湘西地区非粮生物柴油能源植物资源调查研究

王冰清，张 洁，徐 亮，陈功锡，张代贵

（1.吉首大学植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000； 2.吉首市林业局，湖南 吉首 416000）

湘西地区非粮生物柴油能源植物资源调查研究

王冰清1，张 洁1，徐 亮2，陈功锡1，张代贵1

（1.吉首大学植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000； 2.吉首市林业局，湖南 吉首 416000）

通过查阅文献、实地调查及种子含油量的测定，对湘西地区非粮生物柴油能源植物资源进行了初步调查和统计分析。结果表明：湘西地区共有非粮生物柴油能源植物 73 科 161 属 262 种，占全国非粮生物柴油能源植物科、属、种的比例分别为 51.77%、25.80%、18.85%；樟科、大戟科、豆科、蔷薇科、芸香科、山茶科等 6 个科是数量优势科；生活型中，木本植物有 212 种，草本植物有 50 种；分布区类型多样，科、属的分布区类型分别有 10 个、14 个；含油量在 50% 以上的有 13 种，40% ～ 49% 的有 21 种，30% ～ 39% 的有 55 种，20% ～ 29% 的有 103 种，10% ～ 19% 的有 70 种。通过分析湘西地区非粮生物柴油能源植物资源的特点，对该地区非粮生物柴油能源植物资源的开发利用提出了建议。

非粮生物柴油能源植物；含油量；资源调查；开发利用；湘西地区

随着全球能源危机的加剧，生物柴油因具有环保、清洁、可再生等优点成为国内外研究的热点［1-2］。我国人多地少，为确保粮食安全，政府禁止用粮食作物来生产生物柴油。因此，发展非粮［3］生物柴油能源植物将成为我国未来发展生物能源的主要方向之一。

以湘西为核心的武陵山区是我国植物多样性最为丰富的地区之一［4］，同时也是我国非粮生物柴油能源植物的重要产区。目前，对湘西地区的非粮生物柴油能源植物的研究还很少，仅对小溪国家级自然保护区、德夯等地区［5-9］的油脂植物进行了资源调查，同时测定了少量物种的油脂成分［10-22］。湖南省林业科学院在木本油料树种光皮树种质资源收集、无性系选育、种子活性、产业化种植方面进行了较系统的研究［23-29］，并在湘西自治州、益阳市等地开始大规模种植，具有一定的发展前景［30］。

虽然已对湘西地区的油脂植物进行了部分研究，但作为武陵山区生物多样性的核心区域，原有的调查还远远不够，且针对非粮生物柴油能源植物的系统调查尚未全面开展。因此，有必要对湘西地区非粮生物柴油能源植物资源进行详细的调查。本研究通过实地调查与查阅文献资料相结合的方法，对湘西地区非粮生物柴油能源植物资源进行了统计分析，筛选出了一批适用于生产生物柴油的植物资源，为该地区非粮生物柴油能源植物资源开发利用提供依据和指导。

1 研究区自然概况

湘西地区是指位于湖南省西北部的广大山区，东界常德，南毗怀化，西邻川、黔，北连鄂西，地处 109°11' ～ 110°55' E，27°44' ～ 29°47' N 之间，武陵山脉由东北向西南斜贯全境，地势东南低、西北高，属中国由西向东逐步降低第二阶梯的东缘。平均海拔 800 ～ 1 200 m，区内西南石灰岩分布极广，岩溶发育充分。地貌形态以山原山地为主，兼有丘陵和小平原，并向西北突出的弧形山区地貌。气候属亚热带季风湿润气候区，具有明显的大陆性气候特征。年平均气温 15 ～ 16.9 ℃，无霜期 250 ～ 280 天，年降雨量 1 300 ～ 1 500 mm。

2 研究方法

参考《中国油脂植物》、《武陵山地区维管植物检索表》制定采集名录，于 2009 年 9 月至 2013 年 12 月，结合路线踏查法和典型样地取样法，对湘西地区生物多样性重点保护区域，如自然保护区、森林公园、地质公园、湿地公园、国有林场及植被保护较好的地区进行实地调查，采集标本和含油器官，详细记录分布、生境、蕴藏量等信息。对收集的植物含油器官测定其含油量（GB/T5512-2008，索氏提取法）。运用 Excel 2007 软件对相关数据进行分析整理和图表绘制。

3 湘西地区非粮生物柴油能源植物资源概况

3.1 种类组成

经统计，湘西地区共有非粮生物柴油能源植物（包括栽培）262 种（见表 1），隶属于 73 科161 属，其中裸子植物 5 科 6 属 9 种，被子植物68 科 155 属 253 种，占全国非粮生物柴油能源植物科、属、种的比例分别为 51.77%、25.80%、18.85%［31］。表明湘西地区非粮生物柴油能源植物资源较为丰富，对植物油脂资源的开发利用具有重要的意义。

表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

续表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

续表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

续表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

续表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

续表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

续表1 湘西地区非粮生物柴油能源植物一览表Continued Tab.1 List of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

湘西地区非粮生物柴油能源植物科属组成中，含种数大于 20 种有 1 个科，即樟科（Lauraceae，6 属/25 种，下同）；含种数10～19 种有 4 个科，即大戟科（Euphorbiaceae，9/15）、豆科（Leguminosae，12/13）、蔷薇科（Rosaceae，10/12）、芸香科（Rutaceae，4/12）；含种数5 ～ 9 种有 13 个科，如山茶科（Theaceae，3/9）、木犀科（Oleaceae，3/7）、忍冬科（Caprifoliaceae，1/7）、卫矛科（Celastraceae，2/7）等；含种数 2 ～ 4 种有 30 个科，如金缕梅科（Hamamelidaceae，4/4）、葡萄科（Vitaceae，3/4）、杜英科（Elaeocarpaceae，2/4）等；单属种的科有 25 个，如八角枫科（Alangiaceae）、梧桐科（Sterculiaceae）、杜仲科（Eucommiaceae）、八角科（Illiciaceae）等。其中，樟科、大戟科、豆科、蔷薇科、芸香科、山茶科等 6 个科共拥有非粮油脂植物 86 种，占该区植物总数的 32.82%，是湘西地区非粮生物柴油能源植物的数量优势科。

3.2 生活型

所调查的 262 种非粮生物柴油能源植物中，共有乔木 134 种，占总种数的 51.15%，代表有檫木（Sassafras tzumu）、猴欢喜（Sloanea sinensis）、湖南山核桃（Carya hunanensis）等。灌木 65 种，占总种数的 24.81%，代表有白檀（Symplocos paniculata）、绿叶甘橿（Lindera fruticosa）、猫儿屎（Decaisnea insignis）等。藤本 26 种，占总种数的 9.92%，代表有大芽南蛇藤（Celastrus gemmatus）、黄蜡果（Stauntonia brachyanthera）、栝楼（Trichosanthes kirilowii）等。草本 37 种，占总种数的 14.12%，主要有牛蒡（Arctium lappa）、苍耳（Xanthium sibiricum）、博落回（Macleaya cordata）等。

3.3 地理成分

3.3.1 科的地理成分 根据吴征镒［32］科分布型划分原则，湘西地区非粮生物柴油能源植物科的分布型可划分为 10 个分布型。由表 2 可知，世界广布科有 16 科，占总科数的 21.92%，主要有菊科、豆科、蔷薇科、木犀科等广布性的大科。热带分布科（2 ～ 7 分布型）有 34 科，占总科数的 45.57%，主要有樟科、大戟科、山茶科、卫矛科等。温带分布科（8 ～ 14 分布型）有 21 科，占总科数的 28.77%，主要有胡桃科、杉科 （Taxodiaceae）、三尖杉科（Cephalotaxaceae）等。中国特有分布科仅有 2 科，占总科数的 2.74%，分别为蜡梅科和杜仲科。

表2 湘西地区非粮生物柴油能源植物科、属的分布区类型Tab.2 Distribution types of family and genera of non-food biodiesel plants in Xiangxi region

3.3.2 属的地理成分 在植物区系学上，属被认为是进化过程中分类学特征相对稳定，并占有一定分布区的单位，它比科能更好地反映出植物系统发育过程中的进化分化情况和地区性特征［33］。根据吴征镒［32］、王荷生［34］属分布型划分原则，湘西地区非粮生物柴油能源植物属可划分为 14 个分布型。由表 2 知，世界分布有 11 属，占总属数的 6.83%，代表有槐属（Sophora）、卫矛属（Euonymus）、苋属（Amaranthus）、蔊菜属（Rorippa）等草本；热带分布（2 ～ 7 型）有 64 属，占总属数的 39.74%，主要有乌桕属（Sapium）、山麻杆属（Alchornea）、老虎刺属（Pterolobium）、崖豆藤属（Millettia）、栝楼属（Trichosanthes）、苘麻属（Abutilon）等；温带分布（8 ～ 14 型）有 78 属，占总属数的 48.44%，主要有山核桃属（Carya）、枫香树属（Liquidambar）、榛属（Corylus）、黄连木属（Pistacia）、野木瓜属（Stauntonia）、蒿属（Artemisia）、牛蒡属（Arctium）等。中国特有分布属有 8 属，占总属数的 4.97%，代表种类有伞花木属（Eurycorym-bus）、杉木属（Cunninghamia）、瘿椒树属（Tapiscia）等。

3.4 含油量

由图 1 可知，所采集的 262 种植物中，含油量在 50% 以上的有 13 种，占总数的 4.96%，其中含油量最高的是山橿（Lindera reflexa）为62.8%，其次是毛豹皮樟（Litsea coreana var.lanuginose）为 62.6%、绒毛山胡椒（L.nacusua）为 60.1%、猴欢喜（S.sinensis）为 58.45% 等。含油量在 40% ～ 49% 的有 21 种，占总数的 8.02%，代表物种栝楼（T.kirilowii）为 48.21%、少花桂（Cinnamomum pauci fl orum）为 47.90%、华榛（C.chinensis）为 46.15% 等。含油量在30% ～ 39% 的有 55 种，占总数的 20.99%，代表物种三尖杉（C.fortunei）为 39.45%、马尾松（P.massoniana）为 39.45%、牛蒡（A.lappa）为 37.37%、杜仲（E.ulmoides）为 36.14% 等。含油量在 20% ～ 29%的有 103 种，占总数的 39.31%，代表物种四川山矾（S.setchuensis）为 28.91%、白辛树（Pterostyrax psilophyllus）为 28.15%、黄连木（P.chinensis）为 27.56% 等。含油量在 10% ～ 19%的有 70 种，占总数的 26.72%，代表物种有泡花树（Meliosma cuneifolia）为 19.80%、吴茱萸（Evodia rutaecarpa）为 19.40%、小梾木（Swida paucinervis）为 18.80% 等。

图1 湘西地区非粮生物柴油能源植物种子含油量分布图Fig.1 Distribution of oil content in non-food biodiesel plant seeds in Xiangxi region

3.5 当地利用情况

3.5.1 食用 可直接食用或加工后食用，如华榛（Corylus chinensis）、湖南山核桃（C.hunanensis）、胡桃（Juglans regia）等物种的种子可做坚果食用；油茶（Camellia oleifera）、小漆树（Toxicodendron delavayi）、花椒 （Zanthoxylum bungeanum）的种子油可食用；杜仲（E.ulmoides）、栝楼（T.kirilowii）等物种的种子油富含不饱和脂肪酸油，可开发为优质保健品。

3.5.2 工业用 其种子（种仁）油可作为工业原料使用，如油桐（Vernicia fordii）、木油桐（V.Montana）、乌桕（Sapium sebiferum）、黄连木（Pistacia chinensis）、光皮树（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、茎、叶等都有很多用途，当地群众对其利用的主要形式为观赏、药用以及木材原料的使用。如蓖麻 （Ricinus communis）、厚朴（Magnolia officinalis）、苦树（Picrasma quassioides）等可作药用；猴欢喜（S.sinensis）、华山松（Pinus armandii）等可作木材；桃（Amygdalus persica）、李（Prunus salicina）、杨梅（Myrica rubra）等可食用；玉兰（Yulania denudata）、蜡梅（C.praecox）等可作观赏。

4 湘西地区非粮生物柴油能源植物资源特点与开发建议

4.1 资源特点

（1）资源丰富，类型多样。湘西地区共有非粮生物柴油能源植物 262 种，隶属于 73 科 161属，占全国非粮生物柴油能源植物科、属、种的比例分别为 51.77%、25.80%、18.85%，是武陵山区非粮生物柴油能源植物资源较为丰富的地区。其中樟科、大戟科、豆科、蔷薇科、芸香科、山茶科等共包含有 86 种，占该区植物总数的32.82%，是湘西地区非粮生物柴油能源植物的数量优势科。262 种植物中，乔木、灌木、藤本和草本植物分别有 134 种、65 种、26 种和 37 种，分别占总数的 51.15%、24.81%、9.92% 和 14.12%。

（2）地理成分多样。湘西地区非粮生物柴油能源植物科、属的分布区类型分别有 10 个和 14个，科层面上，热带分布区类型占绝对优势，而属层面上，温带分布区类型进一步增多，略高于热带分布区类型，反映出湘西非粮生物柴油能源植物的分布具有南北过渡的特点，这与陈功锡［4］的研究结论是一致的。

（3）含油量高，应用前景广。湘西地区非粮生物柴油能源植物的含油量分布在 10.23% ～62.80% 之间，其中含油量在 50% 以上的有 13 种，40 ～ 49%的有 21 种，30 ～ 39% 的有 55 种，20% ～29% 的有 103 种，10% ～ 19% 的有 70 种，分别占总种数的 4.96%、8.02%、20.99%、39.31% 和26.72%。除能被用于生产生物柴油外，所调查的262 种非粮生物柴油能源植物中还有部分物种具有食用、工业用、观赏等多种用途，具有较高的开发价值和广阔的应用前景。

4.2 开发建议

由于缺少系统、全面的调查，湘西地区大部分非粮生物柴油能源植物尚处于野生或半野生状态，开发利用程度很低。因此，在现有调查的基础上，还需做好以下几个方面的工作：

（1）进一步摸清湘西地区的非粮生物柴油能源植物资源分布状况，分析其含油量、酸值、碘值、皂化值、脂肪酸等理化性质与海拔、生境等环境因素间的关系，并建立种质资源库，收集更多的能源种类。

（2）要充分利用各种常规育种手段和现代生物技术手段，加强对所筛选出的重点潜力物种各项生物学特征研究，通过遗传育种、引种驯化等方式获得优良品种，为其规模化种植和产业化发展奠定基础。

（3）坚持保护和开发并举，在保护优先的原则下开发利用。当地政府部门可将非粮生物柴油产业发展纳入林业、环保等生态保护建设规划，在实施造林、生态恢复等项目中，选取含油量高、生长快、结实率高的非粮生物柴油能源植物进行种植，并加强后期管理，努力实现生态效益和经济效益的“双赢”。

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（文字编校：张 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

科技部国家科技基础性专项重点项目（2008FY110400-1-9）；湖南省高校产业化项目（10CY010）

第一作者：王冰清（1994-），女，在读硕士，主要从事植物资源的学习和研究。共同第一作者：张洁（1986-），女，硕士，从事植物资源生态学研究

陈功锡，教授；E-mail：chengongxi2011@163.com