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基于能源植物的生物液体燃料（包括生物燃料乙醇和生物柴油）具有可再生、清洁和安全等优点，是解决能源危机和保护生态环境的有效途径之一。由于我国耕地资源有限，不宜发展以粮食为原料的生物液体燃料，因此我国《可再生能源中长期发展规划》等提出合理开发边际性土地，开展非粮生物液体燃料示范点建设。甜高粱、柳枝稷等能源植物相关研究工作和资料相对缺乏，其焦点问题是在规模化利用的情况下，如何科学估算其净能量效益和环境影响。只有解决好这一问题，才能对发展生物液体燃料的前景做准确评判，进而为合理规划能源植物种植和产业布局提供支持。 本研究以中国燃料乙醇的三种主要原料类型作物（糖质原料甜高粱、淀粉质原料木薯和纤维素质原料柳枝稷）为研究对象，聚焦其产量估算、能量和环境等效益评价的方法创新，并重点评估了三种原料作物生产燃料乙醇的能量效益、环境影响和经济性三方面的发展潜力。 本论文提出了一种耦合陆面过程模型(GEPIC)及生命周期评估(LCA)的方法，在全国尺度上，提取我国非粮燃料乙醇发展的宜能边际土地资源，对三种非粮能源作物在边际土地上的产量进行估算，进而评估燃料乙醇产量的规模与空间分布。在此基础上，利用燃料乙醇生命周期能源效益、环境影响以及经济性评价模型，综合分析了我国非粮燃料乙醇生产生命周期的能量效益、环境影响和经济性，尝试提出了一种我国非粮燃料乙醇规模化发展的优化模式。 研究结果表明:经发展模式优化后，我国适宜燃料乙醇作物种植的宜能边际土地总面积达7683万ha，可以生产燃料乙醇17128万吨，由此产生的净能量生产潜力约为8320亿MJ，相当于1719.25万吨的90＃汽油或1583.72万吨的0＃柴油。假设我国燃料乙醇发展水平分别能够达到最大净能量潜力的70％、30％和10％，则我国生产的燃料乙醇净能量分别等价于1203.48、515.78、171.93万吨的汽油或1108.61、475.12、158.38万吨的柴油。优化发展模式下燃料乙醇生命周期总环境影响指数为46723.18人当量。最为显著的环境影响类型为全球变暖潜势(GWP)，约占总环境影响人数的50％。经济性方面，优化发展模式的综合产投比为1.29。 以往国内能源植物温室气体减排潜力的研究，大多是在实验室数据基础上，以单位体积或质量液体燃料为研究对象的“减排效率”，应用到较大范围时，往往采用全区平均的方法，无法充分反映区域内光温水热等要素的空间异质性带来的减排潜力空间差异。本论文采用基于地理空间单元的GEPIC模型，在LCA框架下，实现了燃料乙醇生产潜力及其转化过程中能量消耗和环境排放的空间模拟与估算，充分体现了不同作物、不同边际土地、生长条件下的时空差异性，实现了从传统的“效率模型”到区域模拟的拓展。论文通过理论方法创新和应用实践，初步解决了如何科学、准确的评估燃料乙醇规模化发展潜力的问题，为我国合理规划非粮能源植物种植和产业布局提供了坚实的数据、方法和技术支撑。