張慧沖，潘文婷，裘長(zhǎng)海

（1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山245041；2.休寧縣山斗林業(yè)站，安徽休寧245421）

黃山市能源植物資源及利用

張慧沖1，潘文婷1，裘長(zhǎng)海2

（1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山245041；2.休寧縣山斗林業(yè)站，安徽休寧245421）

調(diào)查表明，黃山市能源植物資源豐富，有175種，隸屬于158屬，64科，主要分為油脂植物和產(chǎn)乙醇植物二大類(lèi)。在此基礎(chǔ)上分析了能源植物特點(diǎn)及利用的優(yōu)點(diǎn)，提出幾點(diǎn)開(kāi)發(fā)利用的建議。

黃山市，能源植物，開(kāi)發(fā)利用

石油是不可再生能源，故它的枯竭是不可避免的。隨著石油能源的不斷面臨枯竭，人們開(kāi)始在世界范圍內(nèi)尋找替代能源。所以許多國(guó)家都在進(jìn)行替代能源的研究，能源植物（energy plants）的研究便應(yīng)運(yùn)而生了?？勺鳛槟茉吹闹参锓N類(lèi)很多，主要是某些農(nóng)作物及有機(jī)殘留物，林木、森林工業(yè)殘留物，藻類(lèi)、水生植物也是有待開(kāi)發(fā)的能源植物。使用植物作為能源，可以作為固體燃料，或借助科學(xué)方法轉(zhuǎn)換為炭、可燃?xì)饣蛏镌偷取Ａ謽I(yè)能源方面，培植生長(zhǎng)快、光合作用效率高、繁殖力強(qiáng)的植物在國(guó)外已受到重視。森林能源的利用方法有兩種，一是通過(guò)干餾來(lái)提取煤氣、焦油和炭；二是直接進(jìn)行燃燒，石油植物也是近年來(lái)開(kāi)辟的一個(gè)新領(lǐng)域。美國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者卡爾教授，早在1984年首次開(kāi)發(fā)出了人工石油植物，得到每公頃120-140桶原油的收成。美國(guó)現(xiàn)已種植石油植物達(dá)幾百萬(wàn)畝之多，英國(guó)也開(kāi)發(fā)了150萬(wàn)畝，而瑞士更制訂計(jì)劃利用植物石油取代全國(guó)半數(shù)石油消耗量。[1~3]

能源植物通常指那些具有合成較高還原性烴的能力、可產(chǎn)生類(lèi)似石油成分可替代石油使用或作為石油補(bǔ)充產(chǎn)品的植物，以及富含油脂、淀粉的植物。其主要包括富含碳?xì)浠衔镏参铮礋N類(lèi)成分的能源植物）和富含碳水化合物植物（即經(jīng)加工處理后得到燃料乙醇的能源植物）。能源植物的開(kāi)發(fā)利用具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.能源植物資源是綠色潔凈資源，不會(huì)污染環(huán)境；2.它屬于可再生資源，能有計(jì)劃地種植和開(kāi)采；3.能源植物分布面積廣，成本低廉，易于普及推廣；4.植物能源使用安全。發(fā)展能源植物符合當(dāng)前國(guó)際低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，有利于提高山區(qū)農(nóng)民的收入，對(duì)發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)具有重要意義。[1~7]

因此，對(duì)綠色能源植物資源進(jìn)行普查是一項(xiàng)很有必要的工作，本文主要調(diào)查了黃山市的能源植物資源現(xiàn)狀（不包括燃料發(fā)電植物），并進(jìn)行了初步的分析研究，旨在為黃山市能源持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 黃山市自然概況

黃山市位于安徽省最南端，東南與浙江省接壤，西南與江西毗連，東北和西北分別為該省的宣州市和池州市。介于29°24′-30°31′N(xiāo)、117°12′-118°53′E之間，面積9807km2，占安徽省面積的7.54%。包括三區(qū)（屯溪區(qū)、徽州區(qū)、黃山區(qū)）四縣（歙縣、休寧縣、黟縣、祁門(mén)縣）及黃山風(fēng)景區(qū)。境內(nèi)海拔最高為黃山的蓮花峰1873m，最低為歙縣街口90m，其群峰聳立,丘谷錯(cuò)列，河溪迥環(huán)。由多條溪流匯集成的新安江自東向西經(jīng)休寧、屯溪、歙縣至千島湖入錢(qián)塘江,流域面積5000km2,西北部和北部的溪水則流入長(zhǎng)江。丘陵山地土壤以紅黃壤為主，隨海拔升高，依次分布有山地黃壤和灌叢草甸土，沿河洲地分布著沖積性潮土、砂土。

黃山市屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫15.4℃-16.8℃，年日照時(shí)數(shù)1731-1922h，無(wú)霜期為230d，年降雨量1295-1702mm，年蒸發(fā)量1400mm，相對(duì)濕度為78%。植被主要是中亞熱帶常綠闊葉林與落葉闊葉混交林，也有針闊混交林和山地灌叢草甸。全市植被覆蓋率高達(dá)75%，境內(nèi)有牯牛降國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，清涼峰、休寧嶺南和六股尖、黃山區(qū)十里山和九龍峰、黟縣五溪山、祁門(mén)查灣、徽州區(qū)天湖8個(gè)省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，黃山、齊云山、徽州3個(gè)國(guó)家森林公園,如此復(fù)雜多樣的生態(tài)環(huán)境為生物的生存創(chuàng)造了條件，也為能源植物的多樣性創(chuàng)造了條件。[8]

2 調(diào)查方法

在黃山風(fēng)景區(qū)生物多樣性調(diào)查（《黃山風(fēng)景區(qū)生物多樣性本底調(diào)查》和多年黃山市野生動(dòng)植物資源調(diào)查的基礎(chǔ)之上，主要調(diào)查黃山市能源植物資源的種類(lèi)、可利用部分及其主要成分，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，統(tǒng)計(jì)表明，黃山市能源植物資源，有175種（包括種以下分類(lèi)單位），隸屬于158屬，64科,見(jiàn)表1。

表1 黃山市能源植物種類(lèi)及作用

科名屬名（種數(shù)）作用胡桃科山核桃屬Carya（1）種子油青錢(qián)柳屬Cyclocarya（1）樹(shù)皮可發(fā)酵胡桃屬Juglans（1）果實(shí)可榨油楓楊屬Pterocarya（1）果實(shí)可發(fā)酵樺木樹(shù)榿木屬Alnus（1）樹(shù)莖可發(fā)酵樺樹(shù)屬Betula（1）樹(shù)莖可發(fā)酵鵝耳櫪屬Carpinus（1）種子油榛屬Corylus（1）果實(shí)可榨油殼斗科栗屬Castanea（3）果實(shí)可發(fā)酵栲屬Castanopsis（3）果實(shí)可發(fā)酵石櫟屬Lithocarpus（2）果實(shí)可發(fā)酵麻櫟屬Q(mào)uercus（8）果實(shí)可發(fā)酵榆科糙葉樹(shù)屬Aphananthe（1）果實(shí)可榨油樸屬Celtis（1）種子油刺榆屬Hemiptelea（1）種子油青檀屬Pteroceltis（1）莖、皮可發(fā)酵山黃麻屬Trema（1）莖、皮可發(fā)酵櫸屬Zelkova（1）樹(shù)莖可發(fā)酵?？茦?gòu)樹(shù)屬Broussonetia（1）種子油葎草屬Humulus（1）種子油桑屬M(fèi)orus（1）莖可發(fā)酵蕁麻科苧麻屬Boehmeria（1）種子油鐵青樹(shù)科青皮木屬Schoepfia（1）樹(shù)莖可發(fā)酵檀香科米面翁屬Buckleya（1）果實(shí)可發(fā)酵百蕊草屬Thesium（1）葉可發(fā)酵商陸科商陸屬Phytolacca（1）根可發(fā)酵粟米草科粟米草屬M(fèi)ollugo（1）全草可發(fā)酵毛茛科烏頭屬Aconitum（1）根可發(fā)酵銀鏈花屬Anemone（1）全草發(fā)酵升麻屬Cimicifuga（1）莖可發(fā)酵木通科木通屬Akebia（2）種子可榨油、果實(shí)可發(fā)酵貓兒屎屬Becaisnea（1）果實(shí)可發(fā)酵、種子可榨油鷹爪楓屬Holboellia（2）果實(shí)可發(fā)酵、種子可榨油野木瓜屬Stauntonia（2）果實(shí)可發(fā)酵、種子可榨油防己科木防己屬Cocculus（1）根含淀粉可發(fā)酵大血藤科大血藤屬Sargentodoxa（1）根莖可發(fā)酵小蘗科南天竹屬Nandina（1）根枝可發(fā)酵木蘭科八角屬I(mǎi)llicium（1）果葉可發(fā)酵南五味子屬Kadsura（1）根、莖、葉、果可作工業(yè)原料木蘭屬M(fèi)agnolia（1）花可提取芳香油含笑屬M(fèi)ichelia（1）花可提取芳香油五味子屬Schisandra（1）種子油樟科樟屬Cinnamomum（1）種子油山胡椒屬Lindera（1）種子油木姜子屬Litsea（1）提取檸檬醛潤(rùn)楠屬M(fèi)achilus（1）種子油新木姜子屬Neolitsea（1）果實(shí)可榨油檫木屬Sassafras（1）葉和根可提取黃樟油罌粟科紫堇屬Corydalis（1）種子油博落逥屬M(fèi)acleaya（1）全草可發(fā)酵虎耳草科冠蓋藤屬Pileostegia（1）根藤可發(fā)酵薔薇科桃屬Amygdalus（1）果仁可榨油

續(xù)表

注：（）內(nèi)數(shù)字代表種數(shù)

3 調(diào)查結(jié)果的分析

黃山市能源植物資源的種類(lèi)組成為：豆科（Leguminosae）13屬13種，禾本科(Popaceae)10屬10種，薔薇科（Rosaceae）7屬7種，榆科(Ulmaceae)、樟科(Lauraceae)、大戟科(Euphorbiaceae)各6屬6種，傘形科(Umbelliferae)、胡桃科(Juglandaceae)、?？?Moraceae)、蕓香科(Rutaceae)各5屬5種，殼斗科（Fagaceae）4屬16種，木通科(Lardizabalaceae)4屬7種，松科(Pinaceae)、柏科(Cupressaceae)、漆樹(shù)科(Anacardiaceae)、菊科（Compositae）各4屬4種，杉科、葡萄科（Vitaceae）各3屬3種。含3屬及以上的科有18科98屬113種，分別占黃山市能源植物總科數(shù)、總屬數(shù)和總種數(shù)的28.1%、62.0%、64.9%；其他46科都只有1或2屬。種的組成為：麻櫟屬（Quercus）8種，栲屬（Castanopsis）和栗屬（Castanea）各3種，紅豆杉屬（Taxus）、石櫟屬（Lithocarpus）、木通屬（Akebia）、野木瓜屬（Stauntonia）、鷹爪楓屬（Holboellia）各2種，其他150個(gè)屬都為1種，說(shuō)明屬內(nèi)種數(shù)分散，富有多樣性。

黃山市175種能源植物資源中，有裸子植物5科13屬15種，占黃山市能源植物資源總科數(shù)、總屬數(shù)和總種數(shù)分別為7.8﹪、8.2﹪和8.6﹪；被子植物59科145屬160種，占黃山市能源植物資源總科數(shù)、總屬數(shù)和總種數(shù)分別為：92.2﹪、91.4﹪和91.4﹪，說(shuō)明黃山市能源植物資源以被子植物為主。被子植物中草本植物只有29屬29種，說(shuō)明黃山市能源植物資源以木本植物為主。

黃山市具有優(yōu)越自然條件,蘊(yùn)孕著豐富的森林資源,已知高等植物就有222科827屬1800余種[9],其中種子植物134科655屬1483種,蕨類(lèi)植物31科58屬131種,能源植物占黃山市現(xiàn)有種子植物科數(shù)、屬數(shù)和種數(shù)分別為47.8﹪、24.1﹪和11.8﹪，說(shuō)明黃山市能源植物資源較為豐富。主要以種子和果實(shí)為產(chǎn)油部位提取油料的植物有81種，占總數(shù)的46.3﹪，如漆樹(shù)科和大戟科等，其中又以漆樹(shù)科黃連木（Pistacia chinensis）的種子含油率為最高，達(dá)40%，果實(shí)含油率為13.3%-37.8%，2.5t黃連木種子可生產(chǎn)1t燃油。大風(fēng)子科（Flacourtiaceae）山桐子(Idesia polycarpa)的種子含油率在30%左右；大戟科烏桕(Sapium sebierum)最為有名。主要以果實(shí)、塊根、塊莖為發(fā)酵原料生產(chǎn)乙醇的植物有86種占總數(shù)的49.1﹪，如殼斗科（Fagaceae）的果實(shí)富含淀粉，可通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。種子可榨油、果實(shí)可發(fā)酵的植物有8種，占總數(shù)的4.6﹪，如木通科4屬7種。

黃山市能源植物資源中國(guó)家保護(hù)植物11屬12種，即金錢(qián)松（Pseudolarix kaempferi）、南方鐵杉（Tsuga chinensis）、華東黃杉（Pseudotsuga gaussenii）、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、紅豆杉（Taxus chinensis）、南方紅豆杉（Taxus chinensis）、榧樹(shù)（Torreya grandis）、青檀(Pteroceltis tatarinovii)、櫸（Zelkova schneideriana）、樟（Cinnamomum camphora）、黃山木蘭（Magnolia cylindrica）、紫莖（Stewartia sinensis），說(shuō)明黃山市能源植物的保護(hù)種類(lèi)比較豐富。

另外能源植物除了可作為能源，許多植物種類(lèi)可作為觀賞植物，如金錢(qián)松、青錢(qián)柳（Cyclocarya paliurus）、紫莖、樟、南天竹等；有的種類(lèi)可作為野生果品，如山核桃（Carya cathayenis sary）、華東野胡桃（Juglans cathayensis）、栗屬、木通屬、貓兒屎屬、鷹爪楓屬、野山楂（Crataegus cuneata）、掌葉覆盆子（Rubus chingii）、南酸棗（Choerospondias axillaris）；有的種類(lèi)則為藥用植物，如掌葉覆盆子、紅豆杉屬、博落逥（Macleaya cordata）。

4 能源植物開(kāi)發(fā)利用的優(yōu)點(diǎn)

能源植物是新一代的綠色潔凈能源，作為未來(lái)的新能源，與其他能源相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)。[1~3]

4.1 不污染環(huán)境

能源植物是環(huán)保型生物反應(yīng)器，產(chǎn)能過(guò)程不污染環(huán)境。利用光合作用固定太陽(yáng)能作為能源的方法是環(huán)保、科學(xué)的，是可持續(xù)發(fā)展的。據(jù)研究，生物柴油不含硫化物，不產(chǎn)生酸雨。另外，它可以生物分解，避免對(duì)土壤、地下水的污染。

4.2 再生能力強(qiáng)

可持續(xù)生產(chǎn)能源植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，而且是一種可再生的種植能源，而非一次能源。一年生的能源作物可連年種植收獲，多年生的木本植物可維持?jǐn)?shù)十年的經(jīng)濟(jì)利用期。

4.3 分布廣、種類(lèi)多

能源植物是綠色植物，原料來(lái)源廣泛，能保證生物能源原料來(lái)源充足，若能因地制宜地進(jìn)行種植便能就地取木成油，同時(shí)得到經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的副產(chǎn)品，以供化工、醫(yī)藥等市場(chǎng)。

4.4 安全性高

植物能源使用起來(lái)要比核電等能源安全得多。貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程都很安全，它不腐蝕溶器，也非危險(xiǎn)品，不會(huì)發(fā)生爆炸、泄漏等安全事故，且熱值高，一般可達(dá)石化燃料油的80%。

5 可持續(xù)利用的建議

能源植物是生物多樣性的重要組成成分，為使黃山市能源植物資源得到永續(xù)利用，特提出以下建議。

5.1 制定科學(xué)發(fā)展規(guī)劃

開(kāi)展能源植物能源規(guī)劃，不僅可以提供豐富的清潔能源，減少環(huán)境污染，還可以構(gòu)建具有多種功能的森林生態(tài)系統(tǒng)，為改善生態(tài)環(huán)境做出積極貢獻(xiàn)。規(guī)劃中應(yīng)注意保護(hù)自然植被，從生產(chǎn)、加工等協(xié)同一致的觀點(diǎn)出發(fā)，正確制定發(fā)展規(guī)模。黃連木、梧桐科（Sterculiaceae）梧桐（Firmiana simplex）、山桐子為壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益高的燃料油樹(shù)種，對(duì)氣候和土壤有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。黃山市能源植物資源較為豐富，但經(jīng)營(yíng)粗放，產(chǎn)量較低，如能進(jìn)一步加強(qiáng)管理，生長(zhǎng)和結(jié)實(shí)量便可明顯增長(zhǎng)。黃山市的各個(gè)自然保護(hù)區(qū)是保護(hù)現(xiàn)有能源植物一個(gè)重要的種質(zhì)資源基地，絕大多數(shù)地區(qū)都適宜燃料油能源植物的生長(zhǎng)，發(fā)展?jié)摿Υ蟆０l(fā)展燃料油能源植物可以在自然保護(hù)區(qū)的周邊地區(qū)進(jìn)行大量的人工栽培，使其成為能源植物的重要基地，為山區(qū)農(nóng)民脫貧致富奔小康提供條件，所以在山區(qū)造林和荒山綠化中應(yīng)考慮為主要規(guī)劃能源樹(shù)種。

5.2 清查木本燃料油林木資源現(xiàn)狀

黃山市能源植物眾多，以木本能源植物為主，雖然黃山市生物資源進(jìn)行過(guò)大量的調(diào)查研究，但沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)全面的能源植物資源調(diào)查，因此需要對(duì)全市能源植物資源進(jìn)行全面普查，查清燃料油能源植物資源家底，查清能源植物資源的種類(lèi)、貯量和分布規(guī)律；進(jìn)行不同能源樹(shù)種不同器官的含油種類(lèi)、含油量、化學(xué)形態(tài)、品質(zhì)、可利用性和生物制油成本的測(cè)定、分析,比較不同能源樹(shù)種的能源品質(zhì)和能源成分差異,從中篩選出優(yōu)質(zhì)的生物能源樹(shù)種;同時(shí)進(jìn)行油脂植物活性成分、結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理和功能性評(píng)價(jià)研究,對(duì)其油料性能、生產(chǎn)工藝、技術(shù)、設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)配套,以推動(dòng)生物燃料油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為合理開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)能源植物資源，發(fā)展生物工業(yè)和多種經(jīng)濟(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

5.3 開(kāi)展引種馴化，選育木本能源林木良種

積極開(kāi)展能源植物矮化、早實(shí)性品種選育研究，逐步實(shí)現(xiàn)良種化，提高燃料油能源植物產(chǎn)量和質(zhì)量。有計(jì)劃地建立良種繁育基地，運(yùn)用引種、馴化、組培等常規(guī)和生物技術(shù)手段，迅速增加數(shù)量，提高質(zhì)量。對(duì)可利用的外來(lái)能源植物資源，應(yīng)加強(qiáng)引種馴化，并遵循引種氣候相似、北種南引容易成功、草本植物比木本植物容易引種成功的原則，多渠道引進(jìn)并推廣前景廣闊的能源植物。

5.4 加強(qiáng)現(xiàn)有林木管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的永續(xù)利用

應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亓⒌貤l件、樹(shù)種生物學(xué)特性、林分狀況進(jìn)行管理，新造林面積中要提高能源林木比例。對(duì)野生資源有計(jì)劃的合理采收的同時(shí)，實(shí)施能源林營(yíng)造和低產(chǎn)林改造，變野生燃料油能源植物為優(yōu)質(zhì)人工栽培，通過(guò)提取、加工、精制等工業(yè)途徑，使植物資源按市場(chǎng)需要形成名優(yōu)新產(chǎn)品，變資源優(yōu)勢(shì)為商品優(yōu)勢(shì)，保持野生資源永續(xù)利用。

6 結(jié)語(yǔ)

能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，更是國(guó)家戰(zhàn)略安全保障的基礎(chǔ)。能源植物的利用是建立一個(gè)以太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的全面循環(huán)的生態(tài)社會(huì)的基礎(chǔ)。能源植物資源的開(kāi)發(fā)和研究是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要生物學(xué)家和工程學(xué)家緊密協(xié)作才能完成。

[1]孫紅杰，譚燕宏．能源植物資源的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀與展望[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(25)：7900-7901，7908．

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責(zé)任編輯：胡德明

Abstract:The investigation indicates that energy plant resources are rich in Huangshan with 174 species belonging to 158 genera,64 families and they mainly fall into oil plants and ethanol producing plants.Inthispaper,thecharacteristicsandadvantagesofenergyplantsareanalyzedandseveral suggestions about their exploitation are given.

Key Words:Huangshan City;energy plant;exploitation

Energy Plants in Huangshan and Their Exploitation

Zhang Huichong1,Pan Wenting1,Qiu Changhai2
(1.School of Life&Environment Sciences,Huangshan University,Huangshan245041,China;2.Shandou Forestry Station of Xiuning,Xiuning245421,China)

S216.2

A

1672-447X（2012）03-0066-005

2010-09-26

安徽省自然科學(xué)基金（05023127）；黃山市科技項(xiàng)目（2009ZW-10）

張慧沖（1962-），安徽歙縣人，黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)橹参镔Y源。