中国废弃农田上种植第三代生物能源作物微藻所蕴含的巨大生物能源潜力

《BioEnergy Research》：A Large Bioenergy Potential from the Third-Generation Bioenergy Crop Microalgae on Abandoned Croplands in China

第三代生物能源作物微藻可高效利用废弃耕地（约2975万公顷，废弃率11.07%），未来潜力持续增长，年均可产4.76%全球石油消费量，空间上西南和中部优势显著，受海拔、NDVI和日照时长交互影响。

　　

摘要

作为第三代生物能源作物的微藻具有多种优势，包括高生长速率、高油含量以及低土地占用率。特别是，将微藻种植在废弃的耕地上不会与粮食生产争夺土地资源。然而，微藻在废弃耕地上作为生物能源的潜力仍不明确。在本文中，我们识别了2000年至2020年间中国的废弃耕地，并基于此通过历史数据和情景分析实验来估算微藻在这些土地上的生物能源潜力。研究结果显示，2000年至2020年间中国废弃耕地的总面积约为2975万公顷，废弃率为11.07%。此外，预测表明，在未来的几十年里，不同SSP-RCP（共享社会经济路径-代表性浓度路径）情景下，微藻在废弃耕地上的生物能源产量将会增加。其产量可以抵消中国2020年化石能源消耗所产生的8.26×10^9 GJ年的碳排放，约占化石能源碳排放总量的22.83%。历史时期微藻年均生物能源产量占2020年全球石油消费量的4.76%。微藻的生物能源潜力分别比第一代和第二代生物能源高出约8.8倍和1.2倍。从空间分布来看，中国西南部和中南部地区的微藻生物能源产量明显高于其他地区。这一现象可归因于海拔高度、归一化植被指数（NDVI）和日照时长的差异，而这些因素之间的相互作用效果比任何一个单一因素都要显著。这些发现为有效利用废弃耕地和大规模部署生物能源提供了指导。