廣西主要木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價

郭倫發(fā)，王新桂，江新能，林春蕊

（廣西壯族自治區(qū)中國科學院廣西植物研究所，廣西 桂林 541006）

木本油料植物指的是可再生的生物質(zhì)能源樹種。油脂類型主要有食用油脂和工業(yè)油脂兩大類，食用油脂主要有茶油、核桃油、橄欖油等，工業(yè)油脂主要有桐油、山蒼子油等。近年來，能源危機對人們生活的影響問題越來越突出，如何尋找新型替代能源以緩解能源危機所帶來的不利影響已成為世界性的共同科研任務，利用木本油料植物來生產(chǎn)生物柴油更是目前相關(guān)研究的熱門課題[1]。我國物種資源豐富，目前已查明的油料植物有1 554種，隸屬于151科697屬，含油量在40%以上的植物有154種，但是，分布廣、適應性強、可用作建立規(guī)?；镔|(zhì)燃料油原料基地的喬灌木樹種卻不足30種[2]，因此，通過挖掘野生木本油料植物資源，人工選育或繁育出含油量高、產(chǎn)量高、適應性強的優(yōu)良木本油料植物品種，并進行大面積推廣種植，對于解決目前的能源問題和糧油安全問題都具有重要意義。

廣西是我國煤炭、石油等能源較為缺乏的省區(qū)之一，卻是我國植物資源最為豐富的省區(qū)之一，其野生維管束植物有8 562種[3]，僅次于云南和四川，居全國第三位。據(jù)統(tǒng)計，廣西栽培和野生的種子（或其他貯油部位）含油量在10%以上、有一定開發(fā)價值的油脂植物約有380種，分屬77科188屬[4]，其中大多數(shù)為木本和木質(zhì)藤本。這些木本油料植物性狀各異，很難用單一的指標對其進行評判，需要從生態(tài)、經(jīng)濟等方面綜合考慮，選取適當?shù)闹笜私⒕C合評價指標體系。為了更全面地分析和研究廣西木本油料植物的生態(tài)經(jīng)濟效益，從而為廣西木本油料植物的開發(fā)利用提供決策參考和科學依據(jù)，筆者對廣西木本油料植物的生物學特性、生態(tài)和經(jīng)濟性狀等方面的情況進行了調(diào)查，獲得了詳細的第一手資料，并在專家評判調(diào)查的基礎(chǔ)上建立了木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價指標體系，選定4個生態(tài)指標和5個經(jīng)濟指標，采用層次分析法確定了各指標的權(quán)重，并以此體系對廣西29種主要木本油料植物進行了定量評價，評價結(jié)果可為廣西木本油料植物的開發(fā)利用提供參考。

1 木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價指標體系的建立

1.1 建立木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價指標體系框架

評價指標體系采用三層結(jié)構(gòu)設計，指標的選取以普適性、科學性、可比性、客觀性和調(diào)查時的可操作性為原則，所選取的指標概念明確，數(shù)據(jù)容易獲取，并能夠轉(zhuǎn)化為定量的評價結(jié)果進行表述?；谝陨显瓌t，結(jié)合前人的理論研究成果，建立了木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價指標體系框架，該評價指標體系由目標層（A）、制約層（B）與指標層（C）構(gòu)成（見圖1），具體評價指標包括生態(tài)系統(tǒng)（習性、形態(tài)、生境、頻度）與經(jīng)濟系統(tǒng)（生長速率、果實大小、果實產(chǎn)量、果實含油量、油脂用途）的9個指標，各指標的具體性狀類型描述如下：C1習性，常綠喬木、落葉喬木、常綠灌木、落葉灌木；C2形態(tài)，闊葉、針葉；C3生境，石山和土山、石山、土山；C4頻度，常見、一般、少見；C5生長速率，快、中、慢；C6果實大小，大（＞2 cm）、中（1～2 cm）、?。ǎ? cm）；C7果實產(chǎn)量，以實測的產(chǎn)量計算；C8果實含油量，以實測含油量轉(zhuǎn)化成果實含油量計算；C9油脂用途，食用、生物柴油原料、化工原料。

圖1 木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價指標體系框架Fig. 1 Index system of integrated ecological and economic benefits of woody oil plant

1.2 各評價指標權(quán)重的確定

由于各指標的作用不同，對評價結(jié)果的影響程度有差異，為了區(qū)分其對系統(tǒng)影響的差異性，需要將不同的指標賦予不同的權(quán)重。目前確定指標權(quán)重的方法很多，其中應用較多的是專家評判調(diào)查法（Delphi）和層次分析法（AHP）[5]，文中采用Delphi法和AHP法相結(jié)合的方法來確定各評價指標的權(quán)重。AHP法是美國著名數(shù)學家T.L.Saaty于20世紀70年代提出的，這種方法是將相互關(guān)聯(lián)的要素按隸屬關(guān)系劃分成若干層次，通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性，然后綜合人們的判斷結(jié)果，給出決策因素重要性的總排列次序[5-7]。

本研究共邀請了8位從事植物分類、植物資源、生態(tài)學、栽培學等相關(guān)工作的專家填寫調(diào)查表。根據(jù)各位專家的經(jīng)驗與判斷，比較木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價指標體系中生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)之間的相對重要性，以及指標層中各指標的相對重要性，采用1～9的標度方式確定相對重要的程度。

用yaahp0.5.0版層次分析法軟件對專家評判調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，建立相應的判斷矩陣，把判斷矩陣的數(shù)據(jù)輸入電腦進行計算，對不能達到一致性檢驗要求的判斷矩陣返回重新填寫，達到一致性檢驗要求的數(shù)據(jù)則可計算出該名專家的評判調(diào)查結(jié)果。由8位專家的評判調(diào)查結(jié)果計算出各評價指標的平均權(quán)重，計算結(jié)果見表1。表1顯示，在整個評價指標體系中，C7果實產(chǎn)量的權(quán)重最大，達到0.171 5，其他各評價指標的權(quán)重依次是C8果實含油量（0.166 8）、C4頻度（0.140 6）、C9油脂用途（0.125 5）、C5生長速率（0.101 0）、C6果實大?。?.088 7）、C1習性（0.083 8）、C3生境（0.077 6）和C2形態(tài)（0.044 5）。

表1 各評價指標權(quán)重的調(diào)查結(jié)果Table 1 Investigation result of weights of each evaluation indexes

1.3 各評價指標涉及的物種性狀的賦分

為了對各個評價指標進行定量評價，獲得最終的量化數(shù)據(jù)，還需要對各個評價指標涉及的具體物種性狀進行賦分，各評價指標不同性狀的賦分值從專家調(diào)查數(shù)據(jù)中獲得，向8位專家分別發(fā)放評價指標不同性狀賦分表，采用百分制對每個評價指標涉及的各類性狀進行賦分，計算出平均值，結(jié)果見表2。其中，C7果實產(chǎn)量和C8果實含油量以實測值計算，為了統(tǒng)一量綱，需要對實測值進行轉(zhuǎn)化，獲得百分制的相對值，果實產(chǎn)量和果實含油量賦分值的計算公式分別如下：

表2 評價指標中各個性狀的賦分值Table 2 Scores of each characters in the evaluation indexes

果實產(chǎn)量的賦分值＝某個物種產(chǎn)量/參評物種最大產(chǎn)量×100；

果實含油量的賦分值＝某個物種果實含油量/參評物種最大果實含油量×100。

2 廣西主要木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價

2.1 廣西主要木本油料植物資源調(diào)查與數(shù)據(jù)采集

資源調(diào)查依托國家科技基礎(chǔ)性工作專項重點項目“非糧柴油能源植物與相關(guān)微生物資源的調(diào)查、收集與保存”的廣西專題進行，項目組在2009至2013年分別對桂東北、桂西、桂南、桂東等區(qū)域進行了野外實地調(diào)查，調(diào)查區(qū)域涉及桂林、龍勝、靈川、永福、靖西、龍州、武鳴、上思、賀州、環(huán)江等35個縣市，包含花坪、貓兒山、十萬大山、大明山、大瑤山、弄崗、九萬山等21個自然保護區(qū)，共采集種子310份，標本 582份，隸屬75科168屬 287種，其中木本（含木質(zhì)藤本）植物種子244份，隸屬62科129屬236種。采集數(shù)量最多的為樟科26種，其次為殼斗科20種，大戟科14種，蕓香科14種，山茶科11種，冬青科10種；同時還調(diào)查記錄了每種目標植物的習性、形態(tài)、生境、頻度、生長速率等指標，采集成熟的果實和種子，并測定果實大小和果實產(chǎn)量，走訪詢問或查閱相關(guān)資料，分析了各種植物油脂的用途；采集的種子提交給華南植物園以檢測其含油量、油脂成分等指標。根據(jù)華南植物園檢測提供的油脂含量數(shù)據(jù)，種子或種仁油脂含量在30%以上的木本（含木質(zhì)藤本）植物有76種，隸屬于27科，最多的依次是樟科17種，山茶科11種，大戟科8種，這三科的數(shù)量占總科數(shù)的47.37%；文中從這76種植物中篩選出果實或種子較大且有一定經(jīng)濟產(chǎn)量的木本油料植物29種作為評價對象，對其進行生態(tài)經(jīng)濟綜合評價。29個參評物種隸屬于10科，其中樟科10種、大戟科6種、山茶科5種、木蘭科2種，藤黃科、橄欖科、無患子科、胡桃科、八角楓科和安息香科各1種。參評物種各性狀指標的調(diào)查結(jié)果見表3，其中果實產(chǎn)量由單株產(chǎn)量和單株占地面積折算成公頃產(chǎn)量，單位為kg·hm-2，果實含油量是根據(jù)種仁（或種子）含油量、種子出仁率、果實出核率等調(diào)查檢測的數(shù)據(jù)計算得出的。

2.2 廣西主要木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價結(jié)果

根據(jù)表3的調(diào)查結(jié)果，對照表2各個性狀指標的賦分值，將各性狀指標的賦分值乘以相應的權(quán)重可得該指標的評價值，將9個指標的評價值相加，其總和即為該樹種的綜合評價值。其計算公式如下：

表3 廣西主要木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟性狀的調(diào)查結(jié)果Table 3 Investigation results of ecological and economic characters of main woody oil plants in Guangxi

式中P為綜合評價指標值，Wi為第i個指標的權(quán)重，Pi為第i個指標的賦分值。參評物種的綜合評價結(jié)果見表4。

表4 廣西主要木本油料植物生態(tài)經(jīng)濟綜合評價結(jié)果Table 4 Comprehensive evaluation result of ecological and economic characters of main woody oil plants in Guangxi

表4顯示：在參評的29個物種中，木油桐的綜合評價值最高，達到77.66；油桐排在第六位，其評分值為71.11。以木油桐與油桐的種子榨取的油脂統(tǒng)稱為桐油，其主產(chǎn)于我國，是稱譽國內(nèi)外的重要工業(yè)原料。油桐在中國具有悠久的栽培歷史，早在宋代就已有大規(guī)模的人工栽培，20世紀50年代是我國油桐種植的黃金時期，1957年我國油桐人工栽培總面積達到151萬hm2[8]；至20 世紀80年代，全國油桐栽培面積最大達180萬hm2，期間收集整理了我國所有的油桐品種資源184 個，從中選出了一大批優(yōu)良無性系和家系，在全國建立了3個油桐種質(zhì)基因庫[9]；2007年9月，國家林業(yè)局批準建設的首批國家重點林木種質(zhì)資源保護項目——國家油桐種質(zhì)資源保存庫建設項目在油桐主產(chǎn)區(qū)湘西自治州永順縣湘西土家族苗族自治州森林生態(tài)研究實驗站實施，由湖南省林木種苗站監(jiān)督執(zhí)行，中南林業(yè)科技大學負責收集種源、品種（類型）、家系和無性系（以下簡稱為品系）等種質(zhì)基因資源100個以上[10]。綜合評分排名第二的是石栗（74.02），石栗具有生長速率快、果實大、產(chǎn)量高等優(yōu)點[11]，其油脂可以作為生物柴油的原料油[12-13]；綜合評分第三的是中華安息香（73.04），目前還沒有關(guān)于中華安息香油脂方面的研究報道；綜合評分第四的是油茶（72.94），油茶是世界上主要食用油料樹種之一，中國是世界上山茶屬資源最豐富的國家，選育出的優(yōu)良農(nóng)家品種、優(yōu)良家系和優(yōu)良無性系等油茶高產(chǎn)品種近400個[14]，茶油主要由不飽和脂肪酸組成，此類不飽和脂肪酸 是人體內(nèi)不能合成而又必需的脂肪酸，是品質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)食用油[15]。綜合評分第五的為山蒼子（71.36），山蒼子油是重要的香料油脂之一。綜合評價值最低的是厚樸（56.56）。綜合評分排在前15位的物種中，除了中華安息香外，其余14個物種均是樟科、大戟科和山茶科植物，說明樟科、大戟科和山茶科是木本油料植物的大科，這三科的物種具有很大的挖掘潛力，這與王智、林鐸清等人的研究結(jié)果相一致[16-17]。

3 討 論

生態(tài)、經(jīng)濟評價指標多種多樣，在選取過程中要充分考慮指標的普適性、可比性、數(shù)據(jù)的可獲得和可量綱化等因素，有些指標由于很難以判斷和描述，以及不能轉(zhuǎn)化為可對比的量綱數(shù)據(jù)，如加工方法、加工難易程度、是否具有其他用途（材用、藥用）等指標，這些指標均未列入評價指標體系中。

在9個評價指標中，頻度與果實產(chǎn)量的權(quán)重大，調(diào)查結(jié)果受人為因素的影響也大，所以有必要對這兩個指標進行特殊分析。頻度是生態(tài)系統(tǒng)中的主要指標，但是由于很多樹種自然分布少，人工栽培尚未進行，因此以目前實際調(diào)查結(jié)果計算出的評價值就會偏低；對于果實產(chǎn)量，調(diào)查所取的是優(yōu)株產(chǎn)量，但是，由于受調(diào)查范圍和調(diào)查樣本數(shù)量的限制，調(diào)查植株并不一定都能代表該物種最優(yōu)的單株，因此，計算結(jié)果一般也會偏低，特別是對于頻度為“少見”的物種其誤差會更大。文中評價結(jié)果主要是為了給人工栽培和人工選育種提供參考的，而在人工栽培過程中，物種的頻度會隨著栽培面積的改變而改變，果實產(chǎn)量也會隨著人工選育的優(yōu)良單株及其栽培方法的改變而改變。為了減少人為因素的影響，更好地體現(xiàn)出物種的本來屬性，筆者對其余7個評價指標重新進行了計算，計算結(jié)果表明，在剔除頻度和果實產(chǎn)量指標后，其余7個評價指標的綜合評分值從高到低依次是海南新木姜子、鴨公樹、毛葉木姜子、閩楠、紫楠、山蒼子、山橿、中華安息香、豹皮樟、油茶、香葉樹、金花茶、毛黑殼楠、宛田紅花油茶、八角楓、石栗、烏欖、油桐、紅皮糙果茶、嶺南山竹子、干果木、木油桐、東京桐、厚樸、喙核桃、六瓣石筆木、觀光木、烏桕、山烏桕，其中排在前7位的均為樟科樹種。調(diào)查和檢測結(jié)果顯示，樟科的很多樹種種子含油量高，其中海南新木姜子為此次采集種子中含油量最高的物種，其種仁含油量達到68.74%，但是，由于樟科樹種種子普遍偏小，產(chǎn)量不高，因此制約了其開發(fā)與利用，如果能夠通過人工繁育，培育出種子粒大、產(chǎn)量高的優(yōu)良單株，其將具有更為廣闊的應用前景。

參評的29個物種中，有閩楠、紫楠、金花茶、厚樸、喙核桃、觀光木共6種植物為國家或廣西重點保護植物，這些物種自然分布少，有的具有很好的開發(fā)利用價值，如閩楠為優(yōu)質(zhì)用材樹種，金花茶為名貴的觀賞植物且其具有很好的藥用價值，觀光木是優(yōu)良的綠化樹種，如果能夠通過人工育種，可培育出果實產(chǎn)量高的優(yōu)良單株進行推廣種植，對這些植物的保護性開發(fā)將更具重大意義。

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