釀酒科技2010年第4期(總第190期)· LIQUOR- MAKING SCIENCE& TECHNOLOGY2010No.o.190)木薯作為我國(guó)燃料乙醇原料的潛力分析黎貞崇1,梁秀明(1,廣~西科學(xué)院國(guó)家非糧生物質(zhì)能源工程技術(shù)研究中心,廣西南寧530007;2廣西科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所,廣西南寧530022)摘要:從光合作用、單位面積酒精產(chǎn)量、耐旱、耐貧瘠等方面分析了木薯作為非糧燃料乙醇原料的優(yōu)勢(shì),根據(jù)我國(guó)對(duì)非糧燃料乙醇的需求,分析了我國(guó)木薯作為非糧燃料乙醇的潛力,并對(duì)發(fā)展非糧然料乙醇木薯原料進(jìn)行了展關(guān)鍵詞:燃料乙醇;木薯;原料;潛力中圖分類號(hào):TS2622;TS2612;TS2614文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-9286(2010)04-0031Analysis of the Potential of Cassava used as Raw materialsfor Fuel alcohol production in ChinaLI Zhen-chong and LIANG Xiu-ming(1. National Non grains Biomass Energy Engineering Technology Research Center, Guangxi Academy of Sciences, Nan, ning,Guangxi 530007; 2. Guangxi Sciences and Technology Information Research Institute, Nan,ning, Guangxi 530022, China)Abstract: The advantages of cassava used as raw materials for non- grains fuel alcohol production were analyzed from the aspects including pho-tosynthesis, ethanol yield per unit area, drought tolerance, and poor tolerance etc. Its development potential in China was analyzed based on Chi-na's need of non-grain fuel ethanol. Besides, the development prospects of fuel alcohol by cassava was also put forwardKey words: fuel-alcohol; cassava; material; potential廣西是我國(guó)最大的非糧燃料乙醇生產(chǎn)基地,由于非1木薯作為燃料乙醇原料的優(yōu)勢(shì)糧原料豐富,國(guó)家發(fā)改委在廣西封閉運(yùn)行非糧乙醇汽油木薯在我國(guó)的種植歷史并不長(zhǎng),但很快成為我國(guó)南使廣西成為我國(guó)第一個(gè)非糧乙汽油的省份。按相關(guān)規(guī)方的主要經(jīng)濟(jì)作物,其主要原因與木薯的特性密切相關(guān)。劃,廣西最終將生產(chǎn)達(dá)100萬(wàn)t燃料乙醇,供應(yīng)周邊地木薯屬于熱帶、亞熱帶作物,其適應(yīng)性非常廣耐貧瘠在區(qū)。但與此不相適應(yīng)的是,廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司管理粗放的情況下也有一定的產(chǎn)量。木薯的這些特性十生產(chǎn)線上馬后,原料問(wèn)題馬上展現(xiàn)出來(lái)由于燃料乙醇消分適應(yīng)我國(guó)南方的氣候和農(nóng)民種植習(xí)慣,因而很快拓展耗大量的木薯,乙醇企業(yè)和變性淀粉企業(yè)的木薯原料不開(kāi)來(lái)。廣西有著種植木薯的習(xí)慣木薯產(chǎn)業(yè)成為廣西的主足,進(jìn)口木薯干片也無(wú)法滿足生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)需求,木薯要農(nóng)產(chǎn)業(yè)之一?；谪S富的木薯資源,廣西各地有著眾多價(jià)格急劇上揚(yáng)。20年底,廣西的鮮木薯價(jià)格一度達(dá)630的木薯酒精生產(chǎn)企業(yè)。木薯酒精產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)目前唯一元/t,達(dá)到了歷史最高位叫。木薯價(jià)格拉高對(duì)農(nóng)民帶來(lái)的一個(gè)非糧生物質(zhì)能源與其在乙醇生產(chǎn)方面的優(yōu)勢(shì)分不極大效益,但對(duì)于企業(yè)來(lái)講,價(jià)格急升帶來(lái)的是生產(chǎn)成本開(kāi)。的問(wèn)題。木薯價(jià)格過(guò)高會(huì)導(dǎo)致部分生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法組織原11光合作用的優(yōu)勢(shì)料,最終導(dǎo)致企業(yè)停產(chǎn)。這不得不引起大家的思考,廣西木薯是熱帶和亞熱帶作物,適宜于無(wú)霜凍的地方栽的木薯種植能否滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)的需要,解決目前木薯培,木薯要求強(qiáng)光,在水光熱充足的條件下能較好生長(zhǎng)。原料不足的出路,廣西的木薯能否滿足未來(lái)100萬(wàn)燃木薯是短日照熱帶作物,只要陽(yáng)光充足和8個(gè)月以上無(wú)料乙醇的原料需求筆者從木薯在燃料乙醇方面的優(yōu)勢(shì)、霜期均可種植。由于木薯適應(yīng)性廣,耐旱耐貧瘠耐酸,我國(guó)對(duì)燃料乙醇的發(fā)展需求出發(fā),分析我國(guó)木薯作為燃因而粗生易種。木薯對(duì)土壤條件要求不高,甚至在比較貧料乙醇的發(fā)展?jié)摿?并提出我國(guó)今后發(fā)展燃料乙醇的展瘠有可釉趟馴適合在山區(qū)種植。木薯中國(guó)煤化工基金項(xiàng)目:廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(桂科青091013)收稿日期:20100204CNMHG作者簡(jiǎn)介:黎貞親(1970-)副研究員,主要從事生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)利用研究和信息學(xué)研究通訊作者:架秀明(1954),助理研究員,主要從事科技情報(bào)研究和生物資源利用研究3釀酒科技2010年第4期(總第10期) LIQUOR- MAKING SCIENCE& TECHNOLOGY200410190具有適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)快產(chǎn)量高病蟲(chóng)害少用途廣、產(chǎn)業(yè)稱為“先鋒作物”、“開(kāi)荒作物”。木薯耐貧瘠并不代表木薯鏈長(zhǎng)帶動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),而廣西氣候資源屬典型的熱帶和不需要水分和肥力,木薯在水肥條件下的產(chǎn)量更高。木薯亞熱帶地區(qū),光熱雨十分豐富,十分適合木薯作物的生還具有抗病蟲(chóng)、耐貧瘠耐旱等特點(diǎn),能夠在其他作物難以長(zhǎng),長(zhǎng)期以來(lái),木薯成為廣西許多地方的主要產(chǎn)業(yè)。生長(zhǎng)的貧瘠土地上生長(zhǎng),尤其適合在自然條件相對(duì)較差木薯是光合作用較為活躍的作物,國(guó)外的學(xué)者比較的地區(qū)種植,種植木薯對(duì)技術(shù)和管理要求不高。據(jù)FAO了幾個(gè)經(jīng)濟(jì)作物的凈能比:統(tǒng)計(jì),目前全球有100多個(gè)國(guó)家種植木薯,主要分布于非綠色植物CO2+H2O+光能→(HO)+O2+e洲、拉丁美洲以及東南亞國(guó)家。其中,e是儲(chǔ)存在光合作物中的能量。凈能比為:2我國(guó)燃料乙醇對(duì)木薯原料的需求NER=輸出總能量/輸入總能量文獻(xiàn)]指出木薯的NER為069~3.56。從凈能比我國(guó)為了緩解能源的對(duì)外依賴程度,開(kāi)發(fā)可再生能NER可知,木薯的凈能比要比甘蔗、甜高粱、甜菜、玉米源是我國(guó)能源發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。而生物質(zhì)能源則是要高,是光合作用的優(yōu)勢(shì)作物。在熱帶、亞熱帶地風(fēng)種植可再生能源的一個(gè)重要內(nèi)容,已擺上我國(guó)政府的發(fā)展議木薯有利于最大程度的利用光合作用。程。作為汽油的替代品,燃料乙醇是一條切實(shí)可行的選1.2種植單位面積產(chǎn)酒精的優(yōu)勢(shì)擇。就生物質(zhì)能源長(zhǎng)期的戰(zhàn)略而言,南方的生物能源必須由于木薯曬成干片后耐儲(chǔ)藏,且含淀粉量非常高,用依賴當(dāng)?shù)氐纳镔|(zhì)資源而作為非糧的一木薯,由于產(chǎn)其發(fā)酵能源酒精優(yōu)點(diǎn)非常突出。酒精產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粭l涉及量大、帶動(dòng)面廣發(fā)展?jié)摿Υ?成為政府目前考慮的唯農(nóng)業(yè)工業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)影響木薯灑精產(chǎn)業(yè)選擇。要支撐廣西周邊地區(qū)乙醇汽油10%的乙醇,廣西也必須充分考慮農(nóng)民種植木薯作物的經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)使用未來(lái)將建立100萬(wàn)t的燃料乙醇生產(chǎn)基地。如果這一目木薯原料發(fā)酵酒精的效益只有農(nóng)業(yè)和工業(yè)雙方共贏,其標(biāo)要實(shí)現(xiàn)燃料乙醇將有700萬(wàn)t鮮木薯的需求或270t產(chǎn)業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。印度國(guó)家糖業(yè)管理聯(lián)合于木薯片。而目前廣西的鮮木薯總產(chǎn)量仍未達(dá)到700萬(wàn)會(huì)主席Rao撰文叫比較各種能源作物單位面積酒精產(chǎn)t,況且廣西的木薯乙醇還受到食用酒精和木薯淀粉業(yè)的量認(rèn)為甘蔗與木薯產(chǎn)量最高(表1)。美國(guó)夏威夷冉生能極大競(jìng)爭(zhēng)如果將木薯淀粉的原料需求加以考慮廣西的源協(xié)會(huì)資料表明,在多種能源植物中能源甘蔗單位面積鮮木薯總產(chǎn)量要在1000t以上,才有可能滿足乙醇產(chǎn)酒精產(chǎn)量最多。業(yè)和淀粉產(chǎn)業(yè)對(duì)木薯原料的需求。燃料乙醇對(duì)木薯的需表1幾種作物單位面積的酒精產(chǎn)量求對(duì)我國(guó)的木薯產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)既是挑戰(zhàn),也是機(jī)遇。我國(guó)應(yīng)該作物作物產(chǎn)量酒精產(chǎn)率酒精產(chǎn)量緊緊抓住這個(gè)機(jī)遇,解決木薯產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期積累起來(lái)的問(wèn)(噸/頃·年)(升/噸)”(升頃·年)題將木薯產(chǎn)業(yè)提升至一個(gè)新高度,成為當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)重要甘蔗40~1202800~8400經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。木薯10~40甘薯10~401251250~50003木薯作為燃料乙醇的潛力和展望甜菜甜高粱20~60551100~3300木薯產(chǎn)業(yè)在廣西的種植歷史盡管較長(zhǎng),但由于其品400~1600種、種植措施等得不到重視,長(zhǎng)期存在薯品種結(jié)構(gòu)單一、品種退化、栽培管理粗放、產(chǎn)量低、收獲期過(guò)于集中,優(yōu)良從表1可以看出,木薯單位面積的酒精產(chǎn)量與甘蔗品種研發(fā)滯后等問(wèn)題艸。廣西目前的木薯發(fā)展猶如我國(guó)不相上下說(shuō)明種植木薯作物的經(jīng)濟(jì)性,也說(shuō)明木薯和甘甘蔗糖業(yè)開(kāi)發(fā)前的甘蔗種植業(yè),亟待開(kāi)發(fā)。我國(guó)的木薯產(chǎn)蔗是目前我國(guó)最適合生產(chǎn)酒精的原料,但受食糖安全影業(yè)如果能與甘蔗產(chǎn)業(yè)一樣,通過(guò)一段時(shí)期的發(fā)展后通過(guò)響,木薯和糖蜜成為我國(guó)目前非糧生物質(zhì)能源的原料選開(kāi)展新品種、開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)種植實(shí)行節(jié)本高產(chǎn)管理措施將擇其單產(chǎn)提高一倍,那么,我國(guó)100萬(wàn)t燃料乙醇生產(chǎn)對(duì)原1.3耐旱、耐貧瘠的種植優(yōu)勢(shì)料的需求將得以實(shí)現(xiàn)。木薯是非糧食農(nóng)產(chǎn)品,且對(duì)土質(zhì)要求低。從南緯3031提高木薯單產(chǎn),提高木薯總產(chǎn)量度至北緯30度,海拔1500m以下,年平均溫度在18℃提高木莫單產(chǎn)是木薯燃料乙醇可持續(xù)發(fā)展的主要手以上,無(wú)霜期8個(gè)月以上,年降雨量400mm以上的廣大段中國(guó)煤化工準(zhǔn)化種植來(lái)提高木薯地區(qū),無(wú)論平原丘陵、山地沙土壤土粘土荒地熟地的單CNMHG華南205和華南201均可種植特別是新開(kāi)墾的荒地種植其他作物產(chǎn)量低,這兩個(gè)品種并不是高產(chǎn)品種,我國(guó)培育出的新選048、至有種無(wú)收而種植木薯則可獲得相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量因而被GR81、GRl南植19桂熱引4號(hào)等,在多點(diǎn)試驗(yàn)中黎貞崇,梁秀明·木薯作為我國(guó)燃料乙醇原料的潛力分析均表現(xiàn)出高產(chǎn)性狀,其產(chǎn)量比華南205高。新選048在廣選擇。廣西的部分酒精生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)覺(jué)察到這一良機(jī),與西部分地區(qū)的產(chǎn)量畝產(chǎn)高達(dá)4.8t桂熱引4號(hào)畝產(chǎn)達(dá)4t東盟一些國(guó)家簽訂長(zhǎng)期的土地租賃協(xié)議?？梢哉f(shuō),我國(guó)的以上木薯種植競(jìng)爭(zhēng)已從國(guó)內(nèi)擴(kuò)展到了東盟各國(guó)。木薯良種的推廣模式可措鑒甘蔗良種的推廣模式。34充分利用東盟各國(guó)的木薯資源由于木薯的淀粉含量每提高1%,企業(yè)的收入也得到相2010年1月1日,中國(guó)一東盟自由貿(mào)易區(qū)正式開(kāi)始應(yīng)提高,因而“公司+基地+農(nóng)戶”良種推廣的模式會(huì)得運(yùn)行,由于中國(guó)與東盟各國(guó)建立了良好的經(jīng)濟(jì)合作關(guān)系到木薯乙醇生產(chǎn)企業(yè)的大力支持。如果在主產(chǎn)區(qū)的廣西,和互惠互利的經(jīng)濟(jì)合作協(xié)議,木薯干片的進(jìn)出口貿(mào)易有良種和節(jié)本種植技術(shù)推廣率達(dá)50%以上,畝產(chǎn)由平均良好的機(jī)制保障。以木薯為例,中國(guó)與泰國(guó)、越南均簽訂1.3畝提髙到2t畝是完全可能的,則可增產(chǎn)250萬(wàn)t了“早期收獲”協(xié)議,來(lái)自泰國(guó)和越南木薯干進(jìn)口可享受鮮木薯,可解決35萬(wàn)t燃料乙醇的原料問(wèn)題。通過(guò)良種零關(guān)稅優(yōu)惠政策,從而降低了進(jìn)口成本。從廣西的木薯乙和優(yōu)化栽培技術(shù),有50%左右質(zhì)量較好的耕地,通過(guò)加醇生產(chǎn)企業(yè)了解到,越南的木薯干片除含砂和熏蒸蟲(chóng)兩強(qiáng)出間管理,可以使木薯的單產(chǎn)從現(xiàn)在的13v畝提高個(gè)參數(shù)較差外,其白度細(xì)度、水分酸度、粘度、灰分都比到3t畝,則新增鮮木薯600萬(wàn)t,可解決85萬(wàn)t燃料乙國(guó)內(nèi)主產(chǎn)區(qū)平均質(zhì)量要好,而且木薯干片的淀粉含量大醇的原料問(wèn)題于70%水分小于15%隨著國(guó)內(nèi)對(duì)木薯原料需求的增3.2提高木薯抗寒能力,使木薯種植區(qū)域向北擴(kuò)張加,中國(guó)還要加大從越南、秦國(guó)進(jìn)口木薯原料的力度。根木薯雖能在相對(duì)惡劣環(huán)境下生長(zhǎng),由于木薯是熱帶、據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì),2006年1月,廣西口岸進(jìn)口木薯產(chǎn)品(主要亞熱帶作物,其種植區(qū)域必須是南緯30度至北緯30度,是木薯干片和木薯淀粉,下同)65萬(wàn)t;2007年1月廣西海拔1500m以下,且無(wú)霜期在8個(gè)月以上才能滿足木薯進(jìn)口木薯產(chǎn)品8.8萬(wàn)t,比2006年1月增長(zhǎng)354%可以的種植條件。如何突破這一區(qū)域是對(duì)我國(guó)木薯育種專家看出,從東盟國(guó)家進(jìn)口木薯是解決木薯燃料乙醇原料短的新挑戰(zhàn)。通過(guò)選育耐寒轉(zhuǎn)基因木薯新品種(品系),使我期缺口的一個(gè)重要途徑國(guó)在不爭(zhēng)奪現(xiàn)有耕地的基礎(chǔ)上,通過(guò)耐寒品種的推廣往4結(jié)語(yǔ)北擴(kuò)大種植面積,提高木薯總產(chǎn)量。因此,可通過(guò)轉(zhuǎn)基因方法將一些與提高植物抗寒性相關(guān)的功能性基因,如擬發(fā)展非糧燃料乙醇是我國(guó)解決未來(lái)能源緊缺的重要南芥基因CBF3、 AtGols3和ICEI,轉(zhuǎn)入木薯主栽品種,手段,我國(guó)必須著力解決非糧燃料乙醇原料來(lái)源問(wèn)題。在增加其抗寨性。如果培育并推廣耐寨木薯新品種,將木薯廣西發(fā)展100萬(wàn)+木警燃料乙醉是我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展種植北移2~5度,將擴(kuò)大種植面積50萬(wàn)公頃呵,增加鮮的重要內(nèi)容,不能因?yàn)樵诎l(fā)展過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)問(wèn)題而對(duì)我木薯產(chǎn)量1000萬(wàn)t,可生產(chǎn)燃料乙醇140萬(wàn)t國(guó)發(fā)展非糧生物質(zhì)能源提出異議。應(yīng)該深人分析目前木33利用荒山荒地?cái)U(kuò)大種植面積薯原料供應(yīng)過(guò)程當(dāng)中存在的問(wèn)題,不斷促進(jìn)木薯產(chǎn)業(yè)的提高木薯種植面積是提高總產(chǎn)量的簡(jiǎn)單而實(shí)用的辦可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)提高木薯單產(chǎn)擴(kuò)大種植面積提高木法,但擴(kuò)大種植面積不是簡(jiǎn)單的侵占其他作物式的擴(kuò)大薯抗寒能力、充分利用東盟的木薯資源,廣西的100萬(wàn)t面積而應(yīng)是利用荒山荒地、改造低產(chǎn)果園和樹(shù)體老化果燃料乙醇的木薯原料完全是有保障的,我國(guó)必須堅(jiān)定發(fā)園等多形式擴(kuò)大種植面積。在廣西木薯的主產(chǎn)區(qū)適宜種非糧生物質(zhì)能源之路。植木薯的邊際性荒地較多,近年廣西利用遙感技術(shù)遙測(cè)參考文獻(xiàn)到200萬(wàn)公頃的可利用荒地?？紤]到保護(hù)生物多樣性和[文玉萍榨季廣西木薯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及形勢(shì)分析[EBOL]地即p農(nóng)田作物的多樣性,建議最多開(kāi)發(fā)10%即20萬(wàn)公頃荒//www.cncassava.com/newsview.aspid=5220,2010-01-15地來(lái)種植木薯。這些荒山荒地的立地條件較差,土壤貧2]李奇?zhèn)テ輼s張遠(yuǎn)平能源甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展前眾瘠,有機(jī)質(zhì)含量低,如果用于發(fā)展果樹(shù)種植,也只能是低甘蔗糖業(yè),2004,(5):29-33產(chǎn)果園由于木薯適應(yīng)性強(qiáng)可在一些其他作物難產(chǎn)生經(jīng)B] Rao P J M Industrial utilization of sugar co-products[M]).Indianational Federation of Co-operatives Ltd, 1997. 274-276.濟(jì)效益的未開(kāi)發(fā)荒地種植,可拓展種植的面積潛力大。由[4]黎貞崇黃志民楊登峰等影響木薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利于木薯具有易種、易管、易收,方便貯運(yùn)等優(yōu)點(diǎn),適于組織因素及對(duì)策[可再生能源,20083):110-114貧困地區(qū)農(nóng)民大面積推廣種植,容易在短期內(nèi)形成木薯ByV中國(guó)煤化工決木薯燃料乙醉原料問(wèn)題種植和加工的集約化、規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化CNMHGII9東盟各國(guó)特別是我國(guó)的周邊國(guó)家有著豐富的土地資6姚來(lái),是x,甲T,呼個(gè)著以工程育種研究現(xiàn)狀與展望源,且處于未開(kāi)發(fā)狀態(tài),是我國(guó)擴(kuò)大木薯種植面積的又一門(mén)安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2007,35(6):1636-1637