高产油脂无患子优树的选择

范辉华，张天宇，姚湘明，林秀琴，汤行昊，马丽珍

（1.福建省林业科学研究院，福建 福州 350012；2.福建省顺昌县林业科学技术中心，福建 顺昌 353200；3.福建农林大学 林学院，福建 福州 350002；4.建瓯市林业科技推广中心，福建 建瓯 353100）

高产油脂无患子优树的选择

范辉华1，张天宇2，姚湘明2，林秀琴3，汤行昊1，马丽珍4

（1.福建省林业科学研究院，福建 福州 350012；2.福建省顺昌县林业科学技术中心，福建 顺昌 353200；3.福建农林大学 林学院，福建 福州 350002；4.建瓯市林业科技推广中心，福建 建瓯 353100）

利用无患子种仁制备生物柴油，是当前生物质资源产业化的热点领域之一。为筛选出无患子油脂高产优树，对分布在福建、江西、浙江、安徽、湖南、广西和云南等7省区的61株优树进行种仁含油率测定，并对种仁含油率在平均水平之上的29株优树进行了聚类分析，同时还采用灰色关联度分析法分析了树龄、树高、胸径、冠幅面积以及优树所处区域的年平均气温、年降水量、海拔高度等因素对无患子种仁含油率的影响。结果表明，含油率最高的优树为位于江西大余的98#优树，达58.60%，无患子种仁含油率与各影响因素之间的关联度最大的是优树所处区域的年平均气温，其次是海拔高度，再其次分别是优树的树高、胸径、树龄、优树所在区域的年降水量、优树的冠幅面积。

无患子； 油脂；生物柴油；高产优树；优树选择

随着社会经济的飞速发展，化石燃料的消费日益增加，由此而引发的空气污染、酸雨等环境问题成为制约社会经济可持续发展的一个重要因素。在此背景下，生物质能源以其可再生性、对环境友好性、永续性和多样性等重要特点而备受人们青睐。因而，寻找能直接代替石油的烃类或油脂类树种，开发“石油人工林”，已成为当今国际上的一大热点。无患子Sapindus mukurossiGaertn.为无患子科无患子属落叶乔木，又名肥皂树，是集园林绿化、水土保持、原生药用、环保型皂素制剂等多用途于一身的优良经济树种，广泛分布于我国淮河以南地区[1]。无患子种仁含有丰富的植物油脂，其含油率高达40%以上，可用于制备生物柴油和高档润滑油，是极具开发前景的生物柴油原料[2]。长期以来，无患子多作为园林绿化观赏树种种植，规模化产业化利用较少。国内外学者对无患子的研究主要集中在繁育技术、化学成分和分离技术及产品的研发等方面[3-13]，以果用为目标的良种选育及培育研究尚处起步阶段。本研究对初选优树开展年度调查采样和种仁油脂含量测定分析，探讨种仁含油率与各影响因素的相关性，进而筛选出一批油脂高产优树，以期为后续无性繁殖利用和优良无性系选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 测试材料

2011年11月中旬至2011年12月中旬，开展了无患子种质资源调查。在产果量、树势、冠形、树姿、树冠透光度、树冠内膛丰满度、株型紧凑度、枝干颜色等多个指标的综合评价基础上，初步筛选了福建、江西、浙江、安徽、湖南、广西和云南等7省区61株优树。初选优树情况列于表1。

1.2 样品采集与预处理

采集选定优树充分成熟的果实，每株5 kg以上，按优树号分装并标记。采集后及时带回，在70℃烘干箱内烘干至恒质量后，用自封袋密封避光存储备用。

表1 无患子初选优树地理位置Table 1Geographical positions for S. mukurossi plus trees from primary selection

1.3 样品测定

委托福建省林产品质量检测中心采用索氏提取法对无患子种仁含油量进行测定[9]。

1.3.1 工艺流程

前处理→果核分离→粉碎→石油醚浸提→石油醚回收→干燥。

1.3.2 实验方法

前处理：取无患子果实，去除果皮和种皮，得其种仁，放入搅拌机中粉碎至60目左右，将所得核仁末放人广口瓶中密封备用。

油脂浸提：称取无患子核仁粉末4～5 g（称准0.0002 g）用滤纸将其包裹后放入索氏提取管中，安装实验装置，用石油醚（60～90℃）的水浴中进行油脂抽提，抽提时间8 h。

石油醚的去除：对上步得到的提取液进行蒸馏，回收其中石油醚，直至石油醚基本蒸完；放入干燥箱105℃干燥，去除烧瓶中残余石油醚。同时测定核仁粉末的水分质量。

计算公式：种仁含油率=[种仁油脂质量/ (种仁粉末质量－水分质量)]×100%。

2 结果与分析

2.1 无患子优树的种仁含油率情况

无患子果实中的油脂主要蕴藏在种仁里，对福建、江西、浙江、安徽、湖南、广西和云南等7省区61株优树的种仁含油率进行测定，结果见表2。由表2可以看出，61株无患子优树种仁含油率的平均值为38.41%，种仁含油率超过平均水平的优树有29株。种仁含油最高的优树是位于江西大余的98#优树，油脂产出率高达58.60%，超出平均水平20.19%。98#优树也是61株优树中唯一一株种仁含油率超过50%的优树。种仁含油率在40%～50%之间的优树有19株，约占优树总数的31.15%；种仁含油率在30%～40%之间的优树有41株，约占优树总数的67.21%，其中以位于江西南昌的90#优树最低，含油率仅为32.20%，较平均水平低了6.21%。

表2 无患子初选优树的种仁含油率Table 2Oil contents in seed kernels of S. mukurossi plus trees from primary selection

2.2 高含油优株的聚类分析

对含油率在平均水平之上的29株优树进行聚类分析，结果如图1所示。从图1和表3可知，29株优树根据含油率可以分为5类。第一类优树的含油率最高，仅1株，为位于江西大余的98#优树，是61株优树含油率平均值的1.53倍；第二类优树的含油率次高，共2株，分别是位于江西宜春的87#优树和位于浙江金华的67#优树，其含油率的平均值为45.82%，是总体平均值的1.19倍；第三类优树有5株，分别是湖南醴陵86#、福建三明25#、福建顺昌1#、安徽合肥71#和江西新余89#优树，平均含油率为43.70%，较总体平均水平高13.77%；第四类优树的株数最多，为12株，平均含油率为40.90%、较总体平均水平高6.5%；第五类优树为有9株，平均含油率为39.02%，略微高于总体平均水平。这说明，在61株优树中，98#优树可作为高含油无性系的最优种质，以该优树为母本的无性系可在生产实践中大力推广；第二类的江西宜春87#、浙江金华67#和第三类的湖南醴陵86#、福建三明25#、福建顺昌1#、安徽合肥71#及江西新余89#优树，则可作为高含油无性系的基调种质，适宜在生产实践中进行推广；第四、五类21株优树可作为高含油无性系的备选种质，进行中试筛选或适当嫁接繁殖推广种植。

图1 无患子优树含油率聚类分析Fig.1Cluster analysis of oil contents for plus trees of S. mukurossi

表3 无患子优树含油率平均值对比Table 3Average values comparison of oil contents of plus trees of S. mukurossi

2.3 影响无患子油脂产出率的因素分析

选取福建、江西、浙江、安徽、湖南、广西和云南等7省区种仁含油率最高的优树，对这7株优树的树龄（X1）、树高（X2）、胸径（X3）、冠幅面积（X4）以及优树所处区域的年平均气温（X5）、年降水量（X6）、海拔高度（X7）等因素进行调查，将调查所得的数据与含油率（Y）进行标准化处理（见表4）后，再进行灰色关联分析，结果见表5。由表5可以看出，含油率（Y）对各因素的关联序为年平均气温（X5）＞海拔高度（X7）＞树高（X2）＞胸径（X3）＞树龄（X1）＞年降水量（X6）＞冠幅面积（X4），这表明无患子种仁含油率与各影响因素之间的关联度最大的是优树所在区域的年平均气温，其次是海拔高度，再其次分别是优树的树高、胸径、树龄、优树所在区域的年降水量和优树的冠幅面积。

表4 数据标准化处理结果Table 4Results of data standardization

3 结论与讨论

对国内7省区初步筛选的61株无患子优树的种仁油脂产出率进行测定，结果表明，所有优树的种仁含油率平均为38.41%，种仁含有率在平均水平之下的优树约占总数的52.46%。采用聚类分析的方法将复选出的含油率在平均水平之上的29株优树分为5类，进而筛选出含油率最高的优树是位于江西大余的98#优树，其种仁含油率达58.60%，是61株优树平均值的1.53倍，是遗传改良和品种化栽培的优良繁殖材料。然而该优树位于大余县郊外的天然林中，树龄已经达300余年，可供利用的穗条数量有限，应充分利用其有限的繁殖材料营建采穗圃，以便为苗木生产或进一步的研究提供大量优质穗条；同时，可大力繁育应用第二、三类含油率较总体平均水平高11.6～20.0%的7株优树，以解决制约无患子原料林基地建设缺乏优良无性系苗木的瓶颈问题。

通过采用灰色关联度分析法分析树龄、树高、胸径、冠幅面积以及优树所处区域的年平均气温、年降水量、海拔高度等因素对无患子油脂产出率的影响，发现优树所在区域的年平均气温与油脂产出率联系最为紧密，两者之间关联系数达到0.495 0，其次是优树所在区域的海拔高度，该因素与油脂产出率的关联系数为0.457 2，此外，优树的树高与油脂产出率的关联系数为也超过了0.4000。除优树的冠幅面积这个影响因子与油脂产出率的关联系数小于0.3000外，优树胸径、树龄、所在区域的年降水量这3因素与油脂产出率的关联系数则均在0.3500左右，且相互之间差别不大，说明这3个因素对油脂产出率的影响力大致相当，虽略强于优树冠幅面积这个因素，但较关联系数均超过0.4000的年平均气温、海拔高度和树高这3个因素要弱。这说明在今后无患子油脂高产优树种质资源调查时，应在无患子适生区域中，寻找海拔和年平均气温均较高的地区，选取树高较高、胸径较大的优树。无患子皂苷高产优树种质基地也应建立在海拔和年平均气温较高的地区。

无患子在中国适生范围广、种植栽培技术较成熟、经济效益显著，优树种质资源十分丰富，

因受人力物力及研究经费的制约，本研究仅对7省区的61株优树进行了调查，并选择了7个较为易于测定收集且与优树植株生长密切的因素进行分析，更多的优树还有待以后进行调查和筛选，更多其它因素与无患子油脂产出率的关系还有待以后的研究加以完善。

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Selection of superior individuals of Sapindus mukurossi for high yield of oil

FAN Hui-hua1, ZHANG Tian-yu2, YAO Xiang-ming2, LIN Xiu-qin3, TANG Xing-hao1, MA Li-zhen4
(1.Fujian Research Institute of Forestry , Fuzhou 350012 , Fujian , China ; 2. Shunchang County Forestry Science and Technology Center of Fujian Province , Fuzhou 353200, Fujian , China; 3. College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002 , Fujian , China; 4.Jianou Forestry Science and Technology Promotion Center, Jianou 353100, Fujian , China)

Using the seed kernel ofSapindus mukurossiproducing biodiesel is one of the hot areas in biomass resources industry at present. In order to select high oil yield plus trees, the oil contents in seed kernels from 61S. mukurossiplus trees were measured, which come from Fujian, Jiangxi, Zhejiang, Anhui, Hunan, Guangxi and Yunnan provinces. The cluster analyses were carried outon 29 plus trees that oil contents in seed kernels were above the average of the 61 plus trees. Meanwhile, the effects of tree-age, height, diameter,crown area and the annual mean temperature, annual precipitation, altitude in the regional of plus tree on oil contents in seed kernels ofS.mukurossiwere investigated by applying grey correlation analysis method. The results show that the highest oil-yield tree is the 98# plus tree locating in Daiyu county, Jiangxi province, which oil content was 58.60%; The annual mean temperature is the highest correlation with the oil content of the seed kernels ofS. mukurossi, next was altitude, and in turn, followed by tree height, diameter, age, annual precipitation and crown area.

Sapindus mukurossi; oil; bio-diesel; high yield plus tree; plus tree selection

S794.9

A

1673-923X(2014)05-0004-05

2013-08-21

国家林业公益性行业科研专项“果用无患子良种选育及高效栽培技术研究”（201104100）

范辉华（1963-），男，福建建瓯人，教授级高级工程师，从事森林培育与林木遗传育种研究；E-mail：jofhh@163.com

[本文编校：吴毅]