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摘 要：随着工业的不断发展，世界范围内的能源短缺现象也日益严重，如何寻找能够代替化石能源的清洁能源已经是全世界关注的问题。植物能源具有清洁环保可再生等特点，是化石能源良好的替代品。本文简要介绍能源植物的特点、开发方式以及能源植物开发的现状和前景，为能源植物的研究提供了参考。
关键词：能源植物 化石能源 生物乙醇 生物柴油
随着经济的发展，当今世界对能源的需求也在不断扩大，化石能源供应的紧张使人们不得不寻找新的可再生能源。能源植物的发现则帮助人们找到了一条解决能源危机的道路。
一、能源植物的概念及优点
能源植物指的是光和效率较高并含有丰富的脂类或糖类物质，可以代替化石能源作为能源来使用的植物。能源植物的安全环保、种类繁多、生长广泛等特性，决定了其易于推广和开发利用的特性。首先，化石能源的燃烧会产生大量对环境污染严重的气体，其中二氧化硫的排放会导致酸雨的产生，氮氧化物是引起光化学烟雾的元凶，而二氧化碳等温室气体则是引发温室效应的罪魁祸首。而从能源植物中提取的燃料是绿色的清洁能源，相比于核能等新型能源，植物能源更加安全，在使用时不会产生核泄漏等事故。第二，能源植物种类繁多、易于种植，对环境适应性强，生长广泛、生长迅速，如芒草、续随子、水黄皮、白花牛角瓜等，广可泛生长在沙漠、荒滩、盐碱地等极端环境下。第三，与太阳能、风能、潮汐能等可再生能源比较起来，能源植物产生的能量更多、更为稳定，与石油、煤等化石能源复杂的生产工艺设备相比，提取转化植物能源的工艺简单、生产周期短、生产成本低、效率较高。
二、能源植物开发利用的方式
当前应用范围比较广泛、生产工艺相对简单的植物能源主要有两种：
1.生物乙醇
目前，利用含有大量淀粉等糖类的能源植物生产乙醇已成为了继石油化工产业之后的第二大产业，其中最有代表性的便是美国的“玉米乙醇”。据悉，截止到2011年7月，美国用于生产乙醇的玉米数量已经超过了玉米在饲料方面的消耗。
2.生物柴油
目前生物柴油技术正在逐渐走向成熟，多种高转化率、低成本的反应方式已被开发出来。通过能源植物内部脂类物质的酯交换反应产生生物柴油，同时部分高等植物在代谢过程中合成的次生代谢物质在化学成分上与石油十分接近，只要经过简单的加工便能够成为可以直接投入使用的生物柴油。生物柴油不仅能够直接应用于大多数以柴油为燃料的机械设备当中，在燃烧性能方面甚至要优于石油化工行业生产的柴油，并且具有突出的环境友好性、良好的可再生性以及优秀的安全性，因此，研发生物柴油可以有效地缓解当今世界的能源短缺问题，具有广阔的发展前景。然而不同脂类对转化技术的要求存在着一定的差别，这使得生物柴油的生产的新技术难以在短期内大规模的投入到实际生产当中。将植物中含量丰富的纤维素加以有效分解使其成为葡糖糖、木糖等分子链较短、易于发酵的糖类，加快相关植物的生长与繁育技术，大大拓展生物乙醇的原料种类也是当前生物柴油领域的研究热点。
三、以芒草为例分析我国能源植物的发展状况
中国是芒草自然资源最丰富的国家，拥有7个种包括生物质产量最高的种类。目前，我国对芒草植物能源的研究也取得了初步的成果，研究人员经历3年时间，将芒草的3个种类移栽到甘肃、内蒙古等地区，结果发现这两个地方生长的芒草生物量比原产地长江中游地区的还要高，证实了芒草有丰富的遗传变异性和极强的环境适应性，具有抗旱耐寒、对土壤肥力要求较低、生长速度快，产能效率高、种植成本低的特点。芒草是碳4植物，光合作用效率高，对水、肥利用效率高，含有丰富的纤维素和糖类物质，是生产植物能源的优质原料，被视为第二代能源植物。据专家统计中国需要生态恢复的土地远远超过100万平方公里，如果拿出这些土地来种芒草，按照10吨/公顷的保守产量计算，一年干芒草产量能达到10亿吨。这样的产量，就算是简单地燃烧发电，即能达到2007年全国总发电量的45%，降低全国二氧化碳总排放量的28%；而如果拿出5亿吨转化成乙醇，则能取代中国2010年全年的汽油用量。目前，芒草遗传多样性研究已经进入尾声，对芒草的全基因组测序也基本完成。当前，如何驯化芒草，选育出更加耐旱、耐寒、耐盐碱等性能的种质，可在干旱、贫瘠和不适合粮食生产的边际性土地上栽种，成为主要研究课题之一。从目前研究进展看，这个过程应该不会很长。如果在我国西北部地区大面积种植芒草，不仅能够缓解我国的能源短缺问题，还能充分利用无法进行农业耕种的土地资源，起到防风固沙、涵养水源、改良土壤的效果，为当地居民带来更多的经济收入，促进当地经济的发展。
四、促进能源植物发展利用的措施
我国正处于经济飞速发展的时期，优化能源结构，转变经济发展方式，走低碳发展道路，既是应对气候变化，减缓碳排放的核心对策，是我国突破资源环境的瓶颈性制约，实现可持续发展的内在需求。快速、有效、深度开发利用植物能源对我国蓬勃发展具有战略意义。
1.加大宣传力度，提高全民对植物能源的重视
我国对植物能源的认识和研究起步比较晚，对植物能源的开发利用的重大意义和发展潜力的认识还不够。要加大宣传力度，普及植物能源的知识和重大战略意义宣传，使广泛种植能源植物成为全民的愿望和自觉行动，这将为植物能源的发展奠定坚实的基础。国家还要将开发利用植物能源作为长远发展的战略决策之一，将植物能源作为国家长期优先发展领域，研究制定我国《植物能源中长期发展规划》及实施工作计划，长期规划，统筹安排，分步实施。
2.研究制定鼓励植物能源的开发利用的相关政策
借鉴欧美等发达国家的经验，研究制定大力开发利用植物能源的相关补偿和补贴政策和保障措施，如国家要设立植物能源研究开发等专项基金，在人力、物力及相关政策等方面给与大力扶持，组建专门研究机构，积极鼓励科研、大专院校积极开展开发利用植物能源的研发工作。研究制定税收减免等财税扶持政策，实行弹性亏损补贴，如植物能源研发创新补偿、植物热能工厂投资补偿、植物能源种植基地补贴、植物能源使用补偿等多种政策，致使能源植物在种植、研发以及生物质供热厂、颗粒燃料供热、生物质发电等技术引进、生产设备购置、产品销售等各个方面给与政策扶持，确保其具有价格等方面的竞争优势。
3.加大能源植物调查评价的力度
根据能源植物研究的发展状况，对我国现有的植物种类进行调查，了解能源植物在我国不同地区的分布情况，并对不同种类的植物的利用价值进行评价，建立植物能源数据库，为我国能源植物的研究提供参考和科学依据。
4.积极培育新型能源植物，扩大能源植物开发利用的规模
加大资金投入，国家科研立项，对于具有良好开发利用价值的能源植物，应当对其进行系统的选育。利用人工诱变、转基因等尖端的技术和单倍体育种、杂交选育等科学的育种方法，培育出抗寒、抗旱、抗病能力强，易于栽培且生长迅速的新型能源植物。
对于发展前景看好的能源植物，如芒草、黄连木等能源植物，建立大型苗圃基地，通过国家退耕还林等优惠政策，财政、林业、农业等部门研究制定相应政策给与补偿，鼓励全民利用山坡荒地、房前屋后一切可利用的土地资源大规模种植，并建立种植、收购、生产等统一管理的一条龙植物能源产业链基地，降低种植成本，扩大能源植物开发利用的规模，促进植物能源产业化经营、规模化发展。
五、总结
随着科技的发展和人们对于环境保护重视程度的增加，植物能源将逐步成为未来能源领域的重要组成部分。而在此之前，需要不断地加大对能源植物开发与利用的投入力度，促使植物能源的种植技术、提取技术快速发展，早日实现产业化，植物能源开发利用的前景就会更加广阔。
参考文献：
[1]王莉衡.关于开发能源植物问题的思考[J].陕西农业科学，2010(4).
[2]关雅静.浅谈能源植物的开发和利用[J].北京农业，2010(7).
[3]王莉衡.能源植物的研究与开发利用[J].化学与生物工程，2010(4).
关键词：能源植物 化石能源 生物乙醇 生物柴油
随着经济的发展，当今世界对能源的需求也在不断扩大，化石能源供应的紧张使人们不得不寻找新的可再生能源。能源植物的发现则帮助人们找到了一条解决能源危机的道路。
一、能源植物的概念及优点
能源植物指的是光和效率较高并含有丰富的脂类或糖类物质，可以代替化石能源作为能源来使用的植物。能源植物的安全环保、种类繁多、生长广泛等特性，决定了其易于推广和开发利用的特性。首先，化石能源的燃烧会产生大量对环境污染严重的气体，其中二氧化硫的排放会导致酸雨的产生，氮氧化物是引起光化学烟雾的元凶，而二氧化碳等温室气体则是引发温室效应的罪魁祸首。而从能源植物中提取的燃料是绿色的清洁能源，相比于核能等新型能源，植物能源更加安全，在使用时不会产生核泄漏等事故。第二，能源植物种类繁多、易于种植，对环境适应性强，生长广泛、生长迅速，如芒草、续随子、水黄皮、白花牛角瓜等，广可泛生长在沙漠、荒滩、盐碱地等极端环境下。第三，与太阳能、风能、潮汐能等可再生能源比较起来，能源植物产生的能量更多、更为稳定，与石油、煤等化石能源复杂的生产工艺设备相比，提取转化植物能源的工艺简单、生产周期短、生产成本低、效率较高。
二、能源植物开发利用的方式
当前应用范围比较广泛、生产工艺相对简单的植物能源主要有两种：
1.生物乙醇
目前，利用含有大量淀粉等糖类的能源植物生产乙醇已成为了继石油化工产业之后的第二大产业，其中最有代表性的便是美国的“玉米乙醇”。据悉，截止到2011年7月，美国用于生产乙醇的玉米数量已经超过了玉米在饲料方面的消耗。
2.生物柴油
目前生物柴油技术正在逐渐走向成熟，多种高转化率、低成本的反应方式已被开发出来。通过能源植物内部脂类物质的酯交换反应产生生物柴油，同时部分高等植物在代谢过程中合成的次生代谢物质在化学成分上与石油十分接近，只要经过简单的加工便能够成为可以直接投入使用的生物柴油。生物柴油不仅能够直接应用于大多数以柴油为燃料的机械设备当中，在燃烧性能方面甚至要优于石油化工行业生产的柴油，并且具有突出的环境友好性、良好的可再生性以及优秀的安全性，因此，研发生物柴油可以有效地缓解当今世界的能源短缺问题，具有广阔的发展前景。然而不同脂类对转化技术的要求存在着一定的差别，这使得生物柴油的生产的新技术难以在短期内大规模的投入到实际生产当中。将植物中含量丰富的纤维素加以有效分解使其成为葡糖糖、木糖等分子链较短、易于发酵的糖类，加快相关植物的生长与繁育技术，大大拓展生物乙醇的原料种类也是当前生物柴油领域的研究热点。
三、以芒草为例分析我国能源植物的发展状况
中国是芒草自然资源最丰富的国家，拥有7个种包括生物质产量最高的种类。目前，我国对芒草植物能源的研究也取得了初步的成果，研究人员经历3年时间，将芒草的3个种类移栽到甘肃、内蒙古等地区，结果发现这两个地方生长的芒草生物量比原产地长江中游地区的还要高，证实了芒草有丰富的遗传变异性和极强的环境适应性，具有抗旱耐寒、对土壤肥力要求较低、生长速度快，产能效率高、种植成本低的特点。芒草是碳4植物，光合作用效率高，对水、肥利用效率高，含有丰富的纤维素和糖类物质，是生产植物能源的优质原料，被视为第二代能源植物。据专家统计中国需要生态恢复的土地远远超过100万平方公里，如果拿出这些土地来种芒草，按照10吨/公顷的保守产量计算，一年干芒草产量能达到10亿吨。这样的产量，就算是简单地燃烧发电，即能达到2007年全国总发电量的45%，降低全国二氧化碳总排放量的28%；而如果拿出5亿吨转化成乙醇，则能取代中国2010年全年的汽油用量。目前，芒草遗传多样性研究已经进入尾声，对芒草的全基因组测序也基本完成。当前，如何驯化芒草，选育出更加耐旱、耐寒、耐盐碱等性能的种质，可在干旱、贫瘠和不适合粮食生产的边际性土地上栽种，成为主要研究课题之一。从目前研究进展看，这个过程应该不会很长。如果在我国西北部地区大面积种植芒草，不仅能够缓解我国的能源短缺问题，还能充分利用无法进行农业耕种的土地资源，起到防风固沙、涵养水源、改良土壤的效果，为当地居民带来更多的经济收入，促进当地经济的发展。
四、促进能源植物发展利用的措施
我国正处于经济飞速发展的时期，优化能源结构，转变经济发展方式，走低碳发展道路，既是应对气候变化，减缓碳排放的核心对策，是我国突破资源环境的瓶颈性制约，实现可持续发展的内在需求。快速、有效、深度开发利用植物能源对我国蓬勃发展具有战略意义。
1.加大宣传力度，提高全民对植物能源的重视
我国对植物能源的认识和研究起步比较晚，对植物能源的开发利用的重大意义和发展潜力的认识还不够。要加大宣传力度，普及植物能源的知识和重大战略意义宣传，使广泛种植能源植物成为全民的愿望和自觉行动，这将为植物能源的发展奠定坚实的基础。国家还要将开发利用植物能源作为长远发展的战略决策之一，将植物能源作为国家长期优先发展领域，研究制定我国《植物能源中长期发展规划》及实施工作计划，长期规划，统筹安排，分步实施。
2.研究制定鼓励植物能源的开发利用的相关政策
借鉴欧美等发达国家的经验，研究制定大力开发利用植物能源的相关补偿和补贴政策和保障措施，如国家要设立植物能源研究开发等专项基金，在人力、物力及相关政策等方面给与大力扶持，组建专门研究机构，积极鼓励科研、大专院校积极开展开发利用植物能源的研发工作。研究制定税收减免等财税扶持政策，实行弹性亏损补贴，如植物能源研发创新补偿、植物热能工厂投资补偿、植物能源种植基地补贴、植物能源使用补偿等多种政策，致使能源植物在种植、研发以及生物质供热厂、颗粒燃料供热、生物质发电等技术引进、生产设备购置、产品销售等各个方面给与政策扶持，确保其具有价格等方面的竞争优势。
3.加大能源植物调查评价的力度
根据能源植物研究的发展状况，对我国现有的植物种类进行调查，了解能源植物在我国不同地区的分布情况，并对不同种类的植物的利用价值进行评价，建立植物能源数据库，为我国能源植物的研究提供参考和科学依据。
4.积极培育新型能源植物，扩大能源植物开发利用的规模
加大资金投入，国家科研立项，对于具有良好开发利用价值的能源植物，应当对其进行系统的选育。利用人工诱变、转基因等尖端的技术和单倍体育种、杂交选育等科学的育种方法，培育出抗寒、抗旱、抗病能力强，易于栽培且生长迅速的新型能源植物。
对于发展前景看好的能源植物，如芒草、黄连木等能源植物，建立大型苗圃基地，通过国家退耕还林等优惠政策，财政、林业、农业等部门研究制定相应政策给与补偿，鼓励全民利用山坡荒地、房前屋后一切可利用的土地资源大规模种植，并建立种植、收购、生产等统一管理的一条龙植物能源产业链基地，降低种植成本，扩大能源植物开发利用的规模，促进植物能源产业化经营、规模化发展。
五、总结
随着科技的发展和人们对于环境保护重视程度的增加，植物能源将逐步成为未来能源领域的重要组成部分。而在此之前，需要不断地加大对能源植物开发与利用的投入力度，促使植物能源的种植技术、提取技术快速发展，早日实现产业化，植物能源开发利用的前景就会更加广阔。
参考文献：
[1]王莉衡.关于开发能源植物问题的思考[J].陕西农业科学，2010(4).
[2]关雅静.浅谈能源植物的开发和利用[J].北京农业，2010(7).
[3]王莉衡.能源植物的研究与开发利用[J].化学与生物工程，2010(4).