖產(chǎn)量。件下,其產(chǎn)量可達28~38t/hm2,同化率達85表4芒草化學(xué)成分含量kg/(hm2·h)2)。而隨后產(chǎn)量逐年增加,通常情纖維素半纖維素 Klason木質(zhì)素酸溶木質(zhì)素總木質(zhì)素況下在第2年就可以開(kāi)始收割32.448.616.52.5芒草一個(gè)生長(cháng)季高度可達3~4m,可為鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物提供棲息地比其他一些草本作物地3.3藕草黼草為長(cháng)根莖型禾草株高150有更多的大型動(dòng)物這可能是因為其林冠層結構300cm,屬C植物,根狀莖發(fā)達,生長(cháng)周期約為的多樣性可提供更多,更廣泛的生態(tài)位,由于10年。草在歐洲溫帶、亞洲、北美都有分布,芒草落葉枯枝的積累以及較少的土地耕作,相比其在瑞典及芬蘭種植面積達幾千公頃,多用做飼于一年生的耕作作物,土壤的有機質(zhì)含量增高,土料作物造紙業(yè)以及生物能源。黼草在多種類(lèi)型壤結構改善。建成的芒草群叢每年可為土壤25的土壤上都能較好地生長(cháng),其在排水能力較差的m的表層增加干物質(zhì)10~20t/hm21, Lewan-土地上生長(cháng)良好,耐澇能力強因此在用做能源植dowski等2比較3種草本能源植物的氮利用效物的同時(shí),還可以發(fā)展其防洪及污水治理的作用。率后發(fā)現只有芒草在最低的氮供應下可以同時(shí)同時(shí),其比許多草種都更加耐旱。草干物質(zhì)產(chǎn)達到最大的能量利用率及土地利用率因此提出量可達到7~13t/(hm2·a)2,每年春天可收獲在環(huán)境條件適宜的地區種植芒草是效率最高的生1次,這種延遲收割可以降低植物的水分、灰分、物質(zhì)能源物質(zhì)生產(chǎn)方法。芒草的生產(chǎn)對環(huán)境危害鉀以及氯化物含量。黼草可用種子繁殖,其種較小,并且至今未發(fā)現可嚴重影響芒草生長(cháng)的病子萌發(fā)較慢,并有不同程度的休眠。因此在建植蟲(chóng)害,而雜草控制主要在建植的第1年,從而可減的前子在雜草干擾,但可使用常用的除少農藥與除草劑的使用草劑中國煤化工較小,蘸草草地芒草的纖維素含量較高(見(jiàn)表4),其產(chǎn)糖的旦CNMHGPRATACULTURAL SCIENCE(VoL 26. No 9)9/2009黼草的纖維素等的含量隨植物部位與成熟度量較低,凱氏木質(zhì)素含量低于30%(見(jiàn)表6),低于的不同存在較大差異(見(jiàn)表5),在稀酸預處理以常見(jiàn)能源植物芒草與柳枝稷。有研究發(fā)現蘆竹及酶糖化后,未成熟黼草的葡萄糖產(chǎn)量顯著(zhù)髙于在霜后收獲比柳枝稷、蕨麻Poteη tilla anserina等成熟藕草以及苜蓿。Den等使用黼草進(jìn)行的試有更高的利用價(jià)值,其原因大概是蘆竹在冬季保驗發(fā)現在2種不同溫度預處理條件(120℃和留了主稈,以便在春天萌發(fā)。因此,延遲收獲150℃)下,150℃預處理后進(jìn)行酶水解可得到更時(shí),落葉以及礦物質(zhì)向地下莖的運輸可減少收獲高的糖產(chǎn)量[3能源植物的礦物質(zhì)含量。研究表明如能源植物表5贏(yíng)草化學(xué)成分含量Si/K和Ca/K的值較高,其作為燃料燃燒產(chǎn)生的草纖維素半纖維素木質(zhì)素熔渣較少,蘆竹的S/K和Ca/K在葉中分別為(g/kg)(g/kg)(g/kg)(MJ/kg)3.4和1.2,在莖稈中為1.1和0.2,平均水平高于莖稈10917.710高梁秸稈蕨麻等能源材料3成熟種子26521814817.652在種植蘆竹作為能源植物的同時(shí),也可取得很大的生態(tài)效益。它還是一種非常有效的凈化水34蘆竹蘆竹屬禾本科蘆竹屬,是C光合途體的生物過(guò)濾植物。蘆竹在污染或非污染環(huán)境中徑的草本植物,其為蘆竹屬惟一廣泛分布的種都能較好地富集鎘、鉛、汞,一方面切斷了有害金蘆竹是C植物中產(chǎn)量比較高的一種,其產(chǎn)量接近屬進(jìn)入食物鏈另一方面通過(guò)資源再利用過(guò)程,使許多C植物,其干物質(zhì)產(chǎn)量30~40t/hm2富集的重金屬得到稀釋,避免了重金屬的二次污在我國,蘆竹產(chǎn)量在天津地區可達45t/hm21,染,由此可見(jiàn),蘆竹在修復濕地重金屬污染方面具蘆竹植物組織中纖維含量較高,木質(zhì)素和灰分含有較大潛力是一種較為理想的選擇衰6蘆竹不同部位的化學(xué)成分含量纖維素Klason木質(zhì)素灰分部位下部中部上部下部中部下部中部上部34.416.04.9節393.630.819.718117.15.55.33.5紫花苜蓿紫花苜蓿 Medicago sativa為NP307)已確定“生物質(zhì)型”苜蓿的育種目標:1)直多年生草本豆科植物,主要分布于溫暖地區,主要立生長(cháng)習性;2)刈割次數少的情況下仍可生長(cháng)良產(chǎn)區有美國、加拿大、歐盟、中國。苜蓿具有較強好;3)莖、葉產(chǎn)量均最大化;4)生產(chǎn)成本低;5)纖維的耐寒和再生能力,其生態(tài)適應性強耐貧瘠,產(chǎn)素含量增加而木質(zhì)素含量減少。已有研究比較了量高,纖維素含量高(見(jiàn)表7)。在含鹽量為不同條件下稀酸法預處理苜蓿后纖維素酶解的糖0.1%~0.8%下能生長(cháng)良好,因此被作為黃土分產(chǎn)量。結果表明,其在150℃條件下其酶解后高原地區栽培草地的首選草種。在適度灌溉條件糖產(chǎn)量較高,其葡萄糖產(chǎn)量隨酸濃度的增加而增下,苜蓿平均產(chǎn)量可達17t/hm2,且其具有較好的加在1.25%(m:V)的濃度下達最高值,但非葡固氮能力可減少氮肥的使用。苜稽葉還可作為萄糖糖產(chǎn)量在225%(m:V)的酸濃度條件下達優(yōu)質(zhì)的高蛋白飼料。使用苜蓿作為能源牧草的一到最高,個(gè)關(guān)鍵因素是從其初渣中可提煉高價(jià)值的特殊粘3.6其他多年生牧草雜類(lèi)草為牧草的一個(gè)結劑,因此可增加其作為能源植物的生產(chǎn)附加值。類(lèi)群中國煤化工包括燈心草科)美國農業(yè)部相關(guān)項目(美國農業(yè)部國家級項目以外CNMH〔毫雜,在各類(lèi)草草業(yè)科學(xué)(第26卷9期)表7紫花首著(zhù)化學(xué)成分含量用玉米等糧食作物生產(chǎn)燃料乙醇會(huì )導致糧食價(jià)格纖維素半纖維素木質(zhì)素能值增高,耕地緊張。普通經(jīng)濟作物原料如甜高粱、甘(g/kg)(g/kg(g/kg)(MJ/kg)蔗相比于多年生牧草需要使用大量化肥、農藥,會(huì )30612217518.75帶來(lái)土壤侵蝕與水質(zhì)污染等環(huán)境問(wèn)題。因此綜合生態(tài)與經(jīng)濟方面的考慮,應大力開(kāi)發(fā)多年生牧草地中都有分布,一般占草地植物學(xué)成分的10%~作為清潔生物質(zhì)能源和燃料乙醇的原料。0%,在林間草地和荒漠草地中占有重要地位。4.3多年生能源牧草的選擇必須考慮到其應用于在原生植物群落受到破壞的撂荒地采伐跡地過(guò)農業(yè)生產(chǎn)系統的可行性,并因地制宜地根據可用牧地段以及施用過(guò)多的地塊和營(yíng)地(畜圈)周?chē)?。的土地?lèi)型選擇具有生態(tài)及經(jīng)濟效應的植物開(kāi)雜類(lèi)草中除了菊科蒿屬等飼用價(jià)值較大的種屬發(fā)不同類(lèi)型的多年生草本植物作為能源牧草的主外存在大量可開(kāi)發(fā)作為生物質(zhì)能源及燃料乙醇要目的在于適應不同氣候帶的生態(tài)環(huán)境{。選生產(chǎn)的種屬大部分具有生態(tài)適應性強分布廣泛擇適合的能源牧草要考慮到農民種植的可能性與的特點(diǎn)。其他的多年生牧草如雀麥屬、早熟禾屬、經(jīng)濟效益方面的平衡,以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的能量平黑麥草屬等具有非常豐富的種質(zhì)資源,且產(chǎn)量較衡與環(huán)境平衡。高,已具有一些栽培種植的管理技術(shù)基礎。篩選44如果改造自然類(lèi)型土地如森林和濕地來(lái)種植其中野生或半野生的草本能源植物井通過(guò)生物工多年生能源牧草,有可能破壞原有生態(tài)系統的功程改良和培育良種能源植物結合生態(tài)恢復充分能,降低生物多樣性因此必須注意能源植物種植利用荒山荒地將降低環(huán)境污染,促進(jìn)受破壞的生地的選擇,優(yōu)先考慮高度可侵蝕的土地被排干用態(tài)系統恢復實(shí)現資源能源環(huán)境一體化,利用前景做農業(yè)用地的濕地及生產(chǎn)力較低的一些邊際農業(yè)非?？捎^(guān)[。土地。我國擁有4億hm2草地(邊際性土地)占前景展望國土面積的41.7%比林地和農田總和還大。其4.1多年生能源牧草產(chǎn)量高,投入低,具有較高的中約6000萬(wàn)hm2沙荒、鹽堿、山坡地;20世紀50生態(tài)效益與經(jīng)濟效益。未來(lái)的研究可培育高產(chǎn)量年代以來(lái)開(kāi)墾草原約900萬(wàn)hm2撂荒地和牧區的適應各種生態(tài)環(huán)境尤其是農作物無(wú)法利用的1400萬(wàn)hm2的宜農土地;南方6000萬(wàn)hm2多的邊際生境的新品種。同時(shí),可利用基因工程改良草山草坡和2000萬(wàn)hm2冬閑田,發(fā)展生物質(zhì)原現有品種,減少木質(zhì)素和發(fā)酵抑制劑的合成。技料生產(chǎn),有望在生態(tài)保護和重建基礎上發(fā)展能源術(shù)方面還需要對提高水解效率、降低水解糖液的草業(yè)毒性、篩選高效代謝木糖和葡萄糖及對水解毒物和酒精耐性較高的菌種等方面進(jìn)行研究。參考文獻4.2采用多年生牧草生產(chǎn)燃料乙醇的最大挑戰在[1]曾祥艷生物新燃料—芒草的開(kāi)發(fā)利用廣西于其生產(chǎn)技術(shù)還未成熟到大規模商業(yè)化的程度,熱帶農業(yè),2007,112(5):37-38.生產(chǎn)成本較玉米及甘蔗等稍高但是隨著(zhù)預處理[2] Paine L K, Peterson T L, Undersander D,aa工藝的改進(jìn)和糖化發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展,多年生牧草ome ecological and socio-economic considerationfor biomass energy crop production[J]. Biomass and生產(chǎn)燃料乙醇的成本將大幅下降。已有荷蘭TNO公司采用濃酸水解技術(shù)使其生產(chǎn)成本降低[3] Seere T, Slater F M. Ground flora, small mammal50%。更為重要的是燃料乙醇原料部分成本占其Aiveraitv in miscanthus( Miscanthus總生產(chǎn)成本的1/3,多年生牧草的低廉價(jià)格與廣中國煤化工-grass phalaris泛的來(lái)源是其他原料所無(wú)法比擬的。并且大量使CNMH Gs and bioenergyPRATACULTURAL SCIENCE(VoL 26. No 9)9/200200731:20-29631-634[4] Spatari S, Hang Y. Maclean H L. ife Cycle Assess-[16]陳慧清張衛趙宗保等大米草濃酸水解及發(fā)酵ment of Switchgrass-and Corn Stover- Derived Etha生產(chǎn)生物燃料的初步研究[J].可再生能源200nol-Fueled Automobiles [J]. Environmental Science25(3):16-20and Technology. 2005.39:9750-9758.[17]李高揚,李建龍,王艷,等.木質(zhì)纖維素能源檀物開(kāi)[5] Gebhart D L. Johnson H B. Hayeux H Set al.The發(fā)利用評價(jià)指標探討[J].可再生能源.2007,25CRP increases soil organic carbon[J] Journal of Soil(6):84-89and Water Conservation. 1994. 49: 488-492[18] Ikea JH. Parrisha D J. Wolf DD et al. Long-term[6] Mclaughlin S B Walsh M E. 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Compared with grain crops, the use of perennial forage could decrease the ethanol pro-duction cost and brought good economic benefit with the development of technology. This paper discussed the status of producing bioethanol by perennial forage, and analyzed its ecological advantageand economic value. Also, some main perennial forage as feedstock of producing ethanol were intro-duced, and it provided a scientific basis for developing energy grassland industry with perennial forKey words: perennial energy forage; bio-energy: bio-ethanol; energy grassland industry中國煤化工CNMHG