巴西甘蔗糖业高效低耗的经验与启示

李杨瑞，杨丽涛，杨柳，陈赶林，刘昔辉

（1.中国农业科学院甘蔗研究中心/广西农业科学院甘蔗研究所/农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，南宁530007；2.广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，南宁530005）

巴西甘蔗糖业高效低耗的经验与启示

李杨瑞1，杨丽涛2，杨柳1，陈赶林1，刘昔辉1

（1.中国农业科学院甘蔗研究中心/广西农业科学院甘蔗研究所/农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，南宁530007；2.广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，南宁530005）

巴西目前拥有432家糖厂和酒精厂，其中251家既生产糖也生产酒精，162家只生产酒精，19家只生产糖。巴西的蔗糖酒精产业是一种集约型的产业模式，土地集中度高，70%的甘蔗种植土地属于糖和酒精生产企业，工农业利益一体化。巴西的甘蔗育种选择目标是单位面积产糖量最高，并且宿根性强。甘蔗酒精发酵液100%定量还田技术，蔗叶也全部还田，不仅实现了零排放，消除了环境污染，而且为甘蔗生长提供了全面而充足的养分，加上甘蔗生物固氮特性的利用，其在甘蔗生产上的化肥使用量很低，施氮量约60～100 kg/hm2，仅相当于目前我国的常规施肥量10%或更少，再加上宿根年限长，甘蔗生产全程机械化，所以甘蔗生产成本低。其经验值得我们借鉴。

甘蔗糖业；巴西；酒精；高效；低耗

广西农业科学院自1998年起与设在Araras的巴西圣卡洛斯联邦大学农业科学中心（Agricultural Science Center，Ferderal University of Sao Carlos，Campus of Araras）即原巴西糖业酒精部甘蔗研究所建立了长期的友好合作关系，双方交往频繁，除巴西专家经常来访外，我们也先后多次派出代表团赴巴西访问和培训，保持经常性的学术交流，因此对巴西的蔗糖酒精产业有较全面的了解。巴西的甘蔗糖业为什么能够实现高效低耗，在世界上具有最强的竞争能力？现将我们了解的情况作简要介绍，并提出我们的意见，希望有所启示。

1　巴西蔗糖酒精产业的生产经营概况

巴西目前拥有432家糖厂和酒精厂（图1），其中251家既生产糖也生产酒精，162家只生产酒精，19家只生产糖。其中圣保罗州拥有196家，居全国之首。2012/2013年榨季甘蔗种植面积746万hm2，其中种植面积最大的圣保罗州的种植面积为440万hm2，其它州种植面积较大的为Minas Gerais（706,000 hm2），Paraná（613,700 hm2），Goiás（599,300 hm2）and Alagoas（438,600 hm2）。然而整个甘蔗种植面积仅为巴西国家国土面积的0.95%，仍有较充足的扩大种植面积的空间。

2012/2013榨季全年共计有6.11亿t甘蔗进榨，比2001/2012榨季5.64亿t增加8.33%，甘蔗平均单产为72.3t/hm2；共计生产糖3400万t，比上一个榨季增长9%；生产酒精238亿L，比上个榨季的206亿L增长15.53%。2012/2013年度巴西食糖消费量1350万t。可见巴西蔗糖产量2/3以上用于出口。

图1　巴西的蔗糖—酒精联产生产线

2　巴西的蔗糖酒精产业模式

巴西的蔗糖酒精产业是一种集约型的产业模式，土地集中度高，70%的甘蔗种植土地属于糖和酒精生产企业，30%属于其他农户，因此企业拥有农业和工业两个部分，可以说蔗糖酒精生产主要是农民为了对自己生产的甘蔗进行加工增值而发展起来的，因此他们的效益是一体化的。就企业的人力配置而言，大约75%从事甘蔗生产和原料蔗管理，25%从事加工生产和产品经营。其利益分配基本是按人力投入而确定。甘蔗收购价由政府确定，但糖厂对所有进厂原料蔗进行抽检，根据蔗糖分和含杂率进行适当调整，甘蔗的最终价格是根据企业所实现的利润确定的。由于农场主同时也是加工企业主，其主要目标是单位面积上产出最大，也就是单位面积产糖量最高。由于工农业利益一体化，因此，蔗糖酒精生产企业和农民都非常注重科学技术的利用。这里介绍几家代表性的蔗糖酒精生产企业，供参考。

2.1Santa Cruz公司

公司位于圣保罗州，糖厂蔗区面积5万hm2，日榨能力2.3万t，榨季200d，生产糖全部外销，酒精95%用于国内汽车燃料消费，5%销售国外；甘蔗平均产量80t/hm2，平均每7～8t甘蔗可以制糖1t，每吨甘蔗可制酒精85L，每生产1L酒精产生13L酒精发酵液。甘蔗的种植成本约42雷亚尔/t；肥料费用为400雷亚尔/hm2，约为267美元/hm2，其中氮的施用量为60 kg/hm2，钾为100 kg/hm2，肥料的施用主要集中在苗期，其中宿根蔗的酒精发酵液使用明显降低了肥料的投入。公司机械化收获面积为90%，剩下10%为人工收获。为了保持土壤肥力和改良土壤结构，公司对自己经营的土地实行分区轮作制，每4～5年轮作1次豆科植物。公司生产的酒精发酵液全部用罐车运输至本企业蔗区喷施到宿根蔗地上。整个糖厂共有50个试验品种，主要种植品种8个，3个早熟，3个中熟，2个晚熟。

2.2Bunge公司

公司位于圣保罗州，是一家涵盖制糖、发电、酿酒为一体的中型企业，甘蔗种植面积为8.3万hm2，甘蔗日榨能力为2万t，甘蔗平均单产74t/hm2，日产酒精量为800t/d，酒精产量与酒精发酵液的产出比例为1∶13。企业利用酒精发酵液还田的面积为2万hm2，施用的方式为先把酒精发酵液集中于整个蔗区最高点的池子，由沟渠引至地头后用喷淋机进行喷施，并根据土壤中的含钾量进行适当的浓度调整，经过多年的使用证明，利用酒精发酵液还田可以增加甘蔗产量10～15t/hm2。糖厂从2004年开始与Syngenta公司合作开展利用机械切割长度约4 cm长的单芽节段加保护膜、杀虫杀菌剂形成人工“种子”的技术（称plene技术）的开发与利用，试验证明，与传统种植方式相比利用plene技术可以节省甘蔗下种量10～16t/hm2，提高产量为10%～15%，产量的提高主要是减少了机器重压，使有效茎增加，且病害较少，宿根性好。

2.3Usina-S觔o Jo觔o公司

公司位于圣保罗州Araras市，集甘蔗生产、制糖、乙醇、利用废热发电和技术咨询业务为一体，蔗区面积6万～8万hm2，一个甘蔗生产周期为5年，1年新植，4年宿根，甘蔗生产全程机械化，整个蔗区工人为600人；制糖厂有两条压榨生产线，日榨量达20000t，同时配有乙醇生产线，主要利用末端压榨汁和糖蜜混合生产乙醇，产品有95%和无水乙醇等，同时利用蔗渣和废热发电，整个公司工业区域工人为200人左右，基本做到自动化生产。翻查历史记录，该公司在2002年我们访问时介绍其上一榨季甘蔗平均产量84t/hm2，而2013年6月我们再次访问时，该公司总工程师JoséIeda Neto介绍，由于企业前几年大面积扩种，用了生产大田的甘蔗作种，导致甘蔗产量下降至75t/hm2。在正常情况下，政府相关法规规定不能从生产大田的甘蔗中留种，而须使用经过脱毒专业化生产的组培苗第三代种茎作为生产用种。但据圣卡洛斯联邦大学李增生（G.T.SLee）教授介绍，目前巴西的甘蔗健康种苗生产一般只用于繁殖甘蔗新品种，以加快新品种的繁殖推广速度，用热水进行大田用种脱毒处理的方法已经不用，因为生产用种量大且许多品种的蔗芽对热水敏感，导致出苗率下降。

3　巴西的甘蔗育种

巴西联邦机构、州和一些大的企业集团都设有甘蔗育种机构，其中圣卡洛斯联邦大学农业科学中心即原巴西糖业酒精部甘蔗研究所是属于联邦经费支持的，但其育种经费主要来自于各蔗糖酒精生产企业每年按一定比例支付的费用。由于巴西糖业企业的目标是实现单位面积产糖量最高，因此这也是甘蔗育种的目标。同时由于巴西的甘蔗生产周期一般为5年（1年新植，4年宿根），所以甘蔗的宿根性特别重要。同时，巴西联邦政府立法规定，一个蔗区中单一甘蔗品种面积不能超过甘蔗总面积的20%，实行早、中、晚熟品种搭配，因此对早、中、晚熟甘蔗品种选育和审定的标准不同。一般每个蔗区的主栽甘蔗品种都有8～10个。只有那些较好地综合了甘蔗产量和蔗糖分，能够实现单位面积产糖量最高的甘蔗品种才能成为主栽品种。

4　巴西的甘蔗生产机械化

巴西的甘蔗生产机械化发展很快，以Usina-São João公司为例，我们2002年访问时其机械收获（图2）的甘蔗占55%，而我们2013年再次访问时已达100%。目前巴西的甘蔗生产已基本实现全程机械化。有些企业工作收获机械化为90%，剩下10%为手工收获，是因为政府强制要给当地居民提供劳动获取收入的机会。种植过程中的机械化分为两种，一种是纯粹的机械化种植，另外一种是结合手工劳动的机械化种植，这种种植方式需要手工把种茎放进种植沟中，所以是一种半机械化的形式。农药和一些生长调节剂主要是利用飞机喷洒。

图2　机械收获后的原料蔗从收获机向运载汽车转移

5　燃料酒精工业

巴西是世界上第二大的燃料酒精生产国，但为世界上最大的甘蔗酒精生产国。巴西生产的甘蔗酒精主要分为无水酒精和含水酒精，其中无水酒精以20%～25%的比例掺入汽油，作为混合燃料为普通汽车提供动力。这一比例一般由巴西政府规定。含水酒精则主要以100%的比例用于酒精燃料汽车。自引入新型混合燃料汽车后，含水酒精（95%）和汽油可以以任意比例混合为混合燃料。目前在任何一个巴西的加油站，人们可以随意选择加（掺有酒精）的汽油或含水酒精。但由于酒精作为汽车燃料的动力效率比汽油低30%，所以政府调控燃料酒精的价格比汽油的价格低30%以上。近年来由于巴西发现并开采了一个超大型海上油田，汽油成本大大降低，使巴西的甘蔗燃料酒精产业面临很大的挑战，蔗糖酒精生产企业面临很大的压力，特别是在当前国际糖价低迷的情况下，巴西的蔗糖酒精产业也处于艰难状态，据李增生教授介绍，估计有几年的寒冬期。

6　氮高效品种的培育

巴西最先发现甘蔗生物固氮特性并加以充分利用。巴西的甘蔗育种重视在低氮压力下进行氮高效甘蔗基因型选择。在巴西圣卡洛斯联邦大学的甘蔗育种（RB系列）程序中，实生苗和选种圃阶段是不施氮肥的。因此巴西选育的甘蔗品种需氮肥较少，可以减少氮肥施用，但大多在我国高氮条件下容易倒伏和降低蔗糖分，如在巴西最受欢迎的优良甘蔗品种RB72-454引进我国（桂引5号）后的表现就是这样。我国不少蔗区施氮肥过多，高达巴西的10倍甚至更多，这也是我国甘蔗生产成本高的重要原因之一[1]。

7　酒精发酵液的施用

由于巴西是一个注重环保的国家，以前由于酒精发酵液的排放问题，许多糖厂都被关闭，酒精发酵液定量用作液肥还田的技术很好地解决了环境污染的问题（图3，图4）。酒精发酵液定量还田技术是巴西甘蔗产业的一大特色，据了解目前在巴西所有甘蔗生产酒精后的酒精发酵液全部施用到甘蔗田中。酒精发酵液在巴西甘蔗产业中扮演着重要的角色，所有企业都希望能够有足够的酒精发酵液淋施到田中，酒精发酵液之所以受到青睐，是因为施用酒精发酵液可以为他们带来很多好处，主要体现为：酒精发酵液中含有大量的营养物质，如氨基酸、蛋白质、矿物质营养元素等，有助于促进甘蔗的生长，增加甘蔗产量，施用酒精发酵液平均增产在10%～15%；使用酒精发酵液，可以减少肥料使用，降低生产成本的投入，与未使用酒精发酵液相比平均增加收入在200美元/hm2；连续多年施用酒精发酵液后的土壤微生物种类特别是有益菌数量增加，提高土壤肥力。

图3　酒精发酵液经管道直接排到运输车大罐运去宿根蔗地

图4　酒精发酵液在宿根蔗地的喷淋情况

巴西还做到了100%蔗叶还田，特别是蔗叶还田与施用酒精发酵液相结合明显提高了土壤保水力（图5），增强抗旱能力[1-5]。

巴西酒精发酵液的使用方式有两种：一种为罐车运输至地头喷施，如Santa Cruz公司，把酒精发酵液直接用管道排放集中，然后由罐车装罐运输至田间喷施；另外一种是把酒精发酵液排放于糖厂的最高地理位置，然后沿沟排放至甘蔗地头，再由喷灌车从沟中抽出喷施至田中，这种施用方式的排放沟中都铺设有塑料膜，防止渗漏，Bunge糖厂就是采用这种施用方式。

图5　机械收获后留下的蔗叶给蔗地盖上了一张毯子，显著增强了蔗地土壤的保水抗旱能力

8　体会和建议

8.1实现甘蔗生产规模经营以及制糖和甘蔗生产利益的有效整合才能加快我国甘蔗生产机械化的步伐和加速现代科技在甘蔗生产上的应用

随着劳动力成本的不断提高，甘蔗生产机械化已经十分迫切。制约我国甘蔗生产机械化发展的根本原因不在科技，因为甘蔗生产各环节使用的机械已经在世界范围广泛使用，已相当成熟，我国的主要限制在于甘蔗生产的小农户经营，地块小不适于机械化操作特别是大型机械的整地和收获。目前的土地流转、蔗地平整和扩大田块，实行集约化的尝试有利于机械化，应予支持鼓励。我们认为还应鼓励农民参股糖业企业，逐步使工农利益一体化，这不仅有利于机械化，也有利于促进现代先进科技在甘蔗生产上的应用。还有糖业加工企业必须对机械化收获的原料蔗质量放宽标准，政府给予良种补贴和机耕补贴，多管齐下，才能加速实现甘蔗生产机械化以及良种良法的推广应用。

8.2大力推广酒精发酵液定量还田作液肥，变废为宝

巴西100%酒精发酵液一经产出即定量回到宿根蔗田去，既避免了酒精发酵液排出后发酵变臭、大量排进水体造成的环境污染，又减少了甘蔗生产的化肥用量，降低了甘蔗成本。这一措施已在拉美蔗糖生产国如墨西哥、哥伦比亚等得到广泛应用。我们借鉴巴西的经验，结合我国实际，研发了适合我国的甘蔗酒精发酵液定量还田技术体系，不但适用于宿根蔗，更适用于新植蔗[1-5]，在广西农垦昌菱、黔江等多地应用效果很好，深受糖业企业和农民的欢迎。我们认为，甘蔗（在我国主要用糖蜜）酒精发酵液量大，营养丰富，不含重金属等有害物质，但蛋白质含量高，易氧化发臭，必须要在其变质发臭之前施到土壤中，利用土壤的强大缓冲力和物质转化能力，变废为宝，一举几得，才是彻底治理酒精发酵液污染问题的正确思路。因此，我们建议政府在全国范围推广这一技术，彻底解决酒精发酵液的污染问题。

8.3关于甘蔗品种选择标准

在我国现有糖业经营体制下，制糖企业希望蔗糖分最高，以最大限度降低制糖成本；而农民则希望甘蔗产量高，蔗糖分与农民收益没有直接相关。从国家的客观条件看，我国地少人多，单位面积产糖量高既符合国家的利益，也符合农民的利益，对糖厂持续稳定发展也是有好处的。因此，就甘蔗育种而言，早、中、晚熟品种应有各自不同的指标要求，而同类品种应以单位面积产糖量最高为首选，兼顾甘蔗单产和蔗糖分[1]。从蔗区的品种布局看，应早、中、晚熟品种合理搭配，最大限度发挥品种的效益，每个蔗区的主栽品种应有6个以上。

8.4关于宿根蔗栽培

我国的甘蔗生产一般为1年新植，2年宿根[1]。这样3年周期的甘蔗生产在巴西是亏损的。巴西的研究表明，5年的周期（1年新植，4年宿根）甘蔗生产才可盈利，如果缩短到4年则无利可图，缩短到3年则要亏损。因此，我们应该大力培育和推广应用宿根性强的甘蔗品种，延长甘蔗生产周期，降低甘蔗生产成本，提高甘蔗生产效益。

8.5甘蔗品种固氮特性的利用

培育和应用具有强固氮能力的氮高效利用甘蔗品种，减少氮肥的施用量和施用次数，有利于节约资源，降低甘蔗生产成本，减少化肥过量施用造成的环境污染，提高甘蔗生产效益[1]。

[1]李杨瑞.现代甘蔗学[M].北京：中国农业出版社，2010.

[2]Li YR,Zhu QZ,WangWZ,Solomon S.Pre-emergence application ofvinasse on sugarcane growth and sugar productivity in China[J]. Sugar Tech,2007,9(2&3):160-165.

[3]李杨瑞，朱秋珍，王维赞.甘蔗地定量施用糖厂酒精废液技术体系多点试验[J].西南农业学报，2008，21（3）：749-755.

[4]朱秋珍，李杨瑞，王维赞，寥洁.连续定量施用糖厂酒精废液对甘蔗的效应[J].中国糖料，2009（2）：10-13.

[5]杨丽涛，莫凤连，朱秋珍，等.糖蜜酒精发酵液对甘蔗生长的效应[J].南方农业学报，2012，43（1）：18-21.

S566.1

B

1007-2624（2015）04-0073-04

10.13570/j.cnki.scc.2015.04.028

2015-04-30

广西科学研究与技术开发计划项目（桂科产1123008-1，桂科攻1222009-1B，桂科能14121008-2-1），广西八桂学者和特聘专家专项经费（2013）。

李杨瑞（1957-），男，博士、广西壮族自治区终身教授、博士生导师，广西“甘蔗种质创新利用”岗位八桂学者，主要从事甘蔗栽培、育种和生物技术研究。E-mail：liyr@gxaas.net

杨丽涛（1961-），女，博士、教授、博士生导师，广西“甘蔗生物固氮研究与应用”岗位特聘专家，主要从事甘蔗栽培、生理生化和生物技术研究。E-mail：liyr@gxu.edu.cn