论湘西地区非粮柴油能源植物资源的开发

陈加蓓， 王冰清， 向晓媚， 陈功锡

(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)

非粮柴油能源植物通常指不是粮食作物或主要含油部位不被用作粮食或食用油的能源植物.由于其栽植地区为非农耕地，故不与粮食作物竞争农业资源，可以帮助解决我国生物柴油产业原料短缺问题.我国政府自“十五”以来就开始提出相应政策，将生物质能开发提高到国家战略层面[1-3]，各省积极响应，开展生物质燃料研究和产业开发，取得了显著成绩[4].据不完全统计，2012年中国涉及非粮生物质原料研究的高等院校和科研院所已超过100家，研发队伍人数约2 000人[5].经过多年努力，我国在生物质能源的部分研究领域中也占据国际领先或齐平的地位[6].由于我国各地自然条件差异较大，产业基础和技术条件参差不齐，必需结合当地实际开展相应研究和发展产业.

湘西地区作为武陵山区生物多样性的核心区域，植物资源十分丰富，但湘西地区可用耕地面积十分有限，非粮柴油能源植物开发是必然选择.湘西非粮柴油能源植物资源开发潜力巨大，但目前对该地区非粮柴油能源植物的研究尚处于调查筛选层面[7，8]，仅涉及少数物种的含油量、具体的油脂成分分析等[9-12]，且开发重点偏向于生物质能，其他方面价值重视不够，以致湘西地区大部分非粮柴油能源植物至今未被开发与利用.本文在前文[7，8]的基础上拟对含油量大于等于30%的90种非粮柴油植物开发进行综合分析，阐述可能的开发途径，旨在为湘西地区非粮柴油能源植物资源开发利用提供参考.

1 湘西地区非粮柴油能源植物资源概况

“湘西”有狭义与广义之分，狭义的湘西地区仅指湘西自治州，广义的湘西地区包括湘西自治州、张家界市、怀化市以及邵阳市西部诸县在内的整个湖南西部地区，本文采用狭义概念.湘西位于湖南省西北部，酉水中游和武陵山脉中部，处湘鄂渝黔四省市交界之地，处于东经109°10′～110°22.5′，北纬27°44.5′～29°38′之间.地势由西北向东南倾斜，海拔800 m～1200 m，州内最高点为西北边境龙山县的大灵山海拔1 736.5 m，州内最低点为泸溪县上堡乡大龙溪出口河床海拔97.1 m.全州属亚热带季风湿润气候，有明显的大陆性气候特征，既水热同季，暖湿多雨，又冬暖夏凉，四季分明，孕育了丰富的植物资源，同时也是非粮柴油能源植物的重要产区.

据初步统计，湘西共拥有非粮生物柴油能源植物73科，161属，262种，非粮柴油能源植物种类繁多，通过进一步调查统计发现含油量大于等于30%的植物有90种，本文对这90种非粮柴油能源植物资源的开发利用途径进行分析，其中涉及的植物拉丁名以《中国植物志》为准[7，13].

2 湘西地区非粮柴油能源植物资源开发途径

2.1 生物质能开发

2.1.1 生物柴油开发

生物柴油开发作为非粮柴油能源植物资源开发的核心，可缓解人类对石油的依赖，是一种可再生能源，其相关研究涉及油脂植物的调查、加工工艺和设备等[14-19].湘西地区非粮柴油能源植物资源丰富，最具开发潜力的有湖南山核桃、算盘子、猴欢喜、华榛、蜡梅、猫儿屎、尖连蕊茶、复羽叶栾树、白檀、山橿、牛蒡子等11种[8].以湘西地区的优选物种之一的猴欢喜来看，程树棋等[20]以湘西地区的优势物种猴欢喜作为研究对象，就其果实种子油为原料制取生物柴油，将生物柴油与石化柴油生成混合柴油获得B10、B20生物柴油.

2.1.2 生物乙醇开发

生物乙醇作为一种清洁环保的可再生能源，正受到越来越多国家的关注和积极扶持[21].但生产生物乙醇的原料主要是粮食，存在成本高、与民争粮(争地)等问题，所以生产生物乙醇的根本出路在于用农作物秸秆、木屑等纤维素为原料生产生物乙醇(可称为二代生物燃料乙醇)，目前纤维素乙醇在预处理工艺和酶解工艺已经有了突破，并建立了示范项目，可见该举措对于改变能源结构、保护生态环境切实可行且具有深远意义[22-23].因此，湘西地区大部分非粮柴油能源植物可用于生物乙醇生产.

2.2 食品开发

随着人们生活水平的提高，人们对食品的品质需求逐年递增，尤其对具备功能性食品的需求更加突出，要求尽量采用天然原料，少用或不用合成原料，以减少毒副作用或增加产品的天然风味.我国丰富的植物资源为开发各种食品提供了广阔天地，不少非粮柴油能源植物可作为区域特色食品原料.据统计，湘西地区具有食用价值的非粮柴油能源植物主要有槐、常春油麻藤、杜仲、胡桃、湖南山核桃、栝楼、华榛等21种.它们或可直接食用，绝大多数可以用于开发功能食品或者是食品添加剂(表1).这21种植物，根据其可食情况大致可区分为食用油、果蔬、饮品、调味品四大类别，其中杜仲、胡桃、湖南山核桃、栝楼、华榛等15种植物可作食用油开发；胡桃、湖南山核桃、栝楼等10种植物可作干果(蔬)开发；槐、杜仲、牛蒡子等7种植物可作饮品开发；华山松、野花椒、小花花椒3种非粮柴油能源植物可作调料品开发.

表1 湘西地区主要非粮柴油能源植物可食用植物情况

2.3 药物开发

随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们的健康意识逐渐增强，越来越多的人投入到植物药用功能的研究.据统计，在湘西地区的非粮柴油能源植物资源中能作为药用植物的有栓叶安息香、蓖麻、算盘子、山乌桕、乌桕、油桐、槐、常春油麻藤、杜仲、胡桃、化香树、南赤瓟、王瓜、栝楼、虎皮楠、西域旌节花等49种(表2).这些非粮柴油能源植物在药物开发方面均有一定程度的研究与应用，具备相当广阔的前景，其中杜仲在药物开发的研究就相当多，如其对骨的保护作用机制研究、蒙药二味杜仲胶囊治疗PMOP的临床观察研究、“杜仲—牛膝”药对治疗腰痛机制的网络药理学探讨研究等[24-26].

这49种植物，根据其药用功效大致可分为清热解毒、止血止痛、祛湿、活血化瘀消肿、消炎、祛虫杀虫、泻下、抗肿瘤等8大类，其中乌桕、化香树、南赤瓟、王瓜、虎皮楠、西域旌节花、轮叶沙参等22种植物可作清热解毒功效开发；栓叶安息香、山乌桕、槐、化香树、栝楼、深山含笑等19种植物可作止血止痛功效开发；栓叶安息香、蓖麻、常春油麻藤、杜仲、蜡梅等16种植物可作祛湿功效开发；蓖麻、算盘子、油桐、常春油麻藤等12种植物可作活血化瘀消肿功效开发；山乌桕、乌桕、油桐等9种植物可作消炎功效开发；蓖麻、乌桕、苦树等7种植物可作祛虫杀虫功效开发；蓖麻、算盘子、川桂3种植物可作泻下开发；槐、三尖杉、篦子三尖杉3种植物可作抗肿瘤功效开发.

2.4 动物饲料开发

现今，功能性饲料具有某些特定功效，逐渐受科研人员关注和大众欢迎，越来越多的功能性饲料系利用功能性植物原料研制而成.据统计，在湘西地区非粮柴油能源植物中有蓖麻、槐、黄连木、白檀等可以应用于饲料开发.其中蓖麻饲料经由脱毒的蓖麻饼粕制成，蓖麻饼粕中粗蛋白37.6%、粗脂肪5.4%、粗纤维30.13%、灰分6.29%、钙0.61%、磷为0.54%，与米糠、花生仁粕、大豆粕以及玉米粕等饲料相比，上述各成分含量相对较高，而铁、铜、锰和锌等各种微量元素含量相近，尤其是醇溶蛋白含量较少，可被动物较好的吸收，符合作为农业饲料的标准[27].将脱毒的蓖麻饼粕进行家畜饲养试验，在猪、鱼和牛的饲料中加入不同比例的蓖麻饼粕饲料，均有较好效果[28-31].

表2 湘西地区主要非粮柴油能源植物可药用植物情况

表内信息根据《中药大辞典》江苏新医学院1985与《中国植物志》整理获得[32，13]

2.5 其他工业用品开发

2.5.1 材用开发

随着天然林保护工程的实行，我国优质材用供求矛盾日益突显，非粮柴油能源植物作为材用植物大家庭之一，其中不少属于可以直接应用的优质材用植物.据统计，湘西地区可用于材用开发的非粮柴油能源植物主要有野茉莉、栓叶安息香、山乌桕等26种(表3).根据材用类别大体可划分为建筑、家具、器具和纸材用材四类，其中槐、日本杜英、猴欢喜等15种植物可用作建筑用材；栓叶安息香、槐、日本杜英等17种植物可用作家具用材；野茉莉、栓叶安息香、山乌桕等20种植物可用作器具用材；常春油麻藤可用作纸材.

表3 湘西地区主要非粮柴油能源植物可材用植物情况[13]

2.5.2 橡胶开发

非粮柴油能源植物是重要的工业用物质来源，大量的工业用润滑油、纤维、橡胶、色素都来源于植物尤其是非粮柴油能源植物.我国每年需要消耗大量橡胶，而我国自然产橡胶较少，大量依赖进口.为从其他植物寻找新的资源，经过数十年的努力，发现其他部分植物中也含有橡胶成分.据统计，湘西地区可作橡胶资源开发的非粮柴油能源植物有油桐、杜仲、猫儿屎、马尾松等，其中杜仲是湘西最具特色的资源之一.杜仲树皮、叶及果实中所含的杜仲胶具有许多优良的特殊性能，其应用领域十分广泛，效果显著，比如航空轮胎、汽车扭力梁铰接、抗冲击减震材料等方面的应用[33-35].

2.5.3 皂品开发

据统计，湘西地区共有15种非粮柴油能源植物中可用于开发皂制品，更有研究表示肥皂原本是一种植物果荚[13，36].其中虎皮楠、厚朴、凹叶厚朴、小蜡、三尖杉、油茶、花椒簕、毛黑壳楠、黑壳楠、绿叶甘橿10种植物用种子油，乌桕用种子外被白色之蜡质层(假种皮)，白檀用心材挥发油，梾木用果实油，马尾松用松针挥发油，川桂用枝叶和果芳香油[37-38].湘西是少数民族集中的地区，湘西人民在长期的历史进程中形成了使用油料植物进行洗涤去污的习惯.比如，利用榨油后集束的茶枯饼洗头、洗衣物等.

2.6 其他开发

2.6.1 旅游观赏

湘西植物资源丰富，又是著名的风景旅游区，可将旅游与非粮柴油能源植物结合开发.据统计，非粮柴油能源植物也具有一定植物旅游价值，部分植物可用于园林绿化观赏旅游开发，如野茉莉、油桐、木油桐、乌桕、常春油麻藤、槐、猴欢喜、胡桃、蜡梅、白兰等29种植物可用于观赏开发(表4)，如蜡梅为片状栽植，形成蜡梅花林，可用于香化、彩化和绿化，一般以南天竹等搭配种植于庭前、窗外及假山等视野开阔之处，也可盆栽、切花.

表4 湘西地区主要非粮柴油能源植物可用于观赏的植物情况[13]

2.6.2 园林绿化

湘西地区非粮柴油能源植物中的优良园林树种可供行道树、公园及机关单位等配置景观用.比如常春油麻藤、茶梅、小蜡、深山含笑、乐昌含笑、白兰花、厚朴、蜡梅、猴欢喜、复羽叶栾树等植物可用于园林绿化开发.其中蜡梅花香宜人、艳而不俗，易与其他植物搭配设计，深受传统园艺青睐.茶梅树形优美、花叶茂盛，作为一种优良的花灌木，在园林绿化中有广阔发展前景，可于孤植或对植于庭院和草坪.白兰花株形直立有分枝，落落大方，在南方可露地庭院栽培，是南方园林中的骨干树种；北方盆栽，可布置庭院、厅堂、会议室，中小型植株可陈设于客厅、书房.

3 结语

湘西地区可供生物柴油开发的原料植物种类繁多，具有非粮柴油能源植物开发优势，是研究与开发非粮柴油能源植物的理想区域.湘西地区非粮柴油能源植物资源开发途径众多，除生物柴油开发外，还涉及其他能源开发与药物开发、食品开发、饲料开发等诸多方面，是未来进行产业开发的重要基础.因此，应抓住当前的大好时机，发挥资源优势，开发湘西地区非粮柴油能源植物.在思想层面上，应树立可持续发展理念，遵循生态文明建设规律，结合湘西地区文化与地域实际，有选择有重点、因地制宜、科学规划开发，努力做到保护与开发并重；在开发战略层面上，要坚持多层次、多途径、多领域开发[39]，尤其注重对湘西地区非粮柴油能源植物资源的综合利用，结合生物柴油开发、药物开发、食品开发等多途径产业开发基础继续开展多项研究，并及时将研究成果转化为生产力，促使湘西特色植物资源产业更好、更快发展；在技术层面上，要充分利用现代多学科知识原理和高新技术着力解决产业开发中的突出问题，重点突破生物柴油开发、药物开发等亟待解决的技术瓶颈，切实为湘西地区非粮柴油能源植物产业开发提供保障.