開發和利用能源植物是一個值得深思和探討的問題,在各國也都曾引發爭論。
在經歷過生物質能源發展的低潮之后,我們關注國際上能源植物的研究進展究竟如何,這對把握發展趨勢,規劃我國能源植物的發展戰略和研究方向尤為重要。 為了解答這個問題,我們利用湯森路透集團的科學引文索引數據庫擴展版(SCI-E),分析了與能源植物相關的SCI研究論文,在輔以定性調研之后分析了能源植物的研發態勢。結果表明:國際能源植物的研發呈上升趨勢,而中國又是其中勢頭最強勁的國家之一。
通過調研和對國際趨勢的分析,還提出突破我國能源植物研發瓶頸的四點建議。
能源植物相關研究論文數量總體回暖
根據958篇論文檢索結果,1968年始有以能源植物為主題的研究論文發表。40年來,能源植物研究論文的發文量總體呈上升趨勢。尤其從上世紀90年代初開始增勢明顯,發文量顯著提高,2009年時達到187篇(注:2010年的數據不完整,供參考),年均增長率為11.7%。這表明,能源植物研發領域受關注程度日益增加。 檢索出的頻次最高、而且有實質意義的前15個關鍵詞表明,當前研發的主要能源植物有柳枝稷、芒草、柳樹和白楊,研發能源植物的主要用途是生產乙醇和甲烷等。此外,能源植物的土地利用、生命周期、經濟學及生態問題也是重要的研究方向。
近3年新出現的頻次較高的10個關鍵詞是混合肥料、動力、育種、微藻、預處理、菜薊屬、入侵物種、麻風樹、硫酸鹽法制漿、森林砍伐。微藻、菜薊屬和麻風樹等新型能源植物成為該領域新近關注的重要能源植物。
中國是研發勢頭最強勁的國家
從1968年至2010年,發表能源植物相關研究論文最多的前10個國家依次是美國、英國、德國、荷蘭、意大利、瑞典、印度、芬蘭、西班牙和丹麥。其中美、英、德的總發文量約占該領域總發文量的36%。從發展趨勢看,這10個國家的發文量均呈上升趨勢,除了荷蘭和瑞典外,其余8國近3年的發文量占其總發文量的比例接近或超過一半。
以上國家非常重視能源植物研究規劃和布局。尤以美國較為典型,它通過立法、制定路線圖及研發計劃和項目布局,對能源植物研究進行了周密部署。在法律層面,美國政府先后出臺了《生物質研究法》(2000)、《能源獨立與安全法》(2007)、《藻類可再生燃料促進法案》(2009)等,將能源植物研究納入了管理體系并部署了投資方案。在這些法案的指導下,以美國能源部和農業部為主獨立或聯合發布了多個路線圖,在各路線圖的“原料研究”部分,制定了能源植物研究目標和研究重點。此外,在具體落實研究層面上,能源部和農業部通過各法案的資助布局了許多能源植物研究項目,開展能源植物基礎研究和可持續性研究。
從1968年至2010年各國發文總量來看,中國排在第12位,發文量僅占該領域發文總量的2%左右,但近3年發文量占發文總量的百分比最高,達89%,表明中國近年來在能源植物領域研發勢頭非常強勁,能源植物開發正逐步受到國家和科研人員的重視。
直面我國能源植物發展瓶頸
我國生物質能源的研發尚處于起步階段,借鑒國外先進經驗,并結合我國實際情況,目前需要做好以下幾方面的工作。
第一,國家的資金和政策應首先支持加快優質能源植物資源的培育,積極推動開發利用。目前,制約我國生物質能源發展的一大瓶頸就是能源植物原料供應不足。由于能源植物原料培育周期長,成本高,風險大,國家財政應扶持起步階段的能源植物原料基地建設和產業技術開發等。
第二,加強能源植物優異種質資源的調查、收集與評價。我國能源植物種質資源十分豐富,對我國不同區域的能源植物進行普查,摸清家底,同時引進和收集國外優異能源植物,分析和評價不同種植物潛在的利用價值、產業開發途徑及技術方法,為我國篩選和培育優良能源植物并制定長期重點研發目標提供科學依據。
第三,加強對能源植物的抗性研究,培育優質、高產、高效的能源植物新品種。通過常規和分子育種,改進能源植物的抗寒、抗旱和耐鹽堿能力,提高其對環境的適應性。通過新品種改良,可以更加廣泛地利用我國不適宜耕種的大面積閑置土地,增加單位面積生物質產量,提高經濟效益。
第四,能源植物研發與解決“三農”、“三牧”問題及環境保護問題相結合。在我國西北等地區,加強多年生草本和灌木能源植物的種植,對恢復植被、防止水土流失、治理荒漠化土地以及改進水文效益等生態保護方面也具有重要作用。
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