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利用边际土地开发生物质能源研究综述

摘要：粮食作物用于生产生物质能源的需求不断增加将导致“与粮争地”的矛盾日趋激烈，利用边际土地种植非粮能源作物已成为缓解“粮油矛盾”的一个重要方向。基于此，从边际土地生产潜力，利用边际土地的经济性、环境影响、政策驱动等方面对利用边际土地开发生物质能源的相关研究进行了系统梳理。综述结果显示，目前有关利用边际土地开发生物质能源的研究才刚刚起步，研究大多集中于对边际土地生产潜力的分析，仅有部分研究对如何利用边际土地进行了宽泛的论述。由于实证数据的欠缺和模型方法的不完善，定量分析相对较少。已有研究表明合理利用边际土地开发生物质能源具有较大的能源供给潜力，但在边际土地上大范围种植能源作物的经济可行性、对生态环境的影响以及利用边际土地导致的区域土地直接与间接变化币口政策作用效果等内容都应在未来的研究中进行更充分的分析和讨论。

引言

随着世界能源需求的增加以及全球对气候变化问题的关注，生物质能源的发展已成为各国保证能源安全和应对气候变化的重要发展战略之一。

生物质能源能够为国家可再生能源的供给作出贡献，与煤、石油等化石燃料相比，还具有减少温室气体排放的“碳中性”潜质。生产生物质能源的原料有玉米、小麦等粮食作物，含有纤维素类的能源作物和废弃生物质等。目前，大多数国家生产生物质能源还是以玉米乙醇等第一代生物燃料为主。然而，粮食作物用于生产生物质能源需求的不断增大将导致“与粮争地”的矛盾突显以及国际粮价严重波动。利用边际土地来种植能源作物发展第二代生物燃料已成为缓解粮油矛盾的一个重要方向。边际土地一般是指那些尚未被利用，质地较差的土地。

这种土地较难用于粮食作物生产，但有的却能用于种植抗逆性较高的能源作物，具有一定的开发潜力和价值。利用边际土地开发生物质能源的具体表现形式，即为在边际土地上种植能源作物，之后利用能源作物作为原料来生产生物质能源。能源作物是重要的生物质资源，有关能源作物的定义较多，目前还没有一个统一通用的定义。在已有的研究中，能源作物一般是指专门用于生产生物质能源的一年生和多年生植物。

我国在2006年1月1日实施的《中华人民共和国可再生能源法》中对能源作物的定义是“经专门种植，用以提供能源原料的草本和木本植物”。我国的基本国情是人口众多、耕地资源较少，因此发展生物质产业的原则应是在保证粮食安全的前提下再发展生物质能源。如何既保证生物质产业的发展以减少对石油的过度依赖，同时又保障粮食安全，利用边际土地种植能源作物为缓解“燃料与粮食”之间的矛盾提供了一个潜在的、有前景的解决方案，同时也为生物质产业的发展提供了新的方向。

虽然利用边际土地种植能源作物可以缓解由粮食作物作为原料生产生物质能源所带来的粮食安全问题，但是考虑到利用边际土地大范围地种植能源作物的经济可行性以及相关的环境和社会效应时，对边际土地的使用也不容乐观。目前已有的研究中，几乎没有综合考虑利用边际土地种植能源作物所产生的经济、环境与社会效益的内容。一份来自“欧洲燃料技术论坛”的报告中提到，最近很多研究中已经开展了在低肥力边际土地上的作物种植模拟实验。大多数研究结果表明该类土地具有较大的开发潜力。然而，利用边际土地必须要同时满足经济和可持续性指标使其具有竞争力。基于此，本文将从边际土地的可得性、边际土地的生物质产量，利用边际土地开发生物质能源的经济程度以及环境影响，边际土地纳入生物质生产的有关模型分析、政策驱动等方面进行梳理和评述。最后，对该研究领域已有研究进行总结，展望未来研究潜在空间，以期对未来更好地利用边际土地发展生物质能源，探索制定相关政策的作用提供一些参考。

1利用边际土地开发生物质能源的生产潜力研究

1.1边际土地的可得性

据估算，全球废弃农业土地面积约为3.85亿～4.72亿hm2，其中很大一部分是无法被传统农业所利用的土地。Cai等的最新研究表明，全球废弃和退化的土地面积为3.2亿～7.02亿hm2，如果加上草地和灌木，总面积将达到11.07亿～14.11亿hm2。Milbrandt等估算了亚太经贸合作组织成员国可利用边际土地的面积大约为4亿hm2，占成员国国土总面积的6.5％。其中，边际土地面积最大的国家为澳大利亚、加拿大、中国、俄罗斯和美国。加拿大的边际土地面积约为3760万hm2，占土地总面积的3.8％；中国的边际土地面积为5119万hm2，占土地总面积的5.4％。美国肯塔基州大学的农学研究者发现，该州有20％的土地未完全使用，其中190万hm2的土地未用于粮食生产，30万hm2的土地为矿山废弃地。如果将这些边际土地用于种植本地草本植物(如柳枝稷)，生产出的生物质能源能够满足该地区17.2％的能源需求。

我国已经开展了有关边际土地的可得性以及将其用于生物质