摘要：生物質(zhì)作為唯一的可再生碳源，其高效利用是解決能源與環(huán)境問題的關(guān)鍵和紐帶。生物質(zhì)燃料在發(fā)電供熱、交通運輸、脫碳減排方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，肩負(fù)著實現(xiàn)生命周期溫室氣體減排的特定目標(biāo)。生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)和使用引起的土地利用變化是影響環(huán)境平衡的重要因素之一。對巴西、美國、歐洲等國家和地區(qū)生物質(zhì)燃料引起的土地利用變化做了簡單的介紹，綜述了土地利用的類型和對環(huán)境影響的不同方面，重點闡述了我國能源結(jié)構(gòu)及生物質(zhì)資源潛力，分析了農(nóng)作物種植面積及土地利用結(jié)構(gòu)，并總結(jié)了國外生物燃料引起的土地利用變化對我國的啟示。最后提出我國生物質(zhì)燃料土地利用變化評估的重要性，以期為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和改善生態(tài)環(huán)境提供參考。

在能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力下，作為唯一的可再生碳源，生物質(zhì)的高效利用是解決能源與環(huán)境問題的紐帶。生物質(zhì)燃料以清潔、低碳、可再生性等優(yōu)勢逐漸成為重要的替代能源之一[1-2]。截至2020年8月，美國、歐洲、巴西和印度尼西亞的生物質(zhì)燃料價格較2019年的平均價格上漲了70%~150%。相比之下，同期原油價格上漲了40%。根據(jù)《2021可再生能源分析與預(yù)測》，2026年全球?qū)ι镔|(zhì)燃料的年需求量將增長28%，2060年生物質(zhì)燃料的需求將上升到近17EJ/a。生物質(zhì)燃料在發(fā)電供熱、交通運輸、脫碳減排方面將發(fā)揮至關(guān)重要的作用，肩負(fù)著實現(xiàn)生命周期溫室氣體(Greenhouse Gas，GHG)減排的特定目標(biāo)。然而，生物質(zhì)燃料引起的土地利用變化不容忽視，土地利用變化主要包括直接土地利用變化(Direct Land-Use Change，DLUC)和間接土地利用變化(Indirect Land-Use Change，ILUC)[3]。DLUC是將某些其他土地利用類別轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)生物能源作物的土地，從而降低環(huán)境成本和增加效益;可通過每單位生物質(zhì)能源生產(chǎn)所消耗的資源和每單位土地的原料產(chǎn)量獲得。而對生物質(zhì)原料產(chǎn)生額外的需求時，ILUC就會產(chǎn)生;它高度依賴于不同作物和地點產(chǎn)量之間的相互作用，以及需求和供應(yīng)之間替代的可能性[4]。所以，生物質(zhì)燃料的土地利用變化的評估是極有必要的[5-6]。

通過Web of Science、CNKI、萬方等數(shù)據(jù)庫以“land use change、土地利用變化”為主題詞搜索時發(fā)現(xiàn)，美國是該領(lǐng)域最具有學(xué)術(shù)權(quán)威的國家且研究熱點與“生物質(zhì)燃料、氣候變化”等學(xué)科相關(guān)。我國在生物質(zhì)燃料的土地利用變化、土地利用變化與溫室氣體排放等方面的研究較少。因此，本文通過概述巴西、美國、歐洲等國家或地區(qū)在生物質(zhì)燃料土地利用變化方面的發(fā)展概況以及總結(jié)近年來我國能源結(jié)構(gòu)及占比，深入分析我國生物質(zhì)資源潛力及土地利用情況，并提出評估生物質(zhì)燃料土地利用變化的建議，為大力促進生物質(zhì)燃料的發(fā)展提供參考。

01

國外生物質(zhì)燃料土地利用變化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1巴西

隨著畜牧集約化的發(fā)展，巴西自然和人工牧場的比例發(fā)生了顯著變化，變化后的牧場減少了大約60%的CO2排放，并為生產(chǎn)生物質(zhì)燃料提供了大量的原料來源;同時減少了將自然區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)槟翀龅膲毫7-8]。在農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)中，為了縮短夏季大豆收獲和玉米種植之間的時間而提高玉米的產(chǎn)量。玉米一茬和二茬種植面積的年增長率分別達到了12.8%和14.9%，第二茬玉米產(chǎn)量的增長完全彌補了第一茬玉米產(chǎn)量的下降。這就表明第二茬玉米對價格、市場和土地利用變化都非常敏感。甘蔗是巴西最適合生產(chǎn)生物乙醇的作物，近年來甘蔗種植面積穩(wěn)步增長，也產(chǎn)生了積極的溢出效應(yīng)并提高了以每公頃產(chǎn)量為衡量標(biāo)準(zhǔn)的糧食生產(chǎn)率。甘蔗的產(chǎn)量對再植投資非常敏感，盡管重新種植的投資較大，但第一次收割的甘蔗產(chǎn)量幾乎是第五次收割的兩倍。因此，將糧食生產(chǎn)和畜牧業(yè)結(jié)合起來的綜合系統(tǒng)不僅能使農(nóng)作物產(chǎn)量明顯增加，提高農(nóng)民的收入水平，而且還恢復(fù)了牧場的容量、減少了污染物排放，為發(fā)展新農(nóng)業(yè)提供了催化劑。

1.2歐洲　　Aoun等[9]利用生命周期模型分析了法國生物質(zhì)燃料土地利用變化的影響并確定了生物質(zhì)燃料的來源途徑和LUC類型，表明GHG平衡對土地利用變化具有高度敏感性，但無法就GHG排放方面的相關(guān)影響作出結(jié)論，因此無法估計全球土地利用變化系數(shù)[10]。Laborde等[11]使用經(jīng)濟模型評估了第一代生物質(zhì)燃料的消費模式，影響因子以DLUC+ILUC系數(shù)表示。Marelli等[12]對相同的原料、生產(chǎn)區(qū)域、生物質(zhì)燃料的土地利用變化進行了評估，與Laborde的研究內(nèi)容不同的是，該項研究將某些作物歸類為一年生或多年生植物，對某些土壤(如泥炭地)使用最新的排放因子以及對土地進行更精細(xì)的分類。Edwards等[13]比較了不同經(jīng)濟模型分析的生物質(zhì)燃料土地利用變化的結(jié)果，其直接和間接LUC系數(shù)。不同生物質(zhì)燃料LUC的研究結(jié)果。與經(jīng)濟性研究相比，基于LCA的土地利用變化的相關(guān)研究較少。

1.3美國　　Mosnier等[18]分析了美國生物燃料和全球溫室氣體排放，主要包括了土地利用變化、作物管理和農(nóng)作物產(chǎn)量;獲得了基于RFS2(Renewable fuel srequirement)基線的五種生物燃料政策情景下的凈出口量。其中，玉米產(chǎn)量從2010年1.24億t增加到2020年1.45億t，大豆產(chǎn)量從18億t增加到26億t。如果不考慮副產(chǎn)品的回報，在2030年這個數(shù)字將占全球玉米(12%)和大豆(11%)需求的一大部分。此外，巴西在2030年出口到美國的乙醇占其乙醇總產(chǎn)量的16%，相當(dāng)于其甘蔗產(chǎn)量的13%。2010—2030年，由于對生物能源及食品和飼料的額外需求，美國玉米產(chǎn)量增加了23%，其新增產(chǎn)量的2/3流向了國內(nèi)市場，1/3流向了國際市場，美國仍是最大的玉米出口國，這就導(dǎo)致了國際上土地利用之間的競爭?！　∶绹恋乩米兓怯砷_發(fā)土地和短期輪作種植園的擴張推動的。為了實現(xiàn)生物能源的發(fā)展目標(biāo)，在2010—2030年農(nóng)業(yè)用地總量減少了10%，其中玉米面積減少了約13%，小麥面積減少了約16%，大豆面積減少了約14%。由于美國開發(fā)的短輪植林所產(chǎn)生的額外碳匯抵消了森林和草地向發(fā)達土地轉(zhuǎn)變的排放，美國作物管理的排放量趨于減少，但畜牧業(yè)的排放量將在2030年增加24.5%。由此產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量和土地利用變化在2010—2030年保持相對穩(wěn)定。因此，隨著生物燃料替代化石燃料，溫室氣體凈排放量會逐漸減少。

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