发展多功能农业建设“绿色油田”和“粮仓”

文|李十中 清华大学核能与新能源技术研究院教授

前不久，中央农村工作会议提出要确保广大人民群众“舌尖上的安全”，对受污染严重的耕地进行集中修复。我国“三农”问题已是久病沉疴，唯有通过技术创新和政策创新才能逐步解决。

3 月5日，国务院总理李克强在十二届全国人大二次会议上作政府工作报告时说，今年要促进农业现代化和农村改革发展。要坚持把解决好“三农”问题放在全部工作的重中之重，以保障国家粮食安全和促进农民增收为核心，推进农业现代化。坚守耕地红线，提高耕地质量，增强农业综合生产能力。坚守耕地红线，提高耕地质量，增强农业综合生产能力，确保谷物基本自给、口粮绝对安全，把13亿中国人的饭碗牢牢端在自己手中。

再之前，中央农村工作会议提出要确保广大人民群众“舌尖上的安全”，对受污染严重的耕地进行集中修复。我国“三农”问题已是久病沉疴，唯有通过技术创新和政策创新才能逐步解决。

万事万物来源于土地，万事万物又回归于土地。本文提出开发2亿亩盐碱荒地和治理近3亿亩重金属污染耕地，发展多功能农业的建议，利用两种土地资源的20%，建设年产6000万吨燃料乙醇的“绿色油田”和增产360亿斤粮食的“粮仓”，增加农民收入3000亿元。

多功能农业将应对雾霾挑战

现代农业已从传统的种植粮食转向多功能农业，生产能源已成为农业的一个重要功能之一，国外已提出Polyculture（混养）的概念，四川农业大学的荣廷昭院士也提出发展“营养农业”，即种植多种作物和多种农业产品将成为提高农民收入和可持续生产生物燃料的新途径。联合国环境计划署（UNEP）2009年发布的报告《Assessing Biofuels》(生物燃料评估)中指出“发展生物燃料是利用退化、边际土地种植能源作物”。上世纪70年代美国发展燃料乙醇产业的初衷既不是为了石油，也非着眼于环保，而是为了防止农村社区崩溃，却“歪打正着”地解决了能源和环境两个棘手问题，如今美国每年生产的4000万吨玉米乙醇使其石油进口依存度降低到41%，并且用玉米生产乙醇已成为确保美国中西部农民收入的首要措施。

我国西北、东北及滨海地区有5亿亩盐碱荒地和盐碱障碍耕地，其中2亿亩可以作为农业利用；还有约3亿亩农田被重金属污染，迫切需要治理以确保食品安全。甜高粱是国际公认的耐贫瘠作物，适应性极强，具有耐干旱、耐水涝、抗盐碱等多重抗逆性，可以在盐碱地上获得较好的收成，亩产5吨含糖13%～15%的茎秆、200公斤高粱米，是生产乙醇最佳的原料；甜高粱还具有吸收重金属（如镉）的特性，可作为清洁能源原料，不再进入食物链，而进入能源产业链。

我国去年入冬以来最大范围的雾霾笼罩25省市，上海全市平均PM2.5浓度超过世界卫生组织标准24倍；2013年12月21日石家庄因雾霾而对机动车限号行驶。机动车尾气是造成空气污染的主要元凶之一，而据海关公布数据，我国2012年进口石油高达60%，共计花费2536.6亿美元，万里之遥巨资买来的石油变成了空气污染物。国务院2013年9月10日颁布《大气污染防治行动计划》，把运输燃料标准从国Ⅲ提高到欧Ⅴ，预计需耗资1000亿元，可使尾气排放颗粒物从0.15～0.2克/升降低到0.05克/升，而当前生产规模最大、替代石油最多的燃料乙醇（相当于100号汽油）发动机尾气排放颗粒物低于0.02克/升，与国Ⅲ标准油相比可减排90%颗粒物及CO2。目前，全球有3000多万辆既可用乙醇又能用汽油为燃料的乘用车（FFVs，灵活燃料汽车），巴西有1789万辆，还有109万辆纯乙醇汽车，占全国汽车总量的60.5%，乙醇带动了巴西汽车工业的发展。瑞典Scania公司生产的可驱动各种重型车辆的乙醇发动机已广泛应用于公交车、卡车等。乙醇还能利用现有的加油设施，只要有充足的乙醇供应，就能解决交通领域减排颗粒物和温室气体问题。因此，我国急需不与人争粮、争地且成本低的燃料乙醇。

我国西北、东北及滨海地区有5亿亩盐碱荒地和盐碱障碍耕地，其中2亿亩可以作为农业利用；还有约3亿亩农田被重金属污染，迫切需要治理以确保食品安全。

甜高粱提供清洁能源

国家粮食局项目“粮食战略性问题研究”成果表明：我国粮食消费结构中，口粮比重已下降到40.04%，而饲料上升至46.22%；玉米已成为我国第一大作物，70%被转化为饲料。据美国使馆农业处提供的信息，2013年10月至2014年10月中国将从美国进口200万吨高粱米作为饲料。盐碱地不能种玉米，但能种高粱，而甜高粱可以多用，籽粒替代玉米，茎杆可生产乙醇，发酵后的酒糟做牛、羊饲料。因此，种植甜高粱发展多功能农业，既保障粮食和饲料安全，又提供清洁燃料并解决雾霾问题。

我国自上世纪70年代从美国引种甜高粱，现已形成完整的育种、栽培技术体系；清华大学也开发出甜高粱秆先进固体发酵（ASSF）生产乙醇技术并在鄂尔多斯成功完成工业化试验，直径3.6米、长55米连续固体发酵罐是世界上规模最大且唯一成功运行的工业化装置：发酵效率比玉米乙醇高1倍而成本低30%，酒糟可替代青贮玉米做牛、羊饲料，无废水排放；可形成“3万亩甜高粱/1万吨乙醇/6000头牛/280万立方米沼气/6万吨有机肥”的低碳农工产业链，创造3000个就业岗位，各项技术经济指标居国际领先水平，为发展多功能农业提供了技术支撑。

依托我国已有的甜高粱品种、种植技术和世界领先的转化技术，开发18亿亩耕地以外的2亿亩盐碱荒地、治理18亿亩耕地以内的3亿亩重金属污染农田、调整种植结构，年生产6000万吨乙醇、增产360亿斤粮食。

开发利用盐碱地

我国5亿亩盐碱地荒地中有约2亿亩易涝低洼地、海滨盐土地、盐渍水稻土等不宜种植玉米、小麦等粮食作物，而适合种植甜高粱，且能够实现成方连片种植。其中河北省1907.1万亩，吉林省1453.5万亩，山东与江苏沿海地区沿海滩涂盐碱地面积合计也在2000万亩左右。

根据河北沧州、吉林松原种植甜高粱取得的成果，土地含盐量在3‰左右，不但含盐量高，土壤粘重，而且存在春季干旱少雨，无淡水资源，夏季多雨易涝，玉米、棉花等作物很难有收成，但种植甜高粱可亩产5吨含糖13%～15%的茎秆、200公斤高粱米。河北农林科学院在沧州的盐碱地上进行了20余年甜高粱种植试验，沧州南皮县大浪沧100平方公里盐碱地，2013年玉米颗粒无收，而甜高粱亩产量高达5吨茎秆、200公斤高粱米。如果能够开发1亿亩盐碱地，将可生产3000万吨乙醇、300亿斤粮食、提供1800万头牛所需的粗饲料。

治理重金属污染耕地

我国有3亿亩耕地正在受到重金属污染的威胁。利用甜高粱改造重金属污染的农田，其能有效吸收锌、铜、铬、锰、镉、砷等重金属，如每公斤甜高粱秆可吸收80.04毫克铯，44.66毫克砷，19.84毫克铜，11.24毫克镉，若亩产5吨，可吸收400克铯，223克砷，99克铜，56克镉，生产乙醇后的甜高粱秆不作为牛饲料，而是燃烧发电并将重金属，如Cd，浓缩到灰中，得以回收，使重金属污染土地得到充分利用。

湖南株洲天元区马家河镇新马村因镉污染（土壤中镉含量15mg/kg）的弃耕地上长满荒草，2006年曾因污染导致发生群体事件。中科院植物所与清华大学合作在湖南镉污染严重的5个区域实验种植229个甜高粱品种，已筛选到25个高吸收镉品种，2013年8月2日种植的甜高粱，12月26日收获，平均株高3.5米、直径1.5厘米，含糖量20Brix（是指产品中的可溶性固形物的含量，又叫“白利度”）。如果改造4000万亩重金属（如镉）污染农田（每年种植两季甜高粱），可生产乙醇2000万吨、发电1000万千瓦，回收重金属（镉）3800吨，即解决污染土地治理的经济效益问题，又生产清洁燃料和电，回收重金属，并杜绝“镉大米”，确保食品安全。

甜高粱是国际公认的耐贫瘠作物，适应性极强，具有耐干旱、耐水涝、抗盐碱等多重抗逆性，可以在盐碱地上获得较好的收成，亩产5吨含糖13%～15%的茎秆、200公斤高粱米，是生产乙醇最佳的原料；甜高粱还具有吸收重金属（如镉）的特性，可作为清洁能源原料，不再进入食物链，而进入能源产业链。

调整种植结构

京、津、冀、东三省种植l200万亩青贮玉米，内蒙古有青贮玉米饲料地1000万亩，如改种2200万亩甜高粱，可在满足现有粗饲料需求的同时，额外生产700万吨乙醇、60亿斤高粱米，显著提高了土地利用率和增加农民收入。我国现有900万亩普通高粱，如改种甜高粱，既保证酿酒用高粱米供应又可生产300万吨燃料乙醇和2100万吨粗牛饲料。

调整种植结构可生产1000万吨燃料乙醇，并在不增加种植面积的前提下完成国家增产1000亿斤粮食目标的6%；还可以填补我国牛粗饲料产业空白，促进奶牛的集约化养殖，重振我国乳品行业。

多功能农业促进产业转型

2013年10月15日，国务院出台了《关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》，将重点改革钢铁、水泥、电解铝、平板玻璃、船舶等五大严重产能过剩行业。河北省正面临消钢之痛，如唐山市削减4000万吨钢产量，涉及10万人就业和上千亿元产值。

多功能农业涵盖乙醇、甜高粱育种和种植、养殖业、农机制造、酵母加工、能源装备生产、乙醇发动机、工程建设与设计、物流等10几个行业，每生产1万吨乙醇可以带动相关产业产生4.2146亿元产值，直接就业岗位3000个，可有利地支持产业转型和服务城镇化建设。吉林省计划“十三五”期间利用西部盐碱地建设200万吨甜高粱秸秆乙醇生产基地，采取农场与农业合作社相结合的方式，让20万农民参与其中，改良750万亩盐碱地。

谏言多功能农业发展之路

利用盐碱地、重金属污染农田种植甜高粱发展多功能农业，生产粮食、饲料和清洁能源，实现农产品的多元化并创造就业机会，意义重大、技术现成、资源充分，兹提出以下建议：

一是农业部将甜高粱与玉米、小麦、水稻一样列入国家支持品种；环保部给予重金属污染治理土地资金补助；科技部设科技专项支持甜高粱改造盐碱地和重金属污染农田生产清洁能源研发，为产业提供技术支撑；国家能源局对甜高粱秆乙醇和酒糟发电给予流通、入网核准，确保产品出路。

二是国家财政支持清华大学、中科院与企业合作在吉林、河北或山东、江苏盐碱地试点建设甜高粱/乙醇/养牛产业模式，示范治理盐碱地；在湖南或广西重金属污染农田试点建设甜高粱/乙醇/发电产业模式，示范治理重金属污染耕地；同时建立国家级实验室，集中优势解决产业化过程技术问题。

三是对于试点单位种植甜高粱改造盐碱地和用甜高粱治理重金属污染农田，分别给予3220元/亩和1220元/亩补贴，详见附表1、附表2；甜高粱乙醇工厂建设期给予1000元/吨产能的补贴，如含酒糟发电和回收重金属装置工厂则为2000元/吨产能。

依托我国已有的甜高粱品种、种植技术和世界领先的转化技术发展多功能农业，先示范、后推广，十年后可年产6000万吨燃料乙醇、360亿斤粮食，农民年增收3000亿元。

附表1 盐碱地改造费用

附表2 重金属农田改造费用