广西主要木本油料植物生态经济综合评价

郭伦发，王新桂，江新能，林春蕊

（广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，广西 桂林 541006）

木本油料植物指的是可再生的生物质能源树种。油脂类型主要有食用油脂和工业油脂两大类，食用油脂主要有茶油、核桃油、橄榄油等，工业油脂主要有桐油、山苍子油等。近年来，能源危机对人们生活的影响问题越来越突出，如何寻找新型替代能源以缓解能源危机所带来的不利影响已成为世界性的共同科研任务，利用木本油料植物来生产生物柴油更是目前相关研究的热门课题[1]。我国物种资源丰富，目前已查明的油料植物有1 554种，隶属于151科697属，含油量在40%以上的植物有154种，但是，分布广、适应性强、可用作建立规模化生物质燃料油原料基地的乔灌木树种却不足30种[2]，因此，通过挖掘野生木本油料植物资源，人工选育或繁育出含油量高、产量高、适应性强的优良木本油料植物品种，并进行大面积推广种植，对于解决目前的能源问题和粮油安全问题都具有重要意义。

广西是我国煤炭、石油等能源较为缺乏的省区之一，却是我国植物资源最为丰富的省区之一，其野生维管束植物有8 562种[3]，仅次于云南和四川，居全国第三位。据统计，广西栽培和野生的种子（或其他贮油部位）含油量在10%以上、有一定开发价值的油脂植物约有380种，分属77科188属[4]，其中大多数为木本和木质藤本。这些木本油料植物性状各异，很难用单一的指标对其进行评判，需要从生态、经济等方面综合考虑，选取适当的指标建立综合评价指标体系。为了更全面地分析和研究广西木本油料植物的生态经济效益，从而为广西木本油料植物的开发利用提供决策参考和科学依据，笔者对广西木本油料植物的生物学特性、生态和经济性状等方面的情况进行了调查，获得了详细的第一手资料，并在专家评判调查的基础上建立了木本油料植物生态经济综合评价指标体系，选定4个生态指标和5个经济指标，采用层次分析法确定了各指标的权重，并以此体系对广西29种主要木本油料植物进行了定量评价，评价结果可为广西木本油料植物的开发利用提供参考。

1 木本油料植物生态经济综合评价指标体系的建立

1.1 建立木本油料植物生态经济综合评价指标体系框架

评价指标体系采用三层结构设计，指标的选取以普适性、科学性、可比性、客观性和调查时的可操作性为原则，所选取的指标概念明确，数据容易获取，并能够转化为定量的评价结果进行表述。基于以上原则，结合前人的理论研究成果，建立了木本油料植物生态经济综合评价指标体系框架，该评价指标体系由目标层（A）、制约层（B）与指标层（C）构成（见图1），具体评价指标包括生态系统（习性、形态、生境、频度）与经济系统（生长速率、果实大小、果实产量、果实含油量、油脂用途）的9个指标，各指标的具体性状类型描述如下：C1习性，常绿乔木、落叶乔木、常绿灌木、落叶灌木；C2形态，阔叶、针叶；C3生境，石山和土山、石山、土山；C4频度，常见、一般、少见；C5生长速率，快、中、慢；C6果实大小，大（＞2 cm）、中（1～2 cm）、小（＜1 cm）；C7果实产量，以实测的产量计算；C8果实含油量，以实测含油量转化成果实含油量计算；C9油脂用途，食用、生物柴油原料、化工原料。

图1 木本油料植物生态经济综合评价指标体系框架Fig. 1 Index system of integrated ecological and economic benefits of woody oil plant

1.2 各评价指标权重的确定

由于各指标的作用不同，对评价结果的影响程度有差异，为了区分其对系统影响的差异性，需要将不同的指标赋予不同的权重。目前确定指标权重的方法很多，其中应用较多的是专家评判调查法（Delphi）和层次分析法（AHP）[5]，文中采用Delphi法和AHP法相结合的方法来确定各评价指标的权重。AHP法是美国著名数学家T.L.Saaty于20世纪70年代提出的，这种方法是将相互关联的要素按隶属关系划分成若干层次，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人们的判断结果，给出决策因素重要性的总排列次序[5-7]。

本研究共邀请了8位从事植物分类、植物资源、生态学、栽培学等相关工作的专家填写调查表。根据各位专家的经验与判断，比较木本油料植物生态经济综合评价指标体系中生态系统与经济系统之间的相对重要性，以及指标层中各指标的相对重要性，采用1～9的标度方式确定相对重要的程度。

用yaahp0.5.0版层次分析法软件对专家评判调查数据进行统计分析，建立相应的判断矩阵，把判断矩阵的数据输入电脑进行计算，对不能达到一致性检验要求的判断矩阵返回重新填写，达到一致性检验要求的数据则可计算出该名专家的评判调查结果。由8位专家的评判调查结果计算出各评价指标的平均权重，计算结果见表1。表1显示，在整个评价指标体系中，C7果实产量的权重最大，达到0.171 5，其他各评价指标的权重依次是C8果实含油量（0.166 8）、C4频度（0.140 6）、C9油脂用途（0.125 5）、C5生长速率（0.101 0）、C6果实大小（0.088 7）、C1习性（0.083 8）、C3生境（0.077 6）和C2形态（0.044 5）。

表1 各评价指标权重的调查结果Table 1 Investigation result of weights of each evaluation indexes

1.3 各评价指标涉及的物种性状的赋分

为了对各个评价指标进行定量评价，获得最终的量化数据，还需要对各个评价指标涉及的具体物种性状进行赋分，各评价指标不同性状的赋分值从专家调查数据中获得，向8位专家分别发放评价指标不同性状赋分表，采用百分制对每个评价指标涉及的各类性状进行赋分，计算出平均值，结果见表2。其中，C7果实产量和C8果实含油量以实测值计算，为了统一量纲，需要对实测值进行转化，获得百分制的相对值，果实产量和果实含油量赋分值的计算公式分别如下：

表2 评价指标中各个性状的赋分值Table 2 Scores of each characters in the evaluation indexes

果实产量的赋分值＝某个物种产量/参评物种最大产量×100；

果实含油量的赋分值＝某个物种果实含油量/参评物种最大果实含油量×100。

2 广西主要木本油料植物生态经济综合评价

2.1 广西主要木本油料植物资源调查与数据采集

资源调查依托国家科技基础性工作专项重点项目“非粮柴油能源植物与相关微生物资源的调查、收集与保存”的广西专题进行，项目组在2009至2013年分别对桂东北、桂西、桂南、桂东等区域进行了野外实地调查，调查区域涉及桂林、龙胜、灵川、永福、靖西、龙州、武鸣、上思、贺州、环江等35个县市，包含花坪、猫儿山、十万大山、大明山、大瑶山、弄岗、九万山等21个自然保护区，共采集种子310份，标本 582份，隶属75科168属 287种，其中木本（含木质藤本）植物种子244份，隶属62科129属236种。采集数量最多的为樟科26种，其次为壳斗科20种，大戟科14种，芸香科14种，山茶科11种，冬青科10种；同时还调查记录了每种目标植物的习性、形态、生境、频度、生长速率等指标，采集成熟的果实和种子，并测定果实大小和果实产量，走访询问或查阅相关资料，分析了各种植物油脂的用途；采集的种子提交给华南植物园以检测其含油量、油脂成分等指标。根据华南植物园检测提供的油脂含量数据，种子或种仁油脂含量在30%以上的木本（含木质藤本）植物有76种，隶属于27科，最多的依次是樟科17种，山茶科11种，大戟科8种，这三科的数量占总科数的47.37%；文中从这76种植物中筛选出果实或种子较大且有一定经济产量的木本油料植物29种作为评价对象，对其进行生态经济综合评价。29个参评物种隶属于10科，其中樟科10种、大戟科6种、山茶科5种、木兰科2种，藤黄科、橄榄科、无患子科、胡桃科、八角枫科和安息香科各1种。参评物种各性状指标的调查结果见表3，其中果实产量由单株产量和单株占地面积折算成公顷产量，单位为kg·hm-2，果实含油量是根据种仁（或种子）含油量、种子出仁率、果实出核率等调查检测的数据计算得出的。

2.2 广西主要木本油料植物生态经济综合评价结果

根据表3的调查结果，对照表2各个性状指标的赋分值，将各性状指标的赋分值乘以相应的权重可得该指标的评价值，将9个指标的评价值相加，其总和即为该树种的综合评价值。其计算公式如下：

表3 广西主要木本油料植物生态经济性状的调查结果Table 3 Investigation results of ecological and economic characters of main woody oil plants in Guangxi

式中P为综合评价指标值，Wi为第i个指标的权重，Pi为第i个指标的赋分值。参评物种的综合评价结果见表4。

表4 广西主要木本油料植物生态经济综合评价结果Table 4 Comprehensive evaluation result of ecological and economic characters of main woody oil plants in Guangxi

表4显示：在参评的29个物种中，木油桐的综合评价值最高，达到77.66；油桐排在第六位，其评分值为71.11。以木油桐与油桐的种子榨取的油脂统称为桐油，其主产于我国，是称誉国内外的重要工业原料。油桐在中国具有悠久的栽培历史，早在宋代就已有大规模的人工栽培，20世纪50年代是我国油桐种植的黄金时期，1957年我国油桐人工栽培总面积达到151万hm2[8]；至20 世纪80年代，全国油桐栽培面积最大达180万hm2，期间收集整理了我国所有的油桐品种资源184 个，从中选出了一大批优良无性系和家系，在全国建立了3个油桐种质基因库[9]；2007年9月，国家林业局批准建设的首批国家重点林木种质资源保护项目——国家油桐种质资源保存库建设项目在油桐主产区湘西自治州永顺县湘西土家族苗族自治州森林生态研究实验站实施，由湖南省林木种苗站监督执行，中南林业科技大学负责收集种源、品种（类型）、家系和无性系（以下简称为品系）等种质基因资源100个以上[10]。综合评分排名第二的是石栗（74.02），石栗具有生长速率快、果实大、产量高等优点[11]，其油脂可以作为生物柴油的原料油[12-13]；综合评分第三的是中华安息香（73.04），目前还没有关于中华安息香油脂方面的研究报道；综合评分第四的是油茶（72.94），油茶是世界上主要食用油料树种之一，中国是世界上山茶属资源最丰富的国家，选育出的优良农家品种、优良家系和优良无性系等油茶高产品种近400个[14]，茶油主要由不饱和脂肪酸组成，此类不饱和脂肪酸 是人体内不能合成而又必需的脂肪酸，是品质优良稳定的优质食用油[15]。综合评分第五的为山苍子（71.36），山苍子油是重要的香料油脂之一。综合评价值最低的是厚朴（56.56）。综合评分排在前15位的物种中，除了中华安息香外，其余14个物种均是樟科、大戟科和山茶科植物，说明樟科、大戟科和山茶科是木本油料植物的大科，这三科的物种具有很大的挖掘潜力，这与王智、林铎清等人的研究结果相一致[16-17]。

3 讨 论

生态、经济评价指标多种多样，在选取过程中要充分考虑指标的普适性、可比性、数据的可获得和可量纲化等因素，有些指标由于很难以判断和描述，以及不能转化为可对比的量纲数据，如加工方法、加工难易程度、是否具有其他用途（材用、药用）等指标，这些指标均未列入评价指标体系中。

在9个评价指标中，频度与果实产量的权重大，调查结果受人为因素的影响也大，所以有必要对这两个指标进行特殊分析。频度是生态系统中的主要指标，但是由于很多树种自然分布少，人工栽培尚未进行，因此以目前实际调查结果计算出的评价值就会偏低；对于果实产量，调查所取的是优株产量，但是，由于受调查范围和调查样本数量的限制，调查植株并不一定都能代表该物种最优的单株，因此，计算结果一般也会偏低，特别是对于频度为“少见”的物种其误差会更大。文中评价结果主要是为了给人工栽培和人工选育种提供参考的，而在人工栽培过程中，物种的频度会随着栽培面积的改变而改变，果实产量也会随着人工选育的优良单株及其栽培方法的改变而改变。为了减少人为因素的影响，更好地体现出物种的本来属性，笔者对其余7个评价指标重新进行了计算，计算结果表明，在剔除频度和果实产量指标后，其余7个评价指标的综合评分值从高到低依次是海南新木姜子、鸭公树、毛叶木姜子、闽楠、紫楠、山苍子、山橿、中华安息香、豹皮樟、油茶、香叶树、金花茶、毛黑壳楠、宛田红花油茶、八角枫、石栗、乌榄、油桐、红皮糙果茶、岭南山竹子、干果木、木油桐、东京桐、厚朴、喙核桃、六瓣石笔木、观光木、乌桕、山乌桕，其中排在前7位的均为樟科树种。调查和检测结果显示，樟科的很多树种种子含油量高，其中海南新木姜子为此次采集种子中含油量最高的物种，其种仁含油量达到68.74%，但是，由于樟科树种种子普遍偏小，产量不高，因此制约了其开发与利用，如果能够通过人工繁育，培育出种子粒大、产量高的优良单株，其将具有更为广阔的应用前景。

参评的29个物种中，有闽楠、紫楠、金花茶、厚朴、喙核桃、观光木共6种植物为国家或广西重点保护植物，这些物种自然分布少，有的具有很好的开发利用价值，如闽楠为优质用材树种，金花茶为名贵的观赏植物且其具有很好的药用价值，观光木是优良的绿化树种，如果能够通过人工育种，可培育出果实产量高的优良单株进行推广种植，对这些植物的保护性开发将更具重大意义。

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