“低碳经济”与红麻发展

陈 安 国

(中国农业科学院麻类研究所,湖南长沙 410205)

1 “低碳经济”赋予红麻新的发展

2009年的联合国气候变化哥本哈根大会关于低碳经济、新能源和节能减排等问题,直接关系到我国可持续性发展和若干年后我们到底可为子孙留下什么,是垃圾、充满特大自然灾害频发和高温与低温气候两级分化严重的地球,还是到处充满生机的和谐的绿色地球。

为迎接“低碳经济”时代早日来临,中国在联合国举行的气候变化峰会上提出四点主张和四项措施,并承诺到 2020年,中国要增加森林面积4 000万公顷,增加森林蓄积量 13亿立方米,赢得了国际社会的高度评价和广泛赞赏,展现了一个负责任的大国风范。

低碳经济应该是低碳发展、低碳产业、低碳技术、低碳生活等一些经济形态的总称。其中之一包括增加碳汇特别是林、农业碳汇。所谓“农作物碳汇”,是指农作物能够吸收大气中的二氧化碳并将其固定在作物或土壤中,从而减少二氧化碳在大气中的浓度。作为“地球之肺”,农作物在降低大气中温室气体浓度中,发挥着重要作用。农作物是利用太阳能的最大的载体之一,它不仅能够提供人们衣食住行需要的物质材料,而且还能够真实地吸收二氧化碳,是安全、实实在在的减排。

我们讲的低碳经济不是贫困经济,在发展低碳经济的过程中,要给人们创造良好的生活条件。比如说红麻是重要纺织原料,还可制作优质的纸浆、生物质能源、活性碳、麻赛尔纤维、墙布、土工布、麻地膜、地毯、饲料、建材纤维板、塑料填充料等[1,2]。经研究红麻作物吸收 CO2是一般林木的 3～5倍,可称之为“碳汇之王”作物[3,4],是适应性广、耐盐碱、抗旱能力较强的生长快的一年生作物,作为一种新兴的环保作物正在国际上受到高度重视。随着全球环保意识的增强,化纤包装的污染和成本的提升,天然纤维包装回归在即;减伐和禁伐森林的结果使木浆紧缺,价格不断攀升,我国造纸原料木浆严重匮乏,高度依赖进口,进口价格长期受制于国际市场。2002以来进口均价持续上涨,从441.4美元/吨一路飙升到 2010年 3月的 875.6美元 /吨,上涨了433.8美元 /吨。随着原料木浆价格成本的不断提高,我国造纸行业发展严重受制于国际木浆市场。提高纸浆自给率,降低对外依存度成为我国造纸行业发展面临的迫切任务。这给红麻天然纤维包装、造纸提供了机遇。

目前世界经济高速发展,要想大气中 CO2浓度达到生态平衡和自然灾害降低到最低限度,扩大植被的覆盖率,特别是在沙漠、盐碱地、低洼涝地种植植物极为重要,有利于充分利用土地,缓解人地矛盾危机,改善环境,减少水土流失,有利于消化吸收大量的 CO2,释放 O2,净化空气,同时也相应的增加了“森林碳汇”资源,还可以缓解与种植粮食、棉花争地的矛盾,缓解沙漠化进程。全世界盐碱地的面积为9.5亿公顷,其中我国为 9 913万公顷,大部分集中在东北、华北和西部地区,而杂交红麻在含盐量为0.3%～ 0.5%的土地上种植能获得较好的收成,因此大力扩展红麻种植具有深远的环保战略意义,在有效解决我国优质红麻原料不足,调整产业结构,促进国内生产发展和经济转型,增加农民收入,提高企业效益等方面具有重大的实际意义。

2 开发红麻环保型中、高终端产品,以满足人们日益消费增长变化新的需求,推动红麻新的发展

一个产业的发展在于创新,并不断开拓新的市场。小发展是巧干出来的,大发展是创新出来的,特别是在当今“低碳经济”发展的时代。根据社会新的发展和人们消费结构的变化,以新的理念和全新的思维创新出新的环保和绿色产品,以满足人们日益消费增长变化的需求,促进产业转型,提升原有传统产业竞争力,扩大市场需求。

红麻是世界上最重要的长纤维作物之一,具有纤维产量高、纤维质地柔软、吸湿性强、透气性好、抗静电、抑菌、易降解等优良特性,素有“黄金纤维”、“软质纤维”之称。红麻传统产品为麻袋、麻布、麻纱线、土工布、毡状席垫等。随着科学的进步与发展,红麻纤维不仅可加工高中档棉麻混纺服饰面料、床上用品、家居用品(地毯、挂毯、手提袋、鞋、帽、工艺品)等,其副产品还被广泛应用于麻骨炭、麻塑、造纸、板材、医药、能源、环保等领域。随着社会的发展,人类的生存质量和消费观念正在发生深刻的变化,健康和环保成为时尚生活的主题。红麻纤维产品具有纯天然、可再生、能降解、透气舒适、防霉抑菌、无污染等特性,顺应了时代潮流,因此受到国际市场和消费者越来越多的重视。

《2010-2015年中国涤纶市场投资分析及前景预测报告》显示,我国棉纺业的主要原料为棉花、涤纶短纤和粘胶短纤,这三种原料之间存在较强的替代关系。其中,粘胶短纤维由于具有棉纤维的吸湿、抗静电、柔软等服用性能,而且在悬垂性、染色性等性能上更具优势,对棉纤维有很强的替代性。随着现代社会的科技发展和人们环保及回归自然意识的增强,粘胶纤维以其齐全的品种、优良的特性,越来越受到应用产业和广大消费者的青睐。其应用范围已从传统产业扩展到服装、装饰、医疗卫生及产业用品等各个领域,国内外对粘胶纤维的需求在不断增加。我国粘胶纤维主要以棉绒浆或木浆为原料。由于我国木材资源短缺,棉短绒资源又受棉花产量的制约,一方面推动了其他浆粕的发展,另一方面每年需进口大量木浆与棉短绒。2009年我国纤维生产能力已达202万吨,进口溶解浆85万多吨,棉短绒 16万多吨,致使溶解浆价格一路飙升,已成为制约行业发展的瓶颈。而棉花价格持续上涨已至历史高位,使得部分企业为了减少成本上升的压力,将市场需求转向粘胶短纤维。据中国棉花协会的数据显示,到2010年3月,国内328棉花价格已涨至15 561元 /吨,同比增长了 34.58%。现在,国内棉花价格已经达到了26 800元 /吨,我国棉纺织企业的经营压力不断增大。

山东海龙股份有限公司采用自行开发的专有技术,成功研制了科技含量和附加值较高的红麻赛尔粘胶纤维。它是一种新型、健康、时尚、环保,具有天然抗菌能力,优异的吸湿、排汗、透气性能的生态纺织粘胶纤维,其前景非常广阔。同时红麻制作墙布、生物质能源、建材纤维板、塑料填充料等低碳环保产品的成功也将引领产业的发展,产生一批新的龙头企业,带动红麻种植业,届时红麻业又会迎来一个美丽而永久的春天。

3 合理布局,依托科技,满足产业化农业技术的需求

红麻作为小宗农作物要根据自身的特点,正确定位。尽管目前红麻业处于相对低迷状态,但“低碳经济”发展赋予红麻新的内涵,发展“低碳经济”,红麻大有可为。

3.1 提升红麻传统优势产业

严重的“白色污染”问题已成为世界关注的焦点,塑料袋和化纤编织袋不仅消耗了大量的能源,又带来了严重的“白色污染”。新的替代可再生、能降解包装材料研发已成为解决此问题的唯一途径。随着石油资源的日益枯竭及“低碳经济”发展的要求,天然纤维包装回归在即。红麻纤维传统制品为麻袋、麻布、麻纱线、土工布等,这给红麻天然纤维包装提供了机遇。我国红麻传统企业要及时抓住机遇,以全新的观念创造出新的替代可再生、能降解的红麻纤维食品包装材料。近期沃尔玛在全世界推行黄红麻食品包装袋替代塑料袋将引导新一轮天然纤维包装回归价值观,逐步提升天然纤维包装市场比例。红麻副产物的综合利用,其产品可替代部分木材,增加了“森林碳汇”,同时大幅度的提高了红麻产值和比值优势指数,从而构建红麻传统优势产业带。

隆化县政府应打造县级融资担保平台，整合各类涉农资金，引入社会资金，为“政银企户保”担保基金提供持续可靠的资金来源，支持当地特色产业发展。以传统肉牛养殖为主，农业和林果产业为辅的“一主两辅”产业发展架构为基础，通过提供信贷担保、优惠贷款的方式给予金融支持；通过技术和人才引进等方式，逐步提升产业层级，强化品牌意识和差异化生产，实现产品个性化、多样化，提升产品附加值，打造具有隆化特色的优势竞争力产业；借助电商平台将供应链、产业链和产品链打通，以县担保基金为基础，发展链式金融，打通产品销售渠道，提升现有产业盈利空间，支持产业做大做强，形成规模效应，带动更多贫困户脱贫致富。

3.2 建立东北及西部红麻造纸和麻赛尔粘胶纤维产业带

山东海龙股份有限公司成功研制了科技含量和附加值较高的红麻赛尔粘胶纤维,目前已在新疆阿克苏试产成功,未来拟投产 10万吨麻赛尔粘胶纤维,其前景非常广阔。“低碳经济”要求不断提高森林覆盖率。世界经济的高速发展和人民生活水平日益提高势必促使人均年用纸量日益增加,而木浆和芦苇等传统造纸原料难以满足发展的需求,寻求部分替代木浆又不与“低碳经济”发展和粮食安全生产相矛盾的造纸原料已迫在眉睫。红麻浆介于针叶木浆和阔叶木浆之间,是优质的造纸原料,可作为替代木浆造纸的首选造纸原料之一[5,6]。东北、华北、西部地区富含盐碱,而该地区的气候适应于红麻原材料的天然贮藏,极大的减轻贮藏成本负担。若在盐碱地种植133万公顷红麻,每年可生产红麻干茎 1 000万吨,可提供优质红麻纸浆500万吨或粘胶纤维 160万吨,可大幅减少进口木浆或缓解棉花紧缺的矛盾,同时也相应的增加了“森林碳汇”资源,因此,建立东北及西部红麻造纸和麻赛尔粘胶纤维产业带是完全可以实施的。

3.3 开发红麻综合利用,形成“低碳经济”新兴产业

生物质能源具有可再生、可降解的特点,是大有希望的新兴绿色能源。在石化、煤日益枯竭的情况下,发展生物质能源已经成为世界各国能源替代战略的重要选择。红麻纤维及副产品的综合开发利用有着广阔的发展空间,由于其生物学产量是树木的 3～ 4倍,CO2同化能力是森林的 4～ 5倍,可称之为“碳汇之王”作物。应加强以下几个主要方面的研发,尽快形成新兴产业。

3.3.1 红麻生物质能源的研发

能源短缺已成为世界各国面临的首要问题。为此,国内外专家一直艰难地探寻用木质纤维素制取燃料乙醇和生物柴油制作的高效技术。美国、日本、加拿大、瑞典等发达国家高度重视用生物质纤维作为原料生产燃料乙醇,并投入了大量人力物力。中国也已面临严重的能源危机,寻找新型可替代能源,成为中国未来能源战略的关键。木质纤维素是地球上最丰富、最廉价的再生资源。红麻是速生高产生物质能源植物,其生物产量是树木的 3～ 4倍,每公顷生物质产量可达24 t,红麻种子富含油脂和粗蛋白,红麻油脂通过酶催化或热裂解的方法可转化为脂肪酸甲酯,转化率在75%以上,可生产生物柴油;油粕粗蛋白含量达35%,是高蛋白饲料的良好添加剂[7,8]。目前,中国农业科学院麻类研究所和福建农林大学在麻类秸秆转化为燃料乙醇的研究上取得了一定进展,正在由实验室向中试生产应用发展,但仍然存在转化率低和生产成本过高等问题。因而筛选高效的水解酶、提高麻类纤维的乙醇转化率,是利用麻类纤维生产生物质能源的瓶颈,是亟待解决的关键问题。

3.3.2 麻塑复合材料的研发

麻塑复合材料是一种新型的绿色环保复合材料。这种复合材料是以麻纤维或颗粒为填充物,以回收的废弃塑料为基体制成的。基体主要采用热塑性塑料,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯 (PVC)等。 麻塑复合材料制品可以广泛应用于汽车、建筑、船舶、家居装饰和工业品包装等行业,此外还广泛用于环保、化工、医药、食品等行业的气体、液体过滤材料,以及一些具有特殊功能如防辐射、保温密封、耐高温、防紫外线等的填充材料与元件。

3.3.3 环境友好型吸油材料的研发

吸油材料是一种用于废油回收、处理的功能性材料,可广泛应用于工厂机器渗漏油、工厂废水中油分、食品废油、海上和陆上原油泄漏的处理等方面。随着生态保护要求的日益提高和对工业排放废油更加严格的限制,吸油材料的研发和应用越来越广泛。黄 /红麻茎秆具有比重轻、孔隙大的特点,经过炭化处理,可用来生产吸油材料。

综上所述,在石油与木材资源日益紧缺、环境日益受到保护的 21世纪,麻类植物的可种植、易种植、对种植土地要求不高、不与粮棉增地、收获期短等特性正好满足人们追求自然、绿色、环保的要求。同时麻纤维具有强度高、伸长小、耐磨、吸湿、透气与透湿性好等共性。因此在南方开展麻类产品的综合开发研究,对充分利用天然资源,坚持环境友好,提高农副产品的附加值,走可持续发展的道路,形成“低碳经济”的红麻新兴产业带大有可为。

3.4 提供农业科学技术支撑,满足产业化持续稳定发展的需求

红麻产业化持续稳定发展首先取决于价格合理的优质原料的供应,原料生产取决于适宜且稳定的基地,基地则取决于农民种麻的劳动强度和效益。为了保证三者的有机统一,提供强有力的农业科学技术支撑是最基本的条件。

3.4.1 红麻种植机械化、规模化、集约化

近年来我国劳动力的相对短缺和成本大幅度提升,原有的小规模以家庭为单位的农业种植只能满足自给和零星产业的一些需求,且随着市场的大幅波动可使其规模萎缩或停滞。为了减轻农民的劳动强度和提高种植效益,种植必须机械化、规模化、集约化、轻简化、节水化,以适应低碳绿色发展需求和降低成本,确保基地的稳定性,保持农民和企业效益的持续性、长远性。机械化生产是解决目前劳动力短缺、种麻效益和原料基地稳定性的关键。目前虽然红麻纤维价格飚升,但受市场波动较大和机械化、规模化程度不高及环保要求限制,加上新的劳动力思维的变化制约了麻农的种麻效益,农民种麻没有预想的积极。随着劳动力成本大幅度提升,红麻机械化种植研发价值和潜在的市场日益凸显,各地机械企业和研究单位竞相研发。根据各地土地资源分布,红麻播种、收获机械南方应以中、小型为主,北方、西部应以大型为主。为了加速红麻种植机械化,根据红麻的特性,在其它作物较为成熟机械种植的基础上加以改进利用为目前尽快应用红麻种植机械化生产的快速途径。河南通过改进芦苇收获机来收获红麻,新疆通过改进棉花播种机来播种红麻(播种、铺膜、铺地灌带、覆土一条龙)收到了很好的效果。同时要加强红麻种子繁育收获脱粒机的研发。机械市场的需求日益增长,多方的研发和国家机械研发投资的增加,将实现红麻种植机械化,加快红麻产业化进程。

3.4.2 加速特异新种质创新

一个基因、一粒种子可以带来行业的革新,也是农业科技作为第一生产力的核心,而特异新种质创新是革新的基础。要以红麻产业技术体系建设为主线,产业链的技术需求为重点,解决产业发展的技术瓶颈,根据产业的变化,满足市场日益更新对红麻新品种(新组合)的需求。

(1)红麻专用功能型新品种(新组合)研发。根据产业发展的需求,育成品质优良、抗病、抗逆性强、高产、适应机械收获的红麻新品种(新组合)满足红麻传统优势产业的需求,育成抗逆性、抗病性强、品质优良、高产、适应机械收获的红麻新品种(新组合)满足红麻造纸和麻赛尔粘胶纤维产业的需求,育成红麻种子富含油脂和粗蛋白、种子产量高(2 250 kg/hm2)、抗病、抗逆性强、适应机械收获的红麻新品种(新组合),满足红麻“低碳经济”新兴产业的需求。

(2)通过远缘杂交、航天和物理诱变等手段创造红麻特异材料;通过种质资源逆境筛选鉴定,创造耐旱、耐盐、耐涝特异种质材料;在抗病性上,筛选出高抗炭疽病、高抗根结线虫等特异材料,为红麻育种提供种质资源。

(3)加速现代生物技术在红麻育种上的利用。建立红麻高效育种技术体系,应用现代农业生物技术,开展红麻航天育种、转基因育种、分子标记育种基础科学研究;加强红麻有利基因的功能鉴定与克隆及光钝感分子机理和杂种优势利用基础科学研究,为红麻现代育种的突破奠定强有力的理论基础。建立现代红麻转基因育种技术和分子设计育种技术体系,育成抗虫、耐盐等优异新材料;开展红麻遗传作图、有利基因定位、功能基因组学、蛋白质组学等基础科学研究,完善核心种质资源的基因组DNA指纹图谱绘制,充实国家种植资源分子数据库。

(4)建立和完善红麻新品种(新组合)繁育体系。新品种(新组合)繁育是一项多元而复杂的系统工程。不规范的良种繁育方式易造成大面积减产,同时引起不必要的经济纠纷和重大的经济事故,只有从制度上建立育繁推销一体化种业体系,才能根本解决我国红麻早花减产的问题,发挥新品种的增产效应。其一是建立良种基地,严格执行一地一种的良种区域化繁育。其二是实施原种统一供应,根据供需双方需求,按计划定单繁种,保证种子的统一收购,统一销售。其三是建立严格的红麻种子繁育制度,原种必须由育种者或品种拥有者统一供应。

3.4.3 红麻高效栽培技术研发与推广

全国各地因土壤、气候不同,单产水平参差不齐。良种良法是关系到充分发挥良种增产潜力和麻农增效的关键,为产业的需求必须满足集成和优化高产栽培技术。开展红麻机械精量播种、铺膜、地灌带、收获高产栽培技术模式研究满足北方红麻产业农业技术需求;研发机械高产简约化栽培技术满足南方红麻产业农业技术需求。

目前,红麻产业相对低迷,但按国家的“十二五”发展规划和“低碳经济”发展要求,麻类产业的行业景气度将不断提升,对农业技术需求的要求越来越高。因此,我们必须加大力度宣传麻类产业,加大麻类环保型中、高端产品的开发力度,提升麻类科学技术水平,迎接麻类产业高潮的到来。

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