爱华网生物质是指来源于植物和动物的有机物质（美国能源部：DOE）。生物质资源丰富，目前是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源消费品种，其消费总量位居六大可再生能源（太阳能、风能、地热能、水能、生物质能和海洋能）之首。而且，生物质被认为是一种CO2零排放的能源（生物质利用过程中排放的CO2量等于其生长过程中吸收的CO2量）。所以，近年来生物质能成为可再生能源开发的热点之一。
但是从生态学的角度分析，生物质能具有远远超越能源价值的生态价值。而且无论在潜在可利用规模，还是能量转化率等方面，生物质能都不足以成为人类经济与社会长期发展的主要能源。就目前的认识水平而言，生物质能开发应该是可再生能源开发的误区，而太阳能开发才应该成为可再生能源开发的战略选择。
1、生物质能的潜力有多大
地球生物质资源丰富。目前，全球生态系统生物质能年产量约为全球总能耗量的6~10倍。据统计，全球生物质资源潜力达100亿t干物质，仅森林、草原、耕地的生物质产量就有50亿t干生物质，相当于20亿t标准煤。我国可以开发利用的生物质能源有：各种农业废弃物（秸秆和谷壳等）、薪柴、林业废弃物（树叶和有机垃圾）和人畜粪便等。统计表明，我国秸秆、薪柴、粪便和垃圾四项资源分别相当于3.08、1.3、0.77和1.43亿ｔ标准煤，总计约6.58亿ｔ标准煤[1]
从以上数据可以看出，我国生物质能规模巨大。但是，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，在我国能源消费总量将逐年提高条件下，生物质能最终可能承担什么样的角色呢？2003年我国能源消费总量为16.78亿吨标准煤，比2002年增长10.1%（2003年国民经济和社会发展统计公报）。2004年我国一次能源生产初步统计达18.45亿吨标准煤，比2003年增长15％。另据国家信息中心预测，2010年我国能源需求将达21.6亿~23.2亿吨标准煤。而按照国家发改委《能源中长期发展规划》，在充分考虑节能因素的情况下，到2020年我国能源消费总量将达到30亿吨标准煤。
与我国能源消费需求快速增长的趋势相反，我国生物质作为能源被开发的空间正在不断被压缩。农业部把实施重点地区农作物秸秆还田作为2003年为农民办的11件实事之一。2003年全国机械化秸秆还田面积达到1459万公顷，比上年增加17.9万公顷，青贮秸秆1.4亿吨，氨化秸秆5650万吨。其中，10个重点省（市）秸秆机械化还田面积达到930万公顷，占10省（市）种植面积的31%，比上年底增加324万公顷；秸秆综合利用面积达到1450万公顷，占10省（市）种植面积的48%。从生态健康和环境保护的角度出发，生物质返还生态系统的实践只能继续加强。[2]
从生物质能潜在可利用规模的不断缩小与我国能源需求数量快速增长的比对关系中，我们可以看出，即使我国生物质能全部得到开发利用（是绝对不可能的），它在我国能源消费总体结构中也只能占有越来越低的比重。
2、生物质具有远远超越能源价值的生态价值
从生态学的角度分析，生物质在生态系统营养循环中担负着重要的角色，它是维系生态系统营养循环结构完整，以及生态系统平衡、健康的战略资源。生物质具有远远超越能源价值的生态价值。
在长期的自然演化过程中，自然生态系统形成了完整的生产者、消费者、分解者结构，可以自我完成“生产——消费——分解——再生产”为特征的营养物质循环功能，能量流和信息流通畅，系统对其自身状态能够进行有效地调控，生物圈处于良性发展状态。应该说，生态系统中营养物质的循环、再生是生态系统持续健康、繁荣的物质基础。
在自给自足的自然经济社会，规模和强度有限的食品生产在本地进行、本地消费，养分很自然地以牲畜和人类排泄物以及秸秆的方式返还土壤。生态系统中“生产—消费—分解—再生产”营养循环的结构完整、功能稳定，生态系统持续健康、繁荣。
但是，随着工业化、城市化、市场化以及农业耕作方式的转变（传统农业转向化石农业），农业资源和产品（粮食等）在更广阔的空间范围内流动，人畜排泄物和秸秆中的养分很难再完全返还到土壤中去。人类生活系统与自然生态系统（主要是农业生产系统）之间的营养循环链被打断，生态系统的营养循环遭到严重破坏。一方面，导致土壤有机质含量降低，土地生产潜力下降；农民不得不依赖施用大量化肥来补充土壤营养素的损失，以维持土壤生产力，加大了生产成本；农药、化肥的大量施用进一步导致土壤面源污染，危及食品和环境安全以及人类的健康；……等等一系列问题，致使农业生产系统的安全性和可持续性受到日益严峻挑战。另一方面，城市又必须耗费大量的资金修建大量的污染处理设施（污水处理厂、垃圾处理厂等）、对各种污染物（其中大部分可作为土壤的营养物质）进行代价高昂的环保处理，给城市造成了沉重的财政负担，城市在垃圾包围、环境退化的困境中艰难发展。
生态系统营养循环的断裂，严重威胁着农业生态系统的健康和整个社会的持续发展。而营养循环断裂的直接原因就是作为营养循环物质载体的生物质，没有如数返还生态系统。由于人类生产、生活方式的不合理，导致各种生物质（人畜排泄物、作物秸秆、有机垃圾等）沦为放错地方的资源，不但没有发挥其应有的生态功能，反而造成了严重的环境污染。
很显然，要想实现我国生态系统健康与可持续发展，就必须恢复和重建生态系统的营养循环，其实质是建立和发展以营养平衡为特征的、生态良性循环的、高效生态农业体系。各种生物质（人畜排泄物、作物秸秆、有机垃圾等）资源必须发挥其应有的生态功能，还其以本来面目。具体措施包括，（1）改造人类生活系统（改造城市基础设施，实现雨污分流、污污分流），使人类排泄物以及有机垃圾作为营养物质合理返还农业生态系统；（2）改善农业生产方式，普遍实施秸秆过腹还田，严格控制水土流失，维持土壤肥力；（3）发展生态型畜牧业，畜禽生产的废弃物合理返还农田生态系统；（4）恢复区域性天然植被，改善人类生活与农业生产的宏观生态环境，实现全球和区域生态系统营养物质的良性循环和整体可持续发展等等。
以上论述可知，生物质在生态系统中发挥着至关重要的作用，它的生态价值远远超越了其作为能源的价值。而恰恰是这样一个看似普通的道理，却并没未被人们清醒地认识。生物质（排泄物、秸秆、有机生活垃圾等）作为重要的生态战略资源，即使在国家环保主管部门发布的《2003年中国环境状况公报》中依然被列为固体废物。可见，转变我们社会的观念任重而道远。
但是，如果我们不能改变目前生物质资源不合理利用的现状，恢复和重建农业生态系统的营养循环，继续把大量生物质作为能源使用，只会进一步打破生态系统的营养循环、降低生态系统的生产潜力、加重危害生态系统的健康与可持续发展。所以，从生态价值的角度分析，生物质本来就不应该作为能源来利用。生物质在还田处理过程中产生的一些副产品，比如沼气，是可以作为辅助能源使用的，并且不会对营养循环造成威胁。
3、从能源效率和规模上看，太阳能应该成为人类未来能源的支柱
地球生态系统的能量归根结底都来源于太阳能（包括风能、水能、生物质能、化石能源等）。太阳能通过生物转换成为生物质能。
生物对太阳能的利用效率是很低的。根据太阳辐射的性质、光合作用的特性以及量子效率推算，植物太阳能的最高利用效率约为10%。而在自然环境中，不可能达到这么高的效率。仅仅由于光呼吸的存在，就会使已固定的化学能损耗1/3左右。此外，照射到生态系统中的大阳能也不可能全部被植物的绿色器官吸收，总有一部分被反射、散射而损失掉。一般认为，植物在自然环境中进行光合作用时，实际可达到的太阳能最高利用率约为5％。[3]实际测定结果显示，全球绿色植物平均太阳能利用率为0.13%，农作物平均为0.4%，高产稻田为1.2%~1.5%，高产草地2.2%~3.0%。[4]也就是说，植物的太阳能转换效率相当低。而1954年，美国贝尔实验室研制成功的世界第一块太阳能电池，其能量转换效率就达到了4%，远高于全球绿色植物平均太阳能利用率（0.13%）。因其太阳能的转化效率较低，全球生物质生产规模注定是有限的，并且从总体上进一步提高的潜力也不大。下述的数据可以很好地体现这一点。
在可再生能源中，我国陆地每年接收的太阳能总量相当于24000亿t标准煤。我国2/3以上地区的年日照时间大于2000h，年均辐射量约为5900MJ/m2。青藏高原、内蒙古、宁夏、甘肃北部、陕西、河北西北部、新疆南部、东北以及陕甘宁部分地区的光照尤为突出。如果按陆地面积的1%、太阳能电池的转换效率平均按20%计，每年太阳能可提供相当于48亿吨标准煤的能量。这一能力量供给水平约为我国2020年能源需求预期的160%；而我国生物质能总量只相当于6.58亿吨标准煤。
从以上数据可知，与我国生物质能状况相比，太阳能不仅规模巨大（24000亿吨标准煤 vs 6.58亿吨标准煤），而且目前太阳能电池的转换效率也远远大于全球绿色植物的太阳能转换效率（20% vs 0.013%）。可以预言，随着化石能源的逐渐耗竭以及太阳能技术和产业规模的进一步发展，太阳能将最终取代其他能源，成为人类最主要的能源。太阳能开发应该成为我国国家能源战略的首选。
从产业发展的角度分析，无论是我国、还是全世界，太阳能产业都正处于迅猛发展的阶段。1998~2001年我国太阳能电池及其组件销售额以年均26%的幅度高速增长。到2001年底我国太阳能电池累计装备容量达到23.5MWp。2002年由于国家发改委“送电到乡”工程的实施，太阳能电池及其组件当年销售量达到16MWp，比2001年激增4.5倍。而根据Strategies Unlimited调研公司的调研结果显示，2004年全球太阳能电池销售量估计超过了990兆瓦，较2003年增长47%；2000-2004年5年间，全球太阳能电池销售量年均增长率超过了40%。
从技术层面上分析，太阳能电池的能量转换效率也在不断提高。根据美国国家再生能源实验室的测量结果，最近SunPower公司开发成功的A-300太阳能电池光电转化效率达到了21.5%。而目前正处于开发阶段的第三代太阳能电池，其太阳能转换成电能的卡诺循环效率理论上可以达到95%。无限增加太阳能电池的层数，理论上层叠电池（Tandem Cells）可获得的最高效率为86.8%。最简单的多能带电池（Multiple Band Cells）是3能带电池，其极限效率可以达到63.2%，随着能带数的增大，效率还可以进一步提高。冲击离子化电池（又叫量子点电池（Quantum Dot Solar Cells））的极限转换效率为85.9%。热载流子电池（Hot Carrier Cells）极限效率约为85.8%，热太阳电池（Themo-photo-voltaics Solar Cells）的效率可达85.4%。这说明提高太阳能电池的效率还有很大的空间。[5]
从能量转换效率方面分析，生物的太阳能转换效率本来就很低，生物质再经过进一步转换成电能、油、生物煤等也有转换效率的问题。也就是说，把地球生态系统有限的生物质再生产量，作为支撑人类经济与社会长期发展的重要能源是不现实的。而太阳能不仅流量规模巨大，而且太阳能电池的能量转换效率也大大高于生物，太阳能应该成为人类新能源开发的重点。随着太阳能技术的不断提高，其生产成本会逐渐降低，发电规模也会快速扩大，预期的战略能源地位会得到逐渐巩固的发展，并将最终成为人类未来最主要的能源支柱。
总之，对于生态严重退化和生物质存量有限的中国，尤其不适于发展生物质能。应该更多地把科研力量投入到开发太阳能、风能、潮汐能等其他非生物质能源。大力开发生物质能只能进一步加剧我国的生态环境破坏。
参考文献
[1] 贾振航。第四讲：绿色的生物质能。节能与环保[J]，2004（5）：53~54。
[2]国家环保总局。2003年中国环境状况公报——固体废物[R]。http://www.zhb.gov.cn/eic/649368303189360640/20040623/1052070.shtml，2004-6-23。
[3] 沈允纲著。地球上最重要的化学反应：光合作用[M]。北京：清华大学出版社；广州：暨南大学出版社，2000，75。
[4] 全国生态农业县建设领导小组主编。中国生态农业[M]。北京：中国农业出版社，1996，9。
[5] 倪萌，L K Lenng, K Sumathy. 太阳能电池研究的新进展[J]。可再生能源，2004（2）：9~11。
