能源植物PPT課件

1、前言： 然而在我國(guó)，現(xiàn)存可利用植物資源豐富，據(jù)60年代初的普查，按單項(xiàng)用途一種一次計(jì)，共2411種，尚不及全國(guó)植物種類(lèi)的1/10。中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，人均耕 地不到0.1hm2，要完全以農(nóng)產(chǎn)品為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料是不可能的。但中國(guó)有廣大的山區(qū)、沙區(qū)可供栽種喬灌木油料植物。作為生物質(zhì)燃料油的原料，油料植物不僅可以為我國(guó)的生物質(zhì)燃料油工業(yè)提供豐富的可再生原料，還有利于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，可增加農(nóng)民收入，解決部分農(nóng)村剩余勞動(dòng)力，對(duì)保障能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)和加工業(yè)發(fā)展、繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，將產(chǎn)生重要和深遠(yuǎn)的影響。 目前世界各國(guó)生物質(zhì)燃料油的用量都在100萬(wàn)t以下，所用原料各不相同。美國(guó)以大豆為原料

2、，歐洲以油菜籽為原料，巴西以蓖麻籽為原料，日本和中國(guó)以廢食用油為原料。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)新能源開(kāi)發(fā)利用時(shí)間相對(duì)較晚，新能源生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)較低。由于技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度不高，導(dǎo)致我國(guó)新能源開(kāi)發(fā)利用成本高，相對(duì)于同類(lèi)產(chǎn)品，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力弱。第1頁(yè)/共35頁(yè)一，能源植物概述 所謂的能源植物，是經(jīng)專(zhuān)門(mén)種植，含糖類(lèi)(碳?xì)浠衔?較高，用于提供能源原料的草本和木本植物。主要是某些農(nóng)作物及有機(jī)殘留物，林木、森林工業(yè)殘留物，藻類(lèi)、水生植物也是有待開(kāi)發(fā)的能源植物。使用植物作為能源，可以作為固體燃料，或借助科學(xué)方法轉(zhuǎn)換為炭、可燃?xì)饣蛏镌偷取?能源植物油是一類(lèi)貯存于植物器官中，經(jīng)加工后可以提取植物燃料油的油性物質(zhì)

3、。它通過(guò)植物有機(jī)體內(nèi)一系列的生理生化過(guò)程而形成，以一定的結(jié)構(gòu)與形式存在于油脂或揮發(fā)性油類(lèi)等物質(zhì)中。它不斷地在植物器官中積累，可被人們用多種方式對(duì)其進(jìn)行不斷地采集，具有可再生性。其中種子含油量在40%以上的植物為154種。 能源油料植物是一類(lèi)含有能源植物油成分的植物種（或變種），是一類(lèi)可再生資源。植物燃料油是通過(guò)油料植物油的提取加工后生產(chǎn)出的一種可以替代石化能源的燃料性油料物質(zhì)。 第2頁(yè)/共35頁(yè)富含類(lèi)似石油成分的能源植物續(xù)隨子、綠玉樹(shù)、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡膠樹(shù)等均屬此類(lèi)植物。例如巴西橡膠樹(shù)分泌的乳汁與石油成分極其相似，不需提煉就可以直接作為柴油使用，每一株樹(shù)年產(chǎn)量高達(dá)40L。我國(guó)海南省特

4、產(chǎn)植物油楠樹(shù)的樹(shù)干含有一種類(lèi)似煤油的淡棕色可燃性油質(zhì)液體，在樹(shù)干上鉆個(gè)洞，就會(huì)流出這種液體，也可以直接用作燃料油。依據(jù)其能源植物在不同用途上的分類(lèi)可以劃分為：富含高糖、高淀粉和纖維素等碳水化合物利用這些植物所得到的最終產(chǎn)品是乙醇。這類(lèi)植物種類(lèi)多，且分布廣，如木薯、馬鈴薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高粱、玉米等農(nóng)作物都是生產(chǎn)乙醇的良好原料。第3頁(yè)/共35頁(yè)富含油脂的能源植物這類(lèi)植物既是人類(lèi)食物的重要組成部分,又是工業(yè)用途非常廣泛的原料。對(duì)富含油脂的能源植物進(jìn)行加工是制備生物柴油的有效途徑。世界上富含油的植物達(dá)萬(wàn)種以上，我國(guó)有近千種，有的含油率很高，如桂北木姜子種子含油率達(dá)64.4%，樟科植物黃

5、脈釣樟種子含油率高達(dá)67.2%。這類(lèi)植物有些種類(lèi)存儲(chǔ)量很大，如種子含油達(dá)15%25%的蒼耳子廣布華北、東北、西北等地，資源豐富，僅陜西省的年產(chǎn)量就達(dá)1.35萬(wàn)噸。集中分布于內(nèi)蒙、陜西、甘肅和寧夏的白沙蒿、黑沙蒿，種子含油16%23%，蘊(yùn)藏量高達(dá)50萬(wàn)t。水花生、水浮蓮、水葫蘆等一些高等淡水植物也有很大的產(chǎn)油潛力。用于薪炭的能源植物這類(lèi)植物主要提供薪柴和木炭。如楊柳科、桃金娘科桉屬、銀合歡屬等。目前世界上較好的薪炭樹(shù)種有加拿大楊、意大利楊、美國(guó)梧桐等。近來(lái)我國(guó)也發(fā)展了一些適合作薪炭的樹(shù)種，如紫穗槐、沙棗、旱柳、泡桐等，有的地方種植薪炭林35年就見(jiàn)效，平均每公頃薪炭林可產(chǎn)干柴15t左右。美國(guó)種植的

6、芒草可燃性強(qiáng)，收獲后的干草能利用現(xiàn)有技術(shù)輕易制成燃料用于電廠發(fā)電。 第4頁(yè)/共35頁(yè)現(xiàn)當(dāng)今已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的能源植物主要有：麻瘋樹(shù)、油楠、油菜、向日葵、棕櫚、花生菊芋、甘蔗、甜高粱 。下面主要對(duì)以上9種能源植物進(jìn)行描述。第5頁(yè)/共35頁(yè)麻瘋樹(shù)（Jatropha curcas L ） 麻風(fēng)樹(shù)為喜光陽(yáng)性植物，根系粗壯發(fā)達(dá)，具有較強(qiáng)的耐干旱瘠薄能力，枝、干、根近肉質(zhì)，組織松軟，含水分、漿汁多、有毒性而又不易燃燒，抗病蟲(chóng)害。 第6頁(yè)/共35頁(yè) 原產(chǎn)美洲，現(xiàn)廣泛分布于亞熱帶及干熱河谷地區(qū)，我國(guó)引種有300多年的歷史。野生麻風(fēng)樹(shù)分布于兩廣、瓊、云、貴、川等省，以及非洲的莫桑比克、贊比亞等國(guó)，澳大利亞的昆士蘭及

7、北澳地區(qū)，美國(guó)佛羅里達(dá)的奧蘭多地區(qū)、夏威夷群島地區(qū)等均有分布。干熱河谷野生狀態(tài)下的種子，一般一年一熟，少有一年兩熟，枝、干具再生能力，種子發(fā)芽率在90%以上。麻瘋樹(shù)生長(zhǎng)迅速，生命力強(qiáng)，在部份地方可以形成連片的森林群落。由于該樹(shù)種植可用桿插法繁殖，而且成活率高，生長(zhǎng)速度快，頭年就有收成，產(chǎn)量逐年增加，果實(shí)采摘可達(dá)50年。近年來(lái)，由于退耕還林的推動(dòng)，各地大量種植。目前僅四川一地的麻瘋樹(shù)資源量即在26萬(wàn)畝以上，可產(chǎn)種籽17萬(wàn)噸，可提煉麻瘋樹(shù)油6萬(wàn)噸。 麻風(fēng)樹(shù)有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是國(guó)際上研究最多的能生產(chǎn)生物柴油的能源植物之一，是世界公認(rèn)的最有可能成為未來(lái)替代化石能源的具有巨大開(kāi)發(fā)潛力的樹(shù)種，則被認(rèn)為是極

8、具煉柴油開(kāi)發(fā)潛力的一種。同化石柴油相比，麻瘋樹(shù)油是一種綠色柴油，它對(duì)環(huán)境友好（麻瘋樹(shù)油硫含量低，SO2和硫化物排放量比0#柴油低10倍），低溫啟動(dòng)性能好（無(wú)添加劑冷凝點(diǎn)達(dá)-20），潤(rùn)滑功能強(qiáng)（噴油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長(zhǎng)），安全性能高（閃點(diǎn)高，不屬于危險(xiǎn)品，運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便），燃料性能佳（十六烷值高，燃燒性能好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性，使催化劑和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的使用壽命加長(zhǎng)），而且具有可再生性。最近用麻風(fēng)樹(shù)油作燃油的研究取得了較大進(jìn)展，經(jīng)改性的麻瘋樹(shù)油可適用于各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，并在閃點(diǎn)、凝固點(diǎn)、硫含量、一氧化碳排放量、顆粒值等關(guān)鍵技術(shù)上均優(yōu)于國(guó)內(nèi)零號(hào)柴油，達(dá)到符合歐四標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油

9、，成分接近石化柴油，油流動(dòng)性好，其中含有油酸、亞油酸、棕櫚油酸等不飽和脂肪酸。 第7頁(yè)/共35頁(yè)油楠（Sindora glabra Merr. ex de Wit ）油楠是常綠闊葉喬木，高2030米，胸徑1米以上，樹(shù)干挺拔，高大魁梧。一般從樹(shù)苗到成品樹(shù)需要5年左右的時(shí)間。葉子為偶數(shù)羽狀復(fù)葉，小葉210對(duì)；小葉對(duì)生而微偏斜，革質(zhì)，橢圓形或長(zhǎng)橢圓形，長(zhǎng)510厘米，寬2.55厘米，先端急尖或驟尖，基部鈍形或圓，無(wú)毛。 油楠的花期為45月，花排成頂生的圓錐花序，長(zhǎng)1520厘米，密生黃色毛；花較小，雌雄同體；萼片4片, 兩片2合生，最上面的闊卵形，其他3片橢圓狀披針形，長(zhǎng)約78毫米，外面密生黃棕色絨毛，

10、萼片外面常有軟刺（國(guó)產(chǎn)種），有一極短的管和基生的花盤(pán)，裂片4片，上面2枚合生；花瓣通常為一片，很少2片，被包于最上面萼片內(nèi)，外面密生長(zhǎng)柔毛；雄蕊10枚，上面1枚稍短而無(wú)花藥，其他9枚合生成一束，花絲基部連合，上面1枚的最長(zhǎng)，突出；花藥丁字著生，花柱長(zhǎng)，拳卷。子房近卵形，密生毛，具有短柄，有胚珠27顆； 油楠的莢果成熟期為68月，莢果扁平，斜圓形，長(zhǎng)48厘米，闊3.84.7厘米，果瓣堅(jiān)硬，有散生、短的直刺，很少無(wú)刺，刺在受到損傷時(shí)常有膠汁流出；種子12顆，含油量較高，可入藥。 第8頁(yè)/共35頁(yè)油楠是熱帶、亞熱帶的能源樹(shù)種，其樹(shù)干木質(zhì)內(nèi)含有豐富的一種淡棕色可燃性油質(zhì)液體，氣味清香，顏色如同煤油，用

11、棉花蘸上一點(diǎn)火就著，可燃性能與柴油相似，經(jīng)過(guò)濾后可直接供柴油機(jī)使用，可作為柴油的代用品。當(dāng)油楠長(zhǎng)到1215米高，胸徑4050厘米時(shí)，油楠樹(shù)的心材部位就能形成黃色油狀樹(shù)液，分泌出樹(shù)脂。當(dāng)削開(kāi)它的韌皮部或砍斷枝丫時(shí)，油脂就會(huì)從傷口自行溢出。林業(yè)工人和當(dāng)?shù)鼐用癯Ｓ脕?lái)點(diǎn)燈照明，叫它“煤油樹(shù)”。 根據(jù)資料記載，油楠出油率高達(dá)90%以上。人們?cè)诓杉烷臉?shù)脂時(shí)，一般采用兩種辦法。一是在樹(shù)干上鉆個(gè)5厘米大小的孔，然后插入竹筒，經(jīng)過(guò)23小時(shí)后，從孔中即可流出510升的油液，這樣下來(lái)一株成年油楠一年可產(chǎn)50斤油，最多可產(chǎn)100斤。而是直接將油楠伐倒取油，一株伐倒后的油楠可從樹(shù)心中流出幾十斤油狀物。在采伐過(guò)程中，

12、有的植株鋸到心材時(shí)，“柴油”就順流而出，樹(shù)液溢如泉涌；有的則在伐倒的樹(shù)干斷面上，漸漸分泌出“油”來(lái)。一棵大樹(shù)采集一次就能流出78斤油，一天能產(chǎn)“柴油”1015千克。1981年初，華南植物研究所的科研人員，從吊羅山林區(qū)采集了油楠樹(shù)脂的樣本，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、蒸餾、化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油液中75%左右是無(wú)色透明具有清淡木香香氣的芳香油，25%是棕色樹(shù)脂類(lèi)殘?jiān)?。芳香油中?1種化合物，其中依蘭烯含量40.8%，丁香烯30.5%、杜松烯6.4%，其他華拔烯、蛇麻烯等都在4.4%以下。 油楠在我國(guó)海南島還有一定的蘊(yùn)藏量，在石油等礦物資源不斷枯竭的今天，人們?cè)俅伟炎⒁饬D(zhuǎn)向可再生資源森林，而生長(zhǎng)在海南島的油楠，是我國(guó)未來(lái)很

13、有希望的能源植物。為此，我國(guó)政府和有關(guān)部門(mén)已制定了保護(hù)和發(fā)展計(jì)劃，在廣東、廣西和福建等省區(qū)已成功引種栽培。 第9頁(yè)/共35頁(yè)油菜（Brassica campestris L. ） 油菜為十字花科，蕓苔屬，一年生草本。直根系。莖直立，分枝較少，株高30-90cm。葉互生，分基生葉和莖生葉兩種?；~不發(fā)達(dá)，匍匐生長(zhǎng)，橢圓形，長(zhǎng)10-20cm，有葉柄，大頭羽狀分裂，頂生裂片圓形或卵形，側(cè)生琴狀裂片5對(duì)，密被刺毛，有蠟粉。莖生葉和分枝葉無(wú)葉柄，下部莖生葉羽狀半裂，基部擴(kuò)展且抱莖，兩面有硬毛和緣毛；上部莖生時(shí)提琴形或披針形，基部心形，抱莖，兩側(cè)有垂耳，全緣或有技狀細(xì)齒?？偁顭o(wú)限花序，著生于主莖或分枝頂

14、端?；S色，花瓣4，為典型的十字型。雄蕊6枚，為4強(qiáng)雄蕊。長(zhǎng)角果條形，長(zhǎng)3-8cm，寬2-3mm，先端有長(zhǎng)9-24mm的喙，果梗長(zhǎng)315mm。種子球形，紫褐色。細(xì)胞染色體：2n=20。 第10頁(yè)/共35頁(yè)北方小油菜原產(chǎn)中國(guó)西部，分布于中國(guó)的西北、華北、內(nèi)蒙古及長(zhǎng)江流域各?。▍^(qū)）世界各地也廣泛分布。 菜油直接作為工業(yè)用油主要用于以下幾個(gè)方面： 潤(rùn)滑油與脫模劑 菜油在高溫下不易揮發(fā)，是良好的潤(rùn)滑油和脫模劑；而且芥酸含量越高，潤(rùn)滑性能越好，使用壽命愈長(zhǎng)。原因是高芥酸油中含有鏈型聚甲烯，有顯著的潤(rùn)滑特性。一般每1000萬(wàn)畝鑄鋼需1400噸高芥酸油 淬火油 淬火油是使金屬迅速散熱而得到一定結(jié)構(gòu)的加工方法

15、。菜油宜作為金屬熱處理的淬火油和淬火油的添加劑，因?yàn)楦呓嫠岵擞头悬c(diǎn)、閃點(diǎn)高。熱容量大，淬火冷卻速度為160/秒，而礦物油僅為100/秒。 燃料油 目前世界上能源短缺，利用菜油作燃料油已在很多國(guó)家進(jìn)行了試驗(yàn)，如瑞典用菜油與礦物混合（50：50）作拖拉機(jī)燃料油，其功率不變，又無(wú)其他不良影響。但菜油作柴油機(jī)油在長(zhǎng)期使用中，噴油器容易積碳，潤(rùn)滑油易被燃燒產(chǎn)物污染，引起零件損壞，尚有待進(jìn)一步研究解決。 第11頁(yè)/共35頁(yè)棕櫚（Trachycarpus fortunei(Hook.) H.Wendl ）棕櫚樹(shù)屬常綠喬木。樹(shù)干圓柱形，高達(dá)10m，干莖達(dá)24cm。常殘存有老葉柄及其下部的葉崤，葉簌豎干頂，形如

16、扇，近圓形，莖50-70cm，掌狀裂深達(dá)中下部；葉柄長(zhǎng)40-100cm，兩側(cè)細(xì)齒明顯。雌雄異株，圓錐狀肉穗花序腋生，花小而黃色。核果腎狀球形，莖約1cm，藍(lán)褐色，被白粉?；ㄆ?-5月，10-11月果熟。 第12頁(yè)/共35頁(yè) 油棕櫚是棕櫚科兩種產(chǎn)油植物的統(tǒng)稱(chēng)，屬于經(jīng)濟(jì)作物。分為兩種，一種是原產(chǎn)于西非的非洲油棕櫚，分布范圍為安哥拉至岡比亞的西非地區(qū)、以及馬來(lái)西亞和印度尼西亞。另一種是中美洲和南美洲北部的美洲油棕櫚（又稱(chēng)黑果棕櫚）。 西非地區(qū)傳統(tǒng)的棕櫚油提取方法是先將果實(shí)搗碎、煮熟，破壞其果肉內(nèi)的脂解酶，再加熱后即可取下析出的凝皮狀油脂。這種方法可以提取果實(shí)內(nèi)50%至55%的油脂，稱(chēng)為“軟式加工法”

17、。后來(lái)對(duì)這種方法加以改進(jìn)，加入酵母并用沸水煮，利用更高的溫度提取更多（可達(dá)65%）的油脂，這一方法被稱(chēng)為“硬式加工法”。這兩種方法都只能提取果肉內(nèi)的油脂。歐洲人引入榨油機(jī)以及汽油溶脂等方法后，油脂提取率升至90%以上。油棕櫚的果仁和果殼纖維富含油脂，可以提取果仁油和囊果被油，但其成分與果肉中所含油脂不同。 油棕櫚是油料作物種產(chǎn)油量最高的一種，經(jīng)濟(jì)種植平均每公頃產(chǎn)油約1噸。第13頁(yè)/共35頁(yè)花生（Arachis hypogaea ） 花生的果實(shí)為莢果，通常分為大中小三種，形狀有蠶繭形，串珠形和曲棍形。蠶繭形的莢果多具有種子2粒，串珠形和曲棍形的莢果，一般都具有種子3粒以上。果殼的顏色多為黃白色，

18、也有黃褐色、褐色或黃色的，這與花生的品種及土質(zhì)有關(guān)?；ㄉ麣?nèi)的種子通稱(chēng)為花生米或花生仁，由種皮、子葉和胚三部分組成。種皮的顏色為淡褐色或淺紅色。種皮內(nèi)為兩片子葉，呈乳白色或象牙色。 第14頁(yè)/共35頁(yè) 花生為豆科作物，優(yōu)質(zhì)食用油主要油料品種之一，又名“落花生”或“長(zhǎng)生果”。落花生源于山東乳山，花生是一年生草本植物。起源于南美洲熱帶、亞熱帶地區(qū)。約于十六世紀(jì)傳入中國(guó)，十九世紀(jì)末有所發(fā)展?，F(xiàn)在全國(guó)各地均有種植，主要分布于遼寧、山東、河北、河南、江蘇、福建、廣東、廣西、貴州、四川等地區(qū)。 種子含油4555%，少數(shù)品種可達(dá)60%左右，是植物油提取的良好植物資源。在紡織工業(yè)上可用作潤(rùn)滑劑，機(jī)械制造工業(yè)

19、上用作淬火劑。 第15頁(yè)/共35頁(yè)菊芋（Jerusalem Artichoke ） 菊芋是多年生草本植物，高1-3m。具塊狀地下莖。莖直立，上部分枝，被短糙毛或剛毛?；咳~對(duì)生，上部葉互生；有葉柄，葉柄上部有狹翅；葉片卵形至卵狀橢圓形，長(zhǎng)10-15cm，寬3-9cm，先端急尖或漸尖，基部寬楔形，邊緣有鋸齒，上面粗糙，下面被柔毛，具3脈。頭狀花序數(shù)個(gè)，生于枝端，直徑5-9cm，有1-2個(gè)線狀披針形的苞葉；總苞片披針形或線狀披針形，開(kāi)展；舌狀花中性，淡黃色，特別顯著；管狀花兩性，陰云育，花冠黃色、棕色或紫色，裂片5。瘦果楔形；冠毛上端常有2-4個(gè)具毛的扁芒?；ㄆ?-10月。耐寒抗旱，塊莖在-30的

20、凍土層中可安全越冬。早春幼苗能忍受輕霜，秋季成葉能忍受短期-4-5。溫帶1822，光照12小時(shí)，有利于塊莖形成。耐瘠薄，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，除酸性土壤，沼澤和鹽堿地帶不宜種植外，一些不宜種植其他作物的土地，如廢墟、宅邊、路旁都可生長(zhǎng)。1、抗逆性強(qiáng)：在年積溫2000以上，年降水150毫米以上，-40至-50的高寒沙荒地只要塊莖不裸露均能生長(zhǎng)。 2.、抗旱抗風(fēng)沙：菊芋塊莖在沙下30厘米內(nèi)均可利用本身的養(yǎng)分、水分及強(qiáng)大的根須正常萌發(fā)；塊莖、根系儲(chǔ)存水分能力強(qiáng)，待干旱期維持生長(zhǎng)所需；隨著根莖發(fā)達(dá)，起到固沙作用。 3.、再生性極強(qiáng)：一次種植可永續(xù)繁衍。大旱時(shí)，地上莖葉全部枯死，但一旦有水，地下莖又重新萌發(fā)；

21、每一復(fù)生塊莖，都分蘗發(fā)芽，年增殖速度可達(dá)20倍。菊芋籽落地扎根，四處繁衍； 4.、無(wú)病蟲(chóng)害：在生長(zhǎng)期內(nèi)，無(wú)須施肥、打藥、除草、管理。一旦形成連片，人、畜都很難破壞其繁衍發(fā)展。第16頁(yè)/共35頁(yè) 全球油價(jià)上漲及能源危機(jī)的背景下生物柴油技術(shù)引人注目。菊芋塊莖中富含系列多聚果糖-菊粉，而經(jīng)提取后的菊粉（多聚果糖）經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，可以轉(zhuǎn)化為果寡糖，果寡糖中含有的高果寡糖加入大腸桿菌后經(jīng)過(guò)細(xì)胞工廠的作用，即可轉(zhuǎn)化為生物柴油。2007年中科院在這項(xiàng)技術(shù)有了突破，課題組的科學(xué)家們正在尋求更為經(jīng)濟(jì)、便捷、簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化過(guò)程和方法，從而最大限度的降低成本，最終實(shí)現(xiàn)商品化、產(chǎn)業(yè)化，讓機(jī)動(dòng)車(chē)真正能夠告別天然柴油或汽

22、油，讓人類(lèi)擺脫能源危機(jī)的威脅。第17頁(yè)/共35頁(yè)甘蔗（Saccharum ） 甘蔗是一種一年生或多年生宿根熱帶和亞熱帶草本植物，屬C4作物。甘蔗稈直立，粗壯多汁，表面常披白粉。葉為互生，邊緣具小銳齒狀，花穗為復(fù)總狀花序。甘蔗為喜溫、喜光作物，年積溫需55008500，無(wú)霜期330d以上，年均空氣濕度60%，年降水量要求8001200mm，日照時(shí)數(shù)在1195小時(shí)以上。甘蔗對(duì)土壤的適應(yīng)性比較廣泛，以粘壤土、壤土、砂壤土較好。土壤pH值在4.58.0,甘蔗都能生長(zhǎng)，但以土壤pH值6.57.5為適宜。 甘蔗下半截甜。這是因?yàn)樵诟收岬纳L(zhǎng)過(guò)程中，它吸取的養(yǎng)料除了供自身生長(zhǎng)消耗外，多余的部分就貯存起來(lái)了，

23、而且大多貯藏在根部。甘蔗莖稈所制造的養(yǎng)料大部分都是糖類(lèi)，所以甘蔗根部的糖分最濃。除此之外，甘蔗的葉子和梢頭部分要積聚充分的水分，以供葉的蒸騰作用所需，根部的水分相對(duì)來(lái)說(shuō)就很少，梢頭的大量水分沖淡了糖分，所以梢頭沒(méi)有根部甜。 甘蔗原產(chǎn)于印度，現(xiàn)廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)。甘蔗種植面積最大的國(guó)家是巴西，其次是印度，中國(guó)位居第三，種植面積較大的國(guó)家還有古巴、泰國(guó)、墨西哥、澳大利亞、美國(guó)等。中國(guó)蔗區(qū)主要分布在廣西（產(chǎn)量占全國(guó)60%）、廣東、臺(tái)灣、福建、四川、云南、江西、貴州、湖南、浙江、湖北等省(自治區(qū))。 第18頁(yè)/共35頁(yè) 甘蔗可制成蔗糖酯、果葡糖漿等。蔗渣、廢蜜和濾泥等可制成紙張、纖維板、碎粒板

24、、糠醛、飼料、食用品培養(yǎng)基、酒精、干冰、酵母、檸檬酸、賴(lài)氨酸、冰醋酸、味精、甘油、水泥、肥料等。蔗梢、蔗葉、蔗渣糠、廢糖蜜或酒精廢液作牛、羊等可作反芻動(dòng)物的飼料；把糖蜜、濾泥摻到谷物類(lèi)飼料中可制成顆粒飼料；糖廠排出的廢渣、廢液又可作甘蔗的肥料。 甘蔗是中國(guó)制糖的主要原料。在世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖約占65%，中國(guó)則占80%以上。糖是人類(lèi)必需的食用品之一，也是糖果、飲料等食品工業(yè)的重要原料。同時(shí)，甘蔗還是輕工、化工和能源的重要原料。因而，發(fā)展甘蔗生產(chǎn)，對(duì)提高人民的生活、促進(jìn)農(nóng)業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，乃至對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都具有重要的地位和作用。 第19頁(yè)/共35頁(yè)甜高粱（Sorghum bicolo

25、r (L.) Moench ） 是禾本科高粱屬一年生草本植物，為高粱的一個(gè)變種。亦名甜高粱或蘆粟。中國(guó)北方叫甜秫稈，南方叫蘆穄。是一種糖料作物，也是優(yōu)良的飼料作物和能源作物。植物學(xué)性狀與高粱相似。不同之處是苗期分蘗力強(qiáng)，葉脈有蠟質(zhì)。呈青灰色，莖髓部含有甜的生汁。再生力強(qiáng)，籽粒較小。 第20頁(yè)/共35頁(yè) 甜高粱稈生產(chǎn)燃料乙醇，如今在黑龍江省大慶訕即將成為現(xiàn)實(shí)，一個(gè)利用甜高粱秸稈年產(chǎn)50萬(wàn)噸乙醇的萬(wàn)畝“甜高粱”綠色能源生產(chǎn)基地將在哈大齊工業(yè)走廊經(jīng)濟(jì)區(qū)呈現(xiàn)出生機(jī)盎然的活力。 隨著世界能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，生物能源的開(kāi)發(fā)與利用愈顯緊迫。燃料乙醇是無(wú)限閉路循環(huán)的清潔能源，是永恒的可再生能

26、源。作為燃料乙醇的一種原料，甜高粱在可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃中，被列為生物液體燃料的第一個(gè)來(lái)源。甜高粱是普通粒用高粱的一個(gè)變種，具有抗旱、耐澇、耐鹽堿、適應(yīng)性強(qiáng)、生物學(xué)產(chǎn)量高、糖分含量高等特點(diǎn)，是名副其實(shí)的高效能植物。 國(guó)內(nèi)唯一的甜高粱育種和技術(shù)推廣單位，北京桑梁技術(shù)發(fā)展中心的雅津系列甜高粱，自1965年開(kāi)始，45年來(lái)，已經(jīng)推廣到30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 第21頁(yè)/共35頁(yè)向日葵（Helianthus annuus ）1年生草本，高1.03.5米，對(duì)于雜交品種也有半米高的。莖直立，粗壯，圓形多棱角，被白色粗硬毛。葉通常互生，心狀 卵形或卵圓形，先端銳突或漸尖，有基出3脈，邊緣具粗鋸齒，兩面粗糙

27、，被毛，有長(zhǎng)柄。頭狀花序，極大，直徑1030厘米，單生于莖頂或枝端，常下傾?？偘鄬樱~質(zhì)，覆瓦狀排列，被長(zhǎng)硬毛，夏季開(kāi)花，花序邊緣生黃色的舌狀花，不結(jié)實(shí)?；ㄐ蛑胁繛閮尚缘墓軤罨?，棕色或紫色，結(jié)實(shí)。瘦果，倒卵形或卵狀長(zhǎng)圓形，稍扁壓，果皮木質(zhì)化，灰色或黑色，俗稱(chēng)葵花籽。性喜溫暖，耐旱。原產(chǎn)北美洲，世界各地均有栽培。 第22頁(yè)/共35頁(yè)二，通過(guò)能源植物發(fā)展生物質(zhì)能源的必要性 眾所周知，能源是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和石化能源的不斷開(kāi)發(fā)利用，有限的傳統(tǒng)的石化資源逐漸減少，能源危機(jī)已逐漸顯現(xiàn)。世界上許多國(guó)家都大力開(kāi)展生物再生性替代能源的研究、開(kāi)發(fā)、利用。其中德國(guó)發(fā)展最快、生物柴油年

28、總產(chǎn)量約為150萬(wàn)噸，占世界生物柴油總產(chǎn)量的90。我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，需要能源保障供應(yīng)。但我國(guó)屬于能源儲(chǔ)量相對(duì)較低的國(guó)家，人均擁有量較低，國(guó)內(nèi)能源不能滿(mǎn)足生產(chǎn)生活需要，2006年全國(guó)石油消3.2億噸，年進(jìn)口石油50以上，已成為世界第二大石油進(jìn)口國(guó)。目前，我國(guó)石油進(jìn)口一半來(lái)自中東地區(qū)，14來(lái)自非洲，其它來(lái)自俄羅斯、中亞等地。按國(guó)際慣例，當(dāng)一國(guó)的石油進(jìn)口量超過(guò)一億噸時(shí)，往往需動(dòng)用外交，經(jīng)濟(jì)手段來(lái)保證石油安全，能源外交已成為中國(guó)外交戰(zhàn)略中僅次于大國(guó)外交，周邊外交的第三環(huán)節(jié)。對(duì)此，能源問(wèn)題專(zhuān)家普遍認(rèn)為“存在相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)”，能源已上升到關(guān)平國(guó)家戰(zhàn)略的層次。國(guó)內(nèi)石油進(jìn)口的依賴(lài)度越來(lái)越大，迫切需要尋找新的能源

29、保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的需要。第23頁(yè)/共35頁(yè)1.可改善現(xiàn)有能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),降低石油進(jìn)口依存度 目前, 我國(guó)的能源形勢(shì)十分嚴(yán)峻, 資源短缺，消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一，石油的進(jìn)口依存度高。我國(guó)石油儲(chǔ)量?jī)H占世界總量的2%，消費(fèi)量卻是世界第二，且需求持續(xù)高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2010 年我國(guó)將進(jìn)口石油2.5 億噸，進(jìn)口依存度將超過(guò)50%2。能源安全令人擔(dān)憂(yōu)。因此，必須改變目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，向能源多元化和可再生清潔能源方向發(fā)展。在眾多的可再生能源和新能源中，生物質(zhì)能源的規(guī)?；_(kāi)發(fā)無(wú)疑是降低石油進(jìn)口依存度、保障能源安全的重要途徑。生物質(zhì)能源原料供應(yīng)充足，成本低廉且相對(duì)穩(wěn)定，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場(chǎng)前景。從能源當(dāng)量

30、上看，生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油和天然氣, 存量豐富且可再生。在所有新能源中，生物質(zhì)能與現(xiàn)代工業(yè)化技術(shù)和現(xiàn)代化生活有很大的兼容性，對(duì)常規(guī)能源有很強(qiáng)的替代能力9。2.減少二氧化碳排放，解決環(huán)境惡化作為人類(lèi)社會(huì)主要能量來(lái)源的煤炭、石油和天然氣等化石能源，經(jīng)過(guò)數(shù)百年的過(guò)度開(kāi)采和巨大消耗，已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地走向枯竭，而與之伴生的生態(tài)環(huán)境也呈現(xiàn)出不斷惡化的太勢(shì)，溫室效應(yīng)、沙塵暴、干旱與洪災(zāi)等問(wèn)題已嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的生存10。而發(fā)展新能源是減排溫室氣體，應(yīng)對(duì)氣候變化，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效途徑。目前，我國(guó)二氧化碳的排放總量?jī)H次于美國(guó)而居世界第二位，二氧化硫的排放量居世界第一位。我國(guó)二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放

31、量的90%、氮氧化物排放量的66.7%均來(lái)自燃煤。生物質(zhì)能源，不但在使用過(guò)程中不會(huì)大量產(chǎn)生二氧化碳，而且綠色植物在進(jìn)行光合作用時(shí)還要吸收大量二氧化碳，可明顯降低空氣污染和減少酸雨現(xiàn)象的發(fā)生。發(fā)展生物質(zhì)能源，以生物質(zhì)燃料替代煤炭，可減少二氧化碳排放；以生物燃油替代石化燃油，可減少碳?xì)浠?、氮氧化物等?duì)大氣的污染，將對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、減輕環(huán)境壓力作出巨大的貢獻(xiàn)11。第24頁(yè)/共35頁(yè)3.發(fā)展生物質(zhì)能源林，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，保障能源安全我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)，能源需求量持續(xù)增長(zhǎng)，能源安全不僅是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，更是政治問(wèn)題，保證能源安全，要多條腿走路，林木生物質(zhì)能源是能源替代的重要

32、組成部分。我國(guó)人多地少的國(guó)情決定了不能以農(nóng)作物為主生產(chǎn)生物質(zhì)能源，而豐富的林地資源可以培育生產(chǎn)液體燃料的原料林，以油料林果實(shí)為原料制取生物液體燃料已被國(guó)家列為能源發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。發(fā)展生物質(zhì)能源林是新時(shí)期賦予林業(yè)的新使命，也是保障國(guó)家能源安全的戰(zhàn)略需要，同時(shí)建設(shè)生物質(zhì)能源原料林對(duì)堅(jiān)持以人為本、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)、擴(kuò)大增加可再生能源、構(gòu)建安全經(jīng)濟(jì)清潔能源供應(yīng)體系、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等都有不可估量的影響。第25頁(yè)/共35頁(yè)4.充分利用邊際土地, 增加農(nóng)民收入我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)能源的蘊(yùn)藏量很大，每年可用總量折合約5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)有不宜種植糧食作物、但可以

33、種植能源植物的土地約1億公頃，可人工造林土地有311萬(wàn)公頃。這些土地多位于老、少、邊、窮地區(qū)。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民缺少致富途徑，依靠種植糧食作物收入很低。通過(guò)合理利用這些地區(qū)的鹽堿地、荒地和冬閑田等未利用或利用不充分的土地資源，種植甘蔗、甜高粱、薯類(lèi)、油菜等能源作物，可以為這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收開(kāi)辟一條途徑 能源是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)和人民生活水平的日益提高，我國(guó)能源需求和能源消費(fèi)呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。目前，在國(guó)內(nèi)消費(fèi)的化石能源中，除煤炭尚能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足外，國(guó)內(nèi)石油供給缺口非常巨大，石油進(jìn)口量逐年上升，石油的對(duì)外依存度迭創(chuàng)新高。2008年我國(guó)石油對(duì)外依存度已接近50%，2

34、020年預(yù)計(jì)將超過(guò)60%。在化石能源不可逆轉(zhuǎn)地走向枯竭和未來(lái)化石能源供需矛盾日益突出的情況下，不得不尋找替代能源來(lái)維持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)在世界能源結(jié)構(gòu)中所利用的化石能源主要包括煤炭、石油、天然氣，非化石能源主要包括水電、核電等。其中，化石能源具有不可再生性。據(jù)2008年7月8日跨國(guó)能源巨頭BP在北京發(fā)布的BP世界能源統(tǒng)計(jì)2008報(bào)告稱(chēng)，全球石油探明儲(chǔ)量在2007年基本未出現(xiàn)顯著變化，保持在1124萬(wàn)億桶水平，以目前的開(kāi)采速度可開(kāi)采41年，天然氣和煤炭可分別開(kāi)采60多年和150多年。前幾年我國(guó)出現(xiàn)的“油荒”、“煤荒”和“電荒”以及國(guó)際市場(chǎng)上的高油價(jià)，加重了人們對(duì)能源危機(jī)的擔(dān)心，促使我們更加關(guān)注

35、國(guó)家的能源供應(yīng)安全。大力開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能、太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源，從國(guó)家戰(zhàn)略高度和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度，可以解決能源供給安全問(wèn)題。第26頁(yè)/共35頁(yè)三，能源植物的發(fā)展現(xiàn)狀 能源問(wèn)題是21世紀(jì)人類(lèi)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，能源問(wèn)題成了世界各國(guó)共同面臨的難題。石化能源不僅不可再生，儲(chǔ)量有限，而且燃燒后釋放出大量的C02、S02、N02等有害氣體，嚴(yán)重污染了環(huán)境，導(dǎo)致溫室效應(yīng)、全球氣候變暖、生物物種多樣性降低、荒漠化等諸多生態(tài)問(wèn)題，嚴(yán)重影響著國(guó)家的資源安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，威脅著人類(lèi)的生存，因此礦物燃料的日趨枯竭和生態(tài)環(huán)境的日漸惡化，使人們?nèi)找嬷匾曆芯亢屠眯履茉?，以可再生能源?lái)替代有限的石化資源成為必然。從可持

36、續(xù)發(fā)展的角度來(lái)考慮，開(kāi)發(fā)可再生能源，發(fā)展能源植物是人類(lèi)未來(lái)的理想選擇。 隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)對(duì)能源的需求將會(huì)不斷增加，我國(guó)能源安全已面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。因此，加強(qiáng)生物能源的研究與開(kāi)發(fā)，篩選和種植優(yōu)質(zhì)、高效的能源植物，并將之轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料，既可以彌補(bǔ)石化燃料的不足，緩解過(guò)分依賴(lài)大量進(jìn)口石油的被動(dòng)局面，實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源安全戰(zhàn)略，又能發(fā)揮其保持水土和對(duì)低效土壤改良的作用，達(dá)到保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境的目的，并且建立中國(guó)能源植物種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)基地和生物燃油生產(chǎn)技術(shù)體系，對(duì)于中國(guó)能源植物資源的培育與利用，以及儲(chǔ)備后備能源都具有十分重要的意義。 第27頁(yè)/共35頁(yè)1，國(guó)外能源植物研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)70年代，國(guó)際

37、上出現(xiàn)了兩次石油危機(jī)，給世界經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的影響，使全球加大對(duì)新能源的關(guān)注。自美國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者卡爾文在加利福尼亞種植能源植物獲成功后，在世界各地相繼發(fā)現(xiàn)了一些“柴油樹(shù)”、“酒精樹(shù)”和“蠟樹(shù)”，迅速在全球掀起了一股開(kāi)發(fā)研究能源植物的浪潮，許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃，如日本的新陽(yáng)光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)和巴西的酒精能源計(jì)劃等。 2，我國(guó)能源植物研究現(xiàn)狀 我國(guó)能源植物的研究與開(kāi)發(fā)工作起步較晚，主要集中在用于生產(chǎn)生物柴油和生物醇類(lèi)燃料兩類(lèi)上。中國(guó)科學(xué)院植物所的試驗(yàn)表明，甜高粱是生產(chǎn)乙醇的最佳原料。近年來(lái)，沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院植物所等許多科研院校對(duì)甜高粱的品種改良及栽培技

38、術(shù)方面進(jìn)行了深入研究，并且培育出一些新品種?？萍疾繉⑻鸶吡磺o稈制取乙醇產(chǎn)業(yè)化示范分別列入了“國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃”和“國(guó)家863計(jì)劃”。在“十一五”期間，國(guó)家高粱改良中心將圍繞“超高產(chǎn)、高糖分、高轉(zhuǎn)化率、高效栽培技術(shù)”的“四高”目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)，選育出超高產(chǎn)甜高粱雜交種。第28頁(yè)/共35頁(yè) 目前，我國(guó)用于生產(chǎn)生物柴油的主要能源植物有油菜籽、小桐子等。我國(guó)是最大的油菜籽生產(chǎn)國(guó)，經(jīng)多年的研究發(fā)現(xiàn)，油菜是生產(chǎn)柴油的理想原料。1974年我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外品種，并在青海、甘肅、黑龍江等地大面積種植。1980年前后正式開(kāi)始油菜育種工作。目前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院武漢油料所已培育出含油量高達(dá)51.9的油菜品系。華中農(nóng)業(yè)

39、大學(xué)也在著力選育高產(chǎn)量、高含油量和與生物柴油的脂肪酸組成相適應(yīng)的脂肪酸組成高的“三高”油菜新品系，并取得了顯著進(jìn)展。我國(guó)共有鹽漬土地大約15108hm2，約相當(dāng)于可耕地的總面積。如此龐大的鹽潰土地是我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)能源極為重要的土地資源，充分利用鹽漬土地和咸水，引種適合鹽土環(huán)境的高產(chǎn)含油耐鹽能源植物，是符合國(guó)家戰(zhàn)略和能源戰(zhàn)略的重要舉措。中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所的張洪霞研究員已經(jīng)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將耐鹽、抗旱基因?qū)氲接筒酥校蛊淠茉邴}堿地上生長(zhǎng)，從而大量生產(chǎn)“燃料油”。 第29頁(yè)/共35頁(yè)我國(guó)幅員遼闊，地域跨度大，水熱資源分布多樣，能源植物資源種類(lèi)豐富，約有3萬(wàn)種維管束植物，僅次于印尼和巴西，其中有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物約15000