“低碳經濟”與紅麻發展

陳 安 國

(中國農業科學院麻類研究所,湖南長沙 410205)

1 “低碳經濟”賦予紅麻新的發展

2009年的聯合國氣候變化哥本哈根大會關于低碳經濟、新能源和節能減排等問題,直接關系到我國可持續性發展和若干年后我們到底可為子孫留下什么,是垃圾、充滿特大自然災害頻發和高溫與低溫氣候兩級分化嚴重的地球,還是到處充滿生機的和諧的綠色地球。

為迎接“低碳經濟”時代早日來臨,中國在聯合國舉行的氣候變化峰會上提出四點主張和四項措施,并承諾到 2020年,中國要增加森林面積4 000萬公頃,增加森林蓄積量 13億立方米,贏得了國際社會的高度評價和廣泛贊賞,展現了一個負責任的大國風范。

低碳經濟應該是低碳發展、低碳產業、低碳技術、低碳生活等一些經濟形態的總稱。其中之一包括增加碳匯特別是林、農業碳匯。所謂“農作物碳匯”,是指農作物能夠吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在作物或土壤中,從而減少二氧化碳在大氣中的濃度。作為“地球之肺”,農作物在降低大氣中溫室氣體濃度中,發揮著重要作用。農作物是利用太陽能的最大的載體之一,它不僅能夠提供人們衣食住行需要的物質材料,而且還能夠真實地吸收二氧化碳,是安全、實實在在的減排。

我們講的低碳經濟不是貧困經濟,在發展低碳經濟的過程中,要給人們創造良好的生活條件。比如說紅麻是重要紡織原料,還可制作優質的紙漿、生物質能源、活性碳、麻賽爾纖維、墻布、土工布、麻地膜、地毯、飼料、建材纖維板、塑料填充料等[1,2]。經研究紅麻作物吸收 CO2是一般林木的 3～5倍,可稱之為“碳匯之王”作物[3,4],是適應性廣、耐鹽堿、抗旱能力較強的生長快的一年生作物,作為一種新興的環保作物正在國際上受到高度重視。隨著全球環保意識的增強,化纖包裝的污染和成本的提升,天然纖維包裝回歸在即;減伐和禁伐森林的結果使木漿緊缺,價格不斷攀升,我國造紙原料木漿嚴重匱乏,高度依賴進口,進口價格長期受制于國際市場。2002以來進口均價持續上漲,從441.4美元/噸一路飆升到 2010年 3月的 875.6美元 /噸,上漲了433.8美元 /噸。隨著原料木漿價格成本的不斷提高,我國造紙行業發展嚴重受制于國際木漿市場。提高紙漿自給率,降低對外依存度成為我國造紙行業發展面臨的迫切任務。這給紅麻天然纖維包裝、造紙提供了機遇。

目前世界經濟高速發展,要想大氣中 CO2濃度達到生態平衡和自然災害降低到最低限度,擴大植被的覆蓋率,特別是在沙漠、鹽堿地、低洼澇地種植植物極為重要,有利于充分利用土地,緩解人地矛盾危機,改善環境,減少水土流失,有利于消化吸收大量的 CO2,釋放 O2,凈化空氣,同時也相應的增加了“森林碳匯”資源,還可以緩解與種植糧食、棉花爭地的矛盾,緩解沙漠化進程。全世界鹽堿地的面積為9.5億公頃,其中我國為 9 913萬公頃,大部分集中在東北、華北和西部地區,而雜交紅麻在含鹽量為0.3%～ 0.5%的土地上種植能獲得較好的收成,因此大力擴展紅麻種植具有深遠的環保戰略意義,在有效解決我國優質紅麻原料不足,調整產業結構,促進國內生產發展和經濟轉型,增加農民收入,提高企業效益等方面具有重大的實際意義。

2 開發紅麻環保型中、高終端產品,以滿足人們日益消費增長變化新的需求,推動紅麻新的發展

一個產業的發展在于創新,并不斷開拓新的市場。小發展是巧干出來的,大發展是創新出來的,特別是在當今“低碳經濟”發展的時代。根據社會新的發展和人們消費結構的變化,以新的理念和全新的思維創新出新的環保和綠色產品,以滿足人們日益消費增長變化的需求,促進產業轉型,提升原有傳統產業競爭力,擴大市場需求。

紅麻是世界上最重要的長纖維作物之一,具有纖維產量高、纖維質地柔軟、吸濕性強、透氣性好、抗靜電、抑菌、易降解等優良特性,素有“黃金纖維”、“軟質纖維”之稱。紅麻傳統產品為麻袋、麻布、麻紗線、土工布、氈狀席墊等。隨著科學的進步與發展,紅麻纖維不僅可加工高中檔棉麻混紡服飾面料、床上用品、家居用品(地毯、掛毯、手提袋、鞋、帽、工藝品)等,其副產品還被廣泛應用于麻骨炭、麻塑、造紙、板材、醫藥、能源、環保等領域。隨著社會的發展,人類的生存質量和消費觀念正在發生深刻的變化,健康和環保成為時尚生活的主題。紅麻纖維產品具有純天然、可再生、能降解、透氣舒適、防霉抑菌、無污染等特性,順應了時代潮流,因此受到國際市場和消費者越來越多的重視。

《2010-2015年中國滌綸市場投資分析及前景預測報告》顯示,我國棉紡業的主要原料為棉花、滌綸短纖和粘膠短纖,這三種原料之間存在較強的替代關系。其中,粘膠短纖維由于具有棉纖維的吸濕、抗靜電、柔軟等服用性能,而且在懸垂性、染色性等性能上更具優勢,對棉纖維有很強的替代性。隨著現代社會的科技發展和人們環保及回歸自然意識的增強,粘膠纖維以其齊全的品種、優良的特性,越來越受到應用產業和廣大消費者的青睞。其應用范圍已從傳統產業擴展到服裝、裝飾、醫療衛生及產業用品等各個領域,國內外對粘膠纖維的需求在不斷增加。我國粘膠纖維主要以棉絨漿或木漿為原料。由于我國木材資源短缺,棉短絨資源又受棉花產量的制約,一方面推動了其他漿粕的發展,另一方面每年需進口大量木漿與棉短絨。2009年我國纖維生產能力已達202萬噸,進口溶解漿85萬多噸,棉短絨 16萬多噸,致使溶解漿價格一路飆升,已成為制約行業發展的瓶頸。而棉花價格持續上漲已至歷史高位,使得部分企業為了減少成本上升的壓力,將市場需求轉向粘膠短纖維。據中國棉花協會的數據顯示,到2010年3月,國內328棉花價格已漲至15 561元 /噸,同比增長了 34.58%。現在,國內棉花價格已經達到了26 800元 /噸,我國棉紡織企業的經營壓力不斷增大。

山東海龍股份有限公司采用自行開發的專有技術,成功研制了科技含量和附加值較高的紅麻賽爾粘膠纖維。它是一種新型、健康、時尚、環保,具有天然抗菌能力,優異的吸濕、排汗、透氣性能的生態紡織粘膠纖維,其前景非常廣闊。同時紅麻制作墻布、生物質能源、建材纖維板、塑料填充料等低碳環保產品的成功也將引領產業的發展,產生一批新的龍頭企業,帶動紅麻種植業,屆時紅麻業又會迎來一個美麗而永久的春天。

3 合理布局,依托科技,滿足產業化農業技術的需求

紅麻作為小宗農作物要根據自身的特點,正確定位。盡管目前紅麻業處于相對低迷狀態,但“低碳經濟”發展賦予紅麻新的內涵,發展“低碳經濟”,紅麻大有可為。

3.1 提升紅麻傳統優勢產業

嚴重的“白色污染”問題已成為世界關注的焦點,塑料袋和化纖編織袋不僅消耗了大量的能源,又帶來了嚴重的“白色污染”。新的替代可再生、能降解包裝材料研發已成為解決此問題的唯一途徑。隨著石油資源的日益枯竭及“低碳經濟”發展的要求,天然纖維包裝回歸在即。紅麻纖維傳統制品為麻袋、麻布、麻紗線、土工布等,這給紅麻天然纖維包裝提供了機遇。我國紅麻傳統企業要及時抓住機遇,以全新的觀念創造出新的替代可再生、能降解的紅麻纖維食品包裝材料。近期沃爾瑪在全世界推行黃紅麻食品包裝袋替代塑料袋將引導新一輪天然纖維包裝回歸價值觀,逐步提升天然纖維包裝市場比例。紅麻副產物的綜合利用,其產品可替代部分木材,增加了“森林碳匯”,同時大幅度的提高了紅麻產值和比值優勢指數,從而構建紅麻傳統優勢產業帶。

隆化縣政府應打造縣級融資擔保平臺，整合各類涉農資金，引入社會資金，為“政銀企戶保”擔保基金提供持續可靠的資金來源，支持當地特色產業發展。以傳統肉牛養殖為主，農業和林果產業為輔的“一主兩輔”產業發展架構為基礎，通過提供信貸擔保、優惠貸款的方式給予金融支持；通過技術和人才引進等方式，逐步提升產業層級，強化品牌意識和差異化生產，實現產品個性化、多樣化，提升產品附加值，打造具有隆化特色的優勢競爭力產業；借助電商平臺將供應鏈、產業鏈和產品鏈打通，以縣擔保基金為基礎，發展鏈式金融，打通產品銷售渠道，提升現有產業盈利空間，支持產業做大做強，形成規模效應，帶動更多貧困戶脫貧致富。

3.2 建立東北及西部紅麻造紙和麻賽爾粘膠纖維產業帶

山東海龍股份有限公司成功研制了科技含量和附加值較高的紅麻賽爾粘膠纖維,目前已在新疆阿克蘇試產成功,未來擬投產 10萬噸麻賽爾粘膠纖維,其前景非常廣闊。“低碳經濟”要求不斷提高森林覆蓋率。世界經濟的高速發展和人民生活水平日益提高勢必促使人均年用紙量日益增加,而木漿和蘆葦等傳統造紙原料難以滿足發展的需求,尋求部分替代木漿又不與“低碳經濟”發展和糧食安全生產相矛盾的造紙原料已迫在眉睫。紅麻漿介于針葉木漿和闊葉木漿之間,是優質的造紙原料,可作為替代木漿造紙的首選造紙原料之一[5,6]。東北、華北、西部地區富含鹽堿,而該地區的氣候適應于紅麻原材料的天然貯藏,極大的減輕貯藏成本負擔。若在鹽堿地種植133萬公頃紅麻,每年可生產紅麻干莖 1 000萬噸,可提供優質紅麻紙漿500萬噸或粘膠纖維 160萬噸,可大幅減少進口木漿或緩解棉花緊缺的矛盾,同時也相應的增加了“森林碳匯”資源,因此,建立東北及西部紅麻造紙和麻賽爾粘膠纖維產業帶是完全可以實施的。

3.3 開發紅麻綜合利用,形成“低碳經濟”新興產業

生物質能源具有可再生、可降解的特點,是大有希望的新興綠色能源。在石化、煤日益枯竭的情況下,發展生物質能源已經成為世界各國能源替代戰略的重要選擇。紅麻纖維及副產品的綜合開發利用有著廣闊的發展空間,由于其生物學產量是樹木的 3～ 4倍,CO2同化能力是森林的 4～ 5倍,可稱之為“碳匯之王”作物。應加強以下幾個主要方面的研發,盡快形成新興產業。

3.3.1 紅麻生物質能源的研發

能源短缺已成為世界各國面臨的首要問題。為此,國內外專家一直艱難地探尋用木質纖維素制取燃料乙醇和生物柴油制作的高效技術。美國、日本、加拿大、瑞典等發達國家高度重視用生物質纖維作為原料生產燃料乙醇,并投入了大量人力物力。中國也已面臨嚴重的能源危機,尋找新型可替代能源,成為中國未來能源戰略的關鍵。木質纖維素是地球上最豐富、最廉價的再生資源。紅麻是速生高產生物質能源植物,其生物產量是樹木的 3～ 4倍,每公頃生物質產量可達24 t,紅麻種子富含油脂和粗蛋白,紅麻油脂通過酶催化或熱裂解的方法可轉化為脂肪酸甲酯,轉化率在75%以上,可生產生物柴油;油粕粗蛋白含量達35%,是高蛋白飼料的良好添加劑[7,8]。目前,中國農業科學院麻類研究所和福建農林大學在麻類秸稈轉化為燃料乙醇的研究上取得了一定進展,正在由實驗室向中試生產應用發展,但仍然存在轉化率低和生產成本過高等問題。因而篩選高效的水解酶、提高麻類纖維的乙醇轉化率,是利用麻類纖維生產生物質能源的瓶頸,是亟待解決的關鍵問題。

3.3.2 麻塑復合材料的研發

麻塑復合材料是一種新型的綠色環保復合材料。這種復合材料是以麻纖維或顆粒為填充物,以回收的廢棄塑料為基體制成的。基體主要采用熱塑性塑料,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯 (PVC)等。 麻塑復合材料制品可以廣泛應用于汽車、建筑、船舶、家居裝飾和工業品包裝等行業,此外還廣泛用于環保、化工、醫藥、食品等行業的氣體、液體過濾材料,以及一些具有特殊功能如防輻射、保溫密封、耐高溫、防紫外線等的填充材料與元件。

3.3.3 環境友好型吸油材料的研發

吸油材料是一種用于廢油回收、處理的功能性材料,可廣泛應用于工廠機器滲漏油、工廠廢水中油分、食品廢油、海上和陸上原油泄漏的處理等方面。隨著生態保護要求的日益提高和對工業排放廢油更加嚴格的限制,吸油材料的研發和應用越來越廣泛。黃 /紅麻莖稈具有比重輕、孔隙大的特點,經過炭化處理,可用來生產吸油材料。

綜上所述,在石油與木材資源日益緊缺、環境日益受到保護的 21世紀,麻類植物的可種植、易種植、對種植土地要求不高、不與糧棉增地、收獲期短等特性正好滿足人們追求自然、綠色、環保的要求。同時麻纖維具有強度高、伸長小、耐磨、吸濕、透氣與透濕性好等共性。因此在南方開展麻類產品的綜合開發研究,對充分利用天然資源,堅持環境友好,提高農副產品的附加值,走可持續發展的道路,形成“低碳經濟”的紅麻新興產業帶大有可為。

3.4 提供農業科學技術支撐,滿足產業化持續穩定發展的需求

紅麻產業化持續穩定發展首先取決于價格合理的優質原料的供應,原料生產取決于適宜且穩定的基地,基地則取決于農民種麻的勞動強度和效益。為了保證三者的有機統一,提供強有力的農業科學技術支撐是最基本的條件。

3.4.1 紅麻種植機械化、規模化、集約化

近年來我國勞動力的相對短缺和成本大幅度提升,原有的小規模以家庭為單位的農業種植只能滿足自給和零星產業的一些需求,且隨著市場的大幅波動可使其規模萎縮或停滯。為了減輕農民的勞動強度和提高種植效益,種植必須機械化、規模化、集約化、輕簡化、節水化,以適應低碳綠色發展需求和降低成本,確保基地的穩定性,保持農民和企業效益的持續性、長遠性。機械化生產是解決目前勞動力短缺、種麻效益和原料基地穩定性的關鍵。目前雖然紅麻纖維價格飚升,但受市場波動較大和機械化、規模化程度不高及環保要求限制,加上新的勞動力思維的變化制約了麻農的種麻效益,農民種麻沒有預想的積極。隨著勞動力成本大幅度提升,紅麻機械化種植研發價值和潛在的市場日益凸顯,各地機械企業和研究單位競相研發。根據各地土地資源分布,紅麻播種、收獲機械南方應以中、小型為主,北方、西部應以大型為主。為了加速紅麻種植機械化,根據紅麻的特性,在其它作物較為成熟機械種植的基礎上加以改進利用為目前盡快應用紅麻種植機械化生產的快速途徑。河南通過改進蘆葦收獲機來收獲紅麻,新疆通過改進棉花播種機來播種紅麻(播種、鋪膜、鋪地灌帶、覆土一條龍)收到了很好的效果。同時要加強紅麻種子繁育收獲脫粒機的研發。機械市場的需求日益增長,多方的研發和國家機械研發投資的增加,將實現紅麻種植機械化,加快紅麻產業化進程。

3.4.2 加速特異新種質創新

一個基因、一粒種子可以帶來行業的革新,也是農業科技作為第一生產力的核心,而特異新種質創新是革新的基礎。要以紅麻產業技術體系建設為主線,產業鏈的技術需求為重點,解決產業發展的技術瓶頸,根據產業的變化,滿足市場日益更新對紅麻新品種(新組合)的需求。

(1)紅麻專用功能型新品種(新組合)研發。根據產業發展的需求,育成品質優良、抗病、抗逆性強、高產、適應機械收獲的紅麻新品種(新組合)滿足紅麻傳統優勢產業的需求,育成抗逆性、抗病性強、品質優良、高產、適應機械收獲的紅麻新品種(新組合)滿足紅麻造紙和麻賽爾粘膠纖維產業的需求,育成紅麻種子富含油脂和粗蛋白、種子產量高(2 250 kg/hm2)、抗病、抗逆性強、適應機械收獲的紅麻新品種(新組合),滿足紅麻“低碳經濟”新興產業的需求。

(2)通過遠緣雜交、航天和物理誘變等手段創造紅麻特異材料;通過種質資源逆境篩選鑒定,創造耐旱、耐鹽、耐澇特異種質材料;在抗病性上,篩選出高抗炭疽病、高抗根結線蟲等特異材料,為紅麻育種提供種質資源。

(3)加速現代生物技術在紅麻育種上的利用。建立紅麻高效育種技術體系,應用現代農業生物技術,開展紅麻航天育種、轉基因育種、分子標記育種基礎科學研究;加強紅麻有利基因的功能鑒定與克隆及光鈍感分子機理和雜種優勢利用基礎科學研究,為紅麻現代育種的突破奠定強有力的理論基礎。建立現代紅麻轉基因育種技術和分子設計育種技術體系,育成抗蟲、耐鹽等優異新材料;開展紅麻遺傳作圖、有利基因定位、功能基因組學、蛋白質組學等基礎科學研究,完善核心種質資源的基因組DNA指紋圖譜繪制,充實國家種植資源分子數據庫。

(4)建立和完善紅麻新品種(新組合)繁育體系。新品種(新組合)繁育是一項多元而復雜的系統工程。不規范的良種繁育方式易造成大面積減產,同時引起不必要的經濟糾紛和重大的經濟事故,只有從制度上建立育繁推銷一體化種業體系,才能根本解決我國紅麻早花減產的問題,發揮新品種的增產效應。其一是建立良種基地,嚴格執行一地一種的良種區域化繁育。其二是實施原種統一供應,根據供需雙方需求,按計劃定單繁種,保證種子的統一收購,統一銷售。其三是建立嚴格的紅麻種子繁育制度,原種必須由育種者或品種擁有者統一供應。

3.4.3 紅麻高效栽培技術研發與推廣

全國各地因土壤、氣候不同,單產水平參差不齊。良種良法是關系到充分發揮良種增產潛力和麻農增效的關鍵,為產業的需求必須滿足集成和優化高產栽培技術。開展紅麻機械精量播種、鋪膜、地灌帶、收獲高產栽培技術模式研究滿足北方紅麻產業農業技術需求;研發機械高產簡約化栽培技術滿足南方紅麻產業農業技術需求。

目前,紅麻產業相對低迷,但按國家的“十二五”發展規劃和“低碳經濟”發展要求,麻類產業的行業景氣度將不斷提升,對農業技術需求的要求越來越高。因此,我們必須加大力度宣傳麻類產業,加大麻類環保型中、高端產品的開發力度,提升麻類科學技術水平,迎接麻類產業高潮的到來。

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