2013生物燃料产业_土地占用与粮食安全_综述与拓展_吴永民雷涯邻

基金项目：国家自然科学基金项目“基于动态CGE 模型的燃料乙醇产业发展政策模拟与实证研究”（批准号：71173200），国土资源部资源环境承载力评价重点实验室开放课题资助课题“基于燃料乙醇需求的土地承载力评价与利用研究”（编号：CCA2012-14）。

作者简介：吴永民（1977—），男，安徽淮北人，博士研究生，讲师，研究方向：资源经济与管理，E-mail:ym_cugb@163 com ；雷涯邻（1966—），女，湖北人，教授，博士，博士生导师，研究方向：能源环境经济与政策研究。

生物燃料，又被称为“生物油田”。

泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料，具体形态主要是通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油。

随着世界能源消费剧增、化石能源消耗迅速、世界生态环境不断恶化，生物能将成为发展较快的、利用方式最广泛的再生能源利用技术（《可再生能源中长期发展规划》，2007）。

目前，生物燃料是最大的可再生能源来源，2010年约占世界一次能源供应的9.0%（国际能源机构，2012），已经成为除煤炭、石油和天然气外的第四大能源类型。

生物燃料的历史始于20世纪末，随着乙醇的提取以及车用花生油引擎的使用而产生，生物燃料在过去10年间增长迅速，从2001—2011年产量保持年均19.37%的递增速度（BP ，2012），成为世界液态燃料中产量增长最多的一项。

其中燃料乙醇约占世界生物燃料产量的3/4（BP ，2011a ）。

世界范围内，美国、巴西、欧盟、中国等国家都制订了生物燃料发展的短期和长期发展目标。

一、生物燃料原料供应研究目前对于原料供应的研究主要从原料选择、原料资源潜力、生物能源发展潜力等方面加以分析。

1.关于原料选择的研究关于原料选择的研摘要：化石能源短缺、环境污染加剧使得生物燃料已成为世界上增长最快的液体燃料。

由于对原料供给的高度依赖，生物燃料产业发展已占用大量土地，对世界和区域粮食安全产生了影响。

本文从生物燃料原料选择、对土地占用以及与粮食安全的关系3个方面系统地对国内外研究成果进行梳理评述，最后结合中国国情提出下一步深入研究的方向。

关键词：生物燃料产业；土地占用；粮食安全生物燃料产业、土地占用与粮食安全：综述与拓展笮吴永民1,2,3雷涯邻1,295--究，具有代表性的观点是使用效率优势指数（PAI）、规模优势指数（SAI）和综合优势指数（AAI）分别统计计算包括巴西、美国、中国、印度、泰国、法国、菲律宾等世界燃料乙醇生产国各原料资源禀赋状况。

认为巴西甘蔗不仅具有效率优势指数，还具有规模优势指数和明显的比较优势；美国使用玉米作为原料具有规模优势进而效率优势；欧盟的代表国家法国使用甜菜和小麦作为原料具有综合优势，而中国资源禀赋最高的是甘薯，其次是玉米（张锦华和吴方卫，2008）。

L Gouveia和A C Oliveira（2009）认为，藻类植物具有含油量高、现有技术可提取等特点可以作为生物燃料可持续使用的原料；部分学者对国内外原料选择的现状进行了阐述并没有给出明确的选择标准。

钱伯章（2008）指出，世界范围内，燃料乙醇的生产原料中约有60％为甘蔗或甜菜等糖质原料、33％为玉米或小麦等淀粉质原料；而中国的批复产能已达152万t/hm2，其中的87%以玉米、小麦淀粉为原料，仅广西生物质能源公司全部以木薯为原料，规模为20万t/hm2（靳胜英等，2011）。

侯新村等（2011）从生产潜力、生物质利用潜力、生态效应几个方面对草本能源作物的应用潜力进行了分析评价，认为在京郊挖沙废弃地上的生产潜力为2.31t/hm2，达到京郊耕地条件下的8.41%，生物质品质优良，其标准煤折算当量、沼气产量、纤维素乙醇产量分别为1.42t/hm2、289.99t/hm2、0.59t/hm2，分别达到京郊耕地条件下的8.38%、8.37%、8.15%，生态效应明显。

还有学者对其他原料，如海盐锦葵（B R Moser等，2013）、玉米棒（R Gupta等，2012）、芦竹（R Bura等，2012）等的选用问题进行了分析。

2.关于原料资源潜力的研究关于生物燃料的原料资源潜力的研究由于中国提出的燃料乙醇发展遵循“不与人争粮”、“不与粮争地”的原则，国内学者研究较为集中。

主要从目前中国非粮原料的潜力进行了分析、测算。

从研究区域看，分全国视角和区域视角两个层面。

从全国来看，目前的研究主要从主要原料的土地潜力、原料利用的经济性、边际土地利用、原料的占地型与非占地型划分等方面进行了分析、测算，得出不同原料的资源量。

田宜水和赵立欣（2007）根据2020年中国可用于以甜高粱、甘薯和木薯为原料的燃料乙醇生产的土地潜力为1355万hm2，推断燃料乙醇的可供应量约为1688万t。

靳胜英等（2008）针对秸秆资源进行测算，认为中国秸秆年产量约7亿t，主要集中在中部和东北的主要农区和西南部各省市。

靳胜英等（2011）还从经济性方面对淀粉质原料和糖质原料进行评价，认为蕉藕、甘薯、木薯的吨乙醇原料成本都具有竞争优势，蕉藕原料成本低，但存在不确定性，而对于糖质原料，经计算生产燃料乙醇的成本甜高粱茎秆最低，然后依次是甘蔗、甜菜、玉米、小麦、菊芋。

李红强和王礼茂（2012）提出，基于燃料乙醇生产原料的占地属性将全国土地划分为占地型和非占地型，并在此基础上，利用温明炬等关于中国耕地后备资源调查评价数据，通过计算估算各地的糖蜜产量。

农作物秸秆资源量可通过各地区的农作物产量与相应的谷草比进行匡算。

还有许多学者从边际土地的界定、资源种植潜力进行了系统研究。

在边际土地利用方面，刘成武等（2005）对边际土地进行了定义。

寇建平等（2008）对宜能荒地、宜能冬闲田作了界定，同时对可利用的面积、利用难度作了分析。

何蒲明和黎东升（2011）则从边际土地资源利用的角度研究能源作物的种植潜力，研究结论是，从长期来看，这些土地可支持燃料乙醇的总生产能力每年在7400万t以上，约为中国目前年汽油消费量的1.4倍；从中期来看，如果仅仅利用集中连片的边际性土地资源，每年就可生产燃料乙醇2170万t，如果仅开发其中的1/4，每年就可生产燃料乙醇500多万t，能够基本满足中国E10汽油的需要。

徐增让等（2010）基于GIS空间分析计算出中国11种植甜高粱的边际性土地资源有4407万hm2，可生产1718.7万t的燃料乙醇。

王芳等（2009）利用TM/ETM遥感影像通过遥感监督分类和目视人工解释提取疏林地、灌木林地、天然草地和未利用地等边际土地。

建立指标体系利用熵权模糊综合评判模型，研究结果显示，广东省共有宜能边际土地10955.36hm2。

其中，高、中、低、极低开发潜力宜能边际土地面积分别占边际土地总面积的41.08%、32.13%、17.22%和9.57%。

96 --二、燃料乙醇产业对土地占用的影响对于生物能源产业与土地利用的关系，学者们主要从生物能源会引起更大面积的非农作物种植，产生土地竞争关系方面进行了研究。

陈瑜琦等（2010）针对纤维素乙醇，系统分析了生物能源发展对耕地面积、土地利用的影响，发现土地资源是对粮食安全产生影响的最重要媒介。

由于能源作物具备比较经济效益，发展生物能源会带来土地利用方式的显著变化。

预计到2030年全球生物能源将占用土地5300万hm2。

随后通过进一步研究认为，生物能源的发展引起了世界范围内能源作物种植面积的扩张，影响了土地利用方式和土地利用集约度，对于土地占用进行了实证研究（陈瑜琦等，2011）。

魏云洁等（2009）使用DLS(土地动态变化)模型模拟了两种情景下中国9大区域2010—2025年的土地利用时空格局。

结果表明，发展生物能源情景下内蒙古及其沿线区、黄淮海区和黄土高原区的土地利用变化都有较大的变化，而东北区变化不明显，基本处于平稳状态。

但没有给出详细的解释。

更多的学者从产业发展引起的土地竞争关系进行了研究。

研究认为2007年，作为美国燃料乙醇原料的玉米的播种面积增加了19% (Searchinger，2008；Westcott，2007)，相应的大豆播种面积下降了15%。

美国玉米的种植面积将呈现扩大的趋势，大豆面积将呈现递减的趋势（USDA，2008）。

Reilly和Paltsev（2007）用EPPA（MIT Emissions Prediction&Policy Analysis）模型考察了燃料乙醇及其带来的土地竞争。

但是，该研究没有核算不同类型土地间的竞争关系。

A Gurgel等（2008）扩展了Reilly和Paltsev的模型，评估了燃料乙醇发展对5种类型土地（草原、耕地、施业林、人工林和人工草地）的影响及其相互转化。

Lee和Kennedy（2008）和Tyner等（2010）均对美国燃料乙醇发展对土地利用的影响。

Ge和Tokunaga（2011）结合中国国情，构建了土地有限供给约束下的CGE模型，分析了燃料乙醇产业发展对农业及土地要素供求的影响。

Daniel等（2003）、Simla等（2007）研究认为，燃料乙醇产业的发展会增加对原料的需求，从而导致土地资源向原料作物聚集，影响土地优化配置和其他林农作物的生产。

三、生物燃料乙醇产业与粮食安全关系的研究1.粮食安全影响因素研究在影响粮食安全的诸多因素中，大部分学者都将耕地面积、粮食价格视为重要因素。

除此之外，粮食贸易、耕地生产力、城市化水平、土地非农化成本与收益等因素都将对粮食安全产生影响。

研究的视角分为两个方面:全球视角和区域角度。

陈芬菲和李孟刚（2011）认为，当前粮食安全所面临的国际风险主要有世界粮食供需矛盾加大，各国高度控制粮源；国际粮食价格剧烈波动，稳定价格难度加大；外资进入流通领域，危及粮食主权安全；农业补贴存在差距，国际贸易摩擦日益突出。

更多的学者从区域的视角进行研究。

奚宾（2013）认为，粮食金融化已成为威胁粮食安全的主要因素。

高中贵和彭补拙（2006）从反映粮食供给安全和粮食需求安全两方面内容的评价中国粮食安全态势的综合指标体系，由粮食播种面积波动、粮食产量波动、粮食自给率、粮食储备增量4个指标组成，其中前两个指标反映粮食供给安全，后两个指标反映粮食需求安全。

鲁靖和许成安（2004）认为，在目前粮食供给略大于需求的情况下，中国的粮食安全程度仍然很低，其重要原因在于粮食资源的流失，资源的流失是由于该产业缺乏使其获得合理收益的机制。

余振国和胡小平（2003）认为，中国耕地面积减少的趋势不可避免，为了保障未来30年的粮食安全，根本途径是提高耕地质量和增强耕地生产能力。

陈秀端（2007）以陕西省的11个地区为例，采用主成分分析法分析了粮食安全水平的区域差异，表明粮食播种面积、耕地面积和粮食生产的科技投入对粮食安全的影响最大。