控制化石能源消耗,減少溫室氣體排放、尋找可再生清潔能源已是全世界共識。對生物質能的研究,吸引大批科研人員目光。然而,第一代能源作物玉米、水稻、甘蔗、大豆等在給人類贏得替代能源希望的同時,也隨之帶來凈能量產出少、與糧食作物爭搶耕地等一系列負面效應。于是,尋找第二代能源作物成為生物質能領域重要課題,一種叫芒草的能源作物聚集了人們的目光……
第二代生物能源研發的“中國優勢”
我國是芒草自然資源最為豐富的國家。近期,由中科院植物所、中科院武漢植物園、上海生命科學研究院等單位合作展開的新一代能源作物研究取得關鍵性突破。經過三年來的種植試驗發現,原產我國的芒草具備豐富的遺傳多樣性,人工馴化后將對我國土地資源利用、能源格局產生革命性影響。然而,由于我國第二代能源作物研究處于起步階段,在科研立項和轉化研究方面存在體制機制矛盾,有關研究人員建議,國家應對第二代能源作物研究進行重點立項,加強產學研結合。 試驗讓科研人員驚喜
在全世界14個野生芒草種類中,中國擁有七個種,分布幾乎貫穿了我國整個氣候帶,而且擁有生物質產量最高的四個種類,是芒草自然資源最為豐富的國家。
2008年,中科院植物所、上海生命科學研究院、中科院武漢植物園組成芒草研究小組,項目得到中科院知識創新工程重要方向項目的資助。當年秋天,啟動了全國范圍野生芒草收集工作。2009年,中科院武漢植物園研究員李建強等人把收集到的約100個芒草自然居群,分別種在了內蒙古錫林郭勒國家草原生態站、黃土高原上的甘肅省慶陽,另外一部分種在武漢作為對照。
“我們選了三個生物量最大而花期又大致相同的野生種,種植后的第二年開始就不澆水、不施肥,完全靠天吃飯!崩罱◤娬f,不知道芒草的生物性能和遺傳特性在國內這幾個地方有何表現,內心期待。
經過2009年、2010年兩個生長季,李建強他們驚喜地發現,一部分芒草可以在寒冷的錫林郭勒生長,另外一些在較為干旱的慶陽則長勢喜人,而且在甘肅慶陽的芒草生物質含量高過芒草的原生地武漢江夏地區。
李建強說,這說明芒草種類具有豐富的遺傳變異和很強的適應性,可供培育耐冷、耐旱和耐貧瘠的高產能源作物。
這一結果讓科研人員非常興奮。經過多次分析總結,今年5月份,研究小組將研究成果在線發表于《全球變化生物學生物質能源》(Global Change Biology Bioenergy)雜志上。同時,該雜志以“適者為芒”(Miscan thus Adapts)為題,對此成果進行了新聞發布,迅速受到國際上廣泛關注,美國科學促進會新聞網站(AAAS Eurek Alert)、歐洲科學新聞(Alpha Galileo)、每日科學(Science Daily)、細胞出版社新聞(Cell Press News Aggregator)、科學新聞在線(Science Newsline)等都進行了轉載報道。
可“點綠”我國干旱半干旱地區
研究小組對我國黃土高原地區進行了考察,根據芒草在我國的產量,保守地進行了一個效益測算。
除開耕地以及不宜種植土地,黃土高原有43萬平方公里可以用于種植芒草,根據甘肅慶陽試驗基地的產量,保守估計以每公頃年產芒草干重11噸計算,總產量為五億噸。這些產量如果全部轉化成乙醇,大致相當于我國2010年消耗的汽油總量。
再進一步推算,如果在集中分布于中國北方和西北的貧瘠、退化土地上種植一億公頃(100萬平方公里)芒草,以平均每公頃干重10噸計算,總產量為10億噸,可發電1458萬億千瓦時,減排二氧化碳16億噸,相當于中國2007年總用電量的45%和二氧化碳總排放量的28%;用其中的一半作為原料轉化出的乙醇,大致相當于我國2010年消耗的汽油。
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