陕西药用植物资源和能源植物资源简介

陕西药用植物资源和能源植物资源简介 【引子】作者本人所学专业与植物联系非常紧密，平日里对各种植物资源也较为关注，尤药用和能源植物为甚。其中药用植物中比较倾向于甘草，而能源植物因未找到钟爱植物，在此只是概括叙述。 【摘要】通过文献查询和网络浏览，结合专业所学于兴趣所在，片面概述陕西药用植物和能源植物。其中药用植物着重描述甘草资源的分布和研究进展，能源植物主要叙述了秦巴山区能源植物类型。 【关键词】陕西 药用植物资源 能源植物资源 甘草 秦巴山区保护 开发 利用 1陕西概况 1.1自然地理概况 陕西省地处东经105.29’至110.15’，北纬31.42’至39.35’，属内陆省份。全省南北长约870 km，东西最宽达500 km，面积20．6万km2。其地貌总的特点是南北高、中间底，西北高、东南底，以北山、秦岭为界，形成陕北黄土高原、关中平原和陕南秦巴山地3个各具特点的自然区。境内地形复杂，既有山地平原，还有黄土高原，地质结构复杂多样。陕西的河流以秦岭位分水岭，分属黄河长江两大水系。 1.2气候概况 陕西位于我国东南湿润地区到西北干旱地区的过渡带，属于大陆性气候，由于南北延伸长，所跨纬度多，从而引起境内南北间气候的明显差异。长城沿线以北为温带干旱半干旱气候，陕北其余地区和关中平原为暖温带半干旱或半湿润气候；陕南盆地为北哑热带湿润气候，山地大部为暖温带湿润气候。温度的分布，基本上是由南向北逐渐降低，各地年平均气温在7～16℃，年降水量330～1 250 mm，13照时数1 350～2 900 h，无霜期136～256 d，≥10℃年积温2 800～4 900℃。年降水量的分布是南多北少，由南向北递减，受山地地形影响比较显著，陕北400～600 mm，关中500～700 mm，陕南700～900 mm。 2中药植物资源 2.1中药植物资源的种类和分布概况 陕西地理与气候优越，中药资源较为丰富，是我国中药材主产地之一，也是较早引进栽培外国药用植物并进行中药研究开发的省份之一，具有品种多、分布广、产量大的特点，有药用植物3219余种，优质地道药材31种。 陕西的药用植物主要集中在南部的秦巴山区，素有“巴山药乡”之美誉。秦巴山地的中药资源种类占全省总数的2/3以上，达1500种以上，仅秦岭山地太白山就有中草药近千种。著名药材有党参、当归、地黄、黄芪、贝母、茯苓、黄连、杜仲、天麻、白芍、菊花、牛膝，山茱萸、枸杞子、大黄、药用大黄、红毛五加及九节菖蒲等。民间草药种类丰富，多为本区的代种和特有种，仅以“七”命名的就有144种，如桃儿七，红毛七，长春七等；稀有药用植物有太白贝母、太白米、凤凰草、枇杷芋、延龄草、祖师麻、黄瑞香、太白美花草、独叶草、手掌参、太白乌头、太白黄连和朱砂莲等。菌类药材主要有马勃、雷丸、猪苓、茯苓、地星、侧耳、多孔菌和灵芝72种等；地衣类药材包含老龙皮、金腰带、金刷子、太白茶、松萝等13种；蕨类药材有贯众、木贼、海金沙、骨碎补、石韦等；裸子植物药材包括：三尖杉、白果（银杏）、侧柏叶、麻黄等；被子植物有鱼腥草、秦艽、细辛、何首乌、商陆、板兰根、祖师麻等。就高等植物而言，药用全草的主要有白细辛、鱼腥草、荨麻、麻黄、蜂子七、霍香、碎米荠及薄荷等68种；种子入药的有柏子仁、芡实、莱菔子、桃仁、苦杏仁等46种；果实类入药的有山茱萸、火棘、连翘、黄荆子等61种；花类入药的有辛夷、红花、锦葵、夏枯草等38种；叶类入药的有大青叶、艾叶、枇杷叶、青荚叶等36种；皮类入药的有黄柏、杜仲、合欢皮、五加皮、厚朴等56种；药用茎藤及树脂类有竹茹、松香、桑寄生、常青藤、文冠果等39种；根茎类入药的有贯众、白术、川芎、土贝母、半夏、天麻、元胡等144种；根类入药的有太白三七、丹参、乌药、大黄、苦参、防风等241种。其中有不少为地道药材，如秦艽、山茱萸、酸枣仁、丹参、九节菖蒲、党参、甘遂、威灵仙、甘草、丹参、酸枣仁等。 2.2中药植物种植及开发现状 陕西省目前药用植物种植面积已达480多万亩，其中杜仲的种植面积150余万亩、杏仁近97万亩、黄姜51万亩、桃仁32万亩、甘草近30万亩、黄芪22万亩、山茱萸20万亩、连翘15万亩、葛根10万亩、金银花5万亩、天麻、黄芩、柴胡达到3万亩、板蓝根、玄参、大黄、桔梗、黄柏、绞股蓝等药材种植面积也近2万亩。 目前，陕西的野生资源基本处于无序开发状态。在未进入大规模开发之前，一般是开发商在山区自由设点收购，当地群众采集。因为可以对野生资源无偿占有，在原料枯竭前，没有人自发建立原料植物栽培基地，而是进行掠夺性经营。药材经营已向多层分散、自由贸易、私家经营、集团运作等多种方式发展。地下经营活跃，国营经营部门积极性、主动性不足，生意清淡。剥“短命皮”，使杜仲早衰死亡；砍树采果，伐藤摘桃，使野生的五倍子资源迅速萎缩。目前，厚朴、天麻、黄连、葛根、薯蓣等在很大程度上已遭破坏。在采挖野生中草药时，严重的不仅破坏了生物资源，而且造成了大量的水土流失。因此，合理开发利用药用植物资源的问题亟需解决。 2.3甘草 2.3.1甘草资源分布 主要是产自俄罗斯、土耳其、希腊、伊朗、中国、印度、巴基斯坦、阿富汗、叙利亚、意大利和西班牙的野生和半野生的甘草。 中国甘草资源丰富，分布广而且多，目前己知有8种，包括：(1)乌拉尔甘草，分布很广，中国西北、东北、华北地区均有分布(新疆、甘肃、青海、陕西、宁夏、内蒙古、河北、山西、山东、辽宁、黑龙江)。(2)光果甘草，仅产于新疆。(3)胀果甘草，主要分布于新疆，向东可到达甘肃西北部及疏勒河沿岸。(4)刺果甘草(Glycrrhiza palli&'flora Maxim．)，主要分布于黑龙江、辽宁、内蒙古、河北、山东、江苏、河南、陕西。(5)粗毛甘草(Glycrrhiea aspera Pall．)，仅分布在新疆的东部和北部。(6)黄甘草，主要分布于甘肃。(7)云南甘草(Glycrrhiza ymmanensis Chengf．etL．K．Tai)，主要分布于云南、四川高寒地区。(8)圆果甘草(Glycrthizasquamulosa Franch．)，主要分布于新疆。 2.3.2甘草研究研究进展 2.3.2.1细胞学研究 文献报道甘草属植物的染色体数目均为2n=16。核型报道比较少，较为系统的研究是李学禹对国产甘草属11种、1变种作了染色体核型分析，核型组成都以中部和近中部着丝粒染色体为主，但没有任何两种的染色体核型完全相同。 2.3.2.2分子生物学研究 甘草属分子生物学研究主要有同功酶分析和RAPD分析两方面的内容。同功酶的研究表明甘草属不同种都有其特征酶谱，种间具有酶谱差异，并与近缘属进行比较，表明属间酶谱差异显著，并证明盐豆木属与甘草属亲缘关系较近。RAPD分析结果表明不同地理群体中存在一定的遗传多样性，产地相距越远，群体问相似性程度越低，人工栽培种与同一产地野生种具有相似的遗传特性。 2.3.2.3生理学研究 甘草属生理学研究主要集中于种子生理及抗旱生理两个方面。陈震等报道甘草种子具有坚硬的种皮，可抵御菌类的侵染，具有较强的耐高温能力，并且提出甘草嫩而饱满的种子比完全成熟的种子发芽率高75％，还可减轻甘草豆象虫危害。李先恩等认为厚实的种皮是引起种子发芽困难的主要原因，一旦破除障碍，即使在极干旱的条件下也能吸足水分而萌发，同时还分析了温度对种子发芽率的影响 2.3.2.4药用方面研究 甘草属植物人药的有8种，《中国药典》收藏3种，其中甘草(Glycurrhiza uralensis)为主要的药用植物，具有补中益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、缓和药性等功效。此外，李合敏报道甘草提取物对爱滋病毒具有一定的抑制作用，是治疗爱滋病最理想、最有前途的药物之一。甘草属植物化学成分非常复杂，其中药用的有效成分有甘草酸及其水解产物甘草次酸和葡萄糖醛酸、黄酮类化合物及水溶性浸出物、还原糖、淀粉、氨基酸、有机酸、生物碱和多种金属元素，主要药用有效成分为甘草酸及黄酮类化合物。 2.3.2.5食用及日用化工方面研究 甘草甜素的甜度是蔗糖的50倍，与其他甜叶剂合用时可达200---250倍，甘草甜素作为甜味、调味、矫味等添加剂已广泛应用于食品工业和饮料工业。用甘草甜素或甘草次酸及其衍生物可配制成具有治疗作用的护肤霜、祛斑霜等化妆品；甘草废渣可制成绝缘人造嵌板、食用菌培养基和肥料等，还可作石油钻井的稳定剂和灭火剂、杀虫剂中的泡沫稳定剂；经处理的废渣可用作浸调剂、粘着剂和散开剂。 2.3.2.6人工培育研究 甘草组培快繁、辐射育种、体胚发生等研究取得一定进展。张新玲等作了甘草属植物的杂交试验。侯嵩生等通过细胞培养获取了有用的代榭产物。苟克俭等采用60Co对甘草进行辐射育种研究，获得了品质优良的植株；还对甘草花丝的胚性愈伤组织诱导及其体细胞胚的发生、甘草花药培养中愈伤组织诱导和芽再生植株进行了研究，使基因工程技术应用于甘草育种成为可能。 2.3.2.7今后研究方向 1、甘草属植物形态变异较大，分类较为混乱，有将种内变异夸大的倾向，应结合分子标记作更为深入的研究探讨。 2、甘草化学成分的研究较多，人工栽培甘草较野生甘草有效成分含量低，应从提高人工栽培甘草有效成分含量作进一步研究。 3、由于甘草属植物的过度开发利用，造成资源严重不足，因此，研究一套科学的快繁技术将会有效缓解甘草资源日益匮乏与甘草需求量日益增长的矛盾。 4、甘草属植物主要分布于干旱、半干旱地区，为了抵抗沙漠化的发展，利用基因工程技术选育抗旱品种将会成为今后研究的重点方向之一。 2.3.3甘草的综合开发利用 甘草不仅用于医药方面，而且在食品、日用化学品、烟草等行业也有广泛的应用。经研究，甘草提取物可添加到啤酒、饮料、糖果等食品中，以增加上述食品的营养水平。在香烟中添加甘草或其提取物，不仅可降低或缓解烟草对人体的毒害，还可使香烟的口感更好。此外，含甘草成分的牙膏、口腔洗漱液以及口腔含片等具有无毒无刺激、杀菌洁齿、香甜多泡等特点，是理想的口腔清洁剂。 由于甘草甜素的甜度是蔗糖的50倍，其作为甜味、调味等添加剂已广泛应用于食品工业。目前，在各类食品生产中，已广泛使用甘草及其提取物作添加剂。如在糖果生产中可用甘草甜素代替砂糖，在饮料生产中可用甘草甜素代替蔗糖，在啤酒生产中加入适量甘草甜素不仅可除去苦涩味，而且可使啤酒泡沫丰富持久，风味独特。 甘草黄酮是很好的复合型天然抗氧化剂，以甘草黄酮类和类黄酮类为主的抗氧化剂正受到越来越多的青睐与关注。甘草黄酮能深入皮肤内部并保持高活性，可有效抑制黑色素生成过程中多种酶的活性，美白祛斑效果显著。另外，甘草还具有防止皮肤粗糙和抗炎、抗菌的功效，为众多国内外高档化妆品的重要原料。如用甘草提取物可配制护肤霜、祛斑霜等化妆品，这类产品集化妆品与药物霜于一身，深受人们的欢迎。 甘草废渣可用于生产绝缘人造板、食用菌培养基和肥料等，还可用于生产稳定剂和灭火剂以及粘着剂和散开剂等。甘草茎叶中含有丰富的蛋白质和脂肪。甘草在营养期粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分含量分别约为14％、7％、19％、7‰营养成份较高，是干旱、半干旱地区优良的冬春牧草或辅助性草料。此外，甘草还具有固沙、改良土壤及改善生态环境等作用。甘草根部的根瘤菌有固氮的作用，有助于培肥地力，改良土壤结构，改善土壤品质。甘草具有发达的根系和根茎，并能在地表以下形成纵横交错的网状侧根和地下茎，这对干旱地区的防风固沙、维护生态平衡等有着重要的作用。 3能源植物资源 3.1秦巴山区能源植物资源的种类和分布概况 秦巴山区地跨我国南北分界线，独特的地理位置和气候条件，蕴藏6000余种生物资源，被誉为“生物基因库”。秦巴山区属北亚热带向暖温带过渡的季风性湿润半湿润山地气候，境内雨水充沛，光照充足，气候温和，无霜期较长。气候的多样性为生物提供了理想生存空间，生物资源十分丰富。 主要的富含油脂能源植物如表一： 主要的富含碳水化合物能源植物如表二： 调查结果表明，秦巴山区蕴藏了丰富的富含油脂的能源植物资源，其中富含油脂的能源植物的大科主要有大戟科、漆树科、无患子科等，富含碳水化合物的能源植物的大科主要有山毛榉科、蔷薇科、百合科。选择能源植物种类的原则包括要有较高含油量、较大的能源植物油生产潜力和一定的生态适应幅度。含油量或含淀粉量是选择能源油料植物的决定性指标，能源植物油生产潜力决定了能源油料植物的开发利用价值和前途，生态适应性确定了种应选用的适宜环境，而生态幅度的大小，决定了种适宜区域的大小，没有一定的适应区域，所选种类的生产潜力得不到发挥。 3.2秦巴山区具有开发价值的主要能源植物 3.2.1文冠果(Xanthoceras sorbifolia) 文冠果属无患子科文冠果属植物，是我国特有的木本油料树种。文冠果抗旱、抗寒、耐瘠薄、移栽成活率高，并且具有结果早，产量高，出油率高，油品好等特点，发展前景巨大。文冠果油颜色亮丽、味道甘美、香气浓烈、营养丰富，既是高档食用油又可提取生物柴油。我国利用文冠果提取生物柴油取得成功并已投入生产，年产量已超过lO万t。 3.2.2黄连木(Pistacia chinensis) 黄连木，漆树科黄连木属，原产我国，分布很广，其中以陕西、河北、河南、山西等省最多。黄连木是喜光树种，在光照条件充足的地方，生长良好且结实量增加。黄连木是四旁绿化和荒山、荒滩地重要造林树种。据研究，黄连木果实含油率35％左右，果肉含油率50％左右，种子含油率25％左右，2．5 t黄连木种子可以生产1 t生物柴油。 3.2.3花椒(Zanthoxylum bungeanum) 落叶灌木或小乔木，喜光，适宜温暖湿润及土层深厚肥沃壤土、沙壤土。陕西全省现有花椒16．7万hm2，陕南、陕北和关中地区均有分布。其中种植规模0．67万hm2及以上的有9个县，韩城、凤县还分别被国家林业局命名为“全国名特优经济林花椒之乡”。花椒籽还是较好的生物能源，据测定，花椒籽含油25％～30％，出油率22％～25％。铜川市耀州区建成的以花椒籽为主要原料的生物柴油生产厂，预计7月份正式投产，年可生产生物柴油10万t。 3.2.4山桐子(1desia polycarpa) 山桐子属落时乔木，山桐子是亚热带阳性速生树种，对气候条件要求不严，多生于海拔500～3 000m的杂木林中；也散生于平原或溪谷间及林缘坡地。山桐子被誉为“树上的油库”。其油经过精练之后可以食用，脂肪酸组成以亚油酸为主占52．5％～81．4％，油酸、棕榈酸、硬脂酸次之。在工业上用于制肥皂作润滑油、乳化剂、催干剂等。在医药上用于治疗血脂过高和动脉硬化等症。在燃油方面是酯交换法制取生物柴油的好原料。 3.2.5光皮树(Swida wilsoniana) 光皮树，是一种理想的多用途油料树种。光皮树的利用价值高，可作建筑、家具、雕刻、农具及工业制板等用。作为生物柴油基础原料油，光皮树油含油酸和亚油酸高达77．68％(其中油酸38。3％、亚油酸38．85％)，所生产的生物柴油理化性质优(如冷凝点和冷滤点)；同时可以利用果实作为原料直接加工(冷榨或浸提)制取原料油，加工成本低廉，得油率高。近年来光皮树的栽培面积迅速扩大，其中对光皮树毛油中含有生物活性物质的开发利用是最有潜力的研究领域之一。 3.2.6油桐(Vernicia fordii) 油桐出油率高，已有成功转化成生物柴油的技术，是重要的生物柴油原料，发展前景广阔。油桐生产存在单产低，总产少，产需矛盾突出以及混杂、优劣悬殊很大的问题。中国油桐林绝大部分为粗放经营，许多地方处于半野生状态，栽培技术落后。提高栽培技术水平，适地适树，科学发展油桐林是解决以上问题的主要途径。 3.3国内外能源植物的开发研究现状及发展趋势 3.3.1国外能源植物的开发研究现状 目前，发达国家用于规模生产生物柴油的原料有大豆(美国)、油菜籽(欧共体、加拿大)、棕榈油(东南亚)、甘蔗(巴西)。日本，爱尔兰等国用植物油下脚料及食用回收油作原料生产生物柴油。欧美许多国家结合本国特点制定了生物柴油发展纲要，出台了相关的优惠政策推动生物柴油生产及应用。许多国家对投放市场的生物柴油都采取了免税政策和低税率政策，以鼓励民众使用生物柴油，保护生态环境 3.2.2国内能源植物的开发研究现状 我国能源植物的研究及开发利用起步较晚，开发的产品主要是生物柴油和燃料乙醇。生物柴油产业得到了国家政府部门的高度重视和支持，并列入国家计划。“十五”期间提出发展各种石油替代品，将生物与现代化农业、能源与资源环境等项目列入国家863计划，将大力发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。“十一五”期间，规划生物柴油原料林基地建设规模83．91万hm2，原料林全部进入结实期后，将形成年产生物柴油125万多t的原料供应能力。目前，已有一些颇具实力的企业和国外大型能源企业进入麻疯树生物柴油这一领域，在各地筹建起有相当规模的生物柴油生产企业，预计全国麻疯树种植面积至少可达200万hm2，显示了良好的资源开发前景。 燃料乙醇产业也取得了可喜的成果。其中，陈粮转化燃料乙醇计划已于2000年启动，目前已达到年产100万t规模；而秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术已经试验成功，正逐步实现产业化。 3.2.3中国能源植物的发展趋势 中国能源植物将在3个方面获得发展：一是利用现代生物技术选育、驯化、培养优良品种，在宜林山地、沙地，低效益的畜牧区进行技术演示；而后采用公司加农户的方式进行规模种植，使农民、牧民介入能源市场，获得稳定的收入。此步骤将大大地缓解用能矛盾，同时兼收农牧民增加收入和改善环境的巨大效益。二是在能源结构的历史转型中，中国发展生物质能源有很强的现实性和可行性。中国石油储量是世界的2％，消费量是世界第2位，进口依存度近40％；SO：和C02的排放量也分居世界第1、2位。中国不仅原料丰富，而且还有自行培养的甜高粱、麻疯树等优良能源植物；燃料乙醇、生物柴油、生物塑料等主产品工业转化技术基本成熟，且有较大的改进空间，成本降幅一般在25％,-45％，与石油产品具有很强的市场竞争力。目前在新疆、山东、四川、江苏、辽宁等地已开始取得进展。三是解决“三农”问题、保护环境与改善生态、舒缓能源瓶颈、建设节约型社会、发展循环经济，都呼唤着新兴的生物质产业，因此其具有广阔的市场前景。 参考文献： 【1】 常宏志.陕西药用植物资源的开发于利用.多种经营.2008（4） 【2】 肖娅萍.陕西药用植物资源现状于开发利用.世界科学技术—中医药现代化.2003,5(2) 【3】 王巧娥，任虹，曹学丽.甘草研究于开发利用现状.中国农学通报.2011,27(04) 【4】 孔红，闫训友，史振霞.豆科甘草属植物研究进展.北方园艺.2007（7） 【5】 刘虎岐，刘亚军，李保军，宋云鹏.秦巴山区能源植物资源及利用潜力调查.西北林学院学报.2010，25（2） 【6】 李军，吴平治，李美茹，吴国江.能源植物的研究进展及其发展趋势.自然杂志.2007,29(1)