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　　能源植物，近年在科學界成為一門顯學。

　　而之所以如此，是有深刻的原因的。在研究、發展能源植物的背后，始終存在著的是人類從上個世紀初起就難以擺脫的能源危機恐慌心結——自從知道礦物能源開發的有限性和不可再生之后，人們開始能源倒計時。當這個倒計時的聲音數到幾十年之時，地球上的許多國家終于開始用嚴肅的心態去探求新的道路，漸漸改善自己的能源消費結構，同時尋找新的能量源泉。

　　其中，尋找一種可再生、循環的“天然榨油機”，成為最引人注目、距離現實最近的一個研究方向。發展能源植物的意義決不僅僅局限于技術科學的范疇之內，更對工業用發展、民用生活、國際政治等各個方面有廣泛的輻射。

　　能源植物：

　　奏響能源戰略“綠色和 弦”

　　廣義而言，一切植物皆含能量。對這個星球上幾乎所有的生物而言，植物是一種最古老的能源。人類進化生成伊始，從未停止過從植物中獲得維持生命所必須的元素。

　　幾十萬年來，植物一直就是神奇的能量恒動儀，它通過其特殊的方式將太陽能儲存起來，通過光合作用機制將空氣中的二氧化碳、土壤中的水轉換成葡萄糖，進而產生纖維素。這是一個將太陽能轉變為化學能的了不起的過程，它奠定了地球上絕大多數動物的生存和發展的基礎。這是一種可再生的能源，人類在這方面進行研究后發現，從植物中能找到一種比我們現在所廣泛采用的礦物能源更為有效和清潔的能源。

　　四成能耗將來自生物能源

　　人類很早就意識到這代表了歷史的未來走向。早在二戰期間，已經有科學家嘗試從植物中提取油類物質，作為戰爭期間大量耗能的補充。之后，工程師們也從未停止探索的努力。但因為社會整體技術條件限制，對于能源植物的研究及其研究成果的運用和太陽能一樣，始終因為成本居高不下，不能獲得更大程度的推廣。這一點，在民用層面上看，現在仍未有所改變。但科學家斷言，再過10到20年，社會整體技術水平再提升一個層次，能源植物將成為我們生活中依賴程度最高的物質之一。專家認為，生物能源將成為未來可持續能源的重要部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物能源。

　　因此，現代科學根據植物的功能，重新劃分出一個植物類別：能源植物。

　　目前，大多數能源植物尚處于野生或半野生狀態。人類正在研究應用遺傳改良、人工栽培或先進的生物質能轉換技術等，以提高利用生物能源的效率，生產出各種清潔燃料，從而替代煤炭、石油和天然氣等石化燃料，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。

　　目前，世界上許多國家都開始開展能源植物或石油植物的研究，并通過引種栽培，建立新的能源基地，如“石油植物園”、“能源農場”等，滿足對能源結構調整和生物質能源的需要。美國科學家通過試種，種植1公頃含油大戟，一年至少可收獲25桶生物石油。這些生物石油經改進制成的清潔燃料，成本低于天然石油。例如巴西試種油棕樹，3年后開始結果產油，每公頃可產油1萬公斤。

　　我國能源植物研究進展迅速

　　我國是利用能源植物較早的國家，但基本上局限在直接燃燒、制炭等初級階段，熱能利用率很低，造成了植物資源的極大浪費，而且也造成了比較嚴重的環境污染。“七五”期間，四川省計劃委員會能源辦公室下達了“野生植物油作柴油代用燃料的開發應用示范”項目，四川省林業科學研究院等單位對攀西地區野生小桐子(麻瘋樹)的適生立地環境、栽培技術、生物柴油提取與應用等進行了較為深入的研究，利用野生小桐子樹果實提取生物柴油也獲得了成功。中科院“八五”重點項目“燃料油植物的研究與應用技術”，完成了金沙江流域燃料油植物資源的調查研究，建立了小桐子栽培示范區。湖南省在“八五”期間，完成了光皮樹制取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性的研究；“九五”期間完成了國家重點科研攻關項目“植物油能源利用技術”，同時還從南非、美國和巴西引進了能源樹種綠玉樹優良無性系，開展了“能源樹種綠玉樹及其利用技術的引進”研究。研究內容涉及油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設備。

　　我國政府對生物燃料也非常重視，制定了多項指導性政策促進其發展。在國民經濟和社會發展“十五”綱要中提出了發展各種石油替代品，將發展生物液體燃料確定為國家產業發展方向。2005年2月28日第十屆全國人民代表大會常務委員會通過了《可再生能源法》。2005年1月28日，中國工程院第35次工程科技論壇“2005中國生物質工程論壇”在人民大會堂召開，討論了生物液體燃料及生物化工制品在我國的可行性；2005年5月27-28日以“生物能源的現狀和發展戰略”為主題的東方科技論壇第56次學術研討會在上海舉行。2005年5月31日香山科學會議召開了主題為“生物質能源的利用潛力與前景”學術討論會。上述連續3次的會議充分體現了政府和學術界對生物質能源研發的重視。專家認為，可預計的前景是，未來幾年我國在該領域的研究將會有重要進展，有些技術可達到實用水平。

　　廣州成能源植物研究重鎮

　　我國包括兩院在內的許多科研單位都在密切關注并積極參與這一方向的研究。云南、廣東、北京等地均已形成實力較強的科研團隊，并具備自主研發能力。今年，中國首個能源植物專類園在中國科學院華南植物園內成立。廣州，正式宣告成為中國能源植物研究的重鎮。

　　中國科學院華南植物園是中國研究能源植物的一個重要團隊，目前中科院知識創新工程重要方向項目“高蓄能植物優良種質繁育”以能源植物麻瘋樹為研究材料，正在進行資源收集和品質改良的研究。科研人員通過廣泛的資源收集、種子篩選、優化，培植出植物園區中的良種“麻瘋樹”，種子的出油率在50%，這些油經過處理，并以一定比例和柴油混合，即成一種優質燃料。

　　麻瘋樹作為生產生物柴油的原材料是正在被開發利用的重要能源植物之一，最有可能成為未來替代化石能源的具有巨大開發潛力的樹種。中國科學院和廣東省看中了這一點，投入百萬資金，將這一項目列為重點。這一項目運行始終處于社會的高度關注之中。

　　名詞解釋

　　何謂“能源植物”

　　能源植物(Energy Plant)，又稱石油植物或生物燃料油植物，通常是指那些具有合成較高還原性烴的能力、可產生接近石油成分和可替代石油使用的產品的植物，以及富含油脂的植物。

　　據估計，綠色植物每年固定的能量，相當于600億噸至800億噸石油，即全世界每年石油總產量的20倍至27倍，約相當于世界主要燃料消耗的10倍。而綠色植物每年固定的能量作為能源的利用率，還不到其總量的l%。

　　對 話

　　中國科學院華南植物園研究員、博士生導師吳國江：

　　能源植物產業化切勿急功近利

　　事關國家能源安全戰略

　　記者：您原來在日本留學時不是搞能源植物的，為什么回國后就改了方向？驅動力是什么？

　　吳國江：因為我不希望自己的孩子變成一個日本人，就選擇了回國。到現在單位之后，領導對我說，看你基礎不錯，就搞能源植物吧。我就搞了這個方向了(笑)。有偶然性，但從另一個角度看，這也反映了中國乃至世界，對于能源植物的研究力量很大程度上都只是位于初步組建階段，有好多研究人員都是幾年前才轉到這一基礎運用的研究方向的。

　　記者：據您理解，國家為什么會在這兩年把一些優秀科學家集中到能源植物的研究方向呢？

　　吳國江：我相信這是基于國家對戰略安全的考慮。能源短缺和能源消費所引起的環境問題已成為制約我國可持續發展的瓶頸之一。過分依靠進口原油不僅使國民經濟蒙受較大損失，也會給我國能源安全構成潛在的威脅。篩選和種植優質的能源植物，并將之轉化為氣體或液體燃料，不但可以彌補化石燃料的不足，緩解過分依賴大量進口石油的被動局面，而且通過發揮其植被的碳庫、水土保持和對低效土壤的改良，有助于達到保護和建設生態環境的目的。

　　記者：我國是一個農業大國，種植能源植物有何優勢？

　　吳國江：優勢總結起來有四點：一是資源豐富。我國幅員遼闊，地域跨度大，水熱資源分布多樣，能源植物資源種類豐富多樣。二是具有可再生性。能源植物通過光合作用固定二氧化碳和水，將太陽能以化學能形式儲藏在植物中，這種能量形式是可再生的。

　　三是二氧化硫零排放。生物質能燃料燃燒所釋放出的CO2大體上相當于其生長時通過光合作用所吸收的CO2，幾乎沒有SO2產生，這是氣、油、煤等常規能源所無法比擬的。四是可種植面積大。我國南方約有3億畝荒山荒坡，北方有15億畝鹽堿地，利用荒山荒坡和鹽堿地、荒灘、沙地種植能源植物，既不占用寶貴的耕地資源，又可提供大量的生產原料，還有利于改善生態環境、增加農民收入。

　　麻瘋樹研究前景看好

　　記者：您的主要研究對象是什么，您是如何發現它的？

　　吳國江：麻瘋樹不是我發現的。在中國南部省份某一緯度以南的少數民族聚居區，這一樹種是廣泛分布的，并且擁有非常悠久的種植歷史。

　　麻瘋樹適應范圍廣，能在十分貧瘠的荒地生長。易繁育，種子直播發芽率接近100%，同時也可扦插繁殖。在華南植物園和西雙版納植物園種植試驗結果表明，種植當年可開花結果。一般種植3-4年的麻瘋樹年畝產種仁可達300公斤，在印度人工栽培灌溉的條件下種植6年的麻瘋樹畝產達800公斤種子。種仁含油率在40%-60%。其油脂主要成分為油酸、亞油酸和棕櫚酸。在分子生物學研究方面近年來建立了DNA、RNA提取的方法并成功地克隆了幾種功能基因，同時建立了植物再生和轉基因體系。因此，麻瘋樹作為能源植物研究的模式植物具有非常好的前景。

　　記者：從技術上看，麻瘋樹想成為可以廣泛種植的能源植物還需要哪些物種上的改進？

　　吳國江：一是提高抗寒能力。麻瘋樹是典型的熱帶植物，我們希望能夠通過研究，讓他們的種植范圍向北延伸。還有一個提高油含量，印度出產的部分種子含油量可達80%，我們華南植物園培植的，因為氣候等條件的差異，含油量在40%-60%之間。我們計劃用三到五年的時間，讓這一數據有所提升。三是改善油脂品質。

　　我們大部分工作可以概括為資源收集、篩選、優化三個環節，資源收集主要指野外工作，到植物生長的原生態環境中去，找到新的物種標本，再從中選優，再進行轉基因優化。

　　廣東定位能源植物技術重鎮

　　記者：能源植物的產業化前景和現實如何？

　　吳國江：前景當然是美好的。但現實是，和中國許多科研成果一樣，能源植物的研究成果面臨“走不出實驗室”的困境。支持科技發展的中國民間資本，目前來看，仍處于原始積累狀態。急功近利的心態還很嚴重，想今天買了東西，明天就有利潤，但我們的樹，雖然種植那么容易，但畢竟是樹，需要時間長啊，“十年樹木”啊。這就會出現土地租金的問題以及成熟后油價的波動問題，比如說，有老板要求我給他們包票，他們買了種子回去種，出來果實，一定有人買。這我怎么能打包票呢？如果這些問題都需要我們科研人員來回答的話，說明我們的產業機制尚未建立或成熟。

　　有一些國際資本，像日本日立公司，正立項搞生物柴油，科技和產業的銜接就比較順，他們從公司內部派出年輕人，到實驗室長期參與項目，共享成果。他們有時間、有資本等待。我們這樣的中長期項目，甚至更著眼于未來的項目，自然乏人問津。

　　記者：能源植物之于廣東有何本土戰略？

　　吳國江：我們人在廣東，而且通過共建，已經獲益匪淺，我們希望能夠使這里成為一個技術重鎮。是不是要在廣東本省廣泛種植像麻瘋樹這樣的植物，是省和省之間資源合理配置的問題。海南，地廣人稀，土地便宜，氣候更溫暖，能縮短樹木的生長期，我們建議在那里種植。廣東可以在保持技術研發的優勢同時，再像日本那樣，進行一些后期設備的研發，這更適合廣東的定位。

　　主 角

　　吳國江，中國科學院華南植物園研試薄⒉┦可際Α?997年在日本東京大學獲得理學博士學位之后，分別在東京大學、日本國立生物資源研究所等單位從事研究工作。2004年回國，入選中科院“百人計劃”。其研究方向為功能基因的克隆及調控機理與能源植物的品質特長。

　　鏈 接

　　能源植物分類

　　8 富含高糖、高淀粉的能源植物：如木薯、甘蔗、玉米、高粱、甘薯、芒等，利用這些植物所得到的最終產品是乙醇。

　　8 富含油脂的能源植物：如油菜、向日葵、棕櫚、花生等。石油的主要成分是烴類，如烷烴、環烷烴等。富含烴類的植物是植物能源的最佳來源，生產成本低，利用率高。

　　8 富含類似石油成分的能源植物：可直接產生接近石油成分的植物，如麻瘋樹、油楠、續隨子、綠玉樹、古巴香膠樹等。

　　富含類似石油成分的能源植物麻瘋樹繁育過程。

　　▲富含纖維素、半纖維素的芒屬植物。

　　▲富含淀粉成分的能源植物木薯。

　　開花

　　種子

　　種子繁殖

　　扦插繁殖