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　　能源植物，近年在科學(xué)界成為一門顯學(xué)。

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

　　其中，尋找一種可再生、循環(huán)的“天然榨油機”，成為最引人注目、距離現(xiàn)實最近的一個研究方向。發(fā)展能源植物的意義決不僅僅局限于技術(shù)科學(xué)的范疇之內(nèi)，更對工業(yè)用發(fā)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(zhàn)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(jìn)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(zhuǎn)換成葡萄糖，進(jìn)而產(chǎn)生纖維素。這是一個將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的了不起的過程，它奠定了地球上絕大多數(shù)動物的生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。這是一種可再生的能源，人類在這方面進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，從植物中能找到一種比我們現(xiàn)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(zhàn)期間，已經(jīng)有科學(xué)家嘗試從植物中提取油類物質(zhì)，作為戰(zhàn)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(shù)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(xiàn)在仍未有所改變。但科學(xué)家斷言，再過10到20年，社會整體技術(shù)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(zhì)之一。專家認(rèn)為，生物能源將成為未來可持續(xù)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(xiàn)代科學(xué)根據(jù)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(shù)能源植物尚處于野生或半野生狀態(tài)。人類正在研究應(yīng)用遺傳改良、人工栽培或先進(jìn)的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)等，以提高利用生物能源的效率，生產(chǎn)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(hù)國家能源資源，減輕能源消費給環(huán)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(nóng)場”等，滿足對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和生物質(zhì)能源的需要。美國科學(xué)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(jīng)改進(jìn)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(jié)果產(chǎn)油，每公頃可產(chǎn)油1萬公斤。

　　我國能源植物研究進(jìn)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(yán)重的環(huán)境污染。“七五”期間，四川省計劃委員會能源辦公室下達(dá)了“野生植物油作柴油代用燃料的開發(fā)應(yīng)用示范”項目，四川省林業(yè)科學(xué)研究院等單位對攀西地區(qū)野生小桐子(麻瘋樹)的適生立地環(huán)境、栽培技術(shù)、生物柴油提取與應(yīng)用等進(jìn)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(yīng)用技術(shù)”，完成了金沙江流域燃料油植物資源的調(diào)查研究，建立了小桐子栽培示范區(qū)。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(guān)項目“植物油能源利用技術(shù)”，同時還從南非、美國和巴西引進(jìn)了能源樹種綠玉樹優(yōu)良無性系，開展了“能源樹種綠玉樹及其利用技術(shù)的引進(jìn)”研究。研究內(nèi)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(shè)備。

　　我國政府對生物燃料也非常重視，制定了多項指導(dǎo)性政策促進(jìn)其發(fā)展。在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展“十五”綱要中提出了發(fā)展各種石油替代品，將發(fā)展生物液體燃料確定為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。2005年2月28日第十屆全國人民代表大會常務(wù)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(zhì)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(xiàn)狀和發(fā)展戰(zhàn)略”為主題的東方科技論壇第56次學(xué)術(shù)研討會在上海舉行。2005年5月31日香山科學(xué)會議召開了主題為“生物質(zhì)能源的利用潛力與前景”學(xué)術(shù)討論會。上述連續(xù)3次的會議充分體現(xiàn)了政府和學(xué)術(shù)界對生物質(zhì)能源研發(fā)的重視。專家認(rèn)為，可預(yù)計的前景是，未來幾年我國在該領(lǐng)域的研究將會有重要進(jìn)展，有些技術(shù)可達(dá)到實用水平。

　　廣州成能源植物研究重鎮(zhèn)

　　我國包括兩院在內(nèi)的許多科研單位都在密切關(guān)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(tuán)隊，并具備自主研發(fā)能力。今年，中國首個能源植物專類園在中國科學(xué)院華南植物園內(nèi)成立。廣州，正式宣告成為中國能源植物研究的重鎮(zhèn)。

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

　　麻瘋樹作為生產(chǎn)生物柴油的原材料是正在被開發(fā)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(fā)潛力的樹種。中國科學(xué)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(guān)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(chǎn)生接近石油成分和可替代石油使用的產(chǎn)品的植物，以及富含油脂的植物。

　　據(jù)估計，綠色植物每年固定的能量，相當(dāng)于600億噸至800億噸石油，即全世界每年石油總產(chǎn)量的20倍至27倍，約相當(dāng)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(xué)院華南植物園研究員、博士生導(dǎo)師吳國江：

　　能源植物產(chǎn)業(yè)化切勿急功近利

　　事關(guān)國家能源安全戰(zhàn)略

　　記者：您原來在日本留學(xué)時不是搞能源植物的，為什么回國后就改了方向？驅(qū)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(xiàn)在單位之后，領(lǐng)導(dǎo)對我說，看你基礎(chǔ)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(zhuǎn)到這一基礎(chǔ)運用的研究方向的。

　　記者：據(jù)您理解，國家為什么會在這兩年把一些優(yōu)秀科學(xué)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(zhàn)略安全的考慮。能源短缺和能源消費所引起的環(huán)境問題已成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。過分依靠進(jìn)口原油不僅使國民經(jīng)濟(jì)蒙受較大損失，也會給我國能源安全構(gòu)成潛在的威脅。篩選和種植優(yōu)質(zhì)的能源植物，并將之轉(zhuǎn)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(jìn)口石油的被動局面，而且通過發(fā)揮其植被的碳庫、水土保持和對低效土壤的改良，有助于達(dá)到保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境的目的。

　　記者：我國是一個農(nóng)業(yè)大國，種植能源植物有何優(yōu)勢？

　　吳國江：優(yōu)勢總結(jié)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(xué)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(zhì)能燃料燃燒所釋放出的CO2大體上相當(dāng)于其生長時通過光合作用所吸收的CO2，幾乎沒有SO2產(chǎn)生，這是氣、油、煤等常規(guī)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(chǎn)原料，還有利于改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)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(fā)現(xiàn)它的？

　　吳國江：麻瘋樹不是我發(fā)現(xiàn)的。在中國南部省份某一緯度以南的少數(shù)民族聚居區(qū)，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(yīng)范圍廣，能在十分貧瘠的荒地生長。易繁育，種子直播發(fā)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(jié)果表明，種植當(dāng)年可開花結(jié)果。一般種植3-4年的麻瘋樹年畝產(chǎn)種仁可達(dá)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(chǎn)達(dá)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(xué)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(zhuǎn)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(shù)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(jìn)？

　　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(chǎn)的部分種子含油量可達(dá)80%，我們?nèi)A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(shù)據(jù)有所提升。三是改善油脂品質(zhì)。

　　我們大部分工作可以概括為資源收集、篩選、優(yōu)化三個環(huán)節(jié)，資源收集主要指野外工作，到植物生長的原生態(tài)環(huán)境中去，找到新的物種標(biāo)本，再從中選優(yōu)，再進(jìn)行轉(zhuǎn)基因優(yōu)化。

　　廣東定位能源植物技術(shù)重鎮(zhèn)

　　記者：能源植物的產(chǎn)業(yè)化前景和現(xiàn)實如何？

　　吳國江：前景當(dāng)然是美好的。但現(xiàn)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(fā)展的中國民間資本，目前來看，仍處于原始積累狀態(tài)。急功近利的心態(tài)還很嚴(yán)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)的銜接就比較順，他們從公司內(nèi)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(zhàn)略？

　　吳國江：我們?nèi)嗽趶V東，而且通過共建，已經(jīng)獲益匪淺，我們希望能夠使這里成為一個技術(shù)重鎮(zhèn)。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(shù)研發(fā)的優(yōu)勢同時，再像日本那樣，進(jìn)行一些后期設(shè)備的研發(fā)，這更適合廣東的定位。

　　主 角

　　吳國江，中國科學(xué)院華南植物園研試薄⒉┦可際Α?997年在日本東京大學(xué)獲得理學(xué)博士學(xué)位之后，分別在東京大學(xué)、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(diào)控機理與能源植物的品質(zhì)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(chǎn)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(huán)烷烴等。富含烴類的植物是植物能源的最佳來源，生產(chǎn)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(chǎn)生接近石油成分的植物，如麻瘋樹、油楠、續(xù)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