生長(zhǎng)期和植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈 “三大素”的影響

吳 寧，肖 瑞， 許艷萍,杜官本， 李曉平， 孫 飛

（1.西南林業(yè)大學(xué)云南省木材膠黏劑及膠合制品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明650224；2.西南林業(yè)大學(xué) 材料工程學(xué)院，云南昆明650224；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南 昆明650205）

生長(zhǎng)期和植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈 “三大素”的影響

吳 寧1，2，肖 瑞1，2， 許艷萍3,杜官本1， 李曉平1，2， 孫 飛1，2

（1.西南林業(yè)大學(xué)云南省木材膠黏劑及膠合制品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明650224；2.西南林業(yè)大學(xué) 材料工程學(xué)院，云南昆明650224；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南 昆明650205）

研究工業(yè)大麻Cannabis sativa稈生長(zhǎng)周期和植株性別對(duì) “三大素”（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）生成規(guī)律的影響，可為該材料在新能源和可再生纖維制備方面的利用提供參考。用SAS軟件分別分析不同生長(zhǎng)期和植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈 “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性。結(jié)果表明：生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素、木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響顯著（P＜0.05），對(duì)半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著（P＞0.05）；植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響顯著（P＜0.05），對(duì)木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著（P＞0.05）。在整個(gè)生長(zhǎng)期， “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為380.8～525.0 g·kg-1，174.2～275.5 g·kg-1，109.8～235.8 g·kg-1；隨生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后減小，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢(shì)，即在工業(yè)大麻稈的生長(zhǎng)過程中纖維素和半纖維素的合成要早于木質(zhì)素。生長(zhǎng)期77 d時(shí)植株開始出現(xiàn)雌、雄性別的表觀差異，雌株的纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于雄株的，半纖維素小于雄株的；但雌雄株之間的化學(xué)成分差異產(chǎn)生的原因還有待進(jìn)一步進(jìn)行研究。圖6表1參21

植物學(xué)；生長(zhǎng)期；植株性別；工業(yè)大麻稈；纖維素；木質(zhì)素；半纖維素

大麻Cannabis sativa是人類最早栽培的作物之一，其原產(chǎn)地為中國、印度、伊朗等［1］，俗名漢麻、寒麻、線麻、花麻等，品種有150個(gè)左右［2］。大麻是1年生草本植物，大部分品種均是雌雄異株，只有少部分品種為雌雄同株［3］。工業(yè)大麻稈橫截面的微觀結(jié)構(gòu)類似于闊葉材，是一種低密度纖維原料［4］，纖維細(xì)胞長(zhǎng)度中等，纖維細(xì)胞壁的力學(xué)性能較其他農(nóng)作物秸稈、針葉材和闊葉材要低［5］，可用于制備輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)用材料、刨花板和纖維板等［6］。大麻生長(zhǎng)迅速，生長(zhǎng)期為100～190 d，曾是人類重要的纖維、油料、糧食作物，但由于大麻在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期被當(dāng)做毒品吸食，一度被禁種。因大麻纖維具有許多其他纖維無法比擬的優(yōu)良特性，被廣泛用于制備高強(qiáng)度的木質(zhì)復(fù)合材料、紡織和造紙等領(lǐng)域［7-11］?？蒲泄ぷ髡邽榱耸顾梢岳^續(xù)造福人類，開展了低毒大麻的研究工作并取得成功，新品種大麻被稱為工業(yè)大麻。目前，工業(yè)大麻已被廣泛種植于世界各地，尤其是歐洲、加拿大和中國［12-13］。工業(yè)大麻的韌皮部和籽得到了較好的開發(fā)利用，但工業(yè)大麻中生物質(zhì)量最多的木質(zhì)部部位（其生物質(zhì)量是麻皮的2倍、種籽的4倍）卻沒有得到工業(yè)化利用。雖然被研究用于制備人造板、乙醇、黏膠纖維等，但還限于實(shí)驗(yàn)室研究階段。當(dāng)前，科學(xué)家們圍繞雌雄異株的植物做了很多研究，包括不同性別植株的分布、植株之間的相互轉(zhuǎn)化、共生和競(jìng)爭(zhēng)等；但對(duì)植株性別對(duì)其莖干理化性能影響的研究還比較少。 “三大素”（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）是生物質(zhì)材料中的主要化學(xué)成分［14］，也是生物質(zhì)材料中最有利用價(jià)值和目前研究最多的物質(zhì)。在制漿造紙時(shí)，生物質(zhì)材料中的木質(zhì)素較低則較為理想；在紡織［15］工業(yè)、乙醇［16］和黏膠纖維［17］制備時(shí)，生物質(zhì)材料中纖維素較高、木質(zhì)素和半纖維素較低則較為理想；在制備纖維板時(shí)，生物質(zhì)材料中的纖維素和木質(zhì)素較高、半纖維素含量較低則較為理想。所以，通過研究 “三大素”（纖維素、半纖維素和木質(zhì)素）在不同生長(zhǎng)期和不同植株性別［18］中的變化規(guī)律，可以為更好地利用工業(yè)大麻稈奠定基礎(chǔ)，還可以為更好地將1年生的草本植物用于乙醇、造紙、紡織、黏膠纖維等工業(yè)領(lǐng)域提供參考。選自云南昆明的工業(yè)大麻，種植密度為18.75萬株·hm-2，在工業(yè)大麻種籽成熟后植株的質(zhì)量可達(dá)239.13～403.00 g·株-1，即可生產(chǎn)工業(yè)大麻稈44.85～75.56 t·hm-2。工業(yè)大麻稈中的碳元素按49%～50%計(jì)算，可固定碳元素為21.97～37.0 t·hm-2，換算成二氧化碳即為60.42～101.75 t·hm-2。可見工業(yè)大麻在固碳方面可以起到非常積極的作用。另外，本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)田中進(jìn)行，該田地為優(yōu)質(zhì)土地，現(xiàn)在云南省不同地區(qū)的工業(yè)大麻稈的產(chǎn)量平均值為18.00 t·hm-2，即可固定二氧化碳24.25 t·hm-2，可見栽培工業(yè)大麻對(duì)降低中國的碳排放將有非常積極的意義，但是如果在收獲的季節(jié)里將這些秸稈進(jìn)行焚燒，不僅會(huì)將固定好的碳排放到大氣里，秸稈焚燒的高溫還會(huì)破壞土壤中的微生物群落，造成土壤板結(jié)。如果將工業(yè)大麻稈制備成復(fù)合材料則可以將部分二氧化碳長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存起來。本研究主要討論植株生長(zhǎng)期和性別對(duì)工業(yè)大麻稈”三大素”的影響，為更好地利用這種生物質(zhì)材料奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用工業(yè)大麻稈均采自云南省昆明市同一塊田地，委托云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院進(jìn)行栽培，栽培類型為籽稈兼用型的‘云麻1號(hào)’，雌雄異株，行距為80 cm，塘距20 cm，18.75株·m-2（18.75萬株·hm-2）。試樣為全生命周期的工業(yè)大麻，包括種子發(fā)芽、生長(zhǎng)、開花、結(jié)實(shí)至枯萎死亡，試樣是從工業(yè)大麻幼苗長(zhǎng)到19 d時(shí)開始取樣，隔7～20 d取1次樣品，到生長(zhǎng)發(fā)育完成種子成熟即生長(zhǎng)天數(shù)為186 d時(shí)取樣結(jié)束；當(dāng)生長(zhǎng)期為77 d時(shí)，雄株開花，雌株和雄株表現(xiàn)出比較顯著的外觀差異，從77 d開始至種子成熟即生長(zhǎng)期186 d結(jié)束，對(duì)雌株和雄株開始分別采樣，以研究植株性別對(duì) “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)及工業(yè)大麻稈質(zhì)量的影響。在植株生長(zhǎng)初期（19～56 d）時(shí)，單株大麻稈質(zhì)量較輕，采集新鮮樣品3～5 kg·次-1；當(dāng)生長(zhǎng)期為62 d以后時(shí)，采集樣品量為12株·次-1（77 d后，采集24株·次-1樣品，其中雌、雄株各12株）。采集樣品時(shí)利用手工鋸從植株緊貼地面的部位鋸斷，取整桿植株，利用剪刀將葉子和葉柄去除、再利用人工將麻皮剝除干凈，在（104±2）℃的烘箱里將其烘至絕干，逐株稱取植株的質(zhì)量，用于計(jì)算工業(yè)大麻稈木質(zhì)部的質(zhì)量和生長(zhǎng)速度。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 纖維素、半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)試方法 將上述烘至絕干的主干和枝干一起混合粉碎處理，采用過40～60目篩的工業(yè)大麻粉為本試驗(yàn)樣品。工業(yè)大麻稈中纖維素和半纖維素的測(cè)試方法是利用高效液相色譜法按照美國能源部測(cè)試方法（NREL法，http：//www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.html）進(jìn)行測(cè)試，將40～60目篩的樣品進(jìn)行苯-醇抽提后，用720 g·kg-1硫酸水解，攪拌均勻，于30℃下水浴60 min，把720 g·kg-1的濃酸水解液轉(zhuǎn)移至200 mL三角瓶中，并稀釋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至40 g·kg-1，將三角瓶放入高壓滅菌鍋，于121℃下保溫45 min；取5.00 mL濾液用80 g·kg-1氫氧化鈉調(diào)節(jié)酸堿值至pH 2.0后，稀釋至10.00 mL，用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定水解后的每一種單糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)。利用高效液相色譜進(jìn)行測(cè)試 （HPLC，儀器型號(hào)為L(zhǎng)C-20AT，日本島津公司進(jìn)行生產(chǎn)）。測(cè)試條件分別如下：色譜分離柱：Biorad Aminex HPX-87H Column（300.0 mm×7.8 mm，9 μm）；保護(hù)柱：Biorad Microguard Cation-H（30.00 m×4.6 mm）；RI示差檢測(cè)器；流動(dòng)相：去離子水；進(jìn)樣體積：20 μL；流動(dòng)相流速：0.6 mL·min-1；柱溫：85℃條件下進(jìn)行的。同一條件下測(cè)試3次，取平均值為最后結(jié)果。

1.2.2 酸不溶木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)試方法 酸不溶木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB/T 2677-1993《造紙?jiān)匣瘜W(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定；同一條件下測(cè)試2次，取平均值為最后結(jié)果。

用SAS軟件分析生長(zhǎng)期和植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈 “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性，具體內(nèi)容詳見3.2和3.3部分。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈質(zhì)量、質(zhì)量生長(zhǎng)速度的影響

表1 全生命周期工業(yè)大麻稈的植株質(zhì)量Table 1 Plant weight of industrial hemp stalk in the whole growth period

由表1可知，當(dāng)工業(yè)大麻的生長(zhǎng)天數(shù)在19～67 d時(shí)，工業(yè)大麻稈的質(zhì)量的增加速度是呈遞增的趨勢(shì)，且在67 d時(shí)達(dá)到最大值為0.92～1.93 g·d-1；在生長(zhǎng)天數(shù)為77 d時(shí)，工業(yè)大麻稈質(zhì)量的增加速度開始減少，0.60～1.33 g·d-1；生長(zhǎng)天數(shù)從77～98 d時(shí)，工業(yè)大麻稈質(zhì)量的增加速度呈遞增的趨勢(shì)，并且在98 d時(shí)達(dá)到最大值為1.12～2.26 g·d-1；生長(zhǎng)天數(shù)從98～186 d時(shí)，工業(yè)大麻稈質(zhì)量的增加速度呈先減少后增加的趨勢(shì)。

生長(zhǎng)期為77 d時(shí)，工業(yè)大麻稈開始出現(xiàn)雌、雄性別差異，不同植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈的植株質(zhì)量、質(zhì)量生長(zhǎng)速度的變化趨勢(shì)見表1所示。由表1可知：植株性別對(duì)植株質(zhì)量和質(zhì)量生長(zhǎng)速度具有一定的影響。在77～186 d內(nèi)，雌株質(zhì)量大體上呈增加的趨勢(shì)，且在186 d時(shí)達(dá)到最大值，為256.25～409.69 g；雌株質(zhì)量生長(zhǎng)速度大體上呈先增加后減小再增加的趨勢(shì)，且在178 d時(shí)達(dá)到最大值，為1.44～2.30 g·d-1。在77～186 d內(nèi)，雄株質(zhì)量大體上呈增加的趨勢(shì)，且在186 d時(shí)達(dá)到最大值，為222.00～396.30 g；雄株質(zhì)量生長(zhǎng)速度大體上呈先增加后減小再增加的趨勢(shì)，且在98 d時(shí)達(dá)到最大值，為1.19～2.52 g·d-1。此外，由表1可以看出：在77～186 d的范圍內(nèi)，雌、雄株的質(zhì)量都在不斷增加，在77～105 d，同一生長(zhǎng)天數(shù)下，雄株的質(zhì)量總體呈大于雌株質(zhì)量的趨勢(shì)。在生長(zhǎng)后期，雄株的質(zhì)量小于雌株，在現(xiàn)蕾初期，雌株生長(zhǎng)慢，植株矮，雄株生長(zhǎng)快，植株高，所以在前期，雄株的質(zhì)量大于雌株；成熟的大麻稈雌株的莖稈粗，雄株莖稈細(xì)，因此在生長(zhǎng)期后期，雌株的質(zhì)量大于雄株［19］；另一個(gè)原因是因?yàn)榇浦甑闹饕δ苁窃杏N子，雄株的主要功能是提供花粉，雄株必須在雌株開花之前就要完成開花的任務(wù)，當(dāng)成功提供花粉之后，為了給雌株提供足夠的養(yǎng)分，雄株進(jìn)入了死亡期即其莖干質(zhì)量呈不變狀態(tài)。

2.2 生長(zhǎng)期對(duì) “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

圖1 生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 1 Effect of growth stage on cellulose mass fraction of Industrial hemp stalk

圖2 生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 2 Effect of growth stage on hemicellulose mass fraction of Industrial hemp stalk

不同生長(zhǎng)期工業(yè)大麻稈中 “三大素”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其變化趨勢(shì)見圖1～3所示。由圖1～3可得：在工業(yè)大麻的整個(gè)生長(zhǎng)周期，隨著大麻稈生長(zhǎng)天數(shù)的增加，纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先增加后減少的變化趨勢(shì)，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢(shì)，該趨勢(shì)與Killer等［20］的研究結(jié)果相似。本研究在Killer等的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了從工業(yè)大麻稈幼苗到死亡整個(gè)生命周期里 “三大素”的變化，用SAS軟件分別分析生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈 “三大素”（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異性。結(jié)果表明：生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響顯著（P=0.015 2）；在112 d時(shí)，纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值，為520.0 g·kg-1。生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著（P=0.945 9）；生長(zhǎng)期為67 d時(shí)，半纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值為266.5 g·kg-1。生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響很顯著（P＜0.000 1）。在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本上隨著大麻稈生長(zhǎng)期的增加而增加，在186 d時(shí)達(dá)到最大，最大值為235.8 g·kg-1。原因可能是在植物的生長(zhǎng)初期，頂端分生組織和形成層進(jìn)行了快速分裂，生成大量的植物細(xì)胞，這些細(xì)胞還沒有完全成熟，即所有細(xì)胞均含有初生壁，但次生壁還沒有生成；所以纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)快速增加，隨著細(xì)胞次生壁的生成，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)快速增加，而纖維素和半纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則相對(duì)減小，因此，在工業(yè)大麻生長(zhǎng)期為186 d時(shí)，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值。

綜上可知，在生物質(zhì)材料中纖維素和半纖維素的合成要先于木質(zhì)素的合成；可以根據(jù)生物質(zhì)材料的用途來選擇合適的生長(zhǎng)階段。比如，在利用生物質(zhì)材料制備乙醇、黏膠纖維、造紙?jiān)希?1］時(shí)，就可選取纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高、木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低時(shí)的生物質(zhì)材料；當(dāng)利用該生長(zhǎng)階段的生物質(zhì)材料制備生物乙醇時(shí)，就會(huì)從根本上降低利用生物質(zhì)材料制備乙醇的難度。

2.3 植株性別對(duì) “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同植株性別工業(yè)大麻稈 “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)見圖4～6所示。由圖4～6可知：從77 d開始工業(yè)大麻稈開始有植株性別之分，在生長(zhǎng)天數(shù)相同時(shí)，工業(yè)大麻稈中雄株的纖維素、木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于雌株，雌株的半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于雄株。用SAS軟件分別分析植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈 “三大素”（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異性，結(jié)果表明：植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈的纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響均極顯著（P值分別為P=0.004 0和P=0.001 0；對(duì)木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著（P=0.123 7）。

圖3 生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 3 Effect of growth stage on lignin mass fraction of industrial hemp stalk

圖4 植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 4 Effect of plant gender on cellulose mass fraction of industrial hemp stalk

總之，植株的性別對(duì)纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著的影響，對(duì)木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著。主要原因在于：一方面植物的性別不同，在植物的生存繁衍中起著不同的角色；另一方面因?yàn)橹参锏男詣e不同，其植株中所含有的植物激素在理論上也會(huì)存在一定的差異，如果可以找出這種植物激素差異，并與植物 “三大素”的合成建立關(guān)系，就可以更好地理解植物的生長(zhǎng)發(fā)育，還可以利用外源激素對(duì)植物 “三大素”的合成進(jìn)行調(diào)控，以得到我們想要的材料，滿足人類發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)材料的可設(shè)計(jì)性。

圖6 植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 6 Effect of plant gender on lignin mass fraction of industrial hemp stalk

3 結(jié)論

工業(yè)大麻的生長(zhǎng)期和植株性別均可以對(duì)它的 “三大素”質(zhì)量分?jǐn)?shù)產(chǎn)生顯著的影響。本研究可得到如下結(jié)論：①工業(yè)大麻稈在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)， “三大素”（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為380.8～525.0 g·kg-1，174.2～275.5 g·kg-1，109.8～235.8 g·kg-1，生長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素、木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響顯著（P＜0.05），對(duì)半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著（P＞0.05）；纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后減小，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈遞增趨勢(shì)，在生物質(zhì)材料中纖維素和半纖維素先合成，木質(zhì)素后合成。②植株性別對(duì)工業(yè)大麻稈纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響顯著（P＜0.05），對(duì)木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著（P＞0.05）；雌株中纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于雄株，半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于雄株，主要由于雄株和雌株在工業(yè)大麻的生存繁衍中起著不同的角色而決定的。

后續(xù)將進(jìn)一步研究不同性別植株中四大植物激素的含量，為實(shí)現(xiàn)利用外源植物激素對(duì)工業(yè)大麻稈化學(xué)成分含量的調(diào)控奠定基礎(chǔ)。

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Growth stage and plant sex with chemical compounds of industrial hemp stalks

WU Ning1,2,XIAO Rui1,2,XU Yanping3,DU Guanben1,LI Xiaoping1,2,SUN Fei1,2
（1.Yunnan Key Laboratory of Wood Adhesives and Glue Products,Southwest Forestry University,Kunming 650224, Yunnan,China;2.College of Materials Engineering,Southwest Forestry University,Kunming 650224,Yunnan,China; 3.Industrial Crop Research Institute,Yunnan Academy,Agricultural Sciences,Kunming 650205,Yunnan,China）

Studying the influence of growth stage and plant sex on chemical compounds of industrial hemp stalks could provide a reference for renewable fiber preparation and new energy.The cellulose,hemicellulose, and lignin contents of industrial hemp stalks were tested by the high performance liquid chromatography（HPLC）and China chemical compounds analysis standard for paper making raw materials（GB/T 2677-1993）. Results showed that growth stage had a significant effect（P＜0.05）on cellulose content and lignin content of industrial hemp stalks but not on hemicellulose content.Meanwhile,plant gender significantly affected （P＜0.05）cellulose content and hemicellulose content of industrial hemp stalks but not lignin content.For the entire growth period of hemp stalk,the range of cellulose content was from 380.8 to 525.0 g·kg-1,of hemicellulose content was from 174.2 to 275.5 g·kg-1,and of lignin content was from 109.8 to 235.8 g·kg-1.As time increased,the mass fractions of cellulose and hemicellulose increased first and then decreased （The P value of cellulose was P=0.015 2 and hemicellulose’s was P=0.945 9 with SAS software）;whereas the mass fraction of lignin increased steadily （P＜0.000 1 with SAS software）.Also,synthesis of cellulose and hemicellulosewas earlier than lignin.Differences between male and female gender became apparent by the 77th day of growth with cellulose（P=0.004 0 with SAS software）and lignin（P=0.123 7 with SAS software）contents of female plants being higher than male plants,and the hemicellulose content lower （P=0.001 0 with SAS software）.Reasons for differences in the chemical compounds between male and female plants will require further study.［Ch,6 fig.1 tab.21 ref.］

botany;growth stage;plant gender;industrial hemp stalk;cellulose;hemicellulose;lignin

S781

A

2095-0756（2015）05-0776-07

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.05.018

2014-12-13；

2015-01-13

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31200437）；國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目資助（CARS-19-E05）；國家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201404515）；云南省教育廳重點(diǎn)資助項(xiàng)目（2013Z085）

吳寧，從事生物質(zhì)復(fù)合材料和生物酶的研究。E-mail：18208816133@163.com。通信作者：李曉平，副教授，博士，從事生物質(zhì)復(fù)合材料和生物酶研究。E-mail：lxp810525@163.com