黄山市能源植物资源及利用

张慧冲，潘文婷，裘长海

（1.黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041；2.休宁县山斗林业站，安徽休宁245421）

黄山市能源植物资源及利用

张慧冲1，潘文婷1，裘长海2

（1.黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041；2.休宁县山斗林业站，安徽休宁245421）

调查表明，黄山市能源植物资源丰富，有175种，隶属于158属，64科，主要分为油脂植物和产乙醇植物二大类。在此基础上分析了能源植物特点及利用的优点，提出几点开发利用的建议。

黄山市，能源植物，开发利用

石油是不可再生能源，故它的枯竭是不可避免的。随着石油能源的不断面临枯竭，人们开始在世界范围内寻找替代能源。所以许多国家都在进行替代能源的研究，能源植物（energy plants）的研究便应运而生了。可作为能源的植物种类很多，主要是某些农作物及有机残留物，林木、森林工业残留物，藻类、水生植物也是有待开发的能源植物。使用植物作为能源，可以作为固体燃料，或借助科学方法转换为炭、可燃气或生物原油等。林业能源方面，培植生长快、光合作用效率高、繁殖力强的植物在国外已受到重视。森林能源的利用方法有两种，一是通过干馏来提取煤气、焦油和炭；二是直接进行燃烧，石油植物也是近年来开辟的一个新领域。美国诺贝尔奖获得者卡尔教授，早在1984年首次开发出了人工石油植物，得到每公顷120-140桶原油的收成。美国现已种植石油植物达几百万亩之多，英国也开发了150万亩，而瑞士更制订计划利用植物石油取代全国半数石油消耗量。[1~3]

能源植物通常指那些具有合成较高还原性烃的能力、可产生类似石油成分可替代石油使用或作为石油补充产品的植物，以及富含油脂、淀粉的植物。其主要包括富含碳氢化合物植物（即烃类成分的能源植物）和富含碳水化合物植物（即经加工处理后得到燃料乙醇的能源植物）。能源植物的开发利用具有以下优点：1.能源植物资源是绿色洁净资源，不会污染环境；2.它属于可再生资源，能有计划地种植和开采；3.能源植物分布面积广，成本低廉，易于普及推广；4.植物能源使用安全。发展能源植物符合当前国际低碳产业的发展要求，有利于提高山区农民的收入，对发展地方经济具有重要意义。[1~7]

因此，对绿色能源植物资源进行普查是一项很有必要的工作，本文主要调查了黄山市的能源植物资源现状（不包括燃料发电植物），并进行了初步的分析研究，旨在为黄山市能源持续发展提供参考依据。

1 黄山市自然概况

黄山市位于安徽省最南端，东南与浙江省接壤，西南与江西毗连，东北和西北分别为该省的宣州市和池州市。介于29°24′-30°31′N、117°12′-118°53′E之间，面积9807km2，占安徽省面积的7.54%。包括三区（屯溪区、徽州区、黄山区）四县（歙县、休宁县、黟县、祁门县）及黄山风景区。境内海拔最高为黄山的莲花峰1873m，最低为歙县街口90m，其群峰耸立,丘谷错列，河溪迥环。由多条溪流汇集成的新安江自东向西经休宁、屯溪、歙县至千岛湖入钱塘江,流域面积5000km2,西北部和北部的溪水则流入长江。丘陵山地土壤以红黄壤为主，随海拔升高，依次分布有山地黄壤和灌丛草甸土，沿河洲地分布着冲积性潮土、砂土。

黄山市属中亚热带湿润季风气候，年平均气温15.4℃-16.8℃，年日照时数1731-1922h，无霜期为230d，年降雨量1295-1702mm，年蒸发量1400mm，相对湿度为78%。植被主要是中亚热带常绿阔叶林与落叶阔叶混交林，也有针阔混交林和山地灌丛草甸。全市植被覆盖率高达75%，境内有牯牛降国家级自然保护区，清凉峰、休宁岭南和六股尖、黄山区十里山和九龙峰、黟县五溪山、祁门查湾、徽州区天湖8个省级自然保护区，黄山、齐云山、徽州3个国家森林公园,如此复杂多样的生态环境为生物的生存创造了条件，也为能源植物的多样性创造了条件。[8]

2 调查方法

在黄山风景区生物多样性调查（《黄山风景区生物多样性本底调查》和多年黄山市野生动植物资源调查的基础之上，主要调查黄山市能源植物资源的种类、可利用部分及其主要成分，并查阅相关文献资料，统计表明，黄山市能源植物资源，有175种（包括种以下分类单位），隶属于158属，64科,见表1。

表1 黄山市能源植物种类及作用

科名属名（种数）作用胡桃科山核桃属Carya（1）种子油青钱柳属Cyclocarya（1）树皮可发酵胡桃属Juglans（1）果实可榨油枫杨属Pterocarya（1）果实可发酵桦木树桤木属Alnus（1）树茎可发酵桦树属Betula（1）树茎可发酵鹅耳枥属Carpinus（1）种子油榛属Corylus（1）果实可榨油壳斗科栗属Castanea（3）果实可发酵栲属Castanopsis（3）果实可发酵石栎属Lithocarpus（2）果实可发酵麻栎属Quercus（8）果实可发酵榆科糙叶树属Aphananthe（1）果实可榨油朴属Celtis（1）种子油刺榆属Hemiptelea（1）种子油青檀属Pteroceltis（1）茎、皮可发酵山黄麻属Trema（1）茎、皮可发酵榉属Zelkova（1）树茎可发酵桑科构树属Broussonetia（1）种子油葎草属Humulus（1）种子油桑属Morus（1）茎可发酵荨麻科苎麻属Boehmeria（1）种子油铁青树科青皮木属Schoepfia（1）树茎可发酵檀香科米面翁属Buckleya（1）果实可发酵百蕊草属Thesium（1）叶可发酵商陆科商陆属Phytolacca（1）根可发酵粟米草科粟米草属Mollugo（1）全草可发酵毛茛科乌头属Aconitum（1）根可发酵银链花属Anemone（1）全草发酵升麻属Cimicifuga（1）茎可发酵木通科木通属Akebia（2）种子可榨油、果实可发酵猫儿屎属Becaisnea（1）果实可发酵、种子可榨油鹰爪枫属Holboellia（2）果实可发酵、种子可榨油野木瓜属Stauntonia（2）果实可发酵、种子可榨油防己科木防己属Cocculus（1）根含淀粉可发酵大血藤科大血藤属Sargentodoxa（1）根茎可发酵小蘗科南天竹属Nandina（1）根枝可发酵木兰科八角属Illicium（1）果叶可发酵南五味子属Kadsura（1）根、茎、叶、果可作工业原料木兰属Magnolia（1）花可提取芳香油含笑属Michelia（1）花可提取芳香油五味子属Schisandra（1）种子油樟科樟属Cinnamomum（1）种子油山胡椒属Lindera（1）种子油木姜子属Litsea（1）提取柠檬醛润楠属Machilus（1）种子油新木姜子属Neolitsea（1）果实可榨油檫木属Sassafras（1）叶和根可提取黄樟油罂粟科紫堇属Corydalis（1）种子油博落逥属Macleaya（1）全草可发酵虎耳草科冠盖藤属Pileostegia（1）根藤可发酵蔷薇科桃属Amygdalus（1）果仁可榨油

续表

注：（）内数字代表种数

3 调查结果的分析

黄山市能源植物资源的种类组成为：豆科（Leguminosae）13属13种，禾本科(Popaceae)10属10种，蔷薇科（Rosaceae）7属7种，榆科(Ulmaceae)、樟科(Lauraceae)、大戟科(Euphorbiaceae)各6属6种，伞形科(Umbelliferae)、胡桃科(Juglandaceae)、桑科(Moraceae)、芸香科(Rutaceae)各5属5种，壳斗科（Fagaceae）4属16种，木通科(Lardizabalaceae)4属7种，松科(Pinaceae)、柏科(Cupressaceae)、漆树科(Anacardiaceae)、菊科（Compositae）各4属4种，杉科、葡萄科（Vitaceae）各3属3种。含3属及以上的科有18科98属113种，分别占黄山市能源植物总科数、总属数和总种数的28.1%、62.0%、64.9%；其他46科都只有1或2属。种的组成为：麻栎属（Quercus）8种，栲属（Castanopsis）和栗属（Castanea）各3种，红豆杉属（Taxus）、石栎属（Lithocarpus）、木通属（Akebia）、野木瓜属（Stauntonia）、鹰爪枫属（Holboellia）各2种，其他150个属都为1种，说明属内种数分散，富有多样性。

黄山市175种能源植物资源中，有裸子植物5科13属15种，占黄山市能源植物资源总科数、总属数和总种数分别为7.8﹪、8.2﹪和8.6﹪；被子植物59科145属160种，占黄山市能源植物资源总科数、总属数和总种数分别为：92.2﹪、91.4﹪和91.4﹪，说明黄山市能源植物资源以被子植物为主。被子植物中草本植物只有29属29种，说明黄山市能源植物资源以木本植物为主。

黄山市具有优越自然条件,蕴孕着丰富的森林资源,已知高等植物就有222科827属1800余种[9],其中种子植物134科655属1483种,蕨类植物31科58属131种,能源植物占黄山市现有种子植物科数、属数和种数分别为47.8﹪、24.1﹪和11.8﹪，说明黄山市能源植物资源较为丰富。主要以种子和果实为产油部位提取油料的植物有81种，占总数的46.3﹪，如漆树科和大戟科等，其中又以漆树科黄连木（Pistacia chinensis）的种子含油率为最高，达40%，果实含油率为13.3%-37.8%，2.5t黄连木种子可生产1t燃油。大风子科（Flacourtiaceae）山桐子(Idesia polycarpa)的种子含油率在30%左右；大戟科乌桕(Sapium sebierum)最为有名。主要以果实、块根、块茎为发酵原料生产乙醇的植物有86种占总数的49.1﹪，如壳斗科（Fagaceae）的果实富含淀粉，可通过发酵生产乙醇。种子可榨油、果实可发酵的植物有8种，占总数的4.6﹪，如木通科4属7种。

黄山市能源植物资源中国家保护植物11属12种，即金钱松（Pseudolarix kaempferi）、南方铁杉（Tsuga chinensis）、华东黄杉（Pseudotsuga gaussenii）、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、红豆杉（Taxus chinensis）、南方红豆杉（Taxus chinensis）、榧树（Torreya grandis）、青檀(Pteroceltis tatarinovii)、榉（Zelkova schneideriana）、樟（Cinnamomum camphora）、黄山木兰（Magnolia cylindrica）、紫茎（Stewartia sinensis），说明黄山市能源植物的保护种类比较丰富。

另外能源植物除了可作为能源，许多植物种类可作为观赏植物，如金钱松、青钱柳（Cyclocarya paliurus）、紫茎、樟、南天竹等；有的种类可作为野生果品，如山核桃（Carya cathayenis sary）、华东野胡桃（Juglans cathayensis）、栗属、木通属、猫儿屎属、鹰爪枫属、野山楂（Crataegus cuneata）、掌叶覆盆子（Rubus chingii）、南酸枣（Choerospondias axillaris）；有的种类则为药用植物，如掌叶覆盆子、红豆杉属、博落逥（Macleaya cordata）。

4 能源植物开发利用的优点

能源植物是新一代的绿色洁净能源，作为未来的新能源，与其他能源相比，具有许多优点。[1~3]

4.1 不污染环境

能源植物是环保型生物反应器，产能过程不污染环境。利用光合作用固定太阳能作为能源的方法是环保、科学的，是可持续发展的。据研究，生物柴油不含硫化物，不产生酸雨。另外，它可以生物分解，避免对土壤、地下水的污染。

4.2 再生能力强

可持续生产能源植物对环境适应性强，生长迅速，而且是一种可再生的种植能源，而非一次能源。一年生的能源作物可连年种植收获，多年生的木本植物可维持数十年的经济利用期。

4.3 分布广、种类多

能源植物是绿色植物，原料来源广泛，能保证生物能源原料来源充足，若能因地制宜地进行种植便能就地取木成油，同时得到经济价值较高的副产品，以供化工、医药等市场。

4.4 安全性高

植物能源使用起来要比核电等能源安全得多。贮存、运输和使用过程都很安全，它不腐蚀溶器，也非危险品，不会发生爆炸、泄漏等安全事故，且热值高，一般可达石化燃料油的80%。

5 可持续利用的建议

能源植物是生物多样性的重要组成成分，为使黄山市能源植物资源得到永续利用，特提出以下建议。

5.1 制定科学发展规划

开展能源植物能源规划，不仅可以提供丰富的清洁能源，减少环境污染，还可以构建具有多种功能的森林生态系统，为改善生态环境做出积极贡献。规划中应注意保护自然植被，从生产、加工等协同一致的观点出发，正确制定发展规模。黄连木、梧桐科（Sterculiaceae）梧桐（Firmiana simplex）、山桐子为寿命长、经济效益高的燃料油树种，对气候和土壤有较强的适应能力。黄山市能源植物资源较为丰富，但经营粗放，产量较低，如能进一步加强管理，生长和结实量便可明显增长。黄山市的各个自然保护区是保护现有能源植物一个重要的种质资源基地，绝大多数地区都适宜燃料油能源植物的生长，发展潜力大。发展燃料油能源植物可以在自然保护区的周边地区进行大量的人工栽培，使其成为能源植物的重要基地，为山区农民脱贫致富奔小康提供条件，所以在山区造林和荒山绿化中应考虑为主要规划能源树种。

5.2 清查木本燃料油林木资源现状

黄山市能源植物众多，以木本能源植物为主，虽然黄山市生物资源进行过大量的调查研究，但没有进行过系统全面的能源植物资源调查，因此需要对全市能源植物资源进行全面普查，查清燃料油能源植物资源家底，查清能源植物资源的种类、贮量和分布规律；进行不同能源树种不同器官的含油种类、含油量、化学形态、品质、可利用性和生物制油成本的测定、分析,比较不同能源树种的能源品质和能源成分差异,从中筛选出优质的生物能源树种;同时进行油脂植物活性成分、结构、作用机理和功能性评价研究,对其油料性能、生产工艺、技术、设备进行系统配套,以推动生物燃料油产业的发展。为合理开发利用与保护能源植物资源，发展生物工业和多种经济提供科学依据。

5.3 开展引种驯化，选育木本能源林木良种

积极开展能源植物矮化、早实性品种选育研究，逐步实现良种化，提高燃料油能源植物产量和质量。有计划地建立良种繁育基地，运用引种、驯化、组培等常规和生物技术手段，迅速增加数量，提高质量。对可利用的外来能源植物资源，应加强引种驯化，并遵循引种气候相似、北种南引容易成功、草本植物比木本植物容易引种成功的原则，多渠道引进并推广前景广阔的能源植物。

5.4 加强现有林木管理，实现对资源的永续利用

应根据当地立地条件、树种生物学特性、林分状况进行管理，新造林面积中要提高能源林木比例。对野生资源有计划的合理采收的同时，实施能源林营造和低产林改造，变野生燃料油能源植物为优质人工栽培，通过提取、加工、精制等工业途径，使植物资源按市场需要形成名优新产品，变资源优势为商品优势，保持野生资源永续利用。

6 结语

能源是现代社会赖以生存和发展的基础，更是国家战略安全保障的基础。能源植物的利用是建立一个以太阳能驱动的全面循环的生态社会的基础。能源植物资源的开发和研究是一个系统工程，需要生物学家和工程学家紧密协作才能完成。

[1]孙红杰，谭燕宏．能源植物资源的开发利用现状与展望[J]．安徽农业科学，2007，35(25)：7900-7901，7908．

[2]费世民，张旭东，杨灌英，等．国内外能源植物资源及其开发利用现状[J]．四川林业科技，2005，2(2)：20-26．

[3]李军，吴平治，李美茹，等．能源植物的研究进展及其发展趋势[J]．自然杂志，2006，29(1)：21-25．

[4]郝春梅．三峡库区能源植物资源调查研究[J]．南方农业,2008，2(5)：88-91．

[5]丁向阳．河南省燃料油能源植物资源及发展策略[J]．林业科技开发,2007，21(1)：6-9．

[6]杨世诚．绿色能源，植物是明天[J]．森林与人类．2000，(5)：11-12．

[7]傅登祺，黄宏文．能源植物资源及其开发利用简况[J]．武汉植物学研究，2006，24(2)：183-190．

[8]张慧冲．黄山市野生兰科植物资源的开发利用[J].资源开发与市场.2006，22（5）：464-466．

[9]徽州地区林业志编纂委员会．徽州地区林业志[M]．1991∶55-56．

责任编辑：胡德明

Abstract:The investigation indicates that energy plant resources are rich in Huangshan with 174 species belonging to 158 genera,64 families and they mainly fall into oil plants and ethanol producing plants.Inthispaper,thecharacteristicsandadvantagesofenergyplantsareanalyzedandseveral suggestions about their exploitation are given.

Key Words:Huangshan City;energy plant;exploitation

Energy Plants in Huangshan and Their Exploitation

Zhang Huichong1,Pan Wenting1,Qiu Changhai2
(1.School of Life&Environment Sciences,Huangshan University,Huangshan245041,China;2.Shandou Forestry Station of Xiuning,Xiuning245421,China)

S216.2

A

1672-447X（2012）03-0066-005

2010-09-26

安徽省自然科学基金（05023127）；黄山市科技项目（2009ZW-10）

张慧冲（1962-），安徽歙县人，黄山学院生命与环境科学学院副教授，研究方向为植物资源。