麻类作物多用途研究现状与发展趋势

谭龙涛，喻春明，陈 平，王延周，陈继康，温 岚，熊和平

（中国农业科学院麻类研究所，湖南 长沙 410205）

麻类作物是人类最早种植利用的纤维作物之一，包括苎麻、亚麻、红麻、大麻、黄麻、青麻、罗布麻、剑麻和蕉麻等。国外很多国家在麻类多用途开发利用方面的研究，已经涉及麻纺、造纸、建材、麻塑、吸污、食用等诸多领域。我国麻类作物种类众多，种植地域覆盖面广，是继粮、棉、油、菜之后的又一大作物群[1]。其中苎麻、亚麻、黄麻和红麻加工量列居世界前列，大麻和剑麻在世界上也具有重要地位。而我国在多方面高效利用麻类作物方面还没有得到普及，传统的种植加工利用方式仍然占据主导，麻类作物潜在的应用价值还没有充分得到利用，因此推广和普及麻类作物的多用途是麻类产业发展的重要举措。

1 麻类作物多用途研究

1.1 麻纤维在纺织产业中的应用

苎麻作为天然纤维素纤维，透气性比棉纤维高三倍左右，吸湿放湿性好，而且具有防腐、防菌、防霉等功能，适宜纺织各类卫生保健用品，被公认为“天然纤维之王”[2]。苎麻织物具有粗犷、典雅、凉爽、挺括、轻盈、抗菌、透气、保健等优点，同时具有良好的穿着服用性能，越来越受到消费者的欢迎，尤其是受到国外消费者的青睐[3]。

在所有的纤维作物中，苎麻具有很强的环境适应能力。我国北纬33度以南的广大地域种植都能获得正常产量，而且在一些丘陵坡地和红壤旱地上种植，经过精心栽培管理，亩产纤维量相当于两亩棉田的产量，而这些土壤不适宜种植棉花、水稻等作物。苎麻生产稳定，单位面积的纤维生产量高，一般一次种植可以连续收获多年，用工少，风险低。因此苎麻纤维产品具有广泛的原料供应地区。

采用55%苎麻纤维与45%棉纤维混纺，生产出具有多种花纹色彩鲜艳的床单、枕套、靠垫等产品，具有很好的耐热、耐磨性能。目前国际上对棉麻混纺针织物的需求量很大，具有广泛的发展前景。而用苎麻与粘胶混纺的家私产品，经纬向采用75%的无光粘胶和25%苎麻纤维混纺纱，由于织品含有1/4苎麻纤维，故手感滑爽、吸湿优异；含3/4的无光粘纤，织物表面细腻无极光。苎麻与腈纶混纺产品同时发挥了两种纤维的优势，不但弹性好，手感柔软，针织制造性能好，而且具有透气性，吸湿和放湿性的特性[4]。

亚麻纤维纺织品具有吸湿性好、无静电、保暖性强、抗拉力高、抗腐耐热、平直光洁、光泽柔和的几大特点和圣洁、大方、卫生、自然的风格，又由于产量不高，被称为“纤维皇后”。亚麻布服装可减轻人体的出汗，其吸水速度远快于绸缎、人造丝织品和棉花，夏季亚麻布衣服的内部温度比其他衣料低5-10℃，而冬天穿亚麻布衬衣，感到温暖舒适，所以贴身穿亚麻衣服会有“冬暖夏凉”的感觉。亚麻纺织品还可以作室内墙贴、窗帘、桌布和车内的椅垫，适当调节温度和湿度。20世纪50年代以来，我国亚麻纺织工业发展迅速，技术装备达到世界水平，产品质量也得到了世界的认可。亚麻纺织品作为生态流行服装受到世界各国消费者的喜爱，亚麻制品将带给人们一个贴身的保健生活环境，提高人们生活的质量。

大麻纤维不但长而坚韧，而且具有良好的防霉、防臭、抗菌、防腐蚀、防紫外线、耐热、防水等功能。主要的纺织产品有高档服装面料、装饰布、地毯、凉席、工业用布、汽车内衬等。而且大麻纤维的耐热防水功能适宜做防晒服装、太阳伞、太阳帽、露营帐篷等，还可做高温环境下的工作服，如炼钢工人的服装[4]。红麻作为纺织材料必须与其他纤维混纺（如棉花）才能达到制造衣料的标准。目前通过技术改进，与棉、毛等纤维混纺已生产出染纱夹克衫、染纱衬衫、背心、短裤等。而且产品具有良好的透气性、重量轻、穿着清爽等特性深受消费者亲睐。

目前，随着消费者生活水平的提高，中高档面料的需求在服装市场逐步上升。为适应市场需求，依靠现代纺织技术，麻类纤维通过与各种植物、动物和化学纤维混纺生产出多样化的纺织产品。因此不但提高了麻类纤维的利用价值，同时提高了纺织行业的竞争力和出口创汇的能力。

1.2 麻类作物是粗蛋白饲料的重要原料

1.2.1 苎麻饲料是重要的植物蛋白源

苎麻富含蛋白质和钙质，而且赖氨酸含量高，是草食家畜的最佳食品和蛋白来源。作为饲用苎麻，在热带地区，每年可收割14次，每公顷可产鲜茎叶300吨，研究表明，每年每公顷粗蛋白质产量比在相同条件下种植苜蓿高3倍以上。干苎麻叶含粗蛋白23%，粗纤维16.5%,钙3.64%,磷0.33%,还含有微量元素和维生素。在饲料中掺入20%的苎麻粉喂牛、鹅等，可代替部分精饲料，成本降低，经济效益好。用苎麻叶饲养奶牛，可生产出高蛋白、低脂肪牛奶及其制品。但是在中国大部分麻区收剥苎麻时，把麻叶弃置地面，没有很好地加以利用[6]。

苎麻饲料收割时水分高，约为85%左右，其中苎麻叶水分在80%-85%；茎中的水分含量高达90%，大部分位于茎腔，有外层纤维包裹，不易晒干。烘干到相同的水分，茎需要的时间是叶的2-3倍。为了便于鲜苎麻的及时晒干，对收割后的苎麻饲料进行切割和揉搓两种预处理试验，然后采用苎麻饲料青贮，如混合青贮、加糖青贮、强力膜包装青贮等技术，可弥补苎麻饲料中可溶性碳水化合物的不足，促进细菌发酵，提高青贮料的品质。中国农业科学院麻类研究所苎麻育种课题组通过研究表明，苎麻麻叶、麻骨经过若干天混合发酵后，可代替30%-50%的肉牛精饲料，大大降低了生产成本。

1.2.2 红麻饲料的应用

红麻亦是营养较丰富的蛋白饲料，研究显示红麻干叶含粗蛋白19.5%，鲜叶含粗蛋白为3.08%。我国农村长期以来都有用红麻叶片饲喂猪、牛、羊的习惯。日本爱媛大学和高知大学联合对红麻青贮饲料进行了研究，结果表明红麻叶粗蛋白等营养成分含量高，宜作为牛、羊等家畜的粗饲料。而且红麻叶的pH值在3.1-3.3之间，为强酸性，不经过乳酸发酵也能作为青贮饲料。国内方面，四川省内江县畜牧局用青贮红麻叶喂猪试验，认为青贮红麻叶适口性好，安全无毒，似乎不必增加含糖分高添加物，效果优良，饲料质量比红薯藤好[7]。

1.3 麻类作物在水土保持中的作用

1.3.1 麻类是极为重要的水土保持作物

苎麻是多年生作物，具有植株高大、根深叶茂、土壤耕翻少等生物学特性和栽培特点，且对地区的适应性强，在坡耕地上能够很好的生长，这些特点都相当有利于坡地的保水保土。因此，在坡地种植苎麻，可以很好的防治水土的流失，还可以增加经济效益，是理想的水土保持经济作物。

水利部从南方种植的几十种植物中筛选，首选苎麻为较佳的南方水土保持植物。经过专家论证，已将苎麻列为防治水土流失的作物，计划在长江流域发展苎麻400万公顷。这又为麻类作物增添了无比宽广的发展空间。如果将这些不能种植粮食的土地用来种植苎麻，不仅可以解决水土流失问题，还可使苎麻成为一个大产业。按每公顷生产纤维1.5吨计算，我国苎麻纤维总产高达600万吨，相当于当前棉花的产量。以麻补棉、以麻代棉的设想将会变成现实。

红麻土工布可以减少坡面的径流和土壤侵蚀，在控制水土流失、防止土壤沙化以及保护堤坝等方面有其特殊作用，是一种对环境友好的优良水土保持材料[8]。

2010年10月中旬，国家麻类产业技术体系组织相关专家赴四川省泥石流灾区北川县平塘镇、都江堰市龙池镇等地考察。考察后认为，泥石流灾区可以种植饲用苎麻为主要措施，利用其优质蛋白饲料的用途及防治水土流失的能力，兼顾生态和经济效益，促进该区生产和生态恢复。

1.3.2 麻类作物对土壤修复的作用

苎麻能很好地生长于重金属胁迫的环境中，并成为优势物种。相关研究表明低浓度镉（<10mg/kg土）处理促进苎麻生长，超过一定浓度(>10mg/kg土)则起抑制作用，当镉添加量达到100mg/kg时，苎麻原麻产量、地上部干重和有效分株数显著降低，但仍可生长，而且不影响苎麻纤维的使用[9]。红麻具有高耐盐能力，国家麻类产业技术体系提出了“红麻走向滩涂地”的产业发展战略，充分利用边际土壤。

1.4 麻屑作为生物基质的应用

1.4.1 作为食用菌栽培基质

利用苎麻麻骨作为基质，栽培杏鲍菇、金针菇和平菇等食用菌，一亩苎麻每年可收获副产物900kg，利用一半即可产鲜菇135kg以上，既充分利用了麻类作物的副产品，避免浪费，保护了环境，又创造了经济效益。

傅福道等用亚麻屑和红麻芯做基质栽培仙客来，结果表明用25%的亚麻屑或50%的红麻芯代替普通泥炭均有利于仙客来的生长和开花，其各项指标均优于常规基质[10]。

1.4.2 作为生物能源

由于全球化的能源危机，原油价格的不断上涨，寻求各种有效的替代能源是保持经济社会持续发展的唯一途径。中国农业科学院麻类研究所利用苎麻木质纤维素酶降解生产燃料乙醇，已取得了初步结果。以红麻为碳源，利用现有的技术生产出大量的甲醇，除去收集时所需的能源外，还有很多剩余能量。而且红麻适应性强，产量高，单位面积的生物量是南方松的26倍，其生物产量每公顷可达15-20吨，因此以红麻等作为替代能源的可行性很大[11-13]。

剑麻废渣中含有丰富有机物，非常适合沼气发酵。把剑麻废渣转化成可燃气体甲烷，然后用于发电。坦桑尼亚沼气发电工程是联合国工业发展组织资助的第一个利用剑麻废渣为原料的工程。该工程每天产气约1500m3，发电约3000kWh，该工程的成功表明利用剑麻废渣进行沼气发电是可行的[14]。

1.4.3 麻类作物制浆造纸利用

工业用大麻可代替木材用于造纸，大麻的生物产量是木材的数倍，生育期短，属再生资源，纤维长度长，强度大。大面积的种植工业大麻并用于造纸，不但可以保护森林资源保护环境，而且有利于可持续的发展。

红麻全杆是一种很有前途的造纸原料，不但可以制造印刷纸、书写纸和香烟纸，还可以生产拉力很好的证券纸。但收购价格不高，储存受环境影响很大，密度低，运输成本高，麻骨纤维短等会降低红麻造纸利用的总体水平[15]。亚麻屑也可用于造纸，具有成本低、质量高、替代木材、保护环境等优点。

1.4.4 麻骨制成麻炭的应用

麻杆经高温碳化后，具有净化水质、净化空气、防腐、释放天然矿物质、产生负离子、释放远红外线促进血液循环、阻隔电磁波、调节湿度、驱除白蚁等功能。因此可作为食品防腐剂、冰箱异味吸附剂、空气中有毒物质的吸附剂、活性炭等。在日常生活制品中有广泛的应用前景，是健康、养生和环保的友好材料[8]。

1.5 纺织领域的新元素——农艺设施

1.5.1 环保型麻地膜在生产上的应用

塑料地膜其碎片残存在土壤里，破坏土壤结构，造成土壤板结，通透性能差，地力下降，影响作物生长发育和产量。纸地膜虽具有保温保湿、透气性好、抑制杂草生长等特性、有良好的增产作用，其残留地里的纸地膜可以被完全分解，不造成任何污染，也可以回收造纸，但作为一次性消费品，成本高。如以麻纤维为骨架制成无纺布地膜，再配合浸渍附着不同的肥料或天然抗虫抗菌物质，可使麻地膜具备培肥土壤，防治病虫害，易降解的特性[16]。改用麻地膜将极大促进我国农作物产量的提高，同时保护环境，有利于农业可持续性发展。一旦批量生产，必将取代塑料地膜,但首先必须攻克麻地膜成本高的技术难题。

1.5.2 麻纤维无纺布在生产上的应用

用麻纺厂废弃的短纤维为原料制成的麻纤维无纺布，因具有天然环保、性能卓越的特点使其成为农用塑料薄膜的良好替代产品。相关研究表明麻纤维无纺布作大棚内二层膜有以下特点：1与普通塑料薄膜相比具有增温效果，与化纤园艺基布相比，能够提高最低温度、缓和室内温度变化；2去湿效果优于普通塑料薄膜和化纤园艺基布；3对作物生长的影响较小。

1.6 麻类作物在食用产品中的应用

1.6.1 菜用

亚麻籽油含有大量的营养和活性物质，主要成分是油脂和蛋白质，占亚麻籽质量的1/2以上，其他成分有非淀粉多糖、不溶性纤维、矿物质、维生素等[17]。大麻籽油富含多元不饱和脂肪酸，具有高保湿性、高蛋白质含量，可防止皮肤发炎，治疗皮肤损害等。红麻种子含有亚油酸、高油酸和棕榈酸等独特脂肪酸，可用作新型保健食用油和营养保健产品的重要原料。

菜用黄麻的食用部位为植物的嫩茎叶，营养成分含量高，每100 g嫩茎叶含胡萝卜素达10826mg、VB11072 mg、VB22495 mg、VC62 mg、钾 562-920 mg、钙 398-410 mg、磷 98-103 mg、铁27-414 mg，不含钠和铝。可以作汤料、炒食,用麦糊油炸,或干燥后研成粉末和麦制糕点，是一个为人体补钙和供给微量元素的保健食品[18]。

1.6.2 龙舌兰酒

龙舌兰拥有大型的颈部，其长相非常像是一颗巨大的凤梨，内部多汁富含糖分，用其酿造的龙舌兰酒又叫“特基拉酒”，是墨西哥的特产，被称为墨西哥的灵魂。墨西哥目前有数百家龙舌兰酒企业，年产量逾2亿升，出口近1.5亿升，其产品销往全球16个国家和地区，主要销往美国、西班牙和法国，每年创汇超过4亿美元[19]。

1.6.3 药用

《本草纲目》载：苎麻根主治咳嗽痰哮、小便不通、妊娠胎动、脱肛不收、背痛初起、丹毒等症状。苎麻叶具有止血功效，主治刀伤折损。自从20世纪70年代，我国就对苎麻的化学成分和药理作用进行了研究。南京药学院于1984年根据苎麻叶的止血成分——绿原酸，人工合成出咖啡酸和咖啡酸胺，实验证明这两种药均能缩短出血时间和凝血时间。湖南农学院药理研究室对苎麻根有机酸防治家畜疾病的效果表明，苎麻根中的有机酸、生物碱有抗菌作用。此外，苎麻含有超氧化物歧化酶、多酚和绿原酸等活性物质，具有抗衰老、抗病毒等功效。

青麻主治一切眼疾。而大麻的根、茎、叶、花均可入药，大麻花主治记忆力衰退。大麻籽主治便秘、消渴、血痢不止、发落不生等。大麻茎或茎皮主治破血、跌打损伤等。

亚麻含有3-去甲基盾叶鬼臼树脂毒素、盾叶鬼臼树脂毒素和β-谷醇等抑癌物质；亚麻籽含有a-亚麻酸和木质素等多种具有生物活性的物质，使得亚麻籽具有抗癌、活血脂、降血糖和治疗心血管疾病等多种功效，也被认为具有润肤、镇痛、治疗肺病和利尿等药用价值[17]。

大麻可用做慢性风湿性关节炎的止痛剂，还可治疗青光眼、哮喘和疯癫等疾病。大麻的种子具有润燥、滑肠、通淋与活血等功效，大麻种子油含有“四氢大麻酚”与“大麻双酚”两种活性物质，可以保护大脑组织、防止中风后遗症[20]。

1.7 麻类作物人造纤维板及麻塑复合材料的研发

1.7.1 麻骨是制造纤维板的良好原料

麻骨具有与阔叶树种相似的纤维含量和形态，其生产的纤维板坚硬，吸音和隔热性能好，稳定不易变形，机械加工和胶合方便。其有些特性胜过木板材。麻骨生产的纤维板可以制作天花板，内墙板和各种桌、椅、床、柜、书架及包装箱等，低密度的麻骨纤维板，用于建筑隔音室或恒温室尤为理想。

1.7.2 麻塑复合材料

植物纤维因强度高、价廉质轻、可再生、可降解等特点成为绿色复合材料的首选[21,22]。麻塑复合材料是一种新型的绿色环保产品，这种复合材料是以麻纤维或颗粒为填充物，以回收的废弃塑料制成的。采用黄麻、剑麻、和亚麻纤维与聚丙烯复合，制备出麻纤维复合材料比玻璃纤维塑料轻17%，而且加工简单，成本低[23]。

目前国外许多发达国家已经在可降解复合材料的研发领域中取得了一定的成绩，日本Kimura T.等采用将苎麻／PLA无捻异丝纱平行排布后热压的方法制作了单向复合材料，发现成型压力为13.1-19.6MPa时，材料的拉伸强度和模量处于最优范围[24]。Massimo Baiardo等考察了亚麻纤维的表面改性处理及量对复合材料性能的影响,结果显示亚麻纤维经碱处理和乙酰化处理后，改善了纤维与聚酯体的界面黏结性，并且复合材料的力学性能随麻含量的增加而升高[25]。

对于麻塑复合材料的研制，我国起步较晚，目前主要在一些高校研究的较多。福建农林大学杨远才等研究了用红麻做原料研制轻质阻燃板的生产技术，得到了阻燃性好、达到相关标准要求的红麻轻质阻燃人造板。这一技术可广泛应用于家用板材、木质住宅和高层建筑特殊建材等相关产业和领域[26]。

2 麻类作物多用途研究发展趋势

2.1 促进麻类作物多用途开发

由于学科的交叉和科技的进步促使麻类作物不仅仅停留在纺织领域，要提高麻类作物的综合利用率，充分开发利用的潜力和空间，使其用途向人类生活的各个方面渗透。同时以纺织原料为主线，充分利用麻类作物环保特征，多用途开发除纤维外的茎、叶、麻骨等副产品。也就是要开发产品的多元化特性，包括用途的多元化和产品形式的多元化。

2.2 麻类作物用途多样化，服务现代化

实行苎麻向山地、黄红麻向盐碱地、亚麻向南方冬闲地拓展的策略。重视其水土保持的作用，南方多山地，水土流失严重，因此重点在山坡地，易发生泥石流地区推广苎麻和剑麻种植。四川省达州市环保局认为，苎麻种植地的水土侵蚀模数仅为裸露地的1%，而且还有培肥土壤的作用。因此，在长江流域种植苎麻，引入生态环保的生物加工技术，实现绿色苎麻纤维产业，以解决我国天然纤维对国外依赖的矛盾，并且其水土保持效果优于产品产出效果。

建立现代化服务机制，建立“一园四厂”的模式，即麻类现代化种植园，规模化布局原麻脱胶厂，纺织加工厂，饲料加工厂和食用菌生产厂，提高麻类作物种植的附加值。

以机械化种植和机械化收获为基础，降低劳动生产成本，按照现代化管理模式，为麻类种植服务。解决麻产品生产过程中出现的能耗大、成本高、效益低、污染大等问题，同时建立种植、生产、加工一条龙的生产模式，从松散型向行业紧密型发展，实践表明行业组织的建立对本行业的生存和发展具有良好的保障作用。

2.3 南麻北棉、以麻代棉

长江以南种苎麻、亚麻与大麻，长江以北种棉花谓之“南麻北棉”。我国棉花种植区域主要在新疆、河北、山东等地种植，其他很多地方都不适宜种植。而麻类作物种类多，适应范围广，不同的麻类可分布在全国大部分地区。

苎麻主要在长江流域；亚麻主要在东北三省；剑麻主要在热带和亚热带种植；红麻和黄麻几乎可在全国各地栽培。通过宏观指导，实行因地制宜的作物布局和分带种植，我国天然纤维的种植区域会得到有效的拓宽。

苎麻、亚麻和大麻为精纺纤维，可与任何种类的纤维进行混纺。如果以麻纤维部分代替棉花，即可扩大纺织品种，又可减小棉短缺的压力。另外，在我国对外贸易中，麻纤维是为数不多不受外贸出口限制的产品。因此，麻纤维及其混纺产品的出口，可以带动其他纤维的出口。提倡以麻代棉，不仅增加了我国纺织纤维的品种和总量，而且还会拓宽纤维的种植区域，带动各种纤维的贸易。

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