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北方农牧交错带以开发能源作物
促生态重建的前景
程序，朱万斌
（中国农业大学生物质工程中心）
摘要：退耕还林、草已被证明是防止沙化、土壤侵蚀及恢复生态的有效途径。但当前我国执行的退耕补贴政策难以
持久，接续产业的开发也很困难。农牧交错带的气候条件对粮、油作物而言相当严酷，但却相对有利于以取得植株
营养体———生物量多而非籽粒产出高为目标的多年生作物的生长，实现相对较高的系统生产力。中国耕地面积虽
非常有限，但草地和林地的面积却分别是耕地的４和３倍。像北方农牧交错带就拥有大面积的不宜继续农耕的农
地和退化草地。近年在发达国家新出现的在边际土地和部分农地种植“专用能源作物”，正是能适应我们对土地资
源条件扬长避短的要求、可为生物能源提供可靠原料供应的特殊农作方式。初步的试验表明，在北方农牧交错带
内的黄土高原地区种植柳枝稷、芒草等能源作物，能实现经济效益与生态效益的“双赢”。在该地区种植能源作物，
面积可达２０００万ｈｍ２，有望使它年产４亿ｔ（干重）以上的生物质，从而成为我国最重要的生物能源原料基地之一。
关键词：农牧交错带；系统生产力；生态重建；营养体农业；能源作物
中图分类号：Ｓ８１２．２９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１２）０６０００１０７
北方农牧交错带是位于我国东部农区与西部草原牧区之间，在几千年农、牧史演变过程中形成的生态过渡
带。年均温８～１０℃，年降水量仅２５０～５００ｍｍ，且年际变异剧烈，是传统种植业的边际地区。其中、西段恰与黄
土高原的北部重合。这一地带是黄河及海河水系的水源涵养地，也是对我国中、东部极其重要的生态屏障。由于
自然条件相对较为严酷，区域经济特别是农村经济发展十分滞后，水土流失已非常严重，在该地带进行生态重建
的任务相当艰巨。
１ 退耕是北方农牧交错带生态重建的起点
中国北方农牧交错带的形成，是汉族的农耕文化向草原牧区过度扩展的典型表现。其后果是严重破坏植被
和表土结构，埋下水土侵蚀的祸根。
北方农牧交错带所在的黄土高原，虽然土层深厚，但由于受降水量少特别是春旱频繁的制约，加上生长期偏
短，除具天然集水之利的沟谷地，大部分是不宜种植一年生粮、棉、油作物的边际土地。
世界多国的实践表明，对部分条件相对较好的土地集约化地耕种，而将大部分边际性土地退耕还林、草，是自
然条件不利地区农业可持续发展的有效途径，已成为大范围生态重建的普遍模式。
由我国的国情所决定，我们不得不在北方农牧交错带这类外国大多弃耕甚至移民的半干旱偏旱区，在相当部
分土地退耕的背景下，对一部分土地仍进行有一定集约度的农业生产。而不能像如美国和欧盟等发达国家那样，
推行国家高额补贴下的连年大面积休耕，或完全转为自然保护区。
２ 退耕还林、草面临重大的制约
退耕和休闲是有效的水土保持策略。在美国，由破坏原生草原植被而形成的大平原农区，在经历了２０世纪
３０年代后的多次“沙尘暴”的侵袭后，１９８５年出台了“土地保护计划”（ＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＲｅｓｅｒｖｅＰｒｏｇｒａｍ，ＣＲＰ），对
１６７０万ｈｍ２（折合２．５亿亩）的农田实施补贴性休耕，面积占到总农地面积的８％。欧盟的ＣＡＰ（共同农业政策）
计划，也是为了保护土地和景观，并抑制部分农产品的生产过剩，面积（２００４年成员国为１５个时）为３０００万
ｈｍ２，折合４．５亿亩。
第２１卷 第６期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．６
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１－７
２０１２年１２月
收稿日期：２０１２０８２４；改回日期：２０１２１０１２
作者简介：程序（１９４４），男，江苏无锡人，教授，博士生导师，国际可持续农业协会理事，农业部科技司前司长。Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇｘｕ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
而中国的国情与美国和欧盟不同，一是人多地少，二是粮食要求须有很高的自给率，三是整个国家特别是退
耕任务地区人均收入尚低，国家的财力有限。因此，要像美国和欧盟那样大规模地补贴退耕几乎是不可能的。即
便是一定规模，也是勉为其难，问题很多。
１９９９年至“十五”末，全国退耕共计９００万ｈｍ２（１．３５亿亩），国家投入了１３００亿元。到２００７年，原定“十一
五”期间再增加１４０万ｈｍ２ 的退耕，但后因考虑到要保“１６亿亩粮田红线”而未实行；对已退耕的土地，由于绝大
部分自我维持和发展能力未达理想，国家不得不决定将补贴年限再展延５～８年。在退耕实践中，受到广泛欢迎
的所谓“经济林（经果林）”却享受不到与所谓“生态林”一样的补贴待遇；“还草”的补贴待遇更远不如“还林”。反
映了国家目标与农民价值取向的尖锐矛盾。
此外，国家补贴难以持久与缺乏“造血”机能之间也存在不小的矛盾。在物价比十几年前已涨了若干倍和国
家扶贫标准从６８３元调高为２３００元（２０１０年不变价）的背景下，每亩每年５０～１６０元（每ｈｍ２ 每亩７５０～２４００
元）的退耕补贴对农民已不可能有什么吸引力。２０１０年全国农民人均纯收入５９１９元，而大部分地区位于黄土高
原的陕西和甘肃两省分别只有４１０５和３４２５元。
需要强调指出的是，多年来中国农业的一条重要经验教训是，实践反复证明，最难最难的事，莫过于为农民提
供一种或几种能够长期占领“卖方市场”的农产品。因此，“经果林”也罢，草地畜牧业也罢，面积扩展多了后，最终
还会受到产品（苹果，杏，梨，牛奶，牛羊肉等）销路有限的致命性制约。而生物能源恰恰是能避免这么多制约因子
的新型农产品（商品）。
显然，在农牧交错带通过退耕还林（草）实施生态重建，方向虽然对头，但必须解决“稳得住，能致富，不反弹”
的问题，建立起支柱性的“后续产业”。
３ 除林和饲用草外，退耕地的农作“双赢”优选方案
３．１ 能源作物在欧美等国兴起
“专用能源作物”（ｄｅｄｉｃａｔｅｄｅｎｅｒｇｙｃｒｏｐｓ）是近年来在欧美出现的一个新的专业词汇，指专门驯化、选择和培
育的、种植后用于转化生物能源的作（植）物。草本的有芒草（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊）、柳枝稷（Ｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓｓ，犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉
犵犪狋狌犿）、苏丹草（犛狅狉犵犺狌犿狊狌犱犪狀犲狀狊犲）；包括禾本科的玉米（犣犲犪犿犪狔狊）、甜高粱（犛狅狉犵犺狌犿犫犻犮狅犾狅狉）与黑麦（犛犲犮犪犾犲
犮犲狉犲犪犾犲）（整株青贮）。灌木类及木本的有短轮伐期蒿柳（犛犪犾犻狓狏犻犿犻狀犪犾犻狊）、杨（犘狅狆狌犾狌狊）等［１］。
草本能源作物中的柳枝稷、芒、
!
草（犘犺犪犾犪狉犻狊犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪，ｒｅｅｄｃａｎａｒｙｇｒａｓｓ）和木质能源作物（ｗｏｏｄｙｅｎ
ｅｒｇｙｃｒｏｐｓ）主要是灌木柳（Ｗｉｌｏｗｓｈｒｕｂ，如蒿柳）和杂交杨（ｈｙｂｒｉｄｐｏｐｌａｒ）等，是近年来大力发展生物能源的美
国和欧盟国家认为最适合、最有希望的能源作物。除将原强制休闲的地转种能源作物外，甚至还用一部分在耕种
农田改种能源作物。
以柳枝稷为例，它是北美大草原的原生建群种。有四倍体和八倍体２种种质，低地型及高地型２种生态型。
２０世纪３０年代中叶美国“大尘暴”（ＤｕｓｔＢｏｗｌ）之后，柳枝稷作为一种水土保持牧草开始被研究。１９９０年起，美
国能源部（ＤＯＥ）重点支持柳枝稷的研究，美国农业部林肯牧草实验室与ＤＯＥ合作，开始加大研发力度。作为一
种Ｃ４ 植物，柳枝稷能生长在纬度达４０°～４２°Ｎ的温带，这是很难得的。绝大多数Ｃ４ 植物（如百慕大草）分布在
亚热带以南，在温带不能越冬。且柳枝稷茎、叶的纤维素、半纤维素含量高，可产出的多糖（可酵解）高达７５％以
上。每吨干草可转化为３３０Ｌ燃料乙醇，１２ｔ／ｈｍ２ 的平均单产相当于亩产２６４Ｌ。其对降水量的要求为５００～
６００ｍｍ／年。低于此值仍能良好生长，但干草单产水平会有所降低［２］（美中西部地区生长期内降水量为５６０～
６１０ｍｍ）。
柳枝稷的根系发达，固碳作用大：根重达２３．０～５８．７ｇ／（ｃｍ２·ａ），相当于２９６～４５４ｍｇ／ｃｍ２ 土壤有机碳
（ＳＯＣ）。相比之下，玉米仅分别为０．０１～２．１７ｇ／（ｃｍ２·ａ）和２．５～１８．５ｍｇ／（ｃｍ２·ａ）。
３．２ 农牧交错带的“系统生产力”
北方农牧交错带以粮食作物单产为代表的初级生产力低下，同粮食作物在该地带的生态学适应性很差有着
直接的关系。在黄土高原农牧交错带这种边际土地强行进行粮食作物生产，有很多完全不适应总体上较严酷的
气候条件的地方。首先，由于温度条件决定了只能种植一季，然而，春播期间发生严重干旱、影响及时出苗和正常
２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．６
全苗的机率非常大。其次，黄土高原农牧交错带春—初夏连旱的机率亦高达６０％，而以禾谷类为主的一年生粮
食作物对生长期要求十分严格，久旱遇雨后的迅速补偿生长能力又很差，因而经常失收或严重减产。再其次，一
年生粮食作物如玉米、春麦等，形成有效的植被覆盖时间晚，植被层保持的时间更只有９０～１００ｄ，土表裸露时间
过长，水分蒸散量过多；加上大量山坡地种植更加大了土表裸露的比例。从而使农业生产长期以来低而严重不
稳，而且异常不利于水土保持。
由于气候条件在总体意义上较为严酷，加上土壤肥力很低等原因，黄土高原粮食作物的生产潜力相对很低。
山仑等［３］总结多年的研究结论认为，在雨养条件下，该地粮食大面积平均单产很难突破目前已达到的４５００
ｋｇ／ｈｍ２的上限。即以粮食生产的平均经济系数０．４计，每ｈｍ２ 的生物量（干重）产量上限为１１２５０ｋｇ／ｈｍ２。
笔者在对黄土高原的研究中发现［４］，如就作物生长盛期（６－８月）计而非以全年而言，黄土高原农牧交错带
在全球所有同纬度 （３９°～４１°Ｎ）地区中，是光、温及降水条件组合最好的地带之一：６－８月气候生产潜力在全
球同纬度１０个国家（朝鲜资料缺，未计入）中，与日本并列第一，达３６００ｋｇ／ｈｍ２。光辐射、温度、降水及昼夜温
差条件匹配最好，有利于同化产物的合成，减少呼吸消耗；７月气温累计日较差在１０～１３℃，而同期我国绝大部分
农区差值仅有９℃上下。黄土高原６－８月的降水量占全年降水量的６０％左右，而且变率（２５．４％～３２．０％）是全
年各时段中最低的。可以说是土壤水分供给最有保障的时期。
据此，任继周［５］与我们先后提出了，在该区域通过开发能很好地适应自然条件、特别是能扬长避短地和充分
利用总体上虽较严酷、而局部却具有优势的气候资源的“（农业生态）系统生产力”概念。我们对中国半干旱农牧
交错带“系统生产力”下的定义是：在特定的半干旱（４００ｍｍ／ａ上下）、生长期长度不能较好满足禾谷类作物的要
求且年际间波动大、作物生长期降水量变异率很高（犆犞值≥０．４）的条件下，以单位面积土地表现为生物量物质
形式的太阳能同化量最大化为特征，单位降水资源的最终经济价值产出量远大于常规农业生产力的一种特殊的
整体生产力。核心是选择和应用生物量高、水分效率高、植被覆盖作用好、经济价值高的新作物和相应的种植制
度。
３．３ “营养体农业”思路主导下的能源作物种植
围绕生物量（ｂｉｏｍａｓｓ）最大化、以“营养体农业”［５］的技术路线主导，实行农、牧、能结合；重“生物质料”于草、
于粮，相应改变传统农业的格局，大幅度地提高黄土高原地区的系统生产力，有可能走出一条对北方农牧交错带
自然条件能扬长避短的、生态重建和支柱产业协调发展的新路。
能源作物是生物能源产业的基础。“生物质能”或”生物能源”一词系英文ｂｉｏｍａｓｓｅｎｅｒｇｙ（简称ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ）
的中译，ｂｉｏｍａｓｓ意即生物量，原是一个生态学术语。由此也可看出，生物质的数量是生物能源的核心。“营养体
农业”的优势，恰恰在于强调了整株生物质而非籽粒的产出数量高。
基于这样的思路，多年生（能有效避免频度很高的春旱对出苗的致命打击）、水分和植物养分利用率高、光能
转换率高、生物量产量高和产品不愁卖和不愁价格贱的能源作物，可以认为是除了某些灌木和饲用草以外，退耕
地的理想农作“双赢”方案。
４ 能源作物在半干旱地区的种植可行性
美国与欧洲均自２０世纪８０年代中期开展多年生草本能源作物的研究。欧盟国家从２０种牧草中选出４种：
犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊（巨芒）；犘犺犪犾犪狉犻狊犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪 （俗名ｒｅｅｄｃａｎａｒｙｇｒａｓｓ，!草，又名草芦）；犃狉狌狀犱狅犱狅狀犪狓（俗名ｇｉａｎｔ
ｒｅｅｄ，巨大芦苇）；以及柳枝稷。其选择的首要标准是生物量产量。４种中选草种的产量分别达５～４４，７～２３，３～
３７和５～２３ｔ／（ｈｍ２·ａ）。柳枝稷与芒均为Ｃ４ 植物；而欧洲的草芦及巨苇则是Ｃ３ 植物，更适于在较低温的地区
生长及越冬。
４．１ 柳枝稷在美国的种植
２００６年１月，美国布什总统在美国国情咨文中，提出了到２０２０年将对中东石油进口的依赖率降低７５％。为
此提出的措施之一是：不但要从玉米中制取乙醇，今后更主要从柳枝稷、林木下脚料等木质纤维素类原料提取乙
醇。相应地，美国能源部制定了年利用１０亿ｔ生物质的规划目标。如全部实现，则从纤维类生物质原料中可提
取相当于全国燃油年消费总量的４０％。而年产１０亿ｔ生物质的４～５成，要来自多年能源作物和牧草（其余的则
３第２１卷第６期 草业学报２０１２年
为农作物秸秆和林木下脚料）。
在中西部及其他地区大力发展柳枝稷，每ｔ干草可卖３５美元，是增加农民收入的第一步；用柳枝稷加工燃料
乙醇，经济半径是５０英里（约８０ｋｍ），建立初加工厂可激活农村经济。据估计，初步的全国性发展，即用柳枝稷
年产５０００万加仑纤维类乙醇，约需建工厂２５０座，以每加仑（带补贴）产值２美元计，每家工厂年产值可达１亿
美元。
据美国农业部（ＵＳＤＡ）和能源部（ＤＯＥ）的联合研究［６］，为达到２０３０年前后由农、林业提供１０亿ｔ可用的生
物质（农∶林业提供量之比大体是７∶３），以确保届时实现生物燃油替代３０％的交通运输用石油的目标，一项关
键措施便是大幅度增加多年生草本能源作物的种植，面积要达到６０００万英亩；收获的生物量要达到１．６～３．８
亿ｔ，分别占到１０亿ｔ可用生物质目标的２７％～３８％。
美国有被列入“水土保持退耕休闲计划”（ＣＲＰ）的边际性土地３５００万英亩（２．１亿亩，１４００万ｈｍ２），土地侵
蚀模数为３～１００ｔ／（英亩·ａ）。每年需联邦政府提供１７～３０亿美元的补贴。将这些土地改种柳枝稷等草本能
源作物，可收到一举两得的效果。
美国能源部橡树岭国家实验室的 ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ等［７］采用ＰＯＬＹＳＹＳ模型，定量估算了种植柳枝稷的多种效
益。包括温室气体减排，土壤的碳封存，土壤侵蚀量的减少，水质量的改善以及景观生态效应。证明如果参加“水
土保持退耕休闲计划”（ＣＲＰ）土地改种柳枝稷，其发达的根系能有效地阻隔ＮＯ３Ｎ和Ｐ２Ｏ５ 的淋失；土壤碳封存
率可达１．７ｔ／ｈｍ２，而ＣＲＰ土地只有１．１ｔ／ｈｍ２。以种植１６９０万ｈｍ２ 柳枝稷（包括ＣＲＰ土地１４００万ｈｍ２）和
平均每ｈｍ２ 生物量（干重）１０ｔ计，约可产出１．５８亿ｔ／ａ的第二代纤维类乙醇。农场主增收６０亿美元／ａ，政府减
少休耕补贴１８．６亿美元／ａ，减排的温室气体价值４００亿美元／ａ。
４．２ 巨芒在欧、美的崛起
美国一度主要集中于对柳枝稷的研发。但近年来，对芒的重视程度显著加大。伊利诺伊大学的Ｓｔｅｐｈｅｎ等
２００８年报告［８］，种植的天然三倍体巨芒（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犵犻犵犪狀狋犲狌狊），平均年产量高达３０ｔ／ｈｍ２，比柳枝稷长得更高
大，生物量大出３倍。研究发现，芒的光能转化率高达１％，是一般农作物的１０倍。他们在《Ｓｃｉｅｎｃｅ》撰文称［９］，
如果用美国一半的休耕地（约７００万ｈｍ２）来种植芒草，以上述单产计，能够取代２００８年美国汽油用量的２０％，
并能减少３０％因使用汽油导致的ＣＯ２ 排放。
明尼苏达大学的Ｔｉｌｍａｎ等［１０］从２０世纪８０年代就开始了对退化农地和边际土地的牧草利用兼改良研究。
真实模拟了２种土地的水分和养分特点。通过对１２种混合配组牧草（其中包括１５种北美起源的多生草种）的连
续定位观察，筛选出生物量最大草种组合，单位面积的净能量产出可比流行的连作玉米的乙醇产出量高出
２３８％；而且碳足迹极低乃至成为”碳负净排放”燃料。２００６年起，将重点转移到能源牧草的开发之上。与一般研
究能源作物多在较好的土地、给予高投入的做法不同，他们采用所谓ＬＩＨＤ（低投入、高多样性）模式，从６０种混
合配组牧草中优选，获得了１５００Ｌ／（ｈｍ２·ａ）纤维素乙醇的生产率，比单种柳枝稷高１４２％［１１］。
Ｌｅｗａｎｄｏｗｓｋｉ等［１２］在欧洲的研究发现，三倍体巨芒能从年均温１７．５℃的南欧到年均温只有７．５℃的北欧国
家（年降水量５００～１０００ｍｍ）广泛分布。株高可达７～１０ｍ，干重生物量单产范围为２～４４ｔ／ｈｍ２。即便在年均
温只有７．５℃的丹麦，最高单产亦可达２５ｔ／ｈｍ２。由于热值高（１８．２ＭＪ／ｋｇ），因此在欧洲，十几年前就开始在田
间用专用机械将芒草压缩成颗粒或块，进而发电或制燃气。Ｊｏｇｅｎｓｅｎ和Ｓｃｈｅｌｄｅ［１３］对芒和柳枝稷等作物的水分
和养分利用效率的研究表明，作为Ｃ４ 作物，芒的水分利用率（ＷＵＥ）高达９～１０．７ｇ／ｋｇ，甚至还高于玉米（８．５
ｇ／ｋｇ），更大大高于Ｃ３ 作物，如大麦（４．２～４．８ｇ／ｋｇ）。水分效率高这一点对在半干旱地区成功种植能源草芒具
有重要意义。
４．３ 黄土丘陵沟壑区试种柳枝稷的结果
早在１９９２年，中国科学院水土保持研究所就开始在半干旱黄土丘陵沟壑区陕西安塞引种柳枝稷。研究表
明，柳枝稷在当地的适宜性较强，表现出一定的水土保持效益和生物质生产潜力。徐炳成等［１４］的引种试验发
现，柳枝稷的地下生物量多于地方草种白羊草（犅狅狋犺狉犻狅犮犺犾狅犪犻狊犮犺犪犲犿狌狀），在梯田根系最深可达１．７５ｍ。但柳枝
４ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．６
稷的水分利用效率在川地和坡地相差悬殊，前者达３２～３８ｋｇ／（ｈｍ２·ｍｍ），而后者（含梯田）仅有３．６～８．２ｋｇ／
（ｈｍ２·ｍｍ）。
根据我们在当地的多年田间调查［１５］，其生物量产量不甚高。自然维持状态下，川地多年生柳枝稷生物质产
量平均在１０ｔ／（ｈｍ２·ａ）以下（表１），山地只有０．２ｔ／（ｈｍ２·ａ）。调查还发现，在山地自然维持生长格局下，柳
枝稷潜在的水土保持效益并不很理想。
表１ 几种作物的旱作生物生产力潜力初步观测
犜犪犫犾犲１ 犘狉犻犿犪狉狔狅犫狊犲狉狏犪狋犻狅狀狅犳犫犻狅犿犪狊狊狆狉狅犱狌犮狋犻狏犻狋狔狆狅狋犲狀狋犻犪犾狊犳狅狉狊犲狏犲狉犪犾狉犪犻狀犳犲犱犮狉狅狆狊
作物名称
Ｎａｍｅ
来源
Ｓｏｕｒｃｅ
生长特性
Ｇｒｏｗｔｈ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
观测地点
Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｐｌａｃｅ
生物学产量Ｂｉｏｍａｓｓ
（干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ，
ｋｇ／ｈｍ２）
备注
Ｒｅｍａｒｋｓ
甜高梁
犛．犫犻犮狅犾狅狉
沈农甜杂２号Ｓｈｅｎ
ｎｏｎｇＴｉａｎｚａＮｏ．２
一年生
Ａｎｎｕａｌ
陕西 省 延 安 市 Ｙａｎａｎ，ＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ
Ｔｕｏｋｅｔｕｏ，内蒙古托克托旗ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ
１６０００～１９５００ 秸秆 加 籽 粒 产 量 之 和
Ｙｉｅｌｄｏｆｓｔｒａｗａｎｄｇｒａｉｎ
柳枝稷
犘．狏犻狉犵犪狋狌犿
美国引入Ａｍｅｒｉｃａ 多年生
Ｐｅｒｅｎｎｉａｌ
陕西省安塞县Ａｎｓａｉ，ＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ ６５００～８０００ ３、４年生 Ｇｒｏｗｔｈｉｎ３ｏｒ
４ｙｅａｒｓ
“金谷子ＴＧ１１８”
犌狅犾犵犲狀犿犻犾犾犲狋
金 谷 子 种 子 公 司
ＴｈｅＳｅｅｄＣｏｍｐａｎｙ
ｏｆＧｏｌｇｅｎＭｉｌｅｔ
一年生
Ａｎｎｕａｌ
宁夏固原县 Ｇｕｙｕａｎ，ＮｉｎｇｘｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓ
Ｒｅｇｉｏｎ
２１０００ 秸秆 加 籽 粒 产 量 之 和
Ｙｉｅｌｄｏｆｓｔｒａｗａｎｄｇｒａｉｎ
新麦草犘狊犪狋犺狔
狉狅狊狋犪犮犺狔狊犼狌狀犮犲犪
俄罗斯Ｒｕｓｓｉａ 多年生
Ｐｅｒｅｎｎｉａｌ
河北省丰宁县Ｆｅｎｇｎｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ ２２５０～４５００
４．４ 半干旱的黄土高原种植芒属植物的尝试
芒属植物起源于东亚和中国。美国密歇根州立大学Ｓａｎｇ和Ｚｈｕ［１６］和中国科学院武汉植物园［１７］合作，在中
国试种４种本地起源的芒属植物以及做对比试验。３年的结果表明，芒属植物的综合性状显著优于作为引进种
的柳枝稷，生物量单产平均为３０ｔ／（ｈｍ２·ａ），约是柳枝稷的３倍。其中最突出的一种———南荻（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犾狌
狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊），株高可达７ｍ，是其他３种芒属植物的２倍多。特别值得注意的是，南荻和普通芒（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊
狊犻狀犲狀狊犻狊）能在甘肃省的庆阳、环县一带安全越冬。而相比之下，欧、美普遍应用的三倍体巨芒，在温带地区一年生
种群的越冬率低，是造成育苗成本高的主要原因。在甘肃庆阳的南荻的生物量甚至高过其原生地武汉江夏地区。
而且，因为芒属植物有遗传多样性的种质资源，为日后通过育种进一步改进产量等性状提供了基础条件。Ｓａｎｇ
和Ｚｈｕ［１６］还估算了中国温带约３亿ｈｍ２ 天然草地种植芒属能源植物的潜力。认为黄土高原有６０００万ｈｍ２ 的
退化、沙化土地，加上东北的毁林开荒林地，共有约１亿ｈｍ２ 的边际土地适于种植。以平均１０ｔ／（ｈｍ２·ａ）（干物
重）的生物量单产计，可年产１０亿ｔ生物质原料。用于直燃发电和与煤的混合发电，每年可获１．４６亿ｋＷ·ｈ的
电量，年减排煤发电产生的ＣＯ２１７亿ｔ，分别相当于２００７年全国发电总量的４５％和ＣＯ２排放总量的２８％。
４．５ 其他具可行性的能源植物
除种植能源作物芒等以外，近年来还有在黄土高原试种包括生物能源在内的多用途菌草获得初步成功的实
验。据福建省菌草生物工程中心林占?的报告［１８］，从成千种野草中精选出近６０种可取代木质材料培育食用菌
等的草种，对水土保持，荒漠化治理，保护生态、减灾防灾和开发生物质能源均有意义。
巨菌草（犘狌犲犾犻犪，又名Ｊｕｊｕｎｇｒａｓｓ）属被子植物门，单子叶植物纲，禾本科，狼尾草属（犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿）。原产地在
北非。是目前世界上已知的太阳能转换率最高、生物量产量最高的草种之一。巨菌草高达６～７ｍ，直径３ｃｍ，
一年可收割两至多次。鲜草的年单产量高达１０５．５ｔ／ｈｍ２（长江流域）。１ｈｍ２ 地所产的巨菌草燃烧发电量可相
当于６０吨左右煤炭。其对环境的要求也不高，在沙地、坡地等都可种植，不与粮争地。种植一次，可以利用多年。
生长期间对ＣＯ２ 的吸收量可高达９０～１５０ｔ／ｈｍ２。在宁夏银川永宁镇等多点试种的结果表明，巨菌草几乎不抽
５第２１卷第６期 草业学报２０１２年
穗开花，个别情况下产生的种子在自然条件下萌发率极低，不会发生生物入侵问题。
５ 结语
在土地面积多达６０００万ｈｍ２（９亿亩）的黄土高原地区种植能源作物，理论上年产６亿ｔ（干重）以上的生物
质，从而成为我国最重要的生物能源原料基地之一。同时，从经济上确保退耕方针的可持续性。
进一步可行性测算，如果在全国建设３０００万ｈｍ２ 芒草、木薯（犕犪狀犻犺狅狋犲狊犮狌犾犲狀狋犪）、甘蔗（犛犪犮犮犺犪狉狌犿）、甜高
粱等的能源植物生产基地，每年可产生１２亿ｔ生物质，相当于６．５亿ｔ标准煤。同时，与退耕还林和“三北”防护
林建设结合起来，可再发展２０００万ｈｍ２ 的能源植物，每年可产生４亿ｔ生物质，相当于２亿ｔ标准煤。合计可有
８．５亿ｔ标准煤，相当于２０１０年全国一次能源总消费量的３０％，可年减排ＣＯ２约４亿ｔ。是不亚于“森林碳汇”的
“能源生物质碳汇”。
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犘狉狅狊狆犲犮狋狅犳犲犮狅犾狅犵犻犮犪犾狉犲狊狋狅狉犪狋犻狅狀狋犺狉狅狌犵犺狋犪狆狆犻狀犵犲狀犲狉犵狔犮狉狅狆狊犻狀犖狅狉狋犺犲狉狀犻狀狋犲狉犾犪犮犲犱
狕狅狀犲狅犳犪狉犪犫犾犲犾犪狀犱狊犪狀犱犵狉犪狊狊犾犪狀犱狊
ＣＨＥＮＧＸｕ１，ＺＨＵ Ｗａｎｂｉｎ１
（ＢｉｏｍａｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９３，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏｉｄｌｅａｒａｂｌｅｌａｎｄａｎｄｃｏｎｖｅｒｔｓｉｔｔｏｆｏｒｅｓｔ／ｇｒａｓｓｌａｎｄｉｎｗｅｓｔｅｒｎＣｈｉｎａｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄａｓａｎｅｆｆｅｃ
ｔｉｖｅｗａｙｔｏｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｔｏｓｔｏｐｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐｏｌｉｃｙｏｆｓｕｂｓｉｄｙｉｓｕｎｓｕｓ
ｔａｉｎａｂｌｅ，ａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔａｇｒｏｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆａｌｏｗｆｉｅｌｄｓ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｃｌｉｍａｔｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｄｏｎｏｔｆａｖｏｒｔｏｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆｇｒａｉｎｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｃｅｄｚｏｎｅｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｒｅａａｎｄｐａｓｔｕｒｅ，ｉｔｄｏｅｓｒｅｌａ
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ｄｕｃｔｉｖｉｔｙ’．Ｃｈｉｎａｏｗｎｓｖｅｒｙｌｉｍｉｔｅｄａｒａｂｌｅｌａｎｄ，ｂｕｔａｍｐｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄａｎｄｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ．Ｎｅｗｌｙ
ｅｍｅｒｇｅｄｅｎｅｒｇｙｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓｃｏｕｌｄｂｅａｄｏｐｔｅｄｉｎＣｈｉｎａｏｎｖａｓｔｍａｒｇｉｎａｌｌａｎｄｏｆ
ＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．Ｔｈｅｓｏｃａｌｅｄｄｅｄｉｃａｔｅｄｅｎｅｒｇｙｃｒｏｐｓ，ｓｕｃｈａｓ犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊ａｎｄｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓｅｔｃ．，ｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｉ
ｍａｒｉｌｙｔｅｓｔｅｄｗｉｔｈｉｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，ａｎｄｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｔｈｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇｃｒｏｐｓｆｏｒ‘ｗｉｎｗｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
ｂｅｎｅｆｉｔｓａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｉｔｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅａｂｏｕｔ２０ｍｉｌｉｏｎｈｅｃｔａｒｅｓｏｆｍａｒｇｉｎａｌｌａｎｄｔｈａｔａｒｅ
ｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｅｎｅｒｇｙｇｒａｓｓｅｓａｎｄｗｉｌｂｅｐｒｏｄｕｃｅｄｍｏｒｅｔｈａｎ４００ｍｉｌｉｏｎｔｏｎｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｆｅｅｄｓｔｕｆｆａｎｎｕａｌｙ，ｔｈｕｓ
ｍａｋｉｎｇｔｈｉｓａｒｅａｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｅｅｄｓｔｕｆｆｂａｓｅｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｂｉｏｅｎｅｒｇｙｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎＣｈｉｎａ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅｂｅｔｗｅｅｎｐａｓｔｕｒｅａｎｄａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｒｅａｓ；ｓｙｓｔｅｍｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；
ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｆａｒｍｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙｃｒｏｐｓ
７第２１卷第６期 草业学报２０１２年