摘要：生物质作为唯一的可再生碳源，其高效利用是解决能源与环境问题的关键和纽带。生物质燃料在发电供热、交通运输、脱碳减排方面发挥着至关重要的作用，肩负着实现生命周期温室气体减排的特定目标。生物质燃料的生产和使用引起的土地利用变化是影响环境平衡的重要因素之一。对巴西、美国、欧洲等国家和地区生物质燃料引起的土地利用变化做了简单的介绍，综述了土地利用的类型和对环境影响的不同方面，重点阐述了我国能源结构及生物质资源潜力，分析了农作物种植面积及土地利用结构，并总结了国外生物燃料引起的土地利用变化对我国的启示。最后提出我国生物质燃料土地利用变化评估的重要性，以期为优化能源结构和改善生态环境提供参考。

在能源短缺和环境污染的双重压力下，作为唯一的可再生碳源，生物质的高效利用是解决能源与环境问题的纽带。生物质燃料以清洁、低碳、可再生性等优势逐渐成为重要的替代能源之一[1-2]。截至2020年8月，美国、欧洲、巴西和印度尼西亚的生物质燃料价格较2019年的平均价格上涨了70%~150%。相比之下，同期原油价格上涨了40%。根据《2021可再生能源分析与预测》，2026年全球对生物质燃料的年需求量将增长28%，2060年生物质燃料的需求将上升到近17EJ/a。生物质燃料在发电供热、交通运输、脱碳减排方面将发挥至关重要的作用，肩负着实现生命周期温室气体(Greenhouse Gas，GHG)减排的特定目标。然而，生物质燃料引起的土地利用变化不容忽视，土地利用变化主要包括直接土地利用变化(Direct Land-Use Change，DLUC)和间接土地利用变化(Indirect Land-Use Change，ILUC)[3]。DLUC是将某些其他土地利用类别转换为生产生物能源作物的土地，从而降低环境成本和增加效益;可通过每单位生物质能源生产所消耗的资源和每单位土地的原料产量获得。而对生物质原料产生额外的需求时，ILUC就会产生;它高度依赖于不同作物和地点产量之间的相互作用，以及需求和供应之间替代的可能性[4]。所以，生物质燃料的土地利用变化的评估是极有必要的[5-6]。

通过Web of Science、CNKI、万方等数据库以“land use change、土地利用变化”为主题词搜索时发现，美国是该领域最具有学术权威的国家且研究热点与“生物质燃料、气候变化”等学科相关。我国在生物质燃料的土地利用变化、土地利用变化与温室气体排放等方面的研究较少。因此，本文通过概述巴西、美国、欧洲等国家或地区在生物质燃料土地利用变化方面的发展概况以及总结近年来我国能源结构及占比，深入分析我国生物质资源潜力及土地利用情况，并提出评估生物质燃料土地利用变化的建议，为大力促进生物质燃料的发展提供参考。

01

国外生物质燃料土地利用变化发展现状

1.1巴西

随着畜牧集约化的发展，巴西自然和人工牧场的比例发生了显著变化，变化后的牧场减少了大约60%的CO2排放，并为生产生物质燃料提供了大量的原料来源;同时减少了将自然区域转变为牧场的压力[7-8]。在农业种植结构中，为了缩短夏季大豆收获和玉米种植之间的时间而提高玉米的产量。玉米一茬和二茬种植面积的年增长率分别达到了12.8%和14.9%，第二茬玉米产量的增长完全弥补了第一茬玉米产量的下降。这就表明第二茬玉米对价格、市场和土地利用变化都非常敏感。甘蔗是巴西最适合生产生物乙醇的作物，近年来甘蔗种植面积稳步增长，也产生了积极的溢出效应并提高了以每公顷产量为衡量标准的粮食生产率。甘蔗的产量对再植投资非常敏感，尽管重新种植的投资较大，但第一次收割的甘蔗产量几乎是第五次收割的两倍。因此，将粮食生产和畜牧业结合起来的综合系统不仅能使农作物产量明显增加，提高农民的收入水平，而且还恢复了牧场的容量、减少了污染物排放，为发展新农业提供了催化剂。

1.2欧洲　　Aoun等[9]利用生命周期模型分析了法国生物质燃料土地利用变化的影响并确定了生物质燃料的来源途径和LUC类型，表明GHG平衡对土地利用变化具有高度敏感性，但无法就GHG排放方面的相关影响作出结论，因此无法估计全球土地利用变化系数[10]。Laborde等[11]使用经济模型评估了第一代生物质燃料的消费模式，影响因子以DLUC+ILUC系数表示。Marelli等[12]对相同的原料、生产区域、生物质燃料的土地利用变化进行了评估，与Laborde的研究内容不同的是，该项研究将某些作物归类为一年生或多年生植物，对某些土壤(如泥炭地)使用最新的排放因子以及对土地进行更精细的分类。Edwards等[13]比较了不同经济模型分析的生物质燃料土地利用变化的结果，其直接和间接LUC系数。不同生物质燃料LUC的研究结果。与经济性研究相比，基于LCA的土地利用变化的相关研究较少。

1.3美国　　Mosnier等[18]分析了美国生物燃料和全球温室气体排放，主要包括了土地利用变化、作物管理和农作物产量;获得了基于RFS2(Renewable fuel srequirement)基线的五种生物燃料政策情景下的净出口量。其中，玉米产量从2010年1.24亿t增加到2020年1.45亿t，大豆产量从18亿t增加到26亿t。如果不考虑副产品的回报，在2030年这个数字将占全球玉米(12%)和大豆(11%)需求的一大部分。此外，巴西在2030年出口到美国的乙醇占其乙醇总产量的16%，相当于其甘蔗产量的13%。2010—2030年，由于对生物能源及食品和饲料的额外需求，美国玉米产量增加了23%，其新增产量的2/3流向了国内市场，1/3流向了国际市场，美国仍是最大的玉米出口国，这就导致了国际上土地利用之间的竞争。　　美国土地利用变化是由开发土地和短期轮作种植园的扩张推动的。为了实现生物能源的发展目标，在2010—2030年农业用地总量减少了10%，其中玉米面积减少了约13%，小麦面积减少了约16%，大豆面积减少了约14%。由于美国开发的短轮植林所产生的额外碳汇抵消了森林和草地向发达土地转变的排放，美国作物管理的排放量趋于减少，但畜牧业的排放量将在2030年增加24.5%。由此产生的农业温室气体排放量和土地利用变化在2010—2030年保持相对稳定。因此，随着生物燃料替代化石燃料，温室气体净排放量会逐渐减少。

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