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生物柴油原料资源和主要木本油料植物的选育

2008-11-05 15:24:49 零排放汽车网-专注新能源汽车,混合动力汽车,电动汽车,节能汽车等新闻资讯 网友评论 0

一、木本油料资源总体状况

(一)木本油料植物资源及分布概况

油料植物指主要用作榨取油脂的各种植物的根、茎、叶、果实、花或者胚芽组织等初级产品,如花生、大豆、葵花子、蓖麻子、芝麻子、胡麻子、茶子、桐子、橄榄仁、棕榈仁等。油料植物广泛存在于植物界。就植物器官来说,油脂主要存在于种子中。据统计,在种子植物中,88%以上的是种子中含油脂,果实、花粉、孢子、茎、叶、根等部位也不同程度的存在,而精油植物的油脂通常存在于花、叶、果实、枝干、树脂和树根等部位。

我国土地面积辽阔,地域跨度大,植物资源丰富,有经济林2140多万公顷,有丰富的油料植物资源,其中木本油料类4335万亩。现已查明的能源油料植物种类有151科697属1553种,占全国种子植物的5%,其中种子含油量在40%以上的植物有154种;其中油脂植物有138科1174 种,芳香油植物有83科449种,主要包括大戟科、樟科、蔓摩科、夹竹桃科、桑科、山茱萸科、菊科、桃金娘科、大风子科和豆科等植物,仅以木本植物为例,就有油茶、油桐、乌桕、油棕、小桐子(学名:麻疯树)、光皮树、清香木、黄连木、油楠树、桉树和一些樟科植物如沉水樟等木本油料植物。可用作建立规模化原料基地的乔灌木油脂植物物种种在50种以上,其中分布集中,并能利用荒山、沙地等宜林地进行造林,建立良种供应基地的油料植物在30种以上。包括主要栽培植物和大量未被充分利用的野生油脂植物,我国木本植物油资源量很大。因此,我国发展木本油料产业的资源优势明显,发展潜力巨大。

(二)我国木本油料资源特点

1木本油料资源丰富性

我国幅员辽阔,纵跨热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带等五大气候带。气候、土壤的多样性,孕育着十分丰富的燃料油植物资源。据《中国油脂植物》记载,我国有108科、397 属、814 种油脂植物,我国油脂植物种类之多在世界上是屈指可数的。我国有富油大科6科,富油中、小科14科以上。美国科学院推荐的适于世界不同气候带栽培的60多种优良能源树种中,几乎有一半原产于我国,或我国已有引种。从这些丰富的油脂植物中可以筛选出大批有发展前途的燃料油植物。

初步调查表明,全国野生木本油料植物含油量在15%以上的约1000种,其中含油量在20%以上的约300种。据不完全统计,我国常见的能源木本油料植物有600多种,其中种仁含油量超过50%的木本燃料油植物有数十种,总面积超过亿亩,年产果量200万吨以上。

2、木本油料资源可再生性

油料植物资源和其它生物资源一样,具有再生性,可以不断地自然更新、繁殖和扩大。这种能力为我们长期利用植物资源提供了可能。并且多年生的木本植物可一年种植,能维持数十年的经济利用期,现实效益高;野生木本油料树种可多次采集、长期利用。栽培植物一年种植多年收获。

3、木本油料资源分布区域性

油料植物在地区分布上差异亦很大。在我国,油料植物从南到北、从东到西、从低海拔到高海拔逐渐减少,其集中分布区域为我国南方亚热带至热带区域,常常在一个不大的区域集中了数千种植物。在山区往往与常绿阔叶林或落叶阔叶林相伴生,而且以野生为主(野生种占总数的75.4%),栽培植物种很少。一般北方分布的种有着很广的分布区,而南方油脂资源分布较零散,仅少数种有集中分布。

4、资源用途多样性

植物资源的多用性,体现在能为我们提供丰富的原料和良好的生存环境。木本油料树种多数具有多样化利用途径。如山茶油是重要的优质食用油,经过精炼可以制成化妆品油,同时茶饼残饼油可以作为生物能源原料。油桐、乌桕曾用于照明用油,同时又是重要的工业原料。樟油是重要的芳香油,在抗战时期直接用于汽车燃油,等等。由于木本油料具有多样化利用特性,对于能源用途开发,有利于传统栽培木本油料规避经营产业风险。

木本油料树种是重要的优质食用油和工业新材料资源。如油茶广泛分布于我国亚热带地区,是目前最优质的食用油。油桐、乌桕是传统工业用油和出口物资,曾经出现替代品导致市场和基地萎缩的现象,但随着产品用途的研发及无公害产品对天然原料需求的增长,油桐等工业用油原料树种生产出现回升。成为退耕还林工程和经济林基地建设的重要树种。

对于油脂植物和精油植物,不同种类具有不同的组成成份。如不同的油脂植物,在脂肪酸的组成、碳链长短、双键数量及位置等千差万别,非常复杂。有人提出某些种类不适合作为生物柴油加工,实际上可以说我们的加工利用技术和机械动力制造业不够发达所致。

5、具有能源潜力的油脂植物和精油植物在分类上的集中性

油料植物种数在科属中分布很不均匀,有些科(属)富含油脂我们称之为富油科(属),有些则称之为贫油科(属),我们所说的富油科(属)是指该科果实、果仁、种子或种仁,其含油量一般在20%以上,并在该科中占有较多的属或较多的种。含100—500种的大科中有6个富油科,它们是:大戟科、樟科、茶科、芸香科、葫芦科、卫矛科。其含油情况及含油属、种数参见1。还有一些大科,如:十字花科有23种(平均含油量34%)、木犀科有16种(平均含油量19%)、忍冬科有16种(平均含油量21%)为油脂植物。含10—100种的中、小科中发现有14个富油科,其中平均含油量在19—29%之间有5科57种,平均含油量在30—58%之间有9科131种,14科合计185种。详情参见2

6、近缘物种主成份相似性

生物的亲缘关系、化学成分与生理活性三者是有关系的,但不一定是正相关。木本油料树种在同属不同物种间在果实内含物组成往往具有明显相似性。如山茶属不同物种包括普通油茶、小果油茶等20多个物种,虽然经济产量、含油率等有差别,在脂肪酸组成方面具有相近性,均在单不饱和油酸占主要地位。油桐属中三年桐果实脂肪酸组成为软脂酸2.75%,硬脂酸1.57%,油酸3.44%,亚油酸8.77%,亚麻酸0.34%,桐酸82.55%,同属千年桐果实脂肪酸组成为软脂酸2.61%,硬脂酸1.61%,油酸9.17%,亚油酸11.51%,亚麻酸0.21%,桐酸74.24%,两物种在主要脂肪酸具有相似性。其它如胡桃属、山核桃属、樟属、山苍子属均具有种间主成份相似性。

精油主成份不但在同属间主成分相似性,同时在不同部位间也存在主成份相似性,如樟科、芸香科、桃金娘科各属物种间各属物种。

7、生产潜力差异性和可栽培性

目前,大多数的能源植物尚处于野生或半野生状态,相对于栽培种,油料资源中野生种有更好的抗逆性。但是,野生资源与栽培植物产量差异很大,野生种经过遗传改良,产油量可以得到提高,生产潜力增加,而且在栽培种中新品种的生产潜力也较普通的栽培种有很大差异。因此,当前人类正在研究应用遗传改良、人工栽培或先进的生物技术等手段提高栽培植物的产量与质量。

对于亚热带地区具有能源利用潜力的主要经济林树种(个别多年生草本)进行调查统计,并比较未采用新品种和已有新品种的生产能力,可见采用新品种进行生产通常可提高1-2倍,高的可达5-8倍。详见表3和表4。

1 国产富含油脂的大科

科 名

含油量*幅度(%)

平均含油量*(%)

含油10%以上种数

占国产种比例**(%)

含油10%以上属数

占国产属比例**(%)

含油主要属

含油主要种

大戟科

7—72

40

42

12

25

39

乌桕属(Sapium 6/9)***

野桐属(Mallotus 6/40)

石栗属(Aleurites 1/1)

油桐属(Vernicia 2/2)

油桐、石栗、木油桐、巴豆、东京桐、橡胶树、麻疯树、白背桐、蓖麻、乌桕、叶底珠、野桐、续随子、蝴蝶果。

樟科

13—67

40

43

13

10

43

樟属(Cimmamomum 7/46)

山胡椒属(Lindera 13/54)

木姜子属(Litsea 12/54)

天竺桂、阴香、樟、云南樟、香叶树、珊瑚礁、黑壳楠、甘?^、木姜子、新木姜子、紫楠、鳄梨、檫木。

茶科

10—64

39

29

14

3

20

茶属(Camellia 22/70)

厚皮香属(Ternstroemia 3/7)

石笔木属(Tutcheria 4/6)

油茶、糙果茶、红皮糙油茶、广宁油茶、茶、普洱茶、越南油茶、厚皮香、硬毛石笔木。

芸香科

11—56

33

28

20

5

21

吴茱萸属(Euodia 9/25)

花椒属(Zanthoxylum 13/45)

吴茱萸、三叉苦、海南三叉苦、臭檀、华南吴茱萸、朵椒、刺椒树。

葫芦科

18—71

36

29

26

13

45

西瓜属(Citrullus 1/2)

南瓜属(Cucurbita 3/3)

栝楼属(Trichosanthes 7/20)

冬瓜、西瓜、红瓜、笋瓜、黄瓜、南瓜、葫芦、菜瓜、丝瓜、木鳖子、栝楼。

卫矛科

10—58

44

26

13

6

54

南蛇藤属(Celastrus 6/20)

卫矛属(Ruonymus 15/125)

苦皮藤、南蛇藤、灯油藤、卫矛、白杜、扶芳藤、大花卫矛、西南卫矛。

* 含油幅度及平均含油量,由于各所分析是分析部位不统一,大部分为种子,一部分为果实或种仁,故仅有相对参考价值。

** 计算是各科的属数和种数可能对近些年发表的心中、新属有遗漏。

*** 每属括号中的数字:分子为该属中含油10%以上种数,分母为该属现能查到的种数。

2 国产富含油脂的中、小科

科 名

含油量幅度(%)*

平均含油量(%)*

含油10%以上种数

占该科国产种数比例(%)

含油主要种

胡桃科

57—60

58

14

55

喙核桃、核桃、薄壳山核桃、胡桃楸。

檀香科

48—66

54

7

33

檀香、华檀梨、硬核。

藤黄科

19—78

45

7

58

胡桐、多花山竹子、岭南山竹子、铁力木。

无患子科

16—71

39

17

41

细子龙、茶条木、复羽叶栾树、无患子、文冠果。

木兰科**

18—62

38

21

28

南五味子、玉兰、木莲、五味子、华中五味子。

松科

17—61

35

24

27

油杉、黄花落叶松、落叶松、云杉、华山松、白皮松、红松、马尾松、云南松、油松。

安息香科

12—61

32

13

17

陀螺果、喙果安息香、楚雄安息香、白花树。

锦葵科

11—38

31

17

32

秋葵、黄葵、陆地棉、苘麻、梵天花。

楝科

16—52

30

11

22

山楝、华溪沙、苦楝、川楝。

肉豆蔻科

16—56

29

7

46

风吹楠、琴叶风吹楠、滇南风吹楠、红光树。

虎皮楠科

10—31

26

6

24

牛耳枫、虎皮楠、交让木。

大风子科

20—54

25

6

25

印度大风子、海南大风子、山桐子、毛叶山桐子、麻波罗。

漆树科

7—69

23

16

48

腰果、人面子、大果人面子、黄连木、漆、盐肤木。

榆科

8—51

19

22

42

油蒲、大叶朴、朴树、山黄麻、榔榆、榆树。

* 此处所列含油量幅度及平均含油量,由于各单位分析时分析部位有果实、种子或种仁的多种情况,故仅有相对参考。

** 不包括八角茴香科。

表3 主要经济林树种未经改良生产能力

名称

分布范围

种植面积

(公顷)

单位面积产量

(/公顷?年)

产业化状况(良、一般、差)

樟树

亚热带地区

3330000

200公斤

小桐子

亚热带地区

330000

500公斤

桉树

亚热带地区

1500000

350公斤

乌桕

亚热带地区

460000

300公斤

油桐

亚热带地区

1860000

250公斤

壳斗科植物

亚热带地区

6660000

600公斤

山苍子

亚热带地区

666000

400公斤

银荆

亚热带地区

333000

8吨干物质

黑荆

亚热带地区

100000

8吨干物质

油茶

亚热带地区

3670000

80公斤

芒草

亚热带地区

4400000

15吨干物质

表4 主要经济林树种优良新品种生产能力

名称

适宜分布范围

种植面积

(公顷)

单位面积产量

(/公顷?年)

产业化前景(良、一般、差)

千年桐品种

亚热带地区

15000

500公斤

油桐品种

亚热带地区

330000

450公斤

樟树优良种源

亚热带地区

1000

500公斤

桉树油用物种

亚热带地区

500

450公斤

乌桕优良品种

亚热带地区

1000

500公斤

栗类品种

亚热带地区

10000

3000公斤

锥栗品种

亚热带地区

1000

3500公斤

山苍子优株

亚热带地区

10

600公斤

银荆优良种源

亚热带地区

100

12吨干物质

黑荆优良种源

亚热带地区

50

12吨干物质

油茶品种

亚热带地区

5000

750公斤

芒草高产集中林分

亚热带地区

10000

20吨干物质

8、外来油料树种适生区域的特异性与狭窄性

任何树种,在自然界中那个都有一定的分布范围,将其引入一个新的区域,必须与原产地的生境差异较小,这就极大地限制了其适生区的范围。一些外来树种如油橄榄、澳州坚果、石栗、鳄梨、薄壳山核桃等木本油料树种引种我国后,其生长范围较狭窄,气候原因可能是它们生长的限制因子。油橄榄在我国引种历史长达二十多年,迄今只有少数品种在个别地区取得一定的经济效益,而大量品种由于不抗病或结实低,造成了浪费。因此在引种过程中,应提高科技含量,增加驯化手段,增加其抗性,将外来树种得优良性状与当地树种的抗逆性相结合。

(三)我国木本油料树种的研究利用现况及发展趋势

除以能源为目标之外,我国对于主要木本油料树种研究具有一定的基础。但对于木本油料树种的研究进展不一,主要集中在具有良好生产潜力的少数树种。在六五、七五期间纳入国家攻关项目研究的主要树种有油桐(含千年桐)、油茶、核桃,分别设立6个攻关专题进行研究,其中油桐、油茶方面的4个专题由中国林科院亚热带林业研究所主持,广西、贵州、江西、湖南等10多个单位参与攻关项目研究。油茶、油桐分别选出了一批品种、无性系,建立了多个育种资源库,形成了较为成熟的丰产栽培技术。北方核桃研究也在中国林科院林业研究所的主持下在良种和栽培技术上分别取得较明显进展。其它木本油料树种如乌桕、巴旦杏、榛子等具有地方特色的木本油料树种也在有关单位的研究下取得进展。但自八十年代中期开始,受到经济效益和替代品的出现,我国木本油料生产和研究工作出现了波动,由于国家科研计划和省科研计划支持,油茶、油桐、乌桕、核桃等为主的木本油料树种科研仍在以高产优质为主要目标开展研究,中国林科院亚热带林业研究所和林业研究所在原有的基础上对重点木本油料树种进行研究,保存了很大一部分育种材料。当前,经济发展受到能源和其它资源的制约越来越明显,重视生物质能和生物质原料,已成为社会发展的战略举措。

木本油料植物以其适应性强、不占用良田耕地等栽培特点,近年作为能源化开发的重要内容。湖南省林科院等单位研究表明,油茶、油桐、乌桕、麻疯树、光皮树、黄连木等树种不但可用于制取生物柴油,并具备一定的经济可行性。针对木本油料树种为能源利用目的的专用加工企业也已在各地纷纷建立,如针对油桐、乌桕资源的宁波杰森农业公司,针对小油桐(小桐子、麻疯树)的贵州中水能源发展有限公司等。中国林科院林产化工研究所获得了由“天然油脂制备生物柴油新技术的研究”的成果。

(四)发展木本油料植物作为生物柴油原料有重要的战略意义

木本油料植物资源是一种可更新的能源资源,具有再生性,可以做到一次种植,多年收益。木本油料植物有一个共同的特点,就是具有野生性,耐旱、耐贫瘠,适于山地和丘陵地区生长,可在荒山荒地栽培,不与粮棉争地,而且是栽种一次收获多年。如种植油茶新品种,一般3-5年可以开花结果,7年至8年进入盛果期,其寿命可达100年以上;核桃树能结果100年至200年;油橄榄寿命长达200年。木本油料植物抗逆性强,管理比较容易,出油率不低。以产量而言,只要经营得好,油茶亩产油可达25公斤至30公斤,小面积甚至50公斤以上,油橄榄和核桃亩产油可达50公斤以上。同时木本油料植物资源又是一种“环境”资源,它除了提供能源外,还具有绿化荒山,防止水土流失,改善生态环境和农林牧生产条件,维护生态平衡等作用;此外,它还可以增加农民收入,振兴农业经济发展,还将逐步加强我国在能源方面的独立性,减少对国际石油市场的依赖,可以在保障能源供应、稳定经济发展方面发挥积极作用。木本油料具有巨大的开发潜力和广阔的发展前景,对于未来生物能源的发展具有不可替代的作用。

我国人均耕地仅1.43亩,不及世界平均水平一半。但我国林地面积巨大,占国土面积69%,其中现有宜林荒山荒地5471万 hm2,可以用来发展木本能源林。因此,因地制宜,充分利用边际性土地种植能源植物是我国增加生物质能源的重要途径。土地资源加上丰富的燃料油植物资源,为我国发展人工燃油植物林提供了丰富的物质基础。因此,结合我国正在全面实施的退耕还林生态工程,充分利用山地资源,因地制宜进行燃料油植物树种资源的选择和建设,不仅可以绿化荒山,恢复植被,对减少水土流失、改善生态环境和农林牧生产条件,增加农民收入以及振兴农业经济发展将会起到积极的作用,还可以为我国生物质能源提供充足的可再生原料,逐步加强我国在能源方面的独立性,减少对国际石油市场的依赖,保证生态工程的可持续发展,保障能源供应、稳定经济发展,是具有中国特色的生物柴油发展的必由之路。从长远来看是利在当代,功在千秋的好事。

二、主要木本油料资源及选育

1、油桐(含三年桐、千年桐、石栗)

油桐属大戟科落叶乔木,是我国重要的木本油料树种。世界上种植的油桐有6种,作为栽培植物以原产我国的三年桐和千年桐最为普遍。油桐属大戟科,落叶乔木。三年桐学名油桐,长得快,结果早,产量高,盛果期可达20年~30年。千年桐学名木油桐,因果皮有皱纹,又称龟背桐,寓意长命百岁。千年桐比三年桐高大,有10多米,树龄较长。油桐种子榨出的油叫桐油;木油桐种子榨出的油叫木油,质量稍逊。石栗主要在南方作为行道树应用,目前仍未作为商品栽培。

油桐具有早实丰产特点,三年桐2-3年开始结实,盛果期可达到15-30年;千年桐4-5年开始结实,盛果期可达到30年以上。一般生产林分产油量在5-10公斤,采用优良品种建立的丰产林产量在30-50公斤,小面积示范林可达到50公斤以上。含油率54%-68%。油桐适用于多种栽培模式,可用纯林经营和桐农间种模式经营。

19世纪末20世纪初,美国、澳大利亚、阿根廷、巴拉圭、马拉维、前苏联等40多个国家相继从我国大量引种,但多数国家引种不成功。引种成功且保持一定出口量的国家只有阿根廷和巴拉圭。80年代以来,阿根庭桐油平均年产量约1.8万吨,巴拉圭约1.3吨。目前,世界油桐总面积214万公顷(3200万亩),常年桐油产量14万吨左右,年国家贸易量3—4万吨,市场价格每吨1100—1300美元。

总面积

(万亩)

桐籽产量

(万吨)

桐油产量

(万吨)

桐油国际销售量/(万吨)

桐油市场价格

(美元/吨)

3200

42

14

3—4

1100——1300

桐油是产区早期传统的照明用油,同时具有巨大的生物新材料利用价值。随着化学工业的发展以及对桐油化学研究的深入,桐油应用技术已渗入到社会各个领域。例如在电子工业的印刷电路板制造,机械工业防腐、润滑、运输业的飞机、轮船、潜艇、汽车和火车以及民用建筑的涂料等行业都得到广泛应用。可直接或间接利用桐油开发的产品有2000多种。据日本专利报导,近年桐油已广泛用于集成电路、快干印刷油墨渍漆、机电绝缘涂料、装饰涂料等方面。国外用桐油为原料生产的产品已有300多种。

我国桐油产量较,质量优于阿根廷、巴拉圭等国的桐油。因此,日、俄、美等主要进口国都进口我国的桐油。八十年代日本年均进口中国桐油为7640吨,占其总进口量的71.1%(见表5)。

表5日本桐油年均输入量单位:吨

国家

中国

巴拉圭

阿根廷

其他

合计

数量

7640

1879

1099

130

10748

占%

71.1

17.5

10.2

1.2

100.0

我国油桐分布在北纬20°15′~34°30′,东经99°40′~122°07′之间,包括15个省(区)的近70个县;有油桐生产基地县50个,主要分布在重庆、四川、贵州、湖南、湖北、云南、江西等省。其中以四川、贵州两省面积最大,约占全国总面积的50%。油桐目前生产区域较为集中,主产区群众有传统的油桐生产经营习惯。据统计,全国油桐栽培面积1942年为634万亩,1949年为1132万亩,1957年为2266万亩;1995年为2828万亩,占世界总面积的88%。桐油平均年产量60年代为8.8万吨,70年代为9.7万吨;1995年为10.9万吨,占世界总产量的78%。可见我国是名符其实的桐油主产国。

油桐栽培区

油桐的种子主要产物是桐油,一般未经改良良种进行生产的林分每hm2可产桐油300kg,采用优良品种进行生产的林分每hm2产油量可达到700 kg以上。我国是世界上最大的桐油生产国,桐油年产量达10万t以上,占世界桐油产量的80%,占世界销售量的60%。桐油是优质环保型新材料和新能源材料。油桐在集约生产管理条件下,可产750 L/公顷的生物柴油原料。另外,随着技术进步,副产品利用具有较高效益,100kg桐饼干馏、分馏后还可制得汽油3 kg,煤油6 kg,柴油7~8 kg。由于油桐具有很高的生物能源和生物新材料方面的利用潜力,当前利用大面积的丘陵山地发展油桐能源林,开发能源新产品,对缓解能源危机,增加山区经济效益有着重大意义。

油桐主要良种选育技术进展

油桐科学研究起步较早。国家“六五”、“七五”分别立项进行攻关,由中国林科院亚热带林业研究所主持,广西、贵州、湖南、四川等各油桐产区参加下取得重大技术进展,为油桐规模丰产林基地建设提供良好的资源基础。

(1)总结整理了大量的油桐农家品种,主要有大米桐类群、小米桐类群、对岁桐类群和座桐类群,合计品种69个;

(2)选育出了一大批三年桐新品种,主要包括光桐3号、6号、7号家系,油桐自交系杂交品种杂4、杂1、杂16及9613等;

(3)选育出了一大批千年桐新品种,包括浙皱7号、桂皱27号等;

(4)建立了全国6个油桐育种资源保存基地,主要油桐育种资源保存基地仍保存完好(浙江省金华市);

(5)研发油桐无性系扩繁技术和三当苗培育技术。

2、乌桕(Sapium sebiferum

乌桕又名蜡子树、木油树,果实外有白蜡,所以又名白蜡果。同属有9个物种,作为油脂为目的栽培价值最大为乌桕。乌桕原产我国,约有1500多年的栽培历史,是中国南方著名的工业油料树种。建国以前,由于我国电力落后,以乌桕油脂作为主要的照明用油,消耗用量大。上世纪七十年代以来,由于电力工业发展迅速,照明用乌桕油脂被电气取代。乌桕桕籽出油率高达40%以上。与油茶、油桐和核桃并称为我国四大木本油料植物。现在,人们已经培育成许多优良品种,如葡萄桕、鸡爪桕、铜锤桕等。它们树势健旺、适应性强、结果多、产量高。自秦岭、淮河流域以南到两广、云贵高原都有种植,其中浙江产量占全国的1/3,质量最好。

我国乌桕地理分布区为北纬18°31′%26shy;—36°,东经99°—121°41′,在秦岭—黄河一线以南,甘肃南部和云南西部为西界,海南岛南部为南界,浙江东部为东界。生产区域也相对集中,主要有:1、汉江谷地产区;2、大别山产区、3、浙皖山丘产区、4、浙闽山丘产区、5、长江中下游南部山丘产区、5、金沙江河谷产区。生产林分为700万亩,桕籽总产量为 22.5万吨。

乌桕的用途很广。桕蜡是肥皂、胶片、塑料薄膜、蜡纸、护肤脂、防锈涂剂、固体酒精和高级香料的主要原料;皮油还含有约14%的甘油,是制造硝化甘油、环氧树脂 、玻璃钢和炸药的重要原料。用种仁榨得的青油(梓油或桕油),可以制造高级喷漆。

乌桕种子可榨取24%~26%的桕脂和16%~17%的桕油,种子含油率45%左右,每公顷乌桕年产油800~1100kg,经过化水解可制造成生物柴油,是非常理想的能源树种,因此被日本誉为“绿色原子弹”。

乌桕栽培区

乌桕主要良种技术进展

(1)整理总结出一批乌桕农家品种,主要有:长穗中粒葡萄桕类群、长穗小粒葡萄桕类群、短穗大粒葡萄桕类群、短穗中粒葡萄桕类群、短穗小粒葡萄桕类群、多杈大粒鸡爪桕、多杈中粒鸡爪桕、多杈小粒鸡爪桕、大粒鸡爪桕、中粒鸡爪桕、小粒鸡爪桕。

(2)选育出分水葡萄桕1号、选桕1号、选桕2号、铜锤桕11号等4个优良无性系,盛果期产籽在2000公斤/公顷以上。

(3)建立了乌桕育种资源保存基地及品种园、采穗圃等制种基地(浙江);

(4)解决了三当育苗技术,加快良种苗木繁殖速度;

(5)已建以能源林为目标的试验示范林(浙江)。

3、油茶(含山茶属其它油用物种近20种)

油茶系山茶科山茶属植物,是我国南方重要的油料作物,已有2300多年的栽培历史。我国有丰富的油茶资源,总面积达到5500万亩,年产油茶籽87.5万t,年产茶油21.9万吨。茶油中含不饱和脂肪酸90%以上,其中油酸含量在80%以上。茶油的物理化学性质与橄榄油极为相似,它的脂肪酸组成和甘油三酯结构实质上与橄榄油相同,主要脂肪酸——油酸含量达80%左右。

我国有17个省、1100个县区有油茶资源,主要分布在我国长江流域及以南地区。除此之外,只有越南、缅甸、泰国、马来西亚和日本等国有少量分布,其产量基本可以忽略不计。油茶适生于低山丘陵地带,油茶广泛分布于我国亚热带的南、中、北三个地带,湖南、江西、广西、福建、浙江、安徽等17个省(区)、1100多个县市。油茶物种主要有普通油茶、小果油茶、越南油茶、浙江红花油茶、攸县油茶、广宁红花油茶、腾冲红花油茶和宛田红花油茶等十几个种,普通油茶栽培面积最广,小果油茶单产及含油率较高。在我国油茶总面积中,普通油茶占了90%以上。

我国油茶大面积在六、七十年代发展起来。由于当时没有选育出良种,采用实生种子播种育苗或造林,导致目前大面积产量不高。采用一般品种造林优良的壮年油茶林,只要加强经营管理,一般能产25-30公斤油,高的甚至产40-50公斤。按现行每公斤毛油10元计算,亩产收入在500-1000元,而且花工少、成本低。茶油除了食用外,还可做机器润滑油、铁器防锈油、人造奶油、肥皂、蜡烛;茶枯可以开发成多种副产品,尤其是茶皂素,现代医学证明有着很多生物学活性,可以开发成有机肥料和土农药的原料,茶壳可制碱、烤胶,在工业上有广泛的用途,有着广阔的市场前景。作为茶籽的最大生产国,积极开展油茶籽综合开发利用,将会带来很大经济效益。

油茶榨油后产生大量茶饼约65.6万吨,可生产残饼油3.28万吨。近年来油茶残饼和残

油茶栽培区

饼提取的浸提油已有相当一部分开始利用。相对初榨油来说,由于采用溶剂,作为食用价值相对较低,但可以用于工业原料开发。随着油茶基地建设和低改工作的开展,总产量将呈上升趋势,油茶饼和浸提油数量也将增加。

油茶主要良种技术进展

油茶科学研究起步较早。国家“六五”、“七五”分别立项进行攻关,由中国林科院亚热带林业研究所主持,广西、贵州、湖南、江西等各油茶产区参加下取得重大技术进展,为油茶规模丰产林基地建设提供良好的资源基础。

(1)、筛选了优良的油用物种,油茶除了普通油茶外,提出了具有良好油用潜力的有小果油茶、浙江红花油茶、越南油茶、长瓣短柱茶、广宁红花油茶、宛田红花油茶、腾冲红花油茶等20多个;

(2)总结整理了大量的油茶农家品种,主要岑溪软枝油茶、永兴中苞红球、葡萄茶、衡东大桃、阳春油茶、巴陵油茶、龙眼茶、宜春白皮中子、望漠油茶、鄂东大红果、石市红皮油茶,合计品种30个以上;

(3)、以亚热带林业研究所主持的国家攻关协作组选育出了一大批油茶新品种,主要包括亚林4、亚林9、亚林1、湘林1、湘林2、湘林3、湘林5、湘林6、湘林7、湘林10、赣林1、赣林2、赣林3、赣林4、赣林6、赣林7、赣林8、桂2、桂4,共计19个;

(4)、由亚热带林业研究所主持的油茶优良无性系选育研究组,选出优良无性系品种20个,其中2个由主持单位亚热带林业研究所申请浙江省林木良种审定,18个委托参加单位亚林中心在江西申报了品种审定,现已在江西、湖南、浙江、安徽等省大量应用。江西分宜长埠基地所有品种均为该研究组推出的优良品种。主要品种有:大果寒露1号、2号、GLR长林1—18。试验区分无性系产量34-76公斤油;

(5)、建立了我国油茶育种资源保存基地和育种基地,主要有江西分宜油茶育种资源保存基地、浙江省金华、富阳油茶育种资源保存基地。目前保存油茶优良育种材料1000多号。

(6)、由亚热带林业研究所研发的油茶芽苗砧嫁接技术,成为目前全国油茶品种苗木生产的主要技术手段。

4、核桃类

核桃(Juglans regia, Persian walnut)和云南薄壳核桃(Juglans sigillata, Yangbi walnut)。

核桃是经济价值很高的树种,核桃产品历来是我国传统的出口商品之一。在国际市场上,核桃同扁桃、腰果、榛子一起并称为“四大干果”,世界上有三十多个国家发展核桃生产。目前栽培较、较集中的国家有美国、土耳其、中国、意大利、前苏联、南斯拉夫、法国等二十多个国家。

我国核桃栽培历史悠久,也是世界核桃生产大国,早在两千多年前就有种植,除了核桃和铁核桃种作为坚果栽培外,核桃楸作为果材兼用栽培。建国后发展很快,栽培区域扩大至24个省区,以河北、山东、山西、陕西、甘肃、云南、贵州和新疆南部为主产区。目前,我国核桃的种植面积约91.75万公顷,1.5亿株左右,其中结果树约6000万株。其中以云南、山西、陕西、河北等省核桃分布最广,产量最多,云南省的漾濞,陕西省的商洛,河北省的陇沙,贵州省的毕节、威宁,山东省的历城,新疆的和田、喀什、阿克苏等地是我国核桃的著名产区。2005年我国核桃总产量超过43万吨,位居世界首位,其中云南、四川、陕西和山西省的产量占总全国总产量的60%以上。

我国主要核桃生产区2005年产量 (吨)

云南

陕西

四川

山西

河北

甘肃

新疆

河南

辽宁

山东

北京

全国

84433

62453

60814

48558

38401

28957

23055

21652

21092

14394

12442

436862

核桃在我国的分布范围比较广泛,从北纬21°~44°,东经75°~124° 间均有种植,但主要分布在暖温带和北亚热带。按地理气候因素、生物学特性、社会经济因素、栽培规模结合行政区划,可将我国核桃自然分布和栽培区域分为6个分布区。

1.东部沿海分布区:包括河北、北京、天津、辽宁、山东、湖南及安徽北部;

2.西北黄土区分布区:包括山西、陕西、甘肃、青海、宁夏;

3.新疆分布区:包括新疆南部和北部;

4.华中、华南分布区:包括湖北、湖南、广西中部和西部;

5.西南分布区:包括云南、贵州和四川;

6.西藏分布区:包括西藏南部和东部。

核桃栽培区

核桃是一种珍贵的木本油料果树,核桃果经充分晒干后人工取仁,出仁率为50%左右。优质核仁为淡黄色或琥珀色,核桃仁营养丰富而味美,可生食,是很好的滋补品,也是制作糕点的原料。据分析,每100克核桃仁中含有65-70克脂肪,17-19克蛋白质,5.4克碳水化合物,1.1克纤维素,1.9克灰分,43毫克Ca,338毫克P,3.9毫克Fe,0.16毫克胡萝卜素,0.3毫克硫铵素,0.16毫克核黄素,1.7毫克尼克酸,3毫克抗坏血酸等。一般核桃仁含油在40%-65%之间,高者可达75%以上。核桃油中含有90%以上的不饱和脂肪酸,其中棕榈油约8%,硬脂酸2%,油酸18%,亚油酸63%,亚麻油9%,肉豆蔻酸0.4%。

我国也是核桃出口大国,贸易量仅次于美国,1978年我国生产核桃不到12万吨,1994年突破20万吨,接下来的几年,我国核桃产量增长很快,2000年已突破30万吨,2003年产量达到39万吨(图9)。核桃是我国传统出口创汇产品,2001年我国出口核桃仁9376吨,换外汇2636万美元;2002年出口核桃仁6721吨,换外汇1978万美元;2003年出口核桃仁8515吨,换外汇2584万美元。

核桃主要良种选育技术进展:

核桃的良种选育工作在我国起步较早,国家自“六五”以来多次立项进行攻关,已选育出大量的优良品种,我国从1990年开始就选育出了16个早实核桃新品种。此后,全国各地相继又选育出了28个早、晚实核桃新品种。与此同时,也从国外引进了一批核桃品种,所有这些都为核桃规模丰产林基地建设提供良好的资源基础。

目前,我国早实核桃主要品种系列有:辽核1号、中林1号、鲁光、丰辉、中林5号、绿波、新早丰、西林2号、陕核1号、京861、辽核4号、香铃、温185、扎343、薄壳香、元丰等。晚实核桃品种有:晋龙1号、晋龙2号、西洛1号、西洛2号、西洛3号、西洛4号。铁核桃品种有:云南泡核桃、三台核桃、细香核桃等。

引进的主要国外核桃品种有:哈特利、强特勒、契可、维纳等。

5、山核桃类

薄壳山核桃(Carya illinoensis, pecan)为优质干果树种,又名美国山核桃或长山核桃,19世纪末引入我国,最早在苏、浙、闽、赣等省有零星栽培。近年来我国温带以南地区和云南也开始较大面积引种栽培。该树种性喜温暖湿润,坚果大,长椭圆形,壳薄仁大,味美质优。目前在浙江杭州、云南玉溪建立较大规模栽培基地。在平原和土层深厚的山地具有良好的适应性。盛果期干果产量150-200公斤,种仁含油率在60%-72%。薄壳山核桃九五以来育种工作进展较大,由亚热带林业研究所主持建立了我国最大的薄壳山核桃保存基地2处,收集保存品种和优良单株等育种材料116个;选育了5个高产稳产新品种,其中3个通过浙江省林木品种审定委员会审定;采用优良新品种建立了良种采穗圃,苗木扩繁技术取得突破,嫁接成活率稳定在80以上。

山核桃(Carya cathayensis, Cathay hickory) 是木本油料优质干果树种。出仁率46%左右,出油率29%左右,果仁含油脂达74%以上,是含油率较高的树种。果仁含蛋白质18.3%,还含有丰富的维生素及多种微量元素。山核桃油中含易被人们消化吸收的不饱和和脂肪酸达95%以上,可防治冠心病、高血压、心肌梗塞等老人疾病,亦有润肺、肠、滋补肾脾作用。山核桃主要分布浙江西部、皖南山区和大别山区,总面积在80万亩左右。平均干果产量25-30公斤,优良林分有达到亩产100公斤以上。良种选育方面相对进展较缓慢。目前浙江林学院进行了优树选育工作,繁殖技术也在进展中。

湖南山核桃、贵州山核桃和越南山核桃分布区相对较小,果实利用价值较低,目前多用于榨油。均未经过遗传改良。

6、油橄榄

油橄榄是目前世界上著名的常绿木本油料树种之一。是一种重要天然优质食用木本油料资源具有很高的经济价值。油橄榄在欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋洲等世界的大部分国家和地区都有栽培。油橄榄的果实外形呈椭圆状,15-30毫米,直径15-20毫米成熟果实的果皮呈深绿色至深褐色、核中含仁。根据分析成熟后的鲜油橄榄皮占果实的1%-2%,果肉占63%-86%,核占10%-30%,仁占2%-6%。整粒油橄榄含油在30%-35%,属于高油分的木本油料植物之一。

一般实生苗十年左右,嫁接苗六、七年便开花结果。结果期时间长。油橄榄的每亩产油量平均在40-60公斤,50年之内为盛果期,50-100年内是稳产期。

在我国从60年代起开始了油橄榄的批量引进,并在全国以亚热带地区进行试验,从结果看我国大部分地区不适合于油橄榄栽培。目前在甘肃南部武都一带表现较好、生长结实正常,部分种植园产量可达到原产地标准。引进了一批栽培品种并进行批量品种苗木繁殖。

7、榛子

我国榛属植物有8种2变种,其中平榛分布广泛、资源丰富,是商品榛子的主要生产种。主要分布于我国黄河、秦岭以北,资源与产量最多为黑龙江、内蒙古、吉林、辽宁、河北。辽宁经济林研究所引进了欧榛品种,并通过平榛与欧榛杂交,得到平欧杂种。平欧杂种表现出了抗寒、丰产、丰产、适应性强等特点。

8、香榧

榧树属我国有4个物种。香榧(Tooreya grandis, Chinese torreya)也是我国优质干果树种,是该属中最具商品栽培价值的物种。香榧分布于我国长江以南包括江、浙、皖、赣、闽、湘、鄂、黔、滇等10个省,天然分布呈间断分布。主要产区以浙江省为主,其次为安徽省。嫁接苗在10年以后进入经济投产期,15年以后进入盛产期,产量逐步提高。香榧盛产期产量为200公斤干果,出油率50%以上。长期以来,由于香榧结果期晚,香榧良种选育进展较慢。香榧改良工作进展较大的浙江省东阳香榧研究所和浙江省诸暨林科所,分别选出了优良单株,完成了嫁接苗木培育技术和规模化造林技术,为香榧生产基地化打下良好基础。

9、巴旦杏(Prunus amygdalus)

巴旦杏为李属桃亚属植物,该属我国有7个物种,具有商品栽培物种为巴旦杏。该物种在我国山东、河南、山西、陕西、河北、内蒙古、甘肃等地有少量引种。规模栽培仅限于天山以南。新疆现有栽培面积2万hm2,产量在100-200吨。

10、其它油脂类木本油料

文冠果:文冠果是无患子科文冠果属落叶小乔木或大灌木, 也可栽培为高大乔木。文冠果自然分布于陕西、山西、河北、内蒙古、宁夏、甘肃、河南等地, 其中以陕西、山西、河北、内蒙古比较集中。文冠果是我国特有的优良木本油料树种,种子含油量为45%~50%, 种仁含油量为70%。油黄色而透明, 具药用功效, 油饼可作饲料和肥料。另外它的叶经加工可以代茶饮, 同时还是优良的绿化树种。

黄连木:是漆树科落叶木本油料及用材树种。黄连木在中国分布很广, 北起河北、山东, 南至广东、广西, 东至台湾, 西至云南、四川、甘肃, 其中河北, 河南、山西、陕西等省分布最多。黄连木喜光, 不耐严寒; 在酸性、中性和微碱性土壤上均能生长。黄连木种子含油率42.5%, 出油率20%~30%。

我国作为木本油料栽培主要树种还有腰果、椰子。另外在各地小面积栽培还有阿月浑子、蝴蝶果、翅果油树、元宝枫、红松、华山松、麻疯树、乌榄等等。

另外,我国还有丰富的野生木本油料经济树种,由于资源分散,利用成本较高。

11、精油类木本油料

油脂类木本油料大多数含量在果实中。而精油类木本油料通常全株各器官含有主要成份,包括树干、树皮、根、茎、叶、花、果。抗战时期,由于能源短缺,樟树精油曾经用作汽车燃油。

该类植物以樟科中的樟属及桃金娘科的桉属最为著名,其主要树种分别选出了高精油含量的树种和良种,具有成熟的无性繁殖技术和短周期矮林作业生产技术、材油兼用生产技术。具备进行规模化生产的技术条件。主要树种有:樟、黄樟、沉水樟、猴樟、云南樟、八角樟、银木、湖北樟、细毛樟、尾叶樟、岩樟、毛叶樟、阔叶樟、长柄樟、米槁、油樟、坚叶樟、短序樟及樟属桂组、山苍子属、桉属等等。

三、发展木本油料生物能源的建议

1、木本油料资源多样性,不同物种具有不同的主成份。有些木本油料树种并不是不适合于做生物柴油原料,只不过目前条件下受到利用技术和动力制造业的限制;

2、建立生物柴油生产物种重点放在栽培基础好,生产集中连片,分布区域广,技术条件好的物种上;

3、原料成本问题是木本油料进行生物柴油开发需要考虑的问题。相对来说栽培性强的物种栽培成本较低,栽培性较弱的物种成本较高,野生利用成本最高。对于栽培木本油料树种来说原料价格偏高的问题可以通过如下途径解决:1)通过扩大栽培面积的办法,提高供应量,改变原料价 高的问题;2)通过建立生态经济型复合模式如间种(如桐农间种)、退化地营造生态经济林(如盐碱地造乌桕林、石漠化下坡地造油桐林);3)充分利用大量副产品(如油茶残饼油);4)充分利用大量经济林果壳和籽壳;

4、建议不要将能源林与食用林对立起来。从长远看,饱和的食用油完全可以转化为能源用途。对于木本油料经济林树种,进行能源利用可以规避市场风险,提高综合经济效益,反而克服经济林树种生产大起大落情况。很多人提到油桐价格问题,正因为当时工业用途减少,当时又未进行能源利用,造成原料无出路导致生产萎缩,从而造成目前环保需求使桐油价格上涨。只要有稳定出路,反而可以促进油桐生产发展,从而降低原料价格;

5、要科学合理地评价现有木本油料资源,才能制定合理的利用途径。特别是对于个别野生树种,特别需要进行选种、栽培区域试验与划分后进行规模种植。在此前不宜肓目扩大栽培规模。对于现有大宗木本油料树种,是通过几十年生产实践选择结果,一般情况下在生产潜力等方面肯定是最优的。作为木本油料能源树种,首先应从大宗树种开始。

主要参考文献

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[2] 戴宝合主编,野生植物资源学,农业出版社,1993

[3] 方嘉兴等主编,中国油桐,中国林业出版社,1998

[4] 庄瑞林等主编,中国油茶,中国林业出版社,1988

[5] 张克迪等主编,中国乌桕,中国林业出版社,1994

[6] 中国树木志编委会主编,中国主要树种造林技术,中国林业出版社,1981

[7] 全国油桐科研协作组主编,中国油桐主要栽培品种志,湖南科学技术出版社,1985

[8] 韩宁林等主编,香榧栽培技术,中国农业出版社,2006

[9] 李飞主编,中国樟树精油资源与开发利用,中国林业出版社,2000

[10] 李昌珠等编,生物柴油—绿色能源,化学工业出版社,2005

[11] 吴耕民编著,木本食用油料作物栽培,上海科学技术出版社,1982

[12] 中国农业年鉴,2005

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作者:0car0.com 来源:chinaev

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