我国能源农业重点产业选择与发展思路探讨

贾凤伶+刘强+孟海波+贾凤伶+刘强+孟海波

摘 要：伴随能源危机及环境污染的加剧，新能源开发早已被世界各国所重视。能源农业作为为生物质能源提供原料的一种农业形态，在我国已有初步发展。为进一步推进我国能源农业规模化发展，本文在明确能源农业发展总体思路的基础上，围绕现代农业主产区及边际土地的合理利用，根据能源作物、能源植物的生长特性，提出甘蔗、甜高粱、木薯、油菜、小桐子、文冠果、黄连木、柳枝稷、菊芋、蓖麻等适于我国发展的十大重点产业作为我国能源农业重点发展的产业，并提出了能源农业发展的下一步重点工作任务，为相关政府部门制定政策提供参考。

关键词：能源农业；产业选择；发展思路；生物质能源；能源植物

中图分类号：S210 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.03.013

Discussion on the Choice and Development of the Key Industries of Energy Agriculture in China

JIA Fengling1，2， LIU Qiang1， MENG Haibo3

（1.Institute of Quantitative & Technical Economics Chinese Academy of Social Sciences， Beijing 100732， China； 2.Tianjin Institute of Rural Economy and Regional Planning， Tianjin 300192， China； 3.Chinese Academy of Agricultural Engineering， Beijing 100125， China）

Abstract： With the increasingly fierce of the energy crisis and environmental pollution， the development of new energy has been valued by countries all over the world. Energy agriculture as a form of agriculture to provide raw materials for biomass energy， has been initially developed in our country. In order to further promote the scale development of energy agriculture in China， on the basis of the general idea of the development of energy agriculture， around the rational use of the main producing areas of modern agriculture and marginal land， and according to the growth characteristics of energy crops and energy plants， the top 10 key industries which are suitable for the development of our country are put forward， which are Sugarcane， Sweet sorghum， Cassava， Rape， Jatropha curcas， Xanthoceras sorbifolia， Pistacia chinensis， Panicum virgatum， Jerusalem artichoke and Castor， and the next step in the development of energy agriculture tasks are put forward to provide reference for the relevant government departments to develop policies.

Key words： energy agriculture； industry choice； development thought； biomass energy； energy plant

在能源短缺與环境污染双重约束下，世界各国均在着力探索替代一次能源的可再生能源。能源农业是新兴产业，是为新能源企业提供生物质原料的一种农业形态[1]。我国是农业大国，土地资源丰富，生物质类型多样，尤其在农业生产过程中，每年产生大量的农业废弃物，这些农业废弃物均可以作为生物质原料用于生物质能源生产。生物质能源具有原料丰富、充足、取之不尽、用之不竭等特点。实践表明，能源农业已成为为生产生物质能提供丰富原料的重要途径，在替代化石能源、促进环境保护及带动农民增收方面发挥了积极作用[2]。随着我国能源安全问题的突显，能源农业已成为我国能源战略的必然选择[3]。当前，能源农业在我国还处于初级阶段，随着生物质能源需求的不断扩大，对生物质原料的需求也就越来越多。为推进能源农业快速发展，需要在全国范围内，在不与粮争地的基础上，合理统筹布局能源农业发展空间，明确出重点产业及下一步发展思路，以此指导、推进能源农业产业规模化、健康持续发展。

1 能源农业发展的重要意义

1.1 缓解能源危机的重要途径

我国石油、煤等传统化石能源日益枯竭。2013年我国石油净进口量为34 264.8万t，消费量为49 970.6万t，进口依存度达到了68.6%。据国际能源署（IEA）预测，2020年我国石油进口依存度将达到76.9%。石油进口依存度的日益攀升给我国石油安全带来了严重影响，资源可再生且潜力巨大的生物燃油技术受到越来越多关注。能源农业是以生产能源产品为目的的农业。这些能源产品如电力、气体燃料、固体燃料和液体燃料，能有效替代一次能源。如巴西2002年利用蔗糖发酵制取生物乙醇104达104亿L，替代率接近40%，有效缓解了一次能源利用的紧张形势。

1.2 降低农业面源污染的重要抓手

农业面源污染除了农药、化肥、塑料薄膜等，更多的则是农业生产产生的废弃物，如秸秆、畜禽粪便、加工废弃物、林木枝杈等。能源农业发展是将这些农业废弃物变废为宝的农业形态。我国是农作物秸秆生产大国，每年可生产7亿多t。据调查，农作物秸秆作为饲料、肥料和工业原料的比例大约为40%，其余60%可用于开发生物质能，相当于2.1亿t标准煤；林业剩余物中有40%作为生物质资源用于新能源生产，相当于0.3亿t标准煤；畜禽粪便一部分可作肥料，其余可作为沼气池的原料生产沼气。可见能源农业的发展，能有效将农业废弃物进行资源化利用，有效降低农业面源污染程度。

1.3 推进农业产业链延伸的重要方向

近年来，随着现代农业科技进步，农业功能不断拓展，涌现出了生态农业、休闲农业、都市农业等诸多农业新兴产业。能源农业是农业系统的重要组成部分，包括生物质收集、加工、储运、能源转化等一系列活动，是一条完整的产业链条。目前，能源农业已成为欧美等资源短缺型发达国家能源的重要来源，能源农业产业链的发展也必将是推进我国农业产业链延伸的重要方向。

1.4 促进农民就业增收的重要内容

能源农业发展能够带动一批农村剩余劳动力从事能源作物、植物的种植、生产以及加工转化，为他们带来了更多的就业创业机会。同时，能源农业的发展，使农民通过向生物质能生产企业销售秸秆、畜禽粪便、树木枝杈等有机质获得额外收入，为农民增收提供了重要渠道。

1.5 缓解气候变暖的重要支撑

世界各国一直推动生物质能源技术发展的核心动力，就在于减少温室气体的排放和改善生态环境[4]。能源植物的种植，一方面通过太阳光的光合作用，吸收空气中的二氧化碳，释放氧气；另一方面，生物质能生产可以替代煤、石油等一次能源减少碳排放。有研究者在对比化石能源与生物质能源的温室气体排放量指出，玉米乙醇能量平衡为1∶1.3，与汽油相比，温室气体排放减少22%；甘蔗乙醇能量平衡高达1∶8，温室气体排放减少56%；纤维素乙醇能量平衡比高达1∶36～1∶2，温室气体排放可减少91%。可见，能源农业的发展，不但提供绿色能源，也是净化空气、减少碳排放的重要方式。

2 能源农业发展总体思路

深入贯彻落实党的十八大和十八届三中、四中、五中、六中全会精神，以农业供给侧改革为契机，以现代农业生产和边缘化土地利用为支撑，以增加生物质能源供给、改善农村生态环境为目标，大力推进能源农业产业发展，构建完善的能源农业产业链。产业链上游，充分利用边缘化土地大力开展能源植物种植，不断拓展能源农业发展空间，构建能源农业产业体系、技术创新体系和政策研究体系；产业链下游，重点发展秸秆、畜禽粪便、农产品加工废弃物、林业废棄物等能源型综合利用产业，通过产业链上、下游的有效衔接，打造能源农业循环经济产业链，围绕产业链的各个环节逐步配套完善相关设施，建立完善能源农业发展的体制机制，大力培育市场环境，积极推动生物质能源生产和消费，逐步推进我国一次能源利用向可再生能源利用转型。

3 能源农业重点产业布局与选择

3.1 产业布局原则

3.1.1 全局统筹协调原则 能源农业生产遍布全国各地，要从整体全局的视角出发，把全国能源农业生产作为统一整体，根据各地区不同的资源条件及社会经济发展状况，确定出若干重点发展地区，明确不同地区的产业发展方向及重点建设项目。避免项目重复建设和盲目生产，以及产业重复定位的相互竞争，也是供给侧改革的重要体现。

3.1.2 社会经济进步原则 本着推进社会经济进步的原则进行能源农业产业布局，一方面要考虑到能源农业生产主要还是以农民为主体，以农业经营组织为支撑，提升农业附加值，促进农民就业和增收，带动地方经济发展。另一方面，能源农业具有生态环境保护的特点，要充分发挥其资源和环保优势，大力发展能源农业型产业，利用好农业废弃物及边际土地。

3.1.3 区域分工协作原则 区域分工协作原则，主要体现在从全局的角度，通过资源条件类似地区的优势组合，形成不同特点的区域板块，按照地域分工，进行专业化生产。同时围绕专业化重点产业，因地制宜布局相关联产业，形成合理的重点突出的地域经济综合体，促进能源农业各要素的流通顺畅，逐渐形成具有本地区特点的专业设施、辅助设施、公用工程和服务设施相结合的地域经济综合体，突出地方特色经济。

3.1.4 可持续发展原则 产业布局的合理性，最重要一点是基于社会、经济和生态效益的统一，即能够实现可持续发展。能源农业相关联产业布局，要做到注重农民增收及生物质能源生产企业的市场拓展，同时产业本身要考虑环保要素，注重对环境的保护。

3.2 重点产业布局

能源农业发展，除了农业主产区农业生产产生的秸秆、畜禽粪便等农业废弃物外，能源植物、能源林等主要利用边际性土地进行生产。

3.2.1 现代农业主产区 按照《全国优势农产品区域布局规划（2008—2015）》，我国农业发展已形成了七大主产区，分别是东北平原、黄淮海平原、长江流域、汾渭平原、河套灌区、华南和甘肃新疆等地区，与其他农业地区构成“七区二十三带”的农业发展布局[5]。根据农业主产区不同的农作物种类，在满足其他消费需求后，将剩余农作物秸秆及畜禽粪便进行能源化综合利用，通过合理选址，在农业主产区区域范围内建设相关能源化利用设施，配套相关设施设备，促进农业废弃物的最大化利用。

3.2.2 边际性土地 在我国国土中，有一部分土地因自然条件较差，尚未被利用，而这些土地又能生产生物质，具有一定的生产潜力和开发价值，这样的土地被称为边际性土地（石元春，2004年）。这些暂时不宜开垦为农田的边际土地，可作为未来农用地开发的后备土地资源以及能源林业原料生产的林地。由于我国面临土地资源紧张和粮食安全的压力，发展能源农业要坚持“不与粮争地、不与人争粮”的原则，耕地面积较少是我国的基本国情之一。当前，要充分利用我国存在的大量山地、滩涂、盐碱地等边际性土地，可种植甜高粱、木薯和甘薯等这些适应性较强的能源作物，建成具有经济与生态环保双重价值的能源基地。

据中国农村能源行业协会（CAREI）生物质能转换技术专业委员会测算，我国“宜能”土地总计667万hm2，这些土地可适度进行能源农业发展。全国“宜能”土地利用结构详见表1。

3.3 能源农业重点产业选择

目前，我国可转换为能源用途的作物和植物品种有200多种，根据能源作物、植物的生长特性及用于生物质能源的产出效果，适于我国主推的能源作物、植物主要有十大类，分别是甘蔗、甜高粱、木薯、油菜、小桐子、文冠果、黄连木、柳枝稷、菊芋、蓖麻。其中适宜开发用于生產燃料乙醇的农作物主要有甘蔗、甜高粱、木薯等，用于生产生物柴油的农作物主要是油菜，另外部分边际性土地可开发小桐子、文冠果、黄连木、柳枝稷、菊芋、蓖麻等这些主要用于生物质能源生产的能源植物。

3.3.1 甘蔗 是多年生草本植物，是温带和热带农作物，适于土壤肥沃、阳光充足、冬夏温差大的地方栽种，在我国福建、广东、海南、广西、四川、云南等南方热带地区广泛种植。甘蔗是制造蔗糖的原料且可提炼乙醇作为能源替代品。目前我国广西、广东、海南、云南等省区有66.7万hm2宜蔗土地，若50%的土地生产甘蔗，按产量90 t·hm-2计算，年可生产约3 000万t，可生产燃料乙醇200万t，折合标准煤285万t。

3.3.2 甜高粱 是禾本科高粱属粒用高粱的变种，喜温暖，具有抗旱、耐涝、耐盐碱等特性，对土壤的适应能力强，在全国均有栽培，目前主要分布在北京、天津、河北、内蒙古、河南、山东、辽宁、吉林、黑龙江、陕西、新疆等省份。甜高粱是高能作物，产量4 500～6 000 kg·hm-2，同时产60 t·hm-2以上秸秆。若充分利用我国0.1亿hm2盐碱地的1/5面积种植甜高粱，按一般农田产量的50%计算，可收获甜高粱秸秆6 000万t，按照每16～18 t茎秆可生产1 t燃料乙醇，可生产燃料乙醇约350万t，折合标准煤约500万t。

3.3.3 木薯 属于直立灌木，具有易栽、耐旱、耐涝、高产等特点，适合热带地区广泛栽培。在我国适宜种植木薯的福建、台湾、广东、海南、广西、江西、四川、贵州及云南等省区有约0.13亿hm2宜农、宜林、宜牧的边际未利用土地，若1/5用于开发木薯，按单产约30 t·hm-2计算，可收获约8 000万t木薯，按7 t鲜薯可生产1 t燃料乙醇计算，则可生产燃料乙醇约1 000万t，折合标准煤1 430万t。

3.3.4 油菜 为十字花科，一年生草本植物，是我国的主要油料作物之一。油菜性喜冷凉或较温暖的气候，抗寒力较强，适宜各种土质种植，目前主要分布在安徽、河南、四川等地，在长江流域、黄淮地区、西北和东北地区都比较适宜种植，适宜区耕地面积达到1亿hm2以上。目前，我国南、北方冬闲田约0.093亿hm2，均可以用于种植油菜。如利用50%的冬闲田种植油菜，按照菜籽产量1 1 800 kg·hm-2，可产菜籽约840万t，按照30%的产油率，可产生物柴油约250万t，折合标准煤350万t。

3.3.5 小桐子 小桐子又名麻疯树，其种植具有适应范围广、耐干旱瘠薄、性喜光、喜暖热气候等特点，由于其根系发达，可以在贫瘠的荒地（石砾质土、粗质土、石灰岩裸露地等）上生长，在我国小桐子主要分布于云南、四川和贵州等地[6]。据测算，成熟单株麻疯树可年产麻疯果4～5 kg，则每公顷麻疯树可年产9 000～12 000 kg麻疯果，可获得麻疯果油2 700～4 050 kg[7]。

3.3.6 文冠果 文冠果属落叶灌木或小乔木，主要分布中国北部和东北部，西至宁夏、甘肃，东北至辽宁，北至内蒙古，南至河南，各地也常栽培。文冠果耐干旱、贫瘠、抗风沙，在石质山地以及沙区均能生长，是中国特有的食用油料树种。文冠果种子含油率为30.4%～47%，种仁含油量高达66.39%。文冠果籽油内含18C的烃类占93.4%，而且无S、N等污染环境因子，是理想生物柴油指标[8]。目前，文冠果柴油提取技术已获成功，陕西、河南、甘肃、北京等地区已在积极筹建文冠果油加工厂。

3.3.7 黄连木 为药木落叶乔木，在我国黄河流域至华南、西南地区均有分布，具有喜光、适应性强、耐干旱瘠薄、对二氧化硫和烟的抗性较强、抗风力强、生长较慢、寿命长等特点。黄连木具有较好的药用、工业、园林、木材等价值，是优良的木本油料树种，具有出油率高、油品好的特点。研究表明，黄连木种子含油率42.26%，种子出油率20%～30%，果壳含油量3.28%。随着生物柴油技术的发展，黄连木被喻为“石油植物新秀”，已成为制取生物柴油的上好原料。

3.3.8 柳枝稷 是能源草的一种，原产北美，为大型丛生多年生禾草，刈割后的幼苗可形成草皮，目前在草业、园林领域具有较大发展潜力。柳枝稷具有生态适应性强、既耐旱又耐湿，适于各类土壤，草原、盐碱地及开阔的森林，都可以大片生长。柳枝稷富含碳氢化合物，能够吸收大气中94%的温室气体，还具有炭活性高的特点，燃烧后对环境污染非常小。美国10多年的研究表明，柳枝稷在可再生能源中将起到重要作用。研究发现，柳枝稷与煤混合，可用于燃烧发电，能有效降低有害气体的排放；也可通过热解和气化作用生产甲醇、综合燃气、热解油等，也可以制备乙醇或甲烷。柳枝稷通过微生物发酵生产的乙醇能量较大，比“玉米酒精”多大约2.5倍。据测算，平均每吨干物质的热值相当于0.65 t标准煤的热值，4.5 t干物质可以转化约1 t纤维素乙醇。柳枝稷的开发对缓解大气污染、能源危机以及沙漠地区的防风固沙均具有较好的促进作用[9]。

3.3.9 菊芋 又名洋姜、鬼子姜，是多年宿根性草本植物，具有耐寒抗旱特性，同时耐瘠薄，对土壤要求不严，除酸性土壤、沼泽和盐碱地带不宜种植外，一些不宜种植其他作物的土地，如废墟、宅边、路旁都可生长。菊芋块茎中富含系列多聚果糖-菊粉，经过一系列化学过程，可转化为生物柴油。经测算，菊芋一般单产30～60 t·hm-2，按照目前的技术，25 t鲜菊芋能生产1 t左右柴油，具有较好的可再生能源市场前景，除适合在农户普遍推广外，特别适合开展沙地产业化经营。

3.3.10 蓖麻 是一年生或多年生草本植物，热带或南方地区常成多年生灌木或小乔木。蓖麻具有喜高温、不耐霜、酸碱适应性强的特性，在中国广为栽培，自海南至黑龙江北纬49°以南均有分布。华北、东北最多，西北和华东次之，其他为零星种植。蓖麻的适应性很强，各种土质均可种植，可利用沟边路旁、房前屋后的空隙地零星种植；也可利用荒山荒坡成片种植。据测算，蓖麻籽一般单产3 000～3 750 kg·hm-2，蓖麻种子含油量50%左右，可产蓖麻油1 500～2 625 kg·hm-2。蓖麻油为重要工业用油，也是高級润滑油原料，农户和经营组织均可广泛经营。

3.4 能源农业重点产业布局

按照能源农业十大重点产业的生长特性，充分利用边际土地在适宜地区进行布局生产，同时在区域内扶持相关生物质能产业发展，配套相关设施设备，鼓励相关联产业发展，形成上、下游及关联产业联动发展的局势。重点产业布局见表2。

4 能源农业产业发展的重点任务

今后一个时期，我国应遵循适度发展原则，因地制宜确定重点发展产业，适度开发能源作物、植物，走出一条通过能源农业支撑生物质能产业发展的路子。根据不同地区自然资源及能源农业品种特性，结合农业结构调整，合理利用边际土地，适度规模化种植能源作物、植物，使能源农业作为农业的新兴产业，形成规模化、产业化发展。

4.1 编制全国能源农业产业发展总体规划

在做好全国能源农业发展现状调查的基础上，编制《全国能源农业产业发展总体规划》及《能源农业单品种发展规划》，依托区域土地、气候、水文地理等资源优势，明确区域布局及重点产业发展方向，制定全国各省市实施方案，全力推进能源农业产业发展。

4.2 提高能源农业经营的组织化程度

能源农业经营范围较广、涉及面较宽，目前尚处于无组织状态。为推进规模化生产经营，需要大力发展专业合作社、家庭农场、种植大户、龙头企业等农业产业化经营组织，积极探索“合作社+农户”、“公司+基地+农户”、“合作社+龙头企业+农户”、“家庭农场（种植大户）+协会”等多种形式的产业化经营模式，将零散资源组织起来，逐步延长产业链条，提高综合利用水平，形成能源农业的规模效应。

4.3 加强能源农业新品种选育

能源作物培育首先要选择合适的对象。按照《农业生物质能产业发展规划（2007—2015年）》，重点在海南、广西、广东、河北和湖北等省区，建设一批能源作物、植物良种选育基地。根据不同地区气候、土地等特点，依托地区科研机构，对能源作物、植物的原原种、原种进行研究开发，并引进优良品种进行品种实验及良种选育，如主要粮食作物（小麦、水稻、玉米）、油料植物（小桐子、文冠果）、淀粉植物（木薯）、能源草（甜高粱、柳枝稷）等，培育高产优质能源作物新品种[10]。此外，还要开展新型能源作物的筛选工作，培育优质的能源作物品种进行推广。

4.4 加强能源农业种植示范基地建设

按照不与粮争地原则，充分利用盐碱地、荒坡地等边际土地资源以及冬闲田，建设一批甜高粱、油菜、薯类、甘蔗、小桐子、柳枝稷等能源作物、植物，通过土壤改良、完善水利、田间道路等基础设施，配套发展机械化作业，开展能源作物、植物的规模化种植示范，打造一批大型标准化、规模化的能源农业种植示范基地，示范引领全国能源农业发展。

4.5 加强能源农业生产加工一体化示范推广

利用十大重点能源农业产业，在新疆、黑龙江、广东、广西、四川和海南等地区，建设一批能源农业产品生产、加工一体化的示范项目[11]，建成一批从生产到加工的生物质燃料乙醇、生物质柴油、生物质固体燃料等一体化发展的示范项目，完善基础设施建设，并鼓励关联产业共同发展，形成一批具有可复制、可推广的一体化示范项目精品，向适宜的成熟地区推广。

4.6 加强对农户的宣传教育引导

目前能源农业发展还尚未被全国大部分农户及经营组织所重视，一方面新能源利用市场尚不完善，另一方面大部分农户对能源农业认知程度较差。为提高农户认知水平，需要通过加大宣传力度，通过各类媒体及发放宣传册等方式，普及相关知识，使农户充分认识能源农业发展对环境保护和就业增收的重要意义，引导农户充分利用边角地、闲置地等发展能源农业。

5 小 结

能源农业是具有广阔发展空间的新兴产业，科学布局能源农业重点产业对支撑生物质能源产业发展具有重要意义。在地理分布上，要根据能源农业产业的特性，选择适宜地区，鼓励农户和农业经营组织进行规模化开发，即绿化美化农村生态环境、为生物质能源生产提供丰富原料，同时也可为农户带来一定收益，是农民就业增收的一条新路径。

参考文献：

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[5]中华人民共和国农业部.全国优势农产品区域布局规划[Z].2015.

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[10]彭良才.论中国生物质能源发展的根本出路[J].华中农业大学学报（社会科学版），2011（2）：1-6.

[11]中华人民共和国农业部.农业生物质能产业发展规划[Z].2015.