發展多功能農業建設“綠色油田”和“糧倉”

文|李十中 清華大學核能與新能源技術研究院教授

前不久，中央農村工作會議提出要確保廣大人民群眾“舌尖上的安全”，對受污染嚴重的耕地進行集中修復。我國“三農”問題已是久病沉疴，唯有通過技術創新和政策創新才能逐步解決。

3 月5日，國務院總理李克強在十二屆全國人大二次會議上作政府工作報告時說，今年要促進農業現代化和農村改革發展。要堅持把解決好“三農”問題放在全部工作的重中之重，以保障國家糧食安全和促進農民增收為核心，推進農業現代化。堅守耕地紅線，提高耕地質量，增強農業綜合生產能力。堅守耕地紅線，提高耕地質量，增強農業綜合生產能力，確保谷物基本自給、口糧絕對安全，把13億中國人的飯碗牢牢端在自己手中。

再之前，中央農村工作會議提出要確保廣大人民群眾“舌尖上的安全”，對受污染嚴重的耕地進行集中修復。我國“三農”問題已是久病沉疴，唯有通過技術創新和政策創新才能逐步解決。

萬事萬物來源于土地，萬事萬物又回歸于土地。本文提出開發2億畝鹽堿荒地和治理近3億畝重金屬污染耕地，發展多功能農業的建議，利用兩種土地資源的20%，建設年產6000萬噸燃料乙醇的“綠色油田”和增產360億斤糧食的“糧倉”，增加農民收入3000億元。

多功能農業將應對霧霾挑戰

現代農業已從傳統的種植糧食轉向多功能農業，生產能源已成為農業的一個重要功能之一，國外已提出Polyculture（混養）的概念，四川農業大學的榮廷昭院士也提出發展“營養農業”，即種植多種作物和多種農業產品將成為提高農民收入和可持續生產生物燃料的新途徑。聯合國環境計劃署（UNEP）2009年發布的報告《Assessing Biofuels》(生物燃料評估)中指出“發展生物燃料是利用退化、邊際土地種植能源作物”。上世紀70年代美國發展燃料乙醇產業的初衷既不是為了石油，也非著眼于環保，而是為了防止農村社區崩潰，卻“歪打正著”地解決了能源和環境兩個棘手問題，如今美國每年生產的4000萬噸玉米乙醇使其石油進口依存度降低到41%，并且用玉米生產乙醇已成為確保美國中西部農民收入的首要措施。

我國西北、東北及濱海地區有5億畝鹽堿荒地和鹽堿障礙耕地，其中2億畝可以作為農業利用；還有約3億畝農田被重金屬污染，迫切需要治理以確保食品安全。甜高粱是國際公認的耐貧瘠作物，適應性極強，具有耐干旱、耐水澇、抗鹽堿等多重抗逆性，可以在鹽堿地上獲得較好的收成，畝產5噸含糖13%～15%的莖稈、200公斤高粱米，是生產乙醇最佳的原料；甜高粱還具有吸收重金屬（如鎘）的特性，可作為清潔能源原料，不再進入食物鏈，而進入能源產業鏈。

我國去年入冬以來最大范圍的霧霾籠罩25省市，上海全市平均PM2.5濃度超過世界衛生組織標準24倍；2013年12月21日石家莊因霧霾而對機動車限號行駛。機動車尾氣是造成空氣污染的主要元兇之一，而據海關公布數據，我國2012年進口石油高達60%，共計花費2536.6億美元，萬里之遙巨資買來的石油變成了空氣污染物。國務院2013年9月10日頒布《大氣污染防治行動計劃》，把運輸燃料標準從國Ⅲ提高到歐Ⅴ，預計需耗資1000億元，可使尾氣排放顆粒物從0.15～0.2克/升降低到0.05克/升，而當前生產規模最大、替代石油最多的燃料乙醇（相當于100號汽油）發動機尾氣排放顆粒物低于0.02克/升，與國Ⅲ標準油相比可減排90%顆粒物及CO2。目前，全球有3000多萬輛既可用乙醇又能用汽油為燃料的乘用車（FFVs，靈活燃料汽車），巴西有1789萬輛，還有109萬輛純乙醇汽車，占全國汽車總量的60.5%，乙醇帶動了巴西汽車工業的發展。瑞典Scania公司生產的可驅動各種重型車輛的乙醇發動機已廣泛應用于公交車、卡車等。乙醇還能利用現有的加油設施，只要有充足的乙醇供應，就能解決交通領域減排顆粒物和溫室氣體問題。因此，我國急需不與人爭糧、爭地且成本低的燃料乙醇。

我國西北、東北及濱海地區有5億畝鹽堿荒地和鹽堿障礙耕地，其中2億畝可以作為農業利用；還有約3億畝農田被重金屬污染，迫切需要治理以確保食品安全。

甜高粱提供清潔能源

國家糧食局項目“糧食戰略性問題研究”成果表明：我國糧食消費結構中，口糧比重已下降到40.04%，而飼料上升至46.22%；玉米已成為我國第一大作物，70%被轉化為飼料。據美國使館農業處提供的信息，2013年10月至2014年10月中國將從美國進口200萬噸高粱米作為飼料。鹽堿地不能種玉米，但能種高粱，而甜高粱可以多用，籽粒替代玉米，莖桿可生產乙醇，發酵后的酒糟做牛、羊飼料。因此，種植甜高粱發展多功能農業，既保障糧食和飼料安全，又提供清潔燃料并解決霧霾問題。

我國自上世紀70年代從美國引種甜高粱，現已形成完整的育種、栽培技術體系；清華大學也開發出甜高粱稈先進固體發酵（ASSF）生產乙醇技術并在鄂爾多斯成功完成工業化試驗，直徑3.6米、長55米連續固體發酵罐是世界上規模最大且唯一成功運行的工業化裝置：發酵效率比玉米乙醇高1倍而成本低30%，酒糟可替代青貯玉米做牛、羊飼料，無廢水排放；可形成“3萬畝甜高粱/1萬噸乙醇/6000頭牛/280萬立方米沼氣/6萬噸有機肥”的低碳農工產業鏈，創造3000個就業崗位，各項技術經濟指標居國際領先水平，為發展多功能農業提供了技術支撐。

依托我國已有的甜高粱品種、種植技術和世界領先的轉化技術，開發18億畝耕地以外的2億畝鹽堿荒地、治理18億畝耕地以內的3億畝重金屬污染農田、調整種植結構，年生產6000萬噸乙醇、增產360億斤糧食。

開發利用鹽堿地

我國5億畝鹽堿地荒地中有約2億畝易澇低洼地、海濱鹽土地、鹽漬水稻土等不宜種植玉米、小麥等糧食作物，而適合種植甜高粱，且能夠實現成方連片種植。其中河北省1907.1萬畝，吉林省1453.5萬畝，山東與江蘇沿海地區沿海灘涂鹽堿地面積合計也在2000萬畝左右。

根據河北滄州、吉林松原種植甜高粱取得的成果，土地含鹽量在3‰左右，不但含鹽量高，土壤粘重，而且存在春季干旱少雨，無淡水資源，夏季多雨易澇，玉米、棉花等作物很難有收成，但種植甜高粱可畝產5噸含糖13%～15%的莖稈、200公斤高粱米。河北農林科學院在滄州的鹽堿地上進行了20余年甜高粱種植試驗，滄州南皮縣大浪滄100平方公里鹽堿地，2013年玉米顆粒無收，而甜高粱畝產量高達5噸莖稈、200公斤高粱米。如果能夠開發1億畝鹽堿地，將可生產3000萬噸乙醇、300億斤糧食、提供1800萬頭牛所需的粗飼料。

治理重金屬污染耕地

我國有3億畝耕地正在受到重金屬污染的威脅。利用甜高粱改造重金屬污染的農田，其能有效吸收鋅、銅、鉻、錳、鎘、砷等重金屬，如每公斤甜高粱稈可吸收80.04毫克銫，44.66毫克砷，19.84毫克銅，11.24毫克鎘，若畝產5噸，可吸收400克銫，223克砷，99克銅，56克鎘，生產乙醇后的甜高粱稈不作為牛飼料，而是燃燒發電并將重金屬，如Cd，濃縮到灰中，得以回收，使重金屬污染土地得到充分利用。

湖南株洲天元區馬家河鎮新馬村因鎘污染（土壤中鎘含量15mg/kg）的棄耕地上長滿荒草，2006年曾因污染導致發生群體事件。中科院植物所與清華大學合作在湖南鎘污染嚴重的5個區域實驗種植229個甜高粱品種，已篩選到25個高吸收鎘品種，2013年8月2日種植的甜高粱，12月26日收獲，平均株高3.5米、直徑1.5厘米，含糖量20Brix（是指產品中的可溶性固形物的含量，又叫“白利度”）。如果改造4000萬畝重金屬（如鎘）污染農田（每年種植兩季甜高粱），可生產乙醇2000萬噸、發電1000萬千瓦，回收重金屬（鎘）3800噸，即解決污染土地治理的經濟效益問題，又生產清潔燃料和電，回收重金屬，并杜絕“鎘大米”，確保食品安全。

甜高粱是國際公認的耐貧瘠作物，適應性極強，具有耐干旱、耐水澇、抗鹽堿等多重抗逆性，可以在鹽堿地上獲得較好的收成，畝產5噸含糖13%～15%的莖稈、200公斤高粱米，是生產乙醇最佳的原料；甜高粱還具有吸收重金屬（如鎘）的特性，可作為清潔能源原料，不再進入食物鏈，而進入能源產業鏈。

調整種植結構

京、津、冀、東三省種植l200萬畝青貯玉米，內蒙古有青貯玉米飼料地1000萬畝，如改種2200萬畝甜高粱，可在滿足現有粗飼料需求的同時，額外生產700萬噸乙醇、60億斤高粱米，顯著提高了土地利用率和增加農民收入。我國現有900萬畝普通高粱，如改種甜高粱，既保證釀酒用高粱米供應又可生產300萬噸燃料乙醇和2100萬噸粗牛飼料。

調整種植結構可生產1000萬噸燃料乙醇，并在不增加種植面積的前提下完成國家增產1000億斤糧食目標的6%；還可以填補我國牛粗飼料產業空白，促進奶牛的集約化養殖，重振我國乳品行業。

多功能農業促進產業轉型

2013年10月15日，國務院出臺了《關于化解產能嚴重過剩矛盾的指導意見》，將重點改革鋼鐵、水泥、電解鋁、平板玻璃、船舶等五大嚴重產能過剩行業。河北省正面臨消鋼之痛，如唐山市削減4000萬噸鋼產量，涉及10萬人就業和上千億元產值。

多功能農業涵蓋乙醇、甜高粱育種和種植、養殖業、農機制造、酵母加工、能源裝備生產、乙醇發動機、工程建設與設計、物流等10幾個行業，每生產1萬噸乙醇可以帶動相關產業產生4.2146億元產值，直接就業崗位3000個，可有利地支持產業轉型和服務城鎮化建設。吉林省計劃“十三五”期間利用西部鹽堿地建設200萬噸甜高粱秸稈乙醇生產基地，采取農場與農業合作社相結合的方式，讓20萬農民參與其中，改良750萬畝鹽堿地。

諫言多功能農業發展之路

利用鹽堿地、重金屬污染農田種植甜高粱發展多功能農業，生產糧食、飼料和清潔能源，實現農產品的多元化并創造就業機會，意義重大、技術現成、資源充分，茲提出以下建議：

一是農業部將甜高粱與玉米、小麥、水稻一樣列入國家支持品種；環保部給予重金屬污染治理土地資金補助；科技部設科技專項支持甜高粱改造鹽堿地和重金屬污染農田生產清潔能源研發，為產業提供技術支撐；國家能源局對甜高粱稈乙醇和酒糟發電給予流通、入網核準，確保產品出路。

二是國家財政支持清華大學、中科院與企業合作在吉林、河北或山東、江蘇鹽堿地試點建設甜高粱/乙醇/養牛產業模式，示范治理鹽堿地；在湖南或廣西重金屬污染農田試點建設甜高粱/乙醇/發電產業模式，示范治理重金屬污染耕地；同時建立國家級實驗室，集中優勢解決產業化過程技術問題。

三是對于試點單位種植甜高粱改造鹽堿地和用甜高粱治理重金屬污染農田，分別給予3220元/畝和1220元/畝補貼，詳見附表1、附表2；甜高粱乙醇工廠建設期給予1000元/噸產能的補貼，如含酒糟發電和回收重金屬裝置工廠則為2000元/噸產能。

依托我國已有的甜高粱品種、種植技術和世界領先的轉化技術發展多功能農業，先示范、后推廣，十年后可年產6000萬噸燃料乙醇、360億斤糧食，農民年增收3000億元。

附表1 鹽堿地改造費用

附表2 重金屬農田改造費用