長白山區(qū)生物柴油植物選擇探討

劉建軍，劉俊華，劉玉波(.吉林市松花湖實驗林場，吉林 吉林 0;.吉林松花江三湖國家級自然保護區(qū)管理局，吉林 吉林 0；.吉林市林業(yè)科學研究院，吉林 吉林 0)

我國耕地資源匱乏，擴大油料作物種植面積潛力非常有限，但我國林地資源豐富，選擇適宜在林地生長的油料植物生產(chǎn)生物柴油切實可行。我國政府已將“林業(yè)生物柴油”列為今后生物液體燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點領(lǐng)域，并制定了相應的發(fā)展目標與激勵政策。進入21世紀，隨著生物柴油產(chǎn)業(yè)的不斷升溫，生物柴油植物的選育研究倍受重視。

長白山區(qū)位于吉林省東部，屬溫帶寒溫帶大陸性氣候，植物類型復雜多樣，具有重要的經(jīng)濟與科研價值，其中不乏開發(fā)生物柴油的植物。本文就長白山區(qū)生物柴油植物選擇進行探討，旨在為長白山區(qū)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 我國生物柴油植物選擇

我國系統(tǒng)的生物柴油研究始于中科院重點科研項目“燃料油植物的研究與應用技術(shù)”，完成了對金沙江流域生物柴油植物資源的調(diào)查及栽培技術(shù)研究，建立了30 hm2小桐子栽培示范林。

我國現(xiàn)已查明的油料植物有151科697屬1 554種，其中，種子含油量在40%以上的植物為154種；分布廣、適應性強、可用作建立生物柴油原料基地的植物近30種；分布集中成片，并能利用荒山、沙地等宜林地進行造林建立起規(guī)?；牧挤N供應基地的生物柴油植物有10種。

在能夠建立起規(guī)?；挤N供應基地的生物柴油10種植物中，最重要的有4種，即麻瘋樹(小桐子)：大戟科，落葉灌木或小喬木，果仁含油率50%～80%；黃連木：漆樹科，落葉喬木，種子含油率35.05%，種仁含油率56.5%；文冠果：無患子科，落葉小喬木或灌木，種子含油率33.7%，種仁含油率56.36%～70%；光皮樹：山茱萸科，落葉喬木，果實含油率33%～36%。

我國生物柴油原料基地建設(shè)以上述4種植物為主，其中，麻瘋樹基地已在云南、四川、重慶、貴州等地建立；黃連木基地已在河北、河南、陜西、安徽等地建立；文冠果基地已在內(nèi)蒙古、遼寧等地建立；光皮樹基地已在湖南、湖北、江西等地建立。

2 長白山生物柴油植物選擇

適合作為生物柴油植物一般應符合以下五條標準：(1)果實或種子的含油率較高，一般要在35%以上；(2)結(jié)實量高，平均果實年產(chǎn)量在3 000～4 500 kghm-2以上；(3)結(jié)實早，實生苗一般為5～8 a結(jié)實，嫁接苗3～5 a結(jié)實，5～8 a進入盛果期；(4)結(jié)實期長，一般為20 a以上；(5)對當?shù)刈匀画h(huán)境條件適應性強。

在長白山區(qū)選擇出完全符合上述標準的植物很難。本文針對長白山植物特點，以植物種子含油率為重要指標，兼顧種子千粒質(zhì)量、結(jié)實量、油脂特性、分布范圍、栽培難易等，在長白山區(qū)選擇出生物柴油植物，按潛在種類與重點研發(fā)種類闡述。

2.1 長白山生物柴油植物——喬木選擇

長白山區(qū)是全國重點木材產(chǎn)區(qū)，木本油料資源比較豐富，以紅松、胡桃楸最為著名。長白山生物柴油喬木種類選擇見表1。

由表1可見，長白山生物柴油喬木選擇8科11種，其中潛在種類8種，重點研發(fā)種類3種。

表1 生物柴油植物選擇——喬木種類

紅松，種子粒大，含油率高，是很有價值的油料和保健食品?？深A防心臟病，降低血脂，軟化血管，還具有防癌、抗癌之作用，并有滋顏美容之功能。長白山區(qū)將紅松果實林作為林業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重點，隨著紅松資源的擴大，紅松籽產(chǎn)量提高，在滿足食品、醫(yī)藥對紅松籽需求的前提下，可拿出一部分紅松籽開發(fā)生物柴油。

油松、沙松種子含油率高，雖然種子千粒重小，但只要擴大栽培規(guī)模，獲得可觀的種子量，生產(chǎn)生物柴油亦有可能。

胡桃楸果實一直作為食品應用，其藥用價值很高，有健胃、補血、潤肺、養(yǎng)神等功效。長白山為胡桃楸生長最適應區(qū)，種群大、分布廣，在滿足食品需求的前提下，將其作為生物柴油植物，有開發(fā)前景。

漆樹在我國分布廣泛，長白山集安老嶺是其在國內(nèi)分布最北端。漆樹是我國重要的特用經(jīng)濟林，種子是生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。因漆樹在長白山天然分布狹窄，擴大栽培范圍還應進一步試驗。

水曲柳是長白山鄉(xiāng)土樹種,資源分布廣泛，種子產(chǎn)量可觀，為開發(fā)生物柴油的潛在資源。

大果榆作為生物柴油樹種，存在種子千粒重小等問題，但其分布廣泛，繁殖容易，是發(fā)展生物柴油的潛在資源。

欒樹為長白山區(qū)引進的園林綠化樹種，成年樹木適應長白山區(qū)氣候，可作為發(fā)展生物柴油的潛在資源。

文冠果為我國特有樹種，原產(chǎn)北部干旱寒冷地區(qū)。在長白山區(qū)作為經(jīng)濟林引種營造，始于20世紀50年代中期，吉林市林業(yè)科學研究院于20世紀70—80年代在吉林市進行文冠果引種試驗。文冠果油轉(zhuǎn)化成生物柴油的轉(zhuǎn)化率為95%以上，且油質(zhì)能量高，國家已把文冠果列為我國發(fā)展生物柴油的重要樹種之一。雖然長白山區(qū)未在國家制定的文冠果能源林基地區(qū)域范圍內(nèi)，但長白山區(qū)引種栽培文冠果年限長，且保留了一些優(yōu)樹，長白山區(qū)如能將保留的結(jié)實量大的優(yōu)樹培育成無性系擴大栽培，將是對全國文冠果資源量的有益補充。

皂角種子含油率雖低，但種子千粒重大，種子產(chǎn)量可觀，植株萌芽性強，6～10年砍伐，根部還可再發(fā)。經(jīng)常受砍伐的植株呈灌木狀，不影響其結(jié)實，采摘起來更方便。皂角的種子每年除少量用于播種外，大部分自生自滅，還未被應用。皂角作為生物柴油植物，應重點開發(fā)，現(xiàn)階段應研究其種子油生產(chǎn)生物柴油的可行性。

元寶槭常被用作園林綠化樹種，廣為栽植。近年來，研究部門發(fā)現(xiàn)其種子含油率高，可提取工業(yè)用油。經(jīng)試驗，以元寶槭種子油制備的生物柴油主要性能指標已達到國家0#柴油標準。作為生物柴油樹種，現(xiàn)階段應對元寶槭進行優(yōu)樹選擇，培育出結(jié)實量大、種子大的優(yōu)良個體進行規(guī)?；耘?。

2.2 長白山生物柴油植物——灌木選擇

灌木根系發(fā)達，自我繁殖快，適應性強，具有很強的復壯更新和自然修復能力，更適合作為生物柴油原料植物。長白山區(qū)灌木資源豐富，多年來進行了不同層次的開發(fā)利用，取得了顯著成果。在生物柴油開發(fā)方面，處于探索階段。長白山生物柴油灌木種類選擇見表2。

表2列出，長白山生物柴油灌木選擇9科12種，其中潛在種類7種，重點研發(fā)種類5種。

毛榛適應性強，分布廣，種子含油率高，營養(yǎng)豐富，多年來作為食品開發(fā)。發(fā)展生物柴油，毛榛同紅松、胡桃楸一樣面臨食用油與工業(yè)用油取舍的矛盾。

鹽膚木為我國主要經(jīng)濟樹種，可供制藥和做工業(yè)染料的原料，種子可榨油。中國除黑龍江、內(nèi)蒙古和新疆外，其余各省區(qū)均有分布，在長白山區(qū)僅見于集安老嶺山脈以南。鹽膚木在長白山天然分布范圍狹窄，對其擴大栽培范圍應進一步研究。

白檀山礬在長白山為稀有樹種，具有較高的觀賞價值，其種子生產(chǎn)生物柴油已有人研究，規(guī)模生產(chǎn)工藝處于完善階段。因白檀山礬在長白山天然分布狹窄，擴大栽培范圍還應進一步試驗。

表2 生物柴油植物選擇——灌木種類

雞樹條莢迷花和果均美，是優(yōu)良的觀賞灌木，育苗、良種選育等研究較多，在開發(fā)生物柴油方面還是空白。因其應用范圍逐年擴大，種子產(chǎn)量增多，開發(fā)生物柴油具一定潛力。

紅瑞木老干暗紅色，枝丫血紅色，優(yōu)良的園林植物。耐寒、耐旱、耐修剪，園林中多叢植草坪上或與常綠喬木相間種植，得紅綠相映之效果。紅瑞木結(jié)實量大，種子含油率高，在開發(fā)生物柴油方面很有發(fā)展前景。

苦參落葉半灌木，種子含油率雖偏低，但繁殖容易，易于擴大規(guī)模栽培，為發(fā)展生物柴油的潛在資源。

省沽油油脂分子與柴油分子相似，通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以生產(chǎn)生物柴油，是一種理想的生物柴油樹種，國內(nèi)有些省份以開發(fā)新能源為目的開展了“省沽油優(yōu)良無性系選育研究”，營造省沽油能源林。省沽油是我國特有的鄉(xiāng)土油料樹種，分布區(qū)廣，生態(tài)適應性強，南起廣東，北至黑龍江，西迄四川，東達沿海的廣大地區(qū)均能生長，推廣潛力巨大。種植后1～2年就開花結(jié)實，第3年進入盛果期，已選育的優(yōu)樹畝產(chǎn)種子可達200 kg以上，畝產(chǎn)油50 kg以上；繁殖容易，苗木繁殖成本低。長春市區(qū)有引種，長勢良好。

紫穗槐原產(chǎn)北美，現(xiàn)在已發(fā)展到華北、華中、西北和長江流域地區(qū)。是防風固沙、保持水土的優(yōu)良綠化材料?？癸L力強，生長快。紫穗槐在長白山區(qū)多數(shù)用于公路護坡，部分逸于野生狀態(tài)，種子結(jié)實早，結(jié)實量大，產(chǎn)量可觀，作為生物柴油應重點研發(fā)。

衛(wèi)矛為衛(wèi)矛科，衛(wèi)矛科種子平均含油為44%，是我國少有的木本富油科。衛(wèi)矛種子含油量高，以油酸、亞油酸、棕櫚酸為主要成分,可供生物柴油開發(fā)利用。

南蛇藤植株姿態(tài)優(yōu)美，果具有較高的觀賞價值，是城市垂直綠化的優(yōu)良樹種。南蛇藤種子含油率較高，是適合發(fā)展生物柴油的植物資源，應擴大其栽培規(guī)模以獲得大量種子。

烏蘇里鼠李生于針闊混交林及雜木林下或林緣，灌叢等處，分布范圍廣，結(jié)實量大。對烏蘇里鼠李種子除醫(yī)藥應用外，其他很少應用，作為生物柴油的原料，很有研發(fā)價值。

2.3長白山生物柴油原植物——草本植物選擇

草本植物開發(fā)生物柴油，具生長周期、育種改良周期短等優(yōu)勢。長白山草本植物豐富，其中油料植物種類繁多。長白山生物柴油植物草本植物種類選擇見表3。

表3列出長白山生物柴油草本植物選擇8科17種，其中潛在種類14種，重點研發(fā)種類3種。

牛蒡、蒼耳分布廣泛，適應性強，資源豐富，綜合開發(fā)簡便易行，一般土地均可栽培，適宜在邊際地種植，經(jīng)測種子油脂適合作生物柴油。

藍萼香茶菜、香薷、野芝麻、益母草、毛水蘇資源分布廣泛，在中藥領(lǐng)域開發(fā)利用多年，已有人工栽培，種子含油率較高，開發(fā)生物柴油有一定潛力。

野大豆為大豆的近緣種，我國油料作物之一。野大豆分布廣泛，抗逆性強，是潛在的生物柴油原料資源。

葶藶、薺菜、遏蘭菜、播娘蒿種子性狀接近，已有人以播娘蒿籽油為原料，通過脂交換反應制備出的脂肪酸甲酯，其性能基本達到了生物柴油標準。

珍珠菜多年生，分布廣，全草入藥,種子脂肪油可生產(chǎn)生物柴油。

馬藺多年生，生長于荒地路旁、山坡草叢、鹽堿草甸中，具有獨特的生態(tài)特性和利用價值，被用作水保護坡、觀賞地被的優(yōu)良材料，在開發(fā)生物柴油方面亦具一定潛力。

月見草別名夜來香、山芝麻，多年生，原產(chǎn)于北美洲，引入歐洲后傳入世界各地，長白山區(qū)為野生狀態(tài)。種子可榨油，作為藥用油研究開發(fā)多年。為了滿足國內(nèi)外市場對月見草油的需求，近年來月見草已進行了大面積人工栽培，吉林、遼寧、內(nèi)蒙古地區(qū)有較大種植面積。高產(chǎn)量、高含油的月見草已經(jīng)培育成功。月見草油及其制成品已在醫(yī)療領(lǐng)域得到應用，而在開發(fā)生物柴油方面還處于空白。因月見草資源豐富，栽培容易，種子含油量高，種子收集容易，開發(fā)生物柴油潛力很大。

表3 生物柴油植物選擇——草本植物種類

續(xù)隨子又稱千金子、小巴豆，為2年生草本,高50～100 cm。廣泛栽培于歐洲、美洲、北非、中亞和東亞。中國引種栽培已久，長白山區(qū)于20世紀80年代引種，目前少有栽培或逸為野生?？鼓嫘詮姡子诜敝?，生長量大，一年一收，宜于山地種植。續(xù)隨子是最有發(fā)展前途的生物柴油草本植物之一，歐美對續(xù)隨子頗為重視，正在研究如何提高其產(chǎn)量。

蓖麻，原產(chǎn)非洲東部，經(jīng)亞洲傳入美洲，再至歐洲，蓖麻油為重要工業(yè)用油，巴西的生物柴油原料之一就是蓖麻。在長白山區(qū)，蓖麻亦作為觀賞植物栽培。

3 結(jié)語

3.1 在長白山區(qū)，以植物種子含油率為重要指標，兼顧其他指標，選出生物柴油原料植物40種，其中喬木11種、灌木12種、草本植物17種。選出重點研發(fā)種類11種，即喬木有文冠果、皂角、元寶槭，灌木有省沽油、紫穗槐、衛(wèi)矛、南蛇藤、烏蘇里鼠李，草本植物有月見草、續(xù)隨子、蓖麻。

3.2 我國液體燃料短缺，能源消費結(jié)構(gòu)性矛盾長期存在，發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)，部分替代化石柴油，已成為當前可再生能源發(fā)展的必然趨勢。長白山區(qū)生物柴油植物資源和山地資源都較為豐富，具發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，在此領(lǐng)域應深入研究。

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