湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源調(diào)查研究

王冰清，張 潔，徐 亮，陳功錫，張代貴

（1.吉首大學(xué)植物資源保護與利用湖南省高校重點實驗室，湖南 吉首 416000； 2.吉首市林業(yè)局，湖南 吉首 416000）

湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源調(diào)查研究

王冰清1，張 潔1，徐 亮2，陳功錫1，張代貴1

（1.吉首大學(xué)植物資源保護與利用湖南省高校重點實驗室，湖南 吉首 416000； 2.吉首市林業(yè)局，湖南 吉首 416000）

通過查閱文獻(xiàn)、實地調(diào)查及種子含油量的測定，對湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源進行了初步調(diào)查和統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：湘西地區(qū)共有非糧生物柴油能源植物 73 科 161 屬 262 種，占全國非糧生物柴油能源植物科、屬、種的比例分別為 51.77%、25.80%、18.85%；樟科、大戟科、豆科、薔薇科、蕓香科、山茶科等 6 個科是數(shù)量優(yōu)勢科；生活型中，木本植物有 212 種，草本植物有 50 種；分布區(qū)類型多樣，科、屬的分布區(qū)類型分別有 10 個、14 個；含油量在 50% 以上的有 13 種，40% ～ 49% 的有 21 種，30% ～ 39% 的有 55 種，20% ～ 29% 的有 103 種，10% ～ 19% 的有 70 種。通過分析湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源的特點，對該地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源的開發(fā)利用提出了建議。

非糧生物柴油能源植物；含油量；資源調(diào)查；開發(fā)利用；湘西地區(qū)

隨著全球能源危機的加劇，生物柴油因具有環(huán)保、清潔、可再生等優(yōu)點成為國內(nèi)外研究的熱點［1-2］。我國人多地少，為確保糧食安全，政府禁止用糧食作物來生產(chǎn)生物柴油。因此，發(fā)展非糧［3］生物柴油能源植物將成為我國未來發(fā)展生物能源的主要方向之一。

以湘西為核心的武陵山區(qū)是我國植物多樣性最為豐富的地區(qū)之一［4］，同時也是我國非糧生物柴油能源植物的重要產(chǎn)區(qū)。目前，對湘西地區(qū)的非糧生物柴油能源植物的研究還很少，僅對小溪國家級自然保護區(qū)、德夯等地區(qū)［5-9］的油脂植物進行了資源調(diào)查，同時測定了少量物種的油脂成分［10-22］。湖南省林業(yè)科學(xué)院在木本油料樹種光皮樹種質(zhì)資源收集、無性系選育、種子活性、產(chǎn)業(yè)化種植方面進行了較系統(tǒng)的研究［23-29］，并在湘西自治州、益陽市等地開始大規(guī)模種植，具有一定的發(fā)展前景［30］。

雖然已對湘西地區(qū)的油脂植物進行了部分研究，但作為武陵山區(qū)生物多樣性的核心區(qū)域，原有的調(diào)查還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，且針對非糧生物柴油能源植物的系統(tǒng)調(diào)查尚未全面開展。因此，有必要對湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源進行詳細(xì)的調(diào)查。本研究通過實地調(diào)查與查閱文獻(xiàn)資料相結(jié)合的方法，對湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源進行了統(tǒng)計分析，篩選出了一批適用于生產(chǎn)生物柴油的植物資源，為該地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源開發(fā)利用提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 研究區(qū)自然概況

湘西地區(qū)是指位于湖南省西北部的廣大山區(qū)，東界常德，南毗懷化，西鄰川、黔，北連鄂西，地處 109°11' ～ 110°55' E，27°44' ～ 29°47' N 之間，武陵山脈由東北向西南斜貫全境，地勢東南低、西北高，屬中國由西向東逐步降低第二階梯的東緣。平均海拔 800 ～ 1 200 m，區(qū)內(nèi)西南石灰?guī)r分布極廣，巖溶發(fā)育充分。地貌形態(tài)以山原山地為主，兼有丘陵和小平原，并向西北突出的弧形山區(qū)地貌。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候區(qū)，具有明顯的大陸性氣候特征。年平均氣溫 15 ～ 16.9 ℃，無霜期 250 ～ 280 天，年降雨量 1 300 ～ 1 500 mm。

2 研究方法

參考《中國油脂植物》、《武陵山地區(qū)維管植物檢索表》制定采集名錄，于 2009 年 9 月至 2013 年 12 月，結(jié)合路線踏查法和典型樣地取樣法，對湘西地區(qū)生物多樣性重點保護區(qū)域，如自然保護區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園、濕地公園、國有林場及植被保護較好的地區(qū)進行實地調(diào)查，采集標(biāo)本和含油器官，詳細(xì)記錄分布、生境、蘊藏量等信息。對收集的植物含油器官測定其含油量（GB/T5512-2008，索氏提取法）。運用 Excel 2007 軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析整理和圖表繪制。

3 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源概況

3.1 種類組成

經(jīng)統(tǒng)計，湘西地區(qū)共有非糧生物柴油能源植物（包括栽培）262 種（見表 1），隸屬于 73 科161 屬，其中裸子植物 5 科 6 屬 9 種，被子植物68 科 155 屬 253 種，占全國非糧生物柴油能源植物科、屬、種的比例分別為 51.77%、25.80%、18.85%［31］。表明湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源較為豐富，對植物油脂資源的開發(fā)利用具有重要的意義。

表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

續(xù)表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

續(xù)表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

續(xù)表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

續(xù)表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

續(xù)表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

續(xù)表1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物一覽表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物科屬組成中，含種數(shù)大于 20 種有 1 個科，即樟科（Lauraceae，6 屬/25 種，下同）；含種數(shù)10～19 種有 4 個科，即大戟科（Euphorbiaceae，9/15）、豆科（Leguminosae，12/13）、薔薇科（Rosaceae，10/12）、蕓香科（Rutaceae，4/12）；含種數(shù)5 ～ 9 種有 13 個科，如山茶科（Theaceae，3/9）、木犀科（Oleaceae，3/7）、忍冬科（Caprifoliaceae，1/7）、衛(wèi)矛科（Celastraceae，2/7）等；含種數(shù) 2 ～ 4 種有 30 個科，如金縷梅科（Hamamelidaceae，4/4）、葡萄科（Vitaceae，3/4）、杜英科（Elaeocarpaceae，2/4）等；單屬種的科有 25 個，如八角楓科（Alangiaceae）、梧桐科（Sterculiaceae）、杜仲科（Eucommiaceae）、八角科（Illiciaceae）等。其中，樟科、大戟科、豆科、薔薇科、蕓香科、山茶科等 6 個科共擁有非糧油脂植物 86 種，占該區(qū)植物總數(shù)的 32.82%，是湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物的數(shù)量優(yōu)勢科。

3.2 生活型

所調(diào)查的 262 種非糧生物柴油能源植物中，共有喬木 134 種，占總種數(shù)的 51.15%，代表有檫木（Sassafras tzumu）、猴歡喜（Sloanea sinensis）、湖南山核桃（Carya hunanensis）等。灌木 65 種，占總種數(shù)的 24.81%，代表有白檀（Symplocos paniculata）、綠葉甘橿（Lindera fruticosa）、貓兒屎（Decaisnea insignis）等。藤本 26 種，占總種數(shù)的 9.92%，代表有大芽南蛇藤（Celastrus gemmatus）、黃蠟果（Stauntonia brachyanthera）、栝樓（Trichosanthes kirilowii）等。草本 37 種，占總種數(shù)的 14.12%，主要有牛蒡（Arctium lappa）、蒼耳（Xanthium sibiricum）、博落回（Macleaya cordata）等。

3.3 地理成分

3.3.1 科的地理成分 根據(jù)吳征鎰［32］科分布型劃分原則，湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物科的分布型可劃分為 10 個分布型。由表 2 可知，世界廣布科有 16 科，占總科數(shù)的 21.92%，主要有菊科、豆科、薔薇科、木犀科等廣布性的大科。熱帶分布科（2 ～ 7 分布型）有 34 科，占總科數(shù)的 45.57%，主要有樟科、大戟科、山茶科、衛(wèi)矛科等。溫帶分布科（8 ～ 14 分布型）有 21 科，占總科數(shù)的 28.77%，主要有胡桃科、杉科 （Taxodiaceae）、三尖杉科（Cephalotaxaceae）等。中國特有分布科僅有 2 科，占總科數(shù)的 2.74%，分別為蠟梅科和杜仲科。

表2 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物科、屬的分布區(qū)類型Tab.2 Distribution types of family and genera of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

3.3.2 屬的地理成分 在植物區(qū)系學(xué)上，屬被認(rèn)為是進化過程中分類學(xué)特征相對穩(wěn)定，并占有一定分布區(qū)的單位，它比科能更好地反映出植物系統(tǒng)發(fā)育過程中的進化分化情況和地區(qū)性特征［33］。根據(jù)吳征鎰［32］、王荷生［34］屬分布型劃分原則，湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物屬可劃分為 14 個分布型。由表 2 知，世界分布有 11 屬，占總屬數(shù)的 6.83%，代表有槐屬（Sophora）、衛(wèi)矛屬（Euonymus）、莧屬（Amaranthus）、蔊菜屬（Rorippa）等草本；熱帶分布（2 ～ 7 型）有 64 屬，占總屬數(shù)的 39.74%，主要有烏桕屬（Sapium）、山麻桿屬（Alchornea）、老虎刺屬（Pterolobium）、崖豆藤屬（Millettia）、栝樓屬（Trichosanthes）、苘麻屬（Abutilon）等；溫帶分布（8 ～ 14 型）有 78 屬，占總屬數(shù)的 48.44%，主要有山核桃屬（Carya）、楓香樹屬（Liquidambar）、榛屬（Corylus）、黃連木屬（Pistacia）、野木瓜屬（Stauntonia）、蒿屬（Artemisia）、牛蒡?qū)伲ˋrctium）等。中國特有分布屬有 8 屬，占總屬數(shù)的 4.97%，代表種類有傘花木屬（Eurycorym-bus）、杉木屬（Cunninghamia）、癭椒樹屬（Tapiscia）等。

3.4 含油量

由圖 1 可知，所采集的 262 種植物中，含油量在 50% 以上的有 13 種，占總數(shù)的 4.96%，其中含油量最高的是山橿（Lindera reflexa）為62.8%，其次是毛豹皮樟（Litsea coreana var.lanuginose）為 62.6%、絨毛山胡椒（L.nacusua）為 60.1%、猴歡喜（S.sinensis）為 58.45% 等。含油量在 40% ～ 49% 的有 21 種，占總數(shù)的 8.02%，代表物種栝樓（T.kirilowii）為 48.21%、少花桂（Cinnamomum pauci fl orum）為 47.90%、華榛（C.chinensis）為 46.15% 等。含油量在30% ～ 39% 的有 55 種，占總數(shù)的 20.99%，代表物種三尖杉（C.fortunei）為 39.45%、馬尾松（P.massoniana）為 39.45%、牛蒡（A.lappa）為 37.37%、杜仲（E.ulmoides）為 36.14% 等。含油量在 20% ～ 29%的有 103 種，占總數(shù)的 39.31%，代表物種四川山礬（S.setchuensis）為 28.91%、白辛樹（Pterostyrax psilophyllus）為 28.15%、黃連木（P.chinensis）為 27.56% 等。含油量在 10% ～ 19%的有 70 種，占總數(shù)的 26.72%，代表物種有泡花樹（Meliosma cuneifolia）為 19.80%、吳茱萸（Evodia rutaecarpa）為 19.40%、小梾木（Swida paucinervis）為 18.80% 等。

圖1 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物種子含油量分布圖Fig.1 Distribution of oil content in non-food biodiesel plant seeds in Xiangxi region

3.5 當(dāng)?shù)乩们闆r

3.5.1 食用 可直接食用或加工后食用，如華榛（Corylus chinensis）、湖南山核桃（C.hunanensis）、胡桃（Juglans regia）等物種的種子可做堅果食用；油茶（Camellia oleifera）、小漆樹（Toxicodendron delavayi）、花椒 （Zanthoxylum bungeanum）的種子油可食用；杜仲（E.ulmoides）、栝樓（T.kirilowii）等物種的種子油富含不飽和脂肪酸油，可開發(fā)為優(yōu)質(zhì)保健品。

3.5.2 工業(yè)用 其種子（種仁）油可作為工業(yè)原料使用，如油桐（Vernicia fordii）、木油桐（V.Montana）、烏桕（Sapium sebiferum）、黃連木（Pistacia chinensis）、光皮樹（Swida wilsoniana）等。

3.5.3 其他用途 除了含油器官的利用外，其他器官如根、莖、葉等都有很多用途，當(dāng)?shù)厝罕妼ζ淅玫闹饕问綖橛^賞、藥用以及木材原料的使用。如蓖麻 （Ricinus communis）、厚樸（Magnolia officinalis）、苦樹（Picrasma quassioides）等可作藥用；猴歡喜（S.sinensis）、華山松（Pinus armandii）等可作木材；桃（Amygdalus persica）、李（Prunus salicina）、楊梅（Myrica rubra）等可食用；玉蘭（Yulania denudata）、蠟梅（C.praecox）等可作觀賞。

4 湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物資源特點與開發(fā)建議

4.1 資源特點

（1）資源豐富，類型多樣。湘西地區(qū)共有非糧生物柴油能源植物 262 種，隸屬于 73 科 161屬，占全國非糧生物柴油能源植物科、屬、種的比例分別為 51.77%、25.80%、18.85%，是武陵山區(qū)非糧生物柴油能源植物資源較為豐富的地區(qū)。其中樟科、大戟科、豆科、薔薇科、蕓香科、山茶科等共包含有 86 種，占該區(qū)植物總數(shù)的32.82%，是湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物的數(shù)量優(yōu)勢科。262 種植物中，喬木、灌木、藤本和草本植物分別有 134 種、65 種、26 種和 37 種，分別占總數(shù)的 51.15%、24.81%、9.92% 和 14.12%。

（2）地理成分多樣。湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物科、屬的分布區(qū)類型分別有 10 個和 14個，科層面上，熱帶分布區(qū)類型占絕對優(yōu)勢，而屬層面上，溫帶分布區(qū)類型進一步增多，略高于熱帶分布區(qū)類型，反映出湘西非糧生物柴油能源植物的分布具有南北過渡的特點，這與陳功錫［4］的研究結(jié)論是一致的。

（3）含油量高，應(yīng)用前景廣。湘西地區(qū)非糧生物柴油能源植物的含油量分布在 10.23% ～62.80% 之間，其中含油量在 50% 以上的有 13 種，40 ～ 49%的有 21 種，30 ～ 39% 的有 55 種，20% ～29% 的有 103 種，10% ～ 19% 的有 70 種，分別占總種數(shù)的 4.96%、8.02%、20.99%、39.31% 和26.72%。除能被用于生產(chǎn)生物柴油外，所調(diào)查的262 種非糧生物柴油能源植物中還有部分物種具有食用、工業(yè)用、觀賞等多種用途，具有較高的開發(fā)價值和廣闊的應(yīng)用前景。

4.2 開發(fā)建議

由于缺少系統(tǒng)、全面的調(diào)查，湘西地區(qū)大部分非糧生物柴油能源植物尚處于野生或半野生狀態(tài)，開發(fā)利用程度很低。因此，在現(xiàn)有調(diào)查的基礎(chǔ)上，還需做好以下幾個方面的工作：

（1）進一步摸清湘西地區(qū)的非糧生物柴油能源植物資源分布狀況，分析其含油量、酸值、碘值、皂化值、脂肪酸等理化性質(zhì)與海拔、生境等環(huán)境因素間的關(guān)系，并建立種質(zhì)資源庫，收集更多的能源種類。

（2）要充分利用各種常規(guī)育種手段和現(xiàn)代生物技術(shù)手段，加強對所篩選出的重點潛力物種各項生物學(xué)特征研究，通過遺傳育種、引種馴化等方式獲得優(yōu)良品種，為其規(guī)?；N植和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（3）堅持保護和開發(fā)并舉，在保護優(yōu)先的原則下開發(fā)利用。當(dāng)?shù)卣块T可將非糧生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展納入林業(yè)、環(huán)保等生態(tài)保護建設(shè)規(guī)劃，在實施造林、生態(tài)恢復(fù)等項目中，選取含油量高、生長快、結(jié)實率高的非糧生物柴油能源植物進行種植，并加強后期管理，努力實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的“雙贏”。

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（文字編校：張 珉）

Investigation on non-food biodiesel plant resources in Xiangxi region

WANG Bingqing1，ZHANG Jie1，XU Liang2，CHEN Gongxi1，ZHANG Daigui1
（1.Key Laboratory of Plant Resources Protection and Utilization，Jishou University，Jishou 416000，China；2.Forestry Bureau of Jishou City，Jishou 416000，China）

The non-food biodiesel plant resources in Xiangxi region in Hunan were surveyed primarily and statistically analyzed based on literature review，field investigation and oil content determined.The results showed that，262 species belonging to 161 genera and 73 fam ilies distributed in this region，accounting for 51.77%，25.80% and 18.85% of the families，genera and species in China biodies el plants respectively.The dominant families of non-food biodiesel plant were Lauraceae，Euphorbiaceae，Leguminosae, Rosaceae，Rutaceae and Theaceae.In terms of life form，212 ones are woody，while the other 50 ones are herbaceous.Areal types of families and genera were multifarious，for the numbers being 10 and 14 respectively.Within the 262 species which seeds were determined for the oil content from the seeds kernel，the oil content of 13 species are higher than 50%，while 21 species ranging from 40% ～ 49%，55 species from 30% ～ 39%，103 species from 20% ～ 29%，and 70 species from 10% ～ 19%.Finally, some suggestions on the exploitation and utilization were given according to the characteristics of non-food biodiesel plant resources in this region.

Non-food biodiesel plant；oil content；resources survey；exploitation and utilization；Xiangxi region

S 565.9

A

1003-5710（2017）03-0038 -11

10.3969/j.issn.1003-5710.2017.03.007

2017-03-21

科技部國家科技基礎(chǔ)性專項重點項目（2008FY110400-1-9）；湖南省高校產(chǎn)業(yè)化項目（10CY010）

第一作者：王冰清（1994-），女，在讀碩士，主要從事植物資源的學(xué)習(xí)和研究。共同第一作者：張潔（1986-），女，碩士，從事植物資源生態(tài)學(xué)研究

陳功錫，教授；E-mail：chengongxi2011@163.com