开发甜高粱产业，解决能源、粮食安全及三农问题

北京绿能经济植物研究所

  摘要：甜高粱是一种开发潜力巨大的可用于能源、饲料的作物，若栽培甜高粱并制成甜高粱秸秆粉，

  其单位面积产量约为我国1999年小麦平均产量的6.9倍，玉米的5.5倍！种植 0.5亿亩的甜高粱的产

  量就等于种2.75亿亩玉米的产量，用节省下来的耕地加上2亿亩宜农荒地种植甜高粱，可产1 309亿

  升燃料酒精，足以满足近期我国对能源需求并增加3 088亿元的纯利润。甜高粱产业的发展将大大地

  促进我国许多产业的大发展，增加近2亿个就业机会，减少约 1.23 亿吨碳的排放。调整产业结构，

  大面积推广、种植甜高粱对能源、粮食的安全和环境保护、农民增收和解决“三农”问题具有重大

  的意义。

关键词：甜高粱； 生物能源； 粮食安全； 能源安全； 环境保护； 三农问题

中图分类号:S38 文献标识码：A

文章编号:1008-0864（2004）05-0055-04

      甜高粱（Sorghum bicolor (L.) Moench）也叫芦粟、甜秫秸、甜秆和糖高粱，为粒用高粱

  的一个变种，他同普通高粱一样，每亩地也能结出150-500kg的粮食，但它的精华主要在富含糖分

  的、单产可达 4,000—8,000kg/ 亩的茎秆。甜高粱茎秆可用于制糖、酿酒、制酒精燃料、造纸。

  “甜高粱——新的饲料作物”已被国家科委列为国家“九五”重点推广项目。现在，我们更加关注

  的是用甜高粱来解决我国的能源安全、粮食安全、环境保护和农村、农业、农民问题。

1. 能源安全的历史经验值得吸取

      1993年，中国成为石油净进口国。2001年，进口石油在消费中所占的比例为31%，2003年石油

  进口高达9,118万吨，2004年还有可能达到1.1-1.2亿吨，全年石油消耗将达到3亿吨。目前我国的

  日均石油进口量约为200万桶，石油进口依赖度已接近40%，据预测，到2030年进口石油在消费中所

  占的比例有可能达到84%。我国进口石油中56%来自中东，主要是伊朗、沙特阿拉伯和叙利亚，从世

  界石油战略的角度看，这种进口结构风险很大。我国的能源安全，已面临挑战。1973第一次世界能

  源危机使国际市场上的石油价格从每桶3美元涨到12美元，上涨了4倍。使美国国内生产总值下降了

  4.7%，使西欧的增长下降了 2.5%，日本则下降了7%。1979年第二次世界能源危机使国际市场上的

  石油价格从1978年的14美元涨到了1981年的35美元，那次危机使美国国内生产总值下降了 3%，我

  们虽未经历因石油短缺而造成国民经济的衰退，但这些教训值得吸取。

2．粮食安全，不容乐观

      自1996年以来，世界粮食产量出现停滞不前甚至呈下降趋势，1998-2000年间，连续3年出现

  负增长，2001/2002年度世界粮食库存量急剧下降，到2002年末，世界粮食库存量约为5.87亿吨，

  比上年度下降 8%^[14]。由于水土流失、水质恶化和却乏空间，水稻的种植面积正在不断减少，致

  使世界稻谷产量年增长率由上世纪70_~80年代为2.5_~3%，降至现在的1.5%。从2004年起到2050年，

  世界人口将由65亿增加到 80亿，粮食将面临更大的压力。从1997年到2003年的7年间，我国耕地

  从 19.5 亿亩锐减到18.5 亿亩，而这一时期我国人口却年平均增加1,000万人^[12]。粮食产量从

  1998年的5.12亿吨下降到2003年的4.4亿吨左右，其下降的7,000万吨产量相当于加拿大全国的年

  产量。 可耕地流失是我国粮食产量下降的主要原因，2003 年我国人均耕地面积已降至 1.425 亩

  ^[7]。自 1998 年以来，由于水位下降，荒漠化，城市扩张和汽车数量剧增等原因，耕地面积已由

  1998 年的9,000万公顷下降至7,600万公顷。中国每年的粮食缺口达5,000万吨，据专家估计，到

  2030年，中国人口将增至16亿，每年的粮食需求将达到6.4亿吨，远远超出目前的生产能力。我国

  曾提倡用陈粮生产酒精燃料，但对于一个具有13亿人口的国家来说，粮食安全是头等大事，用粮食

  生产酒精，一来效率远比甜高粱低，不合算；二来我们不可能有那么多粮食用来生产酒精，因此用

  高能作物甜高粱来生产酒精势在必行。

3. 环境保护，不可忽视

      目前全球土地沙漠化的情况严重，每年有240亿吨的地表土流失。近两年因此而损失36亿公顷

  耕地，相当于美国可耕地的总面积，占全球土地的1/4。沙漠化使全球10亿人口的生存条件受到严

  重威胁，每年造成的经济损失超过420亿美元。在中国西北地区，由长期过载放牧，导致草原退化，

  水土流失，生存环境恶化，全国有27%的地表沙漠化，而且每年还在以2,500平方公里的速度扩大。

  土地沙漠化每年给我国造成的经济损失约65亿元，严重威胁着4亿人口的生活^[10]，为此我国政府

  及时地提出了退耕还林、退耕还草的方针，发展甜高粱秸秆粉配合饲料的生产，将有助于这一政策

  的落实。

      世界正面临一场新的水危机。人类已用完了世界一半可获得的淡水，到 2050年，这一数字可

  能达到3/4。15亿人口无法获得饮用水。甜高粱生产每千克干物质需水分250—350kg，而小麦、大

  豆约需500—700 kg，因此选用耐旱的高能植物甜高粱，对于我国的农业生产的可持续发展显得格

  外重要。

      用汽油做燃料，使人们付出了沉重的代价， 尽管其价格相对便宜也得不偿失。全世界每年由

  于燃烧矿物燃料排放出来的碳达 60亿吨，成为大气中二氧化碳的主要来源，导致温室效应与酸雨

  的产生。近来大气中的二氧化碳的浓度已从工业革命前的280 ppm上升到2000年的416 ppm；20世

  纪80年代后，年平均增长率为0.4%，专家指出，如果温室气体在大气中增长速度保持在目前态势，

  那么至2100年温度将上升1.5—4.5(C，全球海平面将可上升一米左右^[13]。世界上有些城市和岛

  屿，有可能招来灭顶之灾。

4．我国人多地少，只能种高能作物

      全世界人均土地越来越少，1997年人均0.3 公顷, 到2000年,人均土地仅0.23ha^[15]，到了

  2030年，我国人口将增加至16亿左右，估计人均耕地将下降至0.05 ha。

      在生物量能源系统中，甜高粱是第一位的竞争者^[2]，在北京的7月20日至26日期间，甜高粱

  品种‘雷伊’平均每天长高12 cm^[9]，其生长速度无愧于“高能作物”的光荣称号。甜高粱等C₄

  植物的光合速率可达60-80 mg （CO₂）/平方分米·小时，而水稻、小麦等C₃作物只有10—34 mg

 （CO₂ ）/平方分米·小时，大豆和甜菜的光呼吸分别消耗掉其光合产物的47-75% 和34-55%，而甜

  高粱的光呼吸几乎未能测出。 甜高粱之所以高产，并非靠多施肥、多浇水，这也是我们开发“高

  能作物”的理论基础。美国每公顷甜高粱可产酒精6,106升，而被称为太阳能最有效的转化器的甘

  蔗，每公顷仅产酒精4,680升^[1]，约比甘蔗高30%；印度用甘蔗和甜高粱生产质量分数为99.5%无

  水酒精，甜高粱的单产为 5,700-6,500 升/公顷/年，比甘蔗的4,000-4,500升/公顷/年还高30%

  ^[4]。若将以下作物每公顷、 每天所合成的碳水化合物都转化为酒精的话，甜高粱为 48升，而玉

  米、小麦和粒用高粱则分别为15，3和9升，甜高粱的酒精产量约为玉米的3.2倍。我国是一个盛产

  高粱的国家，粒用高粱栽培面积达282.8万公顷，总产量达703.4万吨，总产量占全球的10.73%。

  1993年，我国甘蔗的单产与世界持平，甜菜的单产只有世界平均产量的54%，而粒用高粱的单产却

  为世界平均单产的 285%。 甜高粱的生物学特性与高粱类似，可见我国非常适合于甜高粱的栽培。

  事实也证明， 最符合我国国情、适合我国气候条件、既产粮食又产能源、产量最高的理想的作物

  就是甜高粱^[8]。1999年我国糖料作物平均产糖349 kg/亩，折产酒精为203升/亩；玉米平均单产

  为330 kg/亩，折产酒精133升/亩。甜高粱单产茎秆4,000-10,000 kg/亩，籽粒150-500 kg/亩。

  若以产茎秆 4,000 kg/亩和籽粒 200 kg/亩计算，折亩产酒精351升，为1999年我国糖料作物的

  173%；玉米的264%。

5 大面积种植甜高粱，对解决我国能源

及“三农”问题具有重大意义

      我国的粮食问题，实质上是饲料问题，2001年我国玉米播种面积3.64亿亩，总产量11408.8

  万吨，其中68%用作饲料，13%用于食用，8%用于工业深加工^[11]。我们若将玉米种植面积的55%，

  即2亿亩用来种植高能作物甜高粱，那么许多困扰我们的难题也就迎刃而解。用其中的0.5亿亩栽

  培饲用甜高粱，应用北京绿能经济植物研究所新近育成的新品种和具有自主知识产权的甜高粱秸

  秆粉配合饲料（发明专利：ZL 99106068.7）技术进行深加工，既可满足饲料工业的要求。甜高

  粱秸秆粉的热值（总能）高达 4.23 兆卡/ kg，为中国23个省、市120个玉米样品平均值3.97兆

  卡/kg的 107%，粒用高粱的 110%，稻谷的 114%，马铃薯干粉的123%。甜高粱亩产茎叶5,000-

  10,000 kg，以6,000 kg鲜饲料和200kg高粱米计算，可生产甜高粱秸秆粉1,820kg，这1820kg

  是我国1999年小麦平均产量的6.9倍，玉米平均产量的5.5倍^[5]！这0.5亿亩甜高粱秸秆粉的产量

  就等于或高于种2.75亿亩玉米的饲料产量。其经济效益也远较玉米高：设亩产鲜饲料6,000 kg和

  200 kg籽粒，农民将鲜饲料以0.14元/ kg、高粱米以1元/ kg卖给高粱秸秆粉厂，那么，农民种

  甜高粱的收入为1040元/亩，扣除水、电、人工、肥料等费用250元，纯利润为790元/亩。甜高粱

  秸秆粉配合饲料以1.1元/kg计，每亩可产2002元，扣除原料成本1,040元和加工成本250元(人工、

  水、电、设备折旧、税收等)，纯利润为712元/亩，农民和企业总的纯利润为1,502元/亩， 0.5

  亿亩甜高粱的纯利润为 751亿元。若种玉米，按我国1999年单产330 kg/亩，即便收购价高达一

  元/kg，平均收入也只有330元，扣除水、电、人工、肥料等费用100元，每亩的纯利润也只有230

  元，0.5亿亩的玉米的纯利润也只有115亿人民币，调整一下种植结构， 0.5亿亩土地就增加产值

  636亿元！另外，在我国5.3亿亩^[6]的宜农荒地中拿出2亿亩加上上述的1.5亿亩玉米地共计3.5亿

  亩用来种植甜高粱以生产燃料酒精，以每亩产以最低的4,000 kg茎秆和200 kg籽粒计，每亩可产

  374升酒精，3.5亿亩可产酒精1,309亿升，约为目前全世界酒精总产量的397%，可制成E20的汽油

  醇6,545亿升，足以满足近期我国对能源需求。这3.5亿亩甜高粱生产酒精的产值约4,000亿元，种

  植及加工成本按每亩450元计算，其利润也将达2,425亿元，至少也可比玉米增加1,620亿元的纯收

  入。甜高粱为一种新的作物，增产潜力很大。若将茎秆的纤维也转化为酒精，其单位积产量又可增

  加1/3！应用新的甜高粱品种，单位面积产量又可提高40%以上！

      20世纪50-80年代，在甜高粱育种方面一直处于领先地位的美国，其最早的甜高粱品种“中国

  琥珀”是1853年通过法国从中国上海的崇明岛引进的；3000多年前我们的祖先最早开创了酿酒业，

  为现代世界燃料酒精的发展奠定了基础，20 世纪90年代以来，我们在甜高粱育种方面居世界领先

  地位，近期又取得突破性进展，新的甜高粱品种在生产上推广应用，将大大促进我国农业、畜牧业、

  制糖、酿酒、造纸及能源工业的发展。

      改革要有新思路，发展要有新举措，我国拟在未来20年中投入1,000亿美元使石油库存达440

  亿桶。若将用于建立石油贮备的1,000亿美元用来帮助农民开发遍布于全国各地的甜高粱燃料酒精

  产业——"地面油田"，这种贮备将更安全，而且每年还可节省用以购买石油的80多亿美元的外汇。

      中央一号文件指出：要把解决好农业、农村、农民问题做为全党工作的重中之重。开发甜高粱

  产业将是重要途径之一。仅调整一下种植结构和产业结构， 我国农村即可增加2,256亿元的纯利。

  甜高粱产业的发展必将大大地促进我国畜牧业、食品加工业、机械制造、交通运输等上、下游产业

  的蓬勃发展，增加大约 2 亿个就业机会并加速我国农村城市化的进程。巴西的 COPERSUCAR公司

  2001/02年度用甘蔗生产230万吨酒精，通过加工酒精和蔗渣，避免了 270万吨碳/年的排放^[3]，

  我们这1 309亿升酒精大概可减少1.23亿吨碳的排放。带来的不仅是能源的安全和清洁的环境，而

  且它将帮助8亿农民更快奔小康、开创我国农业和农村工作的新局面。

参考文献

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[15]．徐及，FAO简介，在第七届农业工程代表大会上的报告[R]，2004-5-17

Developing Sweet Sorghum Industry to Resolve the 

Problems of Food and Energy Security 

and Agriculture in China

LI Da-jue

(Beijing Green Energy Institute, Room 505, No. 8 Chuangxinlu,

 Changping District, Beijing, 102200)

  Abstract: Developing sweet sorghum industry and processing into Assorted Fodder 

  Powder of Sweet Sorghum Stalk and Leaves, the per unit fodder  yield would be 6.9 

  and 5.5 times of that of wheat and corn respectively in  1999. The production  of

  fodder produced from the 3.3 million ha of sweet sorghum would be equal to or more 

  than that from 18.3 million ha of maize. The other  23.3  million ha were used  to

  grow sweet sorghum for producing alcohol 1 309 hundred billion liter, it is enough

  for the current energy consumption in  China  and  it could  produce  pure  profit

  RMB3088 hundred billion  Yuan. The  development of  sweet  sorghum  industry  will 

  encourage the  development of  relative  enterprises and supply about 200 million 

  jobs for the society  and decrease the quantity of 123 million t CO2 released. It

  will give the Chinese people not only energy and food security, but also accelerate

  urbanization of village, and help the peasants to go to well-off life, initiating 

  a new aspect of agricultural and rural work in China.

  Key word: sweet sorghum; bioenergy; food security; energy security; environment 

  protection; "problems of farmer, agriculture and village" 

(本文发表于,《中国农业科技导报》2004年 第6卷 第5期55-58页)