糖醇农业、粮食农业与我国的农业现代化

一、 糖醇农业的概念

据测算，地球上植物通过光合作用每年生成约1700亿吨糖类化合物，这些糖类化合物每年可以固定1230亿吨二氧化碳，储存6.3×1015的太阳能，相当于全球人类每年消费能源的10倍以上。这些糖类化合物在外观形态上多种多样,如树木森林、棉、麻、瓜果、蔬菜、粮食、秸秆等千姿百态，但是大多数植物内在的化学构成上却比较简单，仅仅是单糖、寡糖、多糖的糖类化合物。

这些糖类化合物是人类赖以生存的基本物质，吃、穿及生态保护等，构成人类社会发展的第一产业或曰农业产业。近代以来，人类又开辟了第二产业或曰工业产业，农业支撑了工业革命，工业又反过来促进了农业的更好发展。工业的发展更加依赖于矿物、石油、煤类等能源化工。随着工业的发展，矿物、石油、煤类等不可再生性及环境污染性又促使人类寻找更清洁环保、可持续可发展、可再生的产品替代，其中糖类化物的生产、开发利用被大多数人认可。

比如，用糖类化合物生产燃料乙醇、燃料丁醇以替代石油(汽油)，用植物纤维生产高分子化合物——替代石油的高分子合成等。因此，我们把这种以糖类化合物为基础原料，经工业加工生产能源和化工的产业称之为糖醇能源化工产业，而为糖醇能源化工产业提供生产、粗加工整理、储存、运输糖类化合物的产业称之为糖醇农业。就如同为食品提供原粮原料的产业成为粮食农业一样。

二、 糖醇农业概念的内涵和外延

从化学成分讲，糖类有机化合物包括含有单糖、双糖等水溶性糖的化合物，也包括含有不可溶性的寡糖、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等;从品种上讲主要粮食作物(玉米、小麦、水稻)是含糖有机化合物，木薯、红薯也是，西瓜葡萄等瓜果蔬菜也是;从植物部位讲，果实如玉米粒、小麦粒、水稻粒及其茎秆、根茎也都是糖类有机化合物。只是从收集、储存、运输的难易度，有效物质含量的多与寡，以及满足人类食品需求等方面需要多角度考虑，从而有所取舍。

也就是说，过去认为是粮食作物的，其全株也都是糖醇能源化工的原料，棉、麻、糖等作物也是;由于不考虑食用的安全性，过去认为不能食用而被废弃的、变质的农产品也可以充分利用!这样农业产业的范围将大大增加!我国2018年产6.6亿吨粮食的10亿吨秸秆、全球年产26亿吨粮食的35亿吨秸秆也都将大有用途;可以替代石油生产清洁可再生的能源化工!

石油石化年产值，我国每年约2万多亿美元，全球每年约13万亿美元，由于糖醇能源化工产业可以替代石油能源化工产业，其产业经济价值巨大，因此，过去的沙漠沙地盐碱地等国土也将会被引进水源、牵上电力、土地整理、大规模进行糖醇农业——这将大大增加农业用地，藏粮于地、藏粮于技：在粮食短缺、价格升高之时能够快速地生产粮食食材!我国有这样的沙漠沙地20多亿亩，全球有100多亿亩，这些沙漠沙地的农业产业四大要素的水、土、光、热等，大多仅仅是缺水。若确定糖醇农业是基础性战略产业，预计10年之后我国将年产20~30亿吨糖类有机化合物，全球将年产80~100亿吨糖类有机化合物，这些糖类有机化合物作为食用之用时价格被抑制而便宜，但是其作为能源化工产品的原料时，因为价格放开而有利于竞争。

三、 我国发展糖醇农业的途径

㈠ 全国10亿吨农作物秸秆

我国2018年粮食产量6.6亿吨，按谷草比1:1.5计算约有10亿吨的农作物秸秆。农作物秸秆是由纤维素、半纤维素和木质素等三大部分组成，其组分大约各占1/3。这三大组分可以生产许多化工产品。

纤维素可以生产的产品有：浆泊(造纸浆泊、纺织纤维如莱赛尔纤维莫奈尔纤维的溶解浆、可降解塑料薄膜)、水解后生成糖可以生产燃料乙醇丁醇乳酸等或生产石墨烯等。

半纤维素可以生产的产品有：糠醛、木糖、呋喃树脂、乙二醇、丙二醇、聚氨酯等化工产品。

木质素可以生产的产品有：木香树脂、染料分散剂、胶粘剂、乙苯、苯乙烯、航空煤油等。

这些化工产品可以替代石油原油生产多种高分子化合物，我们统称为“植物纤维化工”，也是糖醇能源化工的范畴，所以这些农作物秸秆也是糖醇农业的范畴。我国主要农作物的秸秆(玉米、小麦、水稻)每年有10亿吨，其生产的能源化工产品约相当于3亿吨石油原油。

在糖醇农业的理念下，这些粮食农作物秸秆不是农业的剩余物(废弃物)，而是糖醇能源化工的原料，即：

宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中论及石油：“此物后必大行于世，自余始为之。”果然石油在当今世界大行其道，成为现代社会国家安全、民生富裕、社会安全的重要物质。

从化学成分上讲，农作物秸秆是糖类化合物，石油是烃类化合物，虽然农作物秸秆和石油在外观上大相径庭，但是它们的化学元素基本相同、化学分子式相似。石油的产品(能源产品：汽油、煤油、柴油;化工产品：塑料、橡胶、合成纤维等)在现代社会非常重要，秸秆产品也可以和石油一样生产这些产品!

那么，现在农作物秸秆为什么不能像石油一样生产能源化工产品呢?

我们考察石油产业系统的结构是由以下系统组成：原油勘探、开采、储存、运输、石油炼制、化工生产、产品运用、分销等完整产业链条及整个生态系统，石油产业可以大规模开采、长期储存、远距离运输集中，能够规模化、集约化地加工生产，现在的石油炼化厂，年加工能力可达1000万吨至5000万吨!想想看，农作物秸秆能不能有这个集中度或规模化?!

所以糖醇农业要像石油产业系统一样，对农作物秸秆有计划、有组织地进行收获、粗加工整理、大规模长期储存、远距离运输集中，要将秸秆像石油一样规模化、集约化地精细加工，这样才能生产出社会需要的、清洁可再生的能源和化工产品。

现在我国每年自开采石油约2亿吨，进口约5亿吨，共大约7亿吨，这样才能满足社会需求，而我国每年产生的农作物秸秆约有10亿吨，若大部分能够收集利用加工，其生产的能源化工产品可以相当于3~4亿吨石油原油。

因此，要建立我国的农作物秸秆收获、储存、运输、加工、运用系统。我们曾经构想并撰写了《京津冀5000万亩玉米秸秆收储运用系统工程》、《黑龙江1亿亩玉米秸秆收储运用系统工程》，并在河北省石家庄市栾城区、黑龙江省双鸭山市宝清县852农场进行了试点生产。其主要思路是：①在玉米成熟收获时，为农民“免费收获，秸秆给我”，为农民免费收获玉米，农民的秸秆给公司。②为实现上述目的，我们设计并试制出了一种叫“玉米秸秆联合收榨一体机”的联合收获机械，可实现玉米果穗收获、玉米秸秆榨汁、糖液收集、榨渣打包等综合功能一体机。③大约在2万亩左右的玉米种植区设一个收储服务站，存放玉米秸秆的榨汁和榨渣(植物纤维)。④约20个左右的这种收储服务站设一个工业糖浆厂，将各收储服务站的糖汁浓缩成工业糖浆储存。⑤约30~50个这样的工业糖浆厂建设一个糖醇能源化工生产园区，将这几百万亩至几千万亩玉米面积产生的工业糖浆和植物纤维(榨渣)全年、连续、均匀地加工成各种能源化工产品。这样既为粮食生产服务了，也解决了农作物秸秆问题，最重要的是为糖醇能源化工找到了长期稳定的可靠原料!这种模式可以复制到其他农作物，如小麦、水稻、也可以推广到其他粮食生产省区。

㈡全国20多亿吨的沙漠沙地盐碱地可以组建中国糖醇农垦集团，成立中国糖醇能源化工集团。

建国初期，为解决军队的吃饭穿衣问题，中央让王震将军在新疆组建“新疆建设兵团”、在黑龙江组建“北大荒农垦集团”，“新疆建设兵团”项目占地7.5万平方公里，已开发出6000万亩的高标准农田，年生产棉花400万吨，占全国棉花产量的二分之一;“北大荒农垦集团”占地5.5万平方米公里，已开发4500万亩高标准农田，年产粮食430亿斤，占全国粮食产量的1/25。这二个项目地在开发之前都是不毛之地，大片荒原：新疆兵团项目地严重干旱、寸草不生;北大荒农垦项目地是恒古冰原，一般农户根本无力开垦。但是王震将军及建设者们发挥了“集中力量办大事”的体制机制优势，硬是把“北大荒”办成“粮大仓”，解决了大多数军队粮食供应问题，把新疆的不毛之地变成了“塞上江南”，解决了解放军的穿衣问题，使我国的几百万军人不与民争粮、争地、争资源。这就是我们今天总结的“兵团精神”和“北大荒精神”!

如果说建设全国性的“农作物秸秆收储运用系统工程”，收储10亿吨农作物秸秆可以替代约3亿吨石油原油，这还是远远不够的，预计2030年以后，我国年消费石油将达到8~10亿吨(2018年石油消耗量近7亿吨)。要满足这样巨量的能源化工需求，预计需要25~30亿吨标准工业糖浆(含糖50%)和10~15亿吨的植物纤维(榨渣)。反过来说，如果能够达到这个要求，我国农业将是非常的强大了!

近年来，由于担忧二氧化碳使全球气温升高使地球环境恶化，全世界已达成《巴黎协议》这样的二氧化碳减排共识，产油国忧惧届时全球抛弃石油，所以拼多产压价，所以现在全球石油价格维持低廉。但是无论如何说，石油都是将地底下封存的二氧化碳释放到空气中去，因此替代石油的趋势不可阻挡，只是替代路途还有争论(纯电动、氢电池或生物能源替代)，美国年产4800万吨燃料乙醇替代1.5亿吨石油，我国也出台了到2020年全国推广使用乙醇汽油的方案。

因此，我们设想，能不能发扬我国传统的“兵团精神”和“北大荒精神”，在我国三北地区的沙漠沙地建设20~30个“糖醇农垦集团公司，彻底改变我国大西北恶劣的生态环境，根本上解决我国石油对外依存度高的状况”， “石油糖醇代，沙漠变绿海”!

具体场想如下：

1、 调研我国西北部各省区(内蒙古、新疆、青海、甘肃、宁夏等)，实地勘察其海拔高度在2000米以下的、能够整体连片整治的、土地面积在10万亩以上的沙漠沙地盐碱地及中低产田，做一个糖醇农垦整体规划并报国务院及各省区批准。根据各种资料预估，这些土地面积大约有20多亿亩。

2、 糖醇农业的作物主要是指光合作用能力强、糖类化合物产量高的农作物，比如甜高粱、玉米、红薯、西瓜、葡萄等。其主要是为生产燃料乙醇为主的糖醇能源化工产品，可以不考虑食用安全性，比如可以种植转基因品种等。

3、 先从水源较丰沛、土壤条件较好的沙漠沙地开始，比如科尔沁沙地降水较多、土壤层深厚，地域包括内蒙古自治区的通辽市、兴安盟、赤峰市及辽宁省、吉林省的部分地区,面积约在1~2亿亩。取得经验后再推向库布齐沙漠、毛乌苏沙地、浑善达克沙地及腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠、柴达木沙漠、库尔班通古特沙漠和塔克拉玛干沙漠。

4、 在这些沙漠沙地上开垦：①以植树造林为主的生态恢复工程。②以土地整理为主的农田水利基本建设工程。③以种植甜高粱为主的农业工程。④以青鲜植物中的糖分提取与保存为主的工业糖浆生产工程。⑤以糖醇农业的产品为基础原料生产与使用的糖醇能源化工产品的产业系统工程。

5、 糖醇农垦的每个分公司的耕地面积约在1亿亩左右.当地农牧民就近加入公司,成为公司职工,其现有耕地使用权可以采取赎买收回.

6、 糖醇农垦的耕地按现代化高标准农田整治,适应现代化大规模、大机械的耕作方式.

7、 引入”北大荒农垦集团公司”的管理模式，统一安排生产计划、统一种植、统一管理、统一收获储存，实现现代农业服务模式。

8、 《环球时报》总编辑胡锡进在参观了“北大荒”农垦的生产规模后说：“全国粮食生产都像北大荒这样，有十个北大荒就解决了中国粮食的安全问题。”，2018年北大荒用四千多万亩的耕地生产了430亿粮食，其粮食生产的现代化程度是世界上绝无仅有的，甚至比美国的农业都要先进。

9、 本文所述糖醇农业，在国家粮食充裕的时候生产糖醇原料，一旦发现粮食有紧张的苗头，就可以种粮食——因为这些高标准农田能够种植糖醇作物，也可以很好地种植粮食作物。

10、 现在的国际国内情况是：粮食供应充裕，粮食价格低廉，外国的规模化现代化的农业生产的粮食以低价冲击国内粮食市场，迫使我国的小农种植的粮食无利可图，无以为继!

11、 为应对出现的新情况，我国出台农业耕地“三权分离”的政策，鼓励种田大户流转其他农户的耕地，以实现规模种植，但是这种模式与其他农民“争地、争利、争市场”，实现我国农业现代化的难度很大。

12、 习近平主席说，农业现代化是我国的最后一个短板，没有农业的现代化就没有国家的现代化。既然这种“流转”模式不能实现农业现代化化，那就需要另开新的耕地，我国不能像美国、澳大利亚一样用“殖民地”方式开辟新耕地，就是只能着眼于我国这些沙漠沙地，寄希望改造好这些国土以实现农业的现代化!

13、 我国现在已实现工业现代化，有工业能力和经济实力来彻底改造这些沙漠沙地，现在的问题是国家是否下这个决心。我国国力现在处于旺盛期，一旦下决心改造这些沙漠沙地就可以实现：①北疆生态安全屏障，②农业的现代化，③石油糖醇代。而若现在不能下这个决心，一旦进入发展平庸期，再想进行这么浩大的工程建设就难了!美国现在就在这个发展平庸期，想干稍微大一点的工程非常艰难!

14、 彻底根治西部沙漠的主要问题是水源问题。解决西部水源问题现在已经有了一些思路，比如“红渠河工程”思路是把雅鲁藏布江的水调入西部沙漠、“空中调水方案”是通过技术措施将通过沙漠区域空气中的水截留下来灌溉沙漠等诸多方案构想。我们认为陕西西安王德斌先生的“核泵工程”方案可能是最优的调水方案：用氢弹核爆的原理，把东海的水通过大管径长距离的管道抽提到青藏高原的哈拉湖，湖水在梯次下泄到各个沙漠中可以发电、盐水在西北高蒸发量环境中淡化成雨水，达到绿化沙漠目的(详见王德斌的《核泵工程》)。

15、 若这些改造好的沙漠沙地成为高标准农田，都种植粮食也不行，会出现谷贱伤农，大规模现代化种出的粮食一定比小农户生产的粮价低，一旦大量的粮食冲击市场，小农民的状态会更惨。因此，保持这些土地的粮食生产能力，又生产一些非粮用途的、市场好销的糖醇农业产品是很有必要的。这也是“藏粮于地、藏粮于技术”的一种重要方式!

16、 经过5~10年的大规模建设，我国建成20~30个规模化现代化的“糖醇农垦公司”，每年能够生产20亿吨标准工业糖浆(含糖50%)，10~15亿吨植物纤维，产值可达5万亿元!要知道我国2018年的粮食产值也仅有3万多亿元!因此，糖醇农业将是我国(甚至全球)的一个涉及国计民生、涉及清洁可再生能源的庞大的、重要的产业!

17、 关于工程的费用及思路

巨大的“糖醇农业”工程，等于再造一个大国农业，重塑了世界农业版图和世界能源局势，如此的世纪工程一定是花费巨大，平均再造每亩耕地若需1万元，则需要约20万亿资金。但是若每亩每年创造2000元产值计算，20亿亩则可年创产值4万亿，约5~10年即可收回投资，这可是千年大计，由此我国西北生态安全、农业超强大、能源清洁可再生引领世界!

四、 糖醇农业对我国农业现代化的意义

现代化农业最重要的就是规模化，有规模才能科学化、专业化、集约化、高产高效化，因此没有规模化就没有现代化!但是我国的传统农业区也是人口密集区，若强制性地在这些农业区实行规模化，就一定会出现“争地、争利、争市场”的矛盾!既然如此，我国农业该如何才能现代化呢!

世界上被认为最现代化的农业有三种：①美国、澳大利亚等殖民地国家的大面积、大机械、大公共化服务型农业即规模化农业，②日本人多地少而发展起来的精细化农业，③以色列沙漠干旱而建成的设施农业(或称为植物工厂)。

我国历史上是、现在是并且以后长期是世界第一的农业大国，中国传统性农业滋养了5000年的中华文明，滋养了我国世界人口第一大国14亿人，形成了厚重的耕读文化，生产了许许多多各具特色的食品，涵养了大国的人才和劳动力。应该讲，是我国辉煌的第一产业(或农业)支持了我们几千年辉煌中华文明!虽然从现代视角讲，传统农业劳动生产效率低，但是在生产复杂多样、市场需求的、小宗的农产品或地方名优土特产品方面仍具有很大的优势。因此，在我国传统农业区仍应坚持传统农业，学习日本在精细化农业的经验，生产千百万种食品原料，满足市场需求，涵养众多人口。

但是即使是精细化农业最优秀的日本也知道，精细化农业的产品价格高昂、数量有限，每年仍需从国外进口大量的农产品如米、面、油、肉。日本1亿多人，国际市场可以满足供给，但是中国人多，14亿人一旦缺乏粮食，国际市场是满足不了的。因此，我国的大宗农产品粮食的政策是“以我为主、立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑。”。目前我国农产品综合供应能力可以达到80%，20%的农产品仍需要进口。这20%的进口才是大家所关注的，毕竟此事涉及生命保障和社会稳定，若饿死人，万分之一都不行!

美国、澳大利亚、巴西等殖民地国家，地广人稀、土地面积广大，经过几十上百年的探索，他们发展了规模化农业，其中美国的规模化现代化农业最为发达，美国以300多万的农民每年生产约5亿吨粮食，生产效率之高令人称羡!

总结美国的现代化农业，不外呼就是大田块、大面积、大机械、大服务、大市场等。我国有没有这样的大田块大面积?有!就是我国的沙漠沙地!有人说这里干旱缺水，缺乏进行农业生产的条件。那么农业生产的基本条件是什么?无非就是水、土、光、热四要素，我国大部分沙漠沙地土壤深厚、地势平坦、光热资源丰富，只是严重缺水才导致沙化，只要下决心解决水利问题就一定可以进行农业生产。那些已经规模化、现代化农业的国家如美国，那里的土地没有进行改造之前也是不能进行农业生产的，美国也是曾经饿死了人的!因此，我们也要对我国的这些沙漠沙地进行工业化改造，我国目前已经具备了这种工业化能力，是世界著名的基建狂魔，修建大型或超大型水利工程自然不在话下!只是需要中央下决心，需要全国人民支持!

若这20多亿亩经改造而成的高标准农田都种植几个单一大宗的粮食作物，如玉米、小麦，如小麦亩均产0.4吨，10亿亩则可产4亿吨麦子，玉米亩均产0.5吨，10亿亩则可产5亿吨玉米，如此一来，粮食安全有保障了，但是对市场的冲击、价格的竞争则是传统农业承受不了的，对其他农民将是一场灾难，就如美国农业的现状一样，为粮食的出口进行贸易战，而这是不可持续的!事实上，美国从上世纪九十年就在为玉米找出路，他们现在每年生产3.8亿吨玉米，出口0.6亿吨，食用或做饲料1.8亿吨，还有1.4亿吨用于生产糖醇能源化工产品——燃料乙醇。2018年美国用1.5亿吨玉米生产4800万吨燃料，其主要目的就是为了保持农业的生产能力。他们开辟了糖醇能源化工(燃料乙醇)替代石油能源化工的道路。

正因为如此，才建议我国建设“糖醇农业”，既让我国农业走向现代化，保持强大的农业生产能力，又不使处于两难!糖醇农业一开始就生产更高产、高效的糖类化合物，市场更广阔的、意义更深远。

糖醇农业一开始就要求是规模化、集约化的现代农业。田块按工业厂房一样设计，种子、种植管理智能化、自动化，收获按大型机械化——只有这样，产量和价格才能与石油相竞争!糖醇能源化工产品庞大的市场、优渥的经济回报定会促进糖醇农业的技术、设备设施的研发生产，相互促进，良性发展。而这些技术设备也可以适用于粮食的生产，增加国家的粮食安全保障。

现代能源化工产业，都是工厂化和工程化思维。糖醇农业是现代化能源化工产业，如同电力行业的煤炭采掘业或石油行业的原油勘探开采业，也需要工业化思维：国土整治、高标准农田建设、糖类化合物的收储运等都要有现代化的工业思维和工程思维，物联网、人工智能等第四次工业革命的理念也都会吸收进糖醇农业。

“糖醇农垦”像“北大荒集团”或“新疆建设兵团”一样，实行国营体制，民营企业或个人在统一管理下，承包经营其中的专业化服务或田地管理——这也是我国的体制优势之一。

希望到2030~2040年，我国粮食产能达到8亿吨，糖类化合物的工业糖浆达到20亿吨，植物纤维达到10~15亿吨，若这样，我国农业现代化就基本完成!

若我国实现本设想，在非洲、澳洲、南美洲、中亚西亚复制几个这样的农垦系统，则可以实现“全球无饥饿”，实现“石油糖醇代，沙漠变绿海”，实现人类命运共同体的伟大构想!（北京天地日月生物能源科技有限公司徐道清）