我国小桐子产业现状及发展趋势探析

王 辉 杜官本

(西南林业大学；云南省木材胶黏剂及胶合制品重点实验室，昆明 650224)

小桐子，为大戟科麻疯树属，学名麻疯树(JatrophacurcasL.)，又名膏桐、小油桐、臭油桐、青桐木、黑皂树、木花生、老胖果等，具有较强的耐旱、耐瘠能力，环境适应性强，是干旱地区理想的造林树种。小桐子种子具有较高的含油率，一般在38%～41%，而种仁含油在50%～62%[1-3]，为理想的生物能源植物，而且小桐子的根、茎、叶均含有多种生物活性成分、蛋白质、多肽等，是一种典型的多用途植物，具有广阔的工业化应用前景及综合利用价值。

1 小桐子生物学特性及资源分布概况

1.1 小桐子生物学特性

小桐子株高 2～5 m，树皮光滑，苍白色；枝粗壮，圆柱形，具凸起的叶痕，绿色无毛，单叶互生，叶柄为 8～18 cm，幼叶背面脉上有柔毛。5月开花，花单性，雌雄同株，聚伞花序腋生，花淡绿色或绿白色，花期4-5月，果期9-10月，一年中可多次开花结果，具有较高的产量。肉质蒴果卵形，长3～4 cm，果实幼时绿色，成熟时变为棕色，干时为黑棕色。种子椭圆形，干时黑色，平滑[4-6]。

1.2 小桐子资源分布

小桐子主要分布于热带和亚热带地区，常生于海拔 200～1 600 m的平地、丘陵、坡地、河谷和荒山。在我国主要分布于云南、贵州、四川、广东、广西、福建、重庆、海南、台湾等地，品种以小桐子(J.curcasL.)、棉叶小桐子(J.gossypifoliaL.)、佛肚树(J.podagricaHook)和珊瑚花(J.multifidaL.)为主[7]。小桐子的资源分布范围较广，种植区域主要集中在云南、四川、贵州、海南、广西、福建等，尤以云南的资源产量最多，位居国内之首，分布于金沙江、澜沧江、红河、怒江等干热河谷区海拔500～1 200 m的河岸，包含了15个地州的81个县。其次为四川，集中于金沙江、雅砻江、安宁河等干热河谷地带，包含了4个地州的20多个县。在贵州省，小桐子集中在南盘江、北盘江、红水河流域等干热河谷地区，包含4个地州市的19个县。海南的中、西线区域小桐子较多，在三亚市、东方市、五指山市、琼海市、儋州市、文昌市、海口市的17个县均有小桐子的分布。在广西壮族自治区，小桐子集中分布于西南部，以红水河上游的南盘江两岸较多，包含了10个地州的30多个县。还有福建、广州等也有不同程度的分布[8-12]。

据粗略统计，自然分布(野生)的小桐子资源约为50万亩，主要分布在云贵川地区，其中，四川有近30万亩，分布于攀枝花市和凉山州；云南有近18万亩，分布于楚雄州和红河州；贵州有近2万亩，分布于黔西南州和黔南州[13，14]。而人工栽培种植的小桐子资源，绝大部分是在2006—2009年间由地方政府支持，以收获种子制取柴油为目的，由企业完成种植的小桐子资源林，种植面积约为250～300万亩[15-17]，其中云南明港生物能源发展有限公司、英国阳光集团、云南神宇新能源有限公司等20多家企业在云南省10多个州市完成种植小桐子150多万亩。中海油基地公司、美国BECOO公司等在四川攀枝花等地投资建设小桐子种植基地50多万亩，计划在2015年建成550多万亩小桐子良种繁育基地。2005年贵州金桐福生物柴油产业有限公司在贵州立项发展小桐子原料林基地30万亩。

目前，规划种植的小桐子都已达到了丰产期，按照平均产量200～300 kg/亩进行估算，人工种植资源总量可达到90万t。其中，根据《全国林业生物质能源发展规划(2011—2020年)》，云南小桐子每年果实产量可达到1.4～2万t[18]。但由于受种质资源质量、立地生长条件等影响，资源总产量可能会有所偏低。根据国家林业局“十一五”发展规划、国家发改委《可再生能源中长期发展规划》等，到2016年，全国计划种植小桐子规模达到约2 000万亩，到2020年实现生物柴油生产量达200万t/年[19]。虽然目前资源总量还远低于发展规划数量，但随着已规划种植小桐子的不断成熟，小桐子的资源储备展现出了巨大的市场开发潜力。

2 小桐子资源利用现状

2.1 能源原料

小桐子种子具有极高的含油量，最高可达到60%以上，远超油菜和大豆等油料作物，小桐子种子油料经过加工可制成生物柴油，油的流动性好，可与工业柴油、汽油、酒精相互掺合，长时间内不分离，适用于各种发动机，并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量等关键技术上均优于国内零号柴油，与传统柴油相比，具有更加环保、高效和可再生的优势，因此，被认为是一种极为适宜和具有发展前景的生物质能源[20]。

利用小桐子种子油料制备生物柴油，在美国、欧洲、印度等具有较长的研究历史，已形成比较成熟的年产万吨的生物柴油加工厂，生物柴油销量占柴油销售市场5%的份额。相比国外发展，我国在生物柴油方面的研究起步较晚，2010年起具备一定的产业规模，基本以民营企业为主。据统计2018年我国生物柴油的产量可达到100多万t，但基本以废弃油脂生产的生物柴油为主[21]，而以小桐子种子生产生物柴油的应用报道还比较有限，其中，具有里程碑意义的是2011年11月由云南神宇新能源公司与中石油、美国UOP公司合作生产的航空煤油，通过波音747型飞机在首都国际机场试飞成功。之后，四川长江造林局、四川大学和四川林科院联合研究的小桐子B-15混合生物柴油完成了1.5万km柴油机行车试验，研发的B-20型小桐子生物柴油，在成都公共交通公司的柴油公交汽车上使用运行，达到了0号柴油的标准。贵州大学研发提炼的小桐子生物柴油通过了德国有关汽车公司的测试，可以在普通柴油中添加5%～10%比例进行混合使用[22]。

经过多年的研究，虽然在小桐子资源培育、遗传改良、加工设备和加工工艺等方面取得了一定成果，具备了实现工业化生产的良好基础，但由于受国际原油价格波动和相关政策引导的影响，导致小桐子生物柴油产业发展严重滞后，一直处于研发和小规模生产阶段，尚未形成规模化小桐子生物柴油产业。因此，未来发展空间尚待深入开发。另外，小桐子油中含有21%的饱和脂肪酸和79%的不饱和脂肪酸[23]，常用于制造油漆、润滑油、硬化油、肥皂染料、化妆品等产品。

2.2 药用价值

小桐子的有效成分分布于种子、茎、叶、树皮、根和乳汁中，目前，已从小桐子中分离得到的物质有萜类、黄酮类、香豆素类、脂肪类、甾醇类和生物碱、蛋白质以及多肽类等[24，25]，目前在萜类、黄酮类及蛋白质方面的研究较多。

从小桐子中分离得到的萜类物质主要是二萜和三萜类，二萜化合物是天然药物化学中研究较为活跃的领域，具有多种生物活性，尤其在抗肿瘤和治疗老年痴呆症方面具有良好的活性，该活性成分的成功提取对于低毒高效药物的合成具有重要指导作用[26]。而黄酮类物质在散瘀消肿、止血、止痒方面具有显著效果，主要从小桐子新鲜叶中分离得到，在人类许多疾病的治疗方面有着广泛用途。小桐子中分离得到的蛋白质具有一定毒性，对整体动物如牲畜、人等具有致死作用，但也具有良好的抗病和杀虫效果，是用于研制无公害和生态农产品用生物农药、杀虫剂、杀菌剂等很有价值的候选植物。目前，已研究的蛋白质只有二种，一种是curcain，从小桐子乳汁中分离得到的一种蛋白酶；另一种是curcin，从小桐子种子中分离得到的毒蛋白。经研究发现，curcin的毒性与蓖麻毒蛋白相似，可用于真菌抑制、肿瘤治疗，虽然相关研究还处于起步阶段，未来有望成为人类向肿瘤挑战的有力武器之一[27，28]。

2.3 饼粕利用

小桐子种仁榨油后，剩余饼粕中含有丰富的蛋白质和粗脂肪、纤维素、氨基酸等营养成分，是一种极具开发潜力的副产物。目前，对小桐子饼粕的利用主要分为以下几个方面：1)动物饲料。据测试，经过完全脱脂的小桐子饼粕中含有40%～63%粗蛋白质，其中90%是真蛋白质，远高于大豆饼粕和棉籽饼粕中的蛋白含量，由于小桐子饼粕中的蛋白具有较强毒性，不能作为动物饲料直接饲用，而经过脱毒处理后的饼粕可以粗加工作为植物蛋白饲料应用于养殖业领域，有效解决养殖业蛋白质饲料供不应求的局面。研究发现[29]，经过脱毒处理后的小桐子饼粕所含脂肪量、钙磷等微量元素量均有不同程度的提高，远高于豆粕、棉粕、菜籽粕，因此，也被认为是一种优良的豆粕取代品。2)农业肥料。利用小桐子饼粕中高营养含量的特点生产高品质有机肥是对小桐子饼粕利用的又一重要途径[30]。为了避免饼粕中毒性成分对环境、人体、生态、水体造成污染，通常采用发酵方式进行有机肥的制备，可有效脱除饼粕中的毒性成分，通过有机肥的制备销售，不仅可以实现一定的经济效益，还可有效解决大量的饼粕剩余物造成的环境污染。发展绿色农业来生产安全、无公害的绿色食品是未来农业发展的一大趋势，其中，使用有机肥代替化肥是发展绿色食品最为关键的措施之一，因此，将小桐子饼粕用于有机肥的生产将具有广阔的市场前景。3)工业原料。蛋白基胶黏剂的研发和应用，可以从根本上解决甲醛造成的危害性。大豆蛋白是蛋白基胶黏剂生产常用原料，而由于大豆蛋白属于食用性植物蛋白，会造成与人争粮的不良后果，影响其工业化进程。小桐子作为一种“不与人争粮，不与粮争地”的优势植物，不仅可以提供丰富的蛋白质资源，还可有效解决与人争粮的矛盾。利用小桐子饼粕蛋白制备木材用蛋白基胶黏剂，已有相关报道[31-33]，尽管还有许多技术问题有待解决，但小桐子所能提供的充足蛋白资源为胶黏剂的工业化生产提供了支撑，同时进一步拓展了小桐子饼粕的利用价值。

2.4 生态效应

小桐子树根系发达，生长迅速，具有顽强的生命力，具备较强的耐干旱瘠薄能力，是干热河谷、荒山、坡地等地区造林的优势树种，大力推广种植可使贫瘠土地得到优化和改善，具有较高的环保价值和经济价值。小桐子林枯枝落叶量大，有利于改善贫瘠土壤结构，使土地变得肥沃，防止水土流失，提高土地利用率。小桐子是理想的绿色能源树种，发展小桐子林，可显著减少燃烧污染物和温室气体的排放，调节区域环境气候。对于水土流失严重的区域，引种种植小桐子可起到保水固土，增强土壤的抗冲蚀能力，利于植被恢复，促使水、土、气的良性循环，有利于生态环境的恢复和改善，是干旱地区理想的环境绿化树种[34，35]。

3 小桐子产业发展存在问题及建议

在我国，小桐子资源总量较为可观，但综合利用产业化程度很低，与发达国家相比，还存在较大差距。在小桐子资源的开发利用中仍存在诸多问题[36-38]，主要表现为：1)优质资源储量不足。虽然小桐子资源总量数目巨大，但存在分布范围散、密度低、优质资源缺乏等问题，导致作为油料资源时，生产成本过高，油品质量不稳定，生产力不高，缺乏足够的市场竞争力。2)副产物加工利用效率低。由于小桐子饼粕中含量丰富的蛋白质具有较强毒性，极大地限制了其工业化应用，虽然具有广阔的开发潜力，但受目前技术水平的限制，利用率并不高，大量的饼粕还将给环境造成一定负担。3)缺乏政策引导与保障。长期以来，小桐子产业的发展一直存在规划大于落实的问题，导致小桐子的发展时而热、时而冷，其潜在价值未能得到充分开发。

针对小桐子产业发展中的问题，特做如下建议：1)加快优质资源培育。“产业发展、良种先行”，良种选育在产业发展中具有基础性的引领作用[39]，因此，要加快对现有小桐子资源的普查、筛选，建立优质资源库，并通过现代技术手段，创育出具有符合生态特性的优质品种。通过合理规划种植，为工业化原料供应提供优质资源储量。2)加大科技研发投入。建议组织相关科研单位开展对小桐子油及其副产物的深入利用研究，对小桐子油、饼粕、壳中的有效成分和利用价值进行充分挖掘。不断加大科技投入，建立小桐子系列产品的技术研发体系，加强小桐子产品的开发力度，为小桐子的综合利用提供科技支持和技术保障。3)加强政府引导和政策落实。为保障小桐子产业的长期持续发展，离不开国家层面的积极引导与规划。“十一五”期间，国家财政部、发改委、农业部、税务总局等就发展农林生物质能实施各种补助进行财税扶持政策的出台[40]，但由于各种原因，很多优惠政策未能及时落实到位。因此，要结合企业发展，出台更加优惠和切实可行的减免政策，从战略高度重新认识小桐子发展的优势，使其真正发展为兼顾生态效益、农民增收、新药开发的一种绿色能源植物。

4 结语

具有较高含油量的小桐子，被认为是生物质能源未来发展的主要能源植物。小桐子优良的生物学特性决定了其不仅可以用于生物质能源开发，而且在生物医药和农药、工业原料、生态和经济价值等方面均具有广阔的开发前景。经过多年积累，目前国内已具备一定的资源量，同时随着在小桐子种质资源优化改良、高产栽培、生物柴油转化、活性成分及药用开发等方面研究的不断推进和技术的突破，将为小桐子综合利用产业链的建立提供可靠支撑。

尽管小桐子具有显著的经济价值和生态效应，但小桐子的应用发展远滞后于规划设计方案，除了部分因技术瓶颈制约外，政府规划与政策引导是推动小桐子产业发展的重要保障，只有出台更多更好、切实可行的政策，发展小桐子能源产业才能尽快落地生根，小桐子产业链的建立和发展才具有现实意义。