我國(guó)是一個(gè)人均資源占有量相對(duì)貧乏的國(guó)家,目前正處于工業(yè)化中期階段,經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)對(duì)資源和環(huán)境的壓力與日俱增,環(huán)境承載力弱,生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì)至今尚未扭轉(zhuǎn),矛盾非常突出。生物材料特別是天然植物材料是一個(gè)亟待發(fā)掘的巨大寶藏,它既是可再生的清潔能源資源,又能生產(chǎn)出成千上萬(wàn)無(wú)污染且環(huán)境友好型的工業(yè)成品。目前,全世界生物質(zhì)的總利用率僅為7%,生物質(zhì)的研究已成為世界科技領(lǐng)域的前沿課題。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外正形成了一個(gè)研究和開發(fā)生物材料的熱潮,并將形成一個(gè)重大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)。
    麻瘋樹是一種抗旱耐瘠的多用途速生樹種,是生產(chǎn)生物能源、生物農(nóng)藥、生物醫(yī)藥、生物飼料的主要原料。國(guó)內(nèi)外的研究表明,麻瘋樹種子含油量很高,除榨取能源油外,其油渣、油餅可作農(nóng)藥、飼料或肥料等;全株有毒,莖、葉、樹皮均有豐富的白色乳汁,內(nèi)含大量毒蛋白、麻瘋酮等抗病毒、抗AIDS、抗腫瘤的成分,可開發(fā)作醫(yī)藥、生物農(nóng)藥和生物殺蟲劑等;此外,它還是保水固土、防止沙化、增殖有機(jī)土質(zhì)、建造防護(hù)林的優(yōu)良造林材料,對(duì)改善生態(tài)環(huán)境和恢復(fù)植被有重要作用。目前世界上還沒有形成麻瘋樹的規(guī)?；a(chǎn)業(yè),麻瘋樹尚未能發(fā)揮它應(yīng)有的作用,因此應(yīng)從可再生能源、環(huán)保、生態(tài)、扶貧、生物工程、高技術(shù)產(chǎn)品等方面進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)麻瘋樹的研究和開發(fā)。
1 麻瘋樹的形態(tài)和生物學(xué)特征
    麻瘋樹(JatrophacurcasL.),又名小桐子等,為大戟科(Euphorbiaceae)麻瘋樹屬(Jatropha)。麻瘋樹為落葉小喬木或灌木,樹高2—5m。該樹木樹皮光滑,蒼白色;枝粗壯,圓柱形,具突起的葉痕,綠色無(wú)毛,單葉互生;葉柄長(zhǎng)8—18cm,葉片紙質(zhì)或近膜質(zhì),近圓形或卵狀圓形,長(zhǎng)寬相近,約8—18cm,其先端近尖,基部心形,邊緣不分裂或呈3—5淺裂;樹枝、葉折斷后其斷面有乳汁溢出;4—5月始花,花單性,雌雄同株,聚散花序腋生,總花梗較長(zhǎng),花淡綠色或綠白色,直徑7—8mm;花期較長(zhǎng),11月仍開花,果期7—12月,是一個(gè)不斷開花、不斷結(jié)實(shí)、不斷成熟的過程;果實(shí)幼時(shí)綠色,逐漸變黃,成熟時(shí)為棕色,干時(shí)為黑棕色,果皮平滑,成熟時(shí)裂成3個(gè)2瓣裂的分果片;種子干時(shí)黑色、平滑,橢圓形,長(zhǎng)18—20mm,直徑11mm,個(gè)體差異明顯。
    麻瘋樹適應(yīng)范圍廣,耐干旱瘠薄,由于其根系發(fā)達(dá),可以在貧瘠的荒地(石礫質(zhì)土、粗質(zhì)土、石灰?guī)r裸露地等)上生長(zhǎng);性喜光,喜暖熱氣候。野生麻瘋樹主要分布在干熱的亞熱帶和潮濕的熱帶雨林,可在年降雨量480—2380mm、年均溫18.0—28.5℃的環(huán)境下生存。通常生長(zhǎng)在海拔高度為700—1600m的平地、丘陵及河谷荒山坡地,冬季無(wú)重霜、短時(shí)極端最低溫度不低于-4℃的地區(qū)均生長(zhǎng)良好。對(duì)生長(zhǎng)地的土壤肥力要求不高,只要pH值5—6、排水良好即可。麻瘋樹結(jié)實(shí)豐富,種子大且萌芽性強(qiáng),可點(diǎn)播造林,也可扦插繁殖。麻瘋樹一般栽培在園邊作綠蘺,也有半野生狀態(tài),多生長(zhǎng)在平地路邊的灌木從中,以散生或小面積純林形式分布。
2 地理分布
    麻瘋樹原產(chǎn)于巴西,現(xiàn)主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū),絕大多數(shù)生長(zhǎng)在美洲和亞洲熱帶地區(qū),如美洲的巴西、菲濟(jì)、洪都拉斯、牙買加、巴拿馬、波多黎哥、薩爾瓦多及美國(guó)佛羅里達(dá)的奧蘭多地區(qū)、夏威夷群島等,非洲的莫桑比克、贊比亞等國(guó),澳大利亞的昆士蘭和北澳地區(qū),以及亞洲的印度、巴基斯坦等國(guó)都有分布。我國(guó)的麻瘋樹為栽培或半野生狀態(tài),主要分布在廣東、廣西、云南、貴州、四川、臺(tái)灣、福建、海南等省區(qū)的熱帶及干熱河谷地區(qū)。四川主要栽培在攀枝花、鹽邊、米易、鹽源、德昌、西昌、金陽(yáng)等地;云南主要栽培在滇西部、西南部、中部以及元江、金沙江、瀾滄江流域;貴州主要栽培在南、北盤江流域,紅水河流域的貞豐、望謨、冊(cè)亨和羅甸縣。
3 國(guó)內(nèi)外開發(fā)現(xiàn)狀
3.1 植物能源
    能源植物為能量富集型植物:據(jù)估計(jì),地球上每年植物光合作用固定的碳達(dá)2×1011t,含能量達(dá)3×1021J。能源植物通過光合作用固定二氧化碳和水,將太陽(yáng)能以化學(xué)能形式儲(chǔ)藏在植物中,除直接燃燒產(chǎn)生熱能外,還可轉(zhuǎn)化成固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。在礦物燃料日趨枯竭的今天,篩選和種植優(yōu)質(zhì)高效的能源植物,并將其轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料(可再生能源)成為必然。按照化學(xué)成分能源植物分為以下幾類:富含碳水化合物(糖、淀粉或纖維)的植物,如甘蔗、玉米、桉樹等;富含油脂的植物,如油萊、花生等;富含類似石油成份的植物,如麻瘋樹、油楠、綠玉樹等。其主要成分是烴類,如烷烴、環(huán)烷烴等,通過脫脂的處理可作為柴油使用。這3類能源植物中,前兩種既是人類的食物來(lái)源,又是重要的化工原料,種植它們需要大量的耕地,而我國(guó)人多地少,因此篩選能量富集型的野生或半野生狀態(tài)的能源植物并通過生物工程改良和良種培育成為開發(fā)能源植物的關(guān)鍵。
    麻瘋樹的種子———麻瘋果的含油量高,種仁含油量可達(dá)60%左右,其中含有棕櫚酸、硬脂酸等飽合脂肪酸,以及油酸、亞油酸和棕桐油酸等不飽合脂肪酸。直接作為燃料:麻瘋果種子的熱值為20.85MJ?kg-1,麻瘋果所含碳?xì)浠衔餆嶂禐?0.63MJkg-1,而柴油為44.091MJ?kg-1、汽油為47.127MJ?kg-1。麻瘋果油與柴油和汽油的摻合性很好,且摻合后在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不分離。麻瘋果油也可以直接作為燃料,利用它作為熱帶地區(qū)或扶貧地區(qū)的家用替代能源,可減少森林采伐,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,形成有效的生物保護(hù)屏障和自產(chǎn)自銷生態(tài)產(chǎn)品的基地,或用于扶貧地區(qū)的家用替代能源;同時(shí)麻瘋果油能生物降解,燃料操作安全。由于麻瘋果油黏度比較高,摻合適量麻瘋果油還能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑性能,減輕機(jī)件磨損。改性制備生物柴油:將去除雜質(zhì)的麻瘋樹果油與甲醇進(jìn)行交酯化反應(yīng)獲得脂肪酸甲酯,即可用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的高質(zhì)量生物柴油。與傳統(tǒng)石化柴油相比,麻瘋果油制備的生物柴油具有相對(duì)較高的閃點(diǎn)和十六烷值,燃燒性能好、硫含量低、污染小,可作為新的清潔能源。目前,國(guó)內(nèi)較成熟的石油替代品研究,主要集中在生物柴油和生物醇類燃料上。四川省利用涼山、攀枝花等地區(qū)豐富的野生麻瘋樹果實(shí)提取生物柴油已獲得了成功。實(shí)驗(yàn)證明,麻瘋樹干果平均產(chǎn)量為9750kg?hm-2,可提取加工出燃油約2700kg。發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)已被列入國(guó)家有關(guān)發(fā)展計(jì)劃。經(jīng)四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院科研人員的一系列實(shí)驗(yàn)表明:從麻瘋樹果實(shí)中制備出的新型燃油可適用于各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī),并在閃點(diǎn)、凝固點(diǎn)、硫含量、一氧化碳排放量、顆粒值等關(guān)鍵技術(shù)上均優(yōu)于國(guó)內(nèi)零號(hào)柴油。目前的加工工藝已可使新型燃油達(dá)到歐洲二號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn),將通過改造加工工藝和改良植物燃油成分基因的方式,將指標(biāo)提高到歐洲三號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.2 生物醫(yī)藥
    麻瘋樹植物的有效成分存在于種子、樹皮、葉、根和乳汁中。麻瘋樹的莖、葉、皮的白色乳劑內(nèi)含有毒蛋白、酮類、氰氫酸與川芎嗪等成分;果仁含油、蛋白質(zhì)、多種氨基酸、萜類、酮類、醇類物質(zhì)及衍生物以及蛋白質(zhì)和多肽等物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室里,毒蛋白、酮類、多肽類成分有明顯的抗腫瘤細(xì)胞與抗ⅧV(艾滋病病毒)的作用;一些生物堿具有收斂作用;果仁中的油類有潤(rùn)腸通便的瀉下作用;去毒后的蛋白質(zhì)與必需氨基酸可以作為營(yíng)養(yǎng)飼料并有望開發(fā)出人用營(yíng)養(yǎng)品。某些活性成分也被證實(shí)具有浸殺軟體動(dòng)物、殺蟲和抑制真菌生長(zhǎng)的作用,可作為防治生物病蟲害的原料。
    麻瘋樹的藥用部分有葉、樹皮、種子及根。根可散淤消腫、止血、殺蟲止癢,治跌打、骨折、疥癬、頑瘡。種子油可作為瀉藥和治療多種疾病,但使用過量會(huì)導(dǎo)致腹瀉和胃腸炎。在麻瘋樹產(chǎn)地的喀麥隆,人們常將麻瘋樹葉煮汁治療風(fēng)濕病;巴哈馬人則用來(lái)治療心絞痛,或外敷治療丹毒,古巴人用來(lái)治牙痛,巴貝多人用葉汁治蘚。中美州國(guó)家利用其汁液治療牙齦炎、創(chuàng)傷、痔瘡和疣等。盡管麻瘋樹在人類許多疾病的治療及工業(yè)生產(chǎn)上有著廣泛的用途,但所含的毒性仍不容忽視。由于各地栽培的麻瘋樹所處的生態(tài)環(huán)境不同,毒性也有差異。從麻瘋樹中發(fā)現(xiàn)毒性最強(qiáng)的物質(zhì)有3種,即麻瘋樹毒蛋白、麻瘋樹種子油和佛波脂。
3.3 生態(tài)建設(shè)和扶貧開發(fā)
    到目前為止,世界上已有20多個(gè)國(guó)家在種植、發(fā)展麻瘋樹,通過發(fā)揮植被的“碳庫(kù)”、水土保持和土壤改良,有助于達(dá)到保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境的目的。聯(lián)合國(guó)已將麻瘋樹種植作為生態(tài)建設(shè)和扶貧項(xiàng)目廣泛用于熱帶地區(qū),如烏干達(dá)、馬里、加納等國(guó)家。麻瘋樹作為一個(gè)生態(tài)型經(jīng)濟(jì)林樹種,集環(huán)保、生態(tài)建設(shè)、生物工程、高科技產(chǎn)品為一體,種植麻瘋樹對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、工業(yè)原料、醫(yī)藥、能源開發(fā)等起到積極的推動(dòng)作用。在我國(guó),近年來(lái)圍繞林業(yè)生物質(zhì)能源開發(fā)利用,已得到國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家林業(yè)局的高度重視。2006年,國(guó)家林業(yè)局成立了林業(yè)生物質(zhì)能源辦公室,將麻瘋樹作為林業(yè)生物質(zhì)能源開發(fā)的首選樹種。地方政府和科研部門做了大量的研究開發(fā)工作,不少企業(yè)、個(gè)體經(jīng)營(yíng)者參與種植開發(fā)。麻瘋樹開發(fā)利用前景看好,但必須進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查,反復(fù)論證,做好中長(zhǎng)期和遠(yuǎn)景規(guī)劃,加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究與指導(dǎo),穩(wěn)步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。一是在適生地區(qū)擴(kuò)大麻瘋樹種植面積,作為“天保工程”和退耕還林工程項(xiàng)目的可選樹種之一;二是培育生物質(zhì)能源開發(fā)生產(chǎn)龍頭企業(yè),采用“公司 農(nóng)戶”的模式進(jìn)行綜合開發(fā),促進(jìn)農(nóng)民增收,帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
4 攀西麻瘋樹資源的開發(fā)與利用
4.1 麻瘋樹資源的分布
    麻瘋樹傳入我國(guó)已有200多年的歷史,由于氣候條件的限制,四川省境內(nèi)的其它地區(qū)都難以種植麻瘋樹,其資源以攀枝花最多。攀枝花地處長(zhǎng)江上游的金沙江流域,屬典型的干熱河谷地帶,氣候適宜種植麻瘋樹。麻瘋樹在攀西分布的最高海拔為1930m,集中分布于金沙江、雅礱江流域內(nèi)。該地區(qū)在1950年代開始大量栽培,目前麻瘋樹在當(dāng)?shù)剌^分散,但麻瘋樹資源存量很大。據(jù)1970年代的資料統(tǒng)計(jì),該地區(qū)麻瘋樹種子年收購(gòu)量為800t。此外,攀西區(qū)域的森林覆蓋率非常低,僅為5%,水土流失嚴(yán)重,已對(duì)長(zhǎng)江的水患產(chǎn)生了直接的影響。為了改善攀西地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和治理長(zhǎng)江流域,大力開發(fā)與利用麻瘋樹資源具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
4.2 麻瘋樹種子的含油率及生長(zhǎng)概況
    麻瘋樹因生長(zhǎng)地方不同,其種子的生物學(xué)性狀,如百粒重、含油率均有差異。通過10個(gè)地區(qū)麻瘋樹的研究調(diào)查發(fā)現(xiàn),攀枝花地區(qū)麻瘋樹種仁含油率達(dá)61%,開發(fā)利用價(jià)值較高。同時(shí)對(duì)麻瘋樹生長(zhǎng)和結(jié)果的調(diào)查表明,無(wú)論從生長(zhǎng)情況還是結(jié)果多少來(lái)看,攀枝花的麻瘋樹都位居第一。
4.3 麻瘋樹資源的經(jīng)濟(jì)分析
    麻瘋樹植物及其相關(guān)的化合物用途多,目前正被人們發(fā)現(xiàn)和重新認(rèn)識(shí)。本文就目前所知的用途作一經(jīng)濟(jì)分析:假設(shè)用5—10年的時(shí)間在攀西地區(qū)種植約7萬(wàn)hm2麻瘋樹資源,可得年產(chǎn)出;通過生物高科技提取原料中的化合物有用成份,可生產(chǎn)出的產(chǎn)品效益。
    綜上所述,攀枝花地區(qū)種植麻瘋樹非常適宜。隨著麻瘋樹資源的不斷開發(fā),其綜合利用效益較大,既有利于改善生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)植被,又有利于攀西干熱河谷地區(qū)的生態(tài)、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。麻瘋樹資源的開發(fā)利用是農(nóng)業(yè)與工業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)與第二產(chǎn)業(yè)的有機(jī)的結(jié)合,是一條可持續(xù)發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)化道路。
5 發(fā)展前景
    麻瘋樹有較強(qiáng)的市場(chǎng)開發(fā)潛力,進(jìn)一步研究和開發(fā)將會(huì)給人類帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益,開發(fā)前景廣闊。麻瘋樹作為生產(chǎn)生物柴油的原材料正在被開發(fā)利用為重要的能源植物之一,最有可能成為未來(lái)替代化石能源的具有巨大開發(fā)潛力的樹種。我國(guó)廣大的山區(qū)、沙區(qū)、干旱河谷地區(qū)等劣質(zhì)土地均可栽種生物質(zhì)燃料油原料的喬、灌木油料植物,以發(fā)展生物質(zhì)燃料。在這些地區(qū)發(fā)展生物質(zhì)燃料植物不僅可為我國(guó)的生物質(zhì)燃料油工業(yè)提供豐富的可再生原料,還可改善生態(tài)環(huán)境,增加農(nóng)民收入,為建設(shè)農(nóng)村小康社會(huì)提供一條新的途徑。麻瘋樹的種子含有多種活性成分,有著重要的農(nóng)藥和醫(yī)藥價(jià)值,是一種極具綜合價(jià)值的生物能源植物材料。在分子生物學(xué)研究方面,近年來(lái)建立了DNA、RNA提取方法并成功地克隆了幾種功能基因。同時(shí)建立了植物再生和轉(zhuǎn)基因體系,因此麻瘋樹作為能源植物研究的模式植物具有很好的前景。麻瘋樹毒性較大,令人望而生畏。許多研究者僅僅從防止中毒或利用其毒性制成毒劑等進(jìn)行了研究,但對(duì)利用其藥用價(jià)值考慮較少。一些學(xué)者認(rèn)為,從有毒植物中獲得藥源先導(dǎo)化合物的可能性較大。從有毒植物中開發(fā)新藥已有一成功的報(bào)道,并引起了廣大醫(yī)藥工作者的密切關(guān)注,因此以植物毒素作為先導(dǎo)化合物的藥源具有廣闊的應(yīng)用前景。麻瘋樹中含有較多的毒性成分,特別是種子中所含的毒蛋白,對(duì)它們進(jìn)行深入的研究有望帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
    四川省甘孜州、涼山州和攀枝花市是我國(guó)重要的生態(tài)保護(hù)區(qū),也是處于干熱河谷地區(qū)之一。目前已有麻瘋樹的成片種植,具備建立產(chǎn)業(yè)化的栽種培育基地。在扶貧和生態(tài)投資的基礎(chǔ)上,麻瘋樹產(chǎn)品將啟動(dòng)貧困地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化發(fā)展,人民收入會(huì)逐步得到提高。從環(huán)保角度看,麻瘋樹殘留物的加工也是一個(gè)不容忽視的領(lǐng)域,如利用麻瘋果仁制備生物柴油后,廢棄的果殼可作為制備活性炭的生物質(zhì)材料;麻瘋樹籽油渣可作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。此外,麻瘋樹油還可制造肥皂和染料等產(chǎn)品,麻瘋樹葉可飼養(yǎng)家蠶,花可吸引蜜蜂采蜜,開發(fā)新蜜源。