吴文景，梅辉坚，王兆勇，马祥庆，吴鹏飞

(1.福建农林大学林学院，福建 福州 350002； 2.抚州市林业局森林资源监测中心，江西 抚州 344000； 3.福州市不动产登记和交易中心，福建 福州 350002)

三年桐(Verniciafordii)又名油桐或光桐，属大戟科，主要分布于长江流域，福建、江西和浙江等省均有栽培[1]，是我国南方重要木本油料树种。其种仁含油率高达52%～65%，且所提炼的桐油是最优质的干性油，各项指标完全达到我国生物柴油理化特性标准[2-3]，具清洁、高效和安全等优点，广泛运用于生物柴油的生产[2]。在面临能源危机的今天，因地制宜地利用植物油加工成代用燃料油已成目前国际上开发新能源的重要趋势[3]。研究表明，不同种源三年桐在群体间和群体内存在极其丰富的变异[4]。欧阳准等[5]研究发现，福建引种浙江的8个三年桐优良家系经济性状有所差异，其中以浙林08号和浙林02号的抗逆和丰产性能较佳。武华卫等[4]研究发现，14个种源的三年桐种实性状存在不同程度的差异，以万山和秀山群体为佳。可见，由于我国三年桐分布区域较广且优劣混杂，经过长期的自然选择和物种进化，易出现种质分化的现象[6]，这为三年桐的良种选育研究提供了试材[7]。然而，目前对于其种源选择和评价等方面研究较少[8]，且大部分学者较多考虑其质量和产油率，忽略油脂品质的差异，无法全面对能源品质进行综合评价[9]。

鉴于此，本文选择福建南平、永春、尤溪和江西九江、河南崇县等5个地区采集的三年桐种子为研究对象，综合比较其种子形态、质量及油脂特性，从产油能力和油脂品质进行综合考虑，利用隶属函数法结合权重对不同种源三年桐种子能源品质进行评价，以期筛选出产油量与油脂特性皆优良的种源，为今后三年桐的良种选育和引种栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2010年11月从福建南平、尤溪、永春和江西九江、河南崇县等地区(表1)自然散生的成熟健壮三年桐母株上采集种子，分别选出成熟、饱满的种子供室内研究[10]。

表1 不同种源地三年桐分布区基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 种子形态及质量测定 分别随机选取不同种源三年桐当年采集的种子100粒，进行百粒重测定，重复3次。用游标卡尺(精度为0.02 mm)测定种子形态，以种子最长、最宽处长度作为长、宽，以种脐上顶点到其垂直种面最大距离为厚[11]。

1.2.2 种子含油率及油脂特性测定 将当年采集的三年桐种子置85 ℃烘箱内烘干后粉碎，采用索式提取法测定含油率[12]。将无水乙醇(分析纯)加入不同种源三年桐提取的原料油中，利用NaOH催化剂制备出生物柴油后，分别利用ST2540-1密度测定器、ST2433-2灰分测定器、ST2433-2硫质量分数测定器、ST260-2水分测定器、ST264-1酸值测定器、ST265-2运动黏度测定器测定生物柴油的密度、灰分、硫质量分数、水分、酸值、运动黏度等油脂品质指标[13]。

1.2.3 种子能源品质综合评价 选择种子形态、百粒重、含油率、油脂品质等指标，采用隶属函数法结合权重对不同种源三年桐的能源品质进行全面评价[14]。隶属函数公式为μ(Xab)=(Xab-Xbmin)/(Xbmax-Xbmin)，式中：μ(Xab)为a种源b指标的隶属函数值；Xa为a种源b指标的值；Xbmax为各种源b指标值中的最大值；Xbmin为该指标中的最小值。若与能源品质评价呈负相关(即不良指标)，则用反隶属函数进行转换，计算公式为μ(Xab) =1-(Xab-Xbmin)/(Xbmax-Xbmin)。

1.3 统计分析

采用SPSS 20.0进行单因素方差分析，利用Origin 9.1作图；研究结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同种源三年桐种子形态特征的差异

不同种源三年桐种子形态特征之间存在显著差异(图1)。福建南平三年桐种子百粒重较大，单粒平均质量达1.62 g，与福建尤溪相接近，显著大于其余3个种源(P<0.05)；江西九江、河南崇县三年桐种子百粒重较轻，单粒平均质量仅为1.02、1.22 g，显著小于其它3个种源(P<0.05)；且其种子长度、宽度和厚度均较小。可见，福建南平、尤溪和永春三年桐种子个体较大且饱满，而江西九江和河南崇县种子个体则较小。

*：图中不同小写字母为同一测定指标在三年桐不同种源之间的差异达显著水平(P<0.05)，下同。图1 不同种源三年桐种子形态与质量特征的比较

2.2 不同种源三年桐种子油脂提取率及其生物材料油脂特性的差异

由表2可知，以无水乙醇作为提取剂，福建南平三年桐种子油脂提取率最低(50.76%)，显著小于其它4个种源(P<0.05)；而福建永春与福建尤溪无显著差异，但显著大于其它3个种源。

不同种源三年桐种子油脂加工提取的生物柴油的密度、灰分和酸值差异均未达显著水平(P>0.05)；但福建尤溪三年桐种子油脂加工的生物柴油的硫质量分数显著小于其它4个种源(P<0.05)；福建南平与尤溪三年桐种子油脂加工的生物柴油的水分差异未达到显著水平(P>0.05)，但均显著小于其它3个种源(P<0.05)；不同种源三年桐种子所加工的生物柴油的运动黏度较接近。

表2 不同种源三年桐种子油脂提取率及油脂特性的比较

2.3 不同种源三年桐种子能源品质综合评价

由表3可知，选用种子的百粒重、含油率、长度、宽度和厚度，以及种子提取油脂的密度、硫质量分数、灰分、水分、酸值和运动黏度等指标对5个种源三年桐种子能源品质进行综合评价，获得百粒重的权重最大(0.23)，而种子提取油脂的密度、水分和运动黏度权重较低，均为0.01。运用隶属函数法结合权重，得出不同种源三年桐种子能源品质的综合评价值排序为福建尤溪>福建永春≈福建南平>河南崇县>江西九江。

表3 不同种源三年桐种子隶属函数值、权重及综合评价值

3 结论与讨论

油料作物的能源品质是由多个指标综合决定的，单个指标无法全面反映能源品质差异[15]。在对其品质进行综合评价中，比较常用的方法有层次分析法[16]、灰色关联度分析法[17]、隶属函数法[18]。然而，灰色关联度分析法和层次分析法是对供试材料的主要性状进行定性和定量评价，需要庞大的数据样本和复杂的计算，过程较为繁琐；隶属函数法则被认为是一种可以综合考虑不同类型指标以消除不同指标间权重差别的有效办法。即在多指标测定的基础上，通过无量纲化将各品质指标的平均数都转化为(0，1)的度量值，同时兼顾各个指标对能源品质的贡献值(权重)，将其最终得到的综合评价值(D)作为评定标准[19]。已成功运用于作物品种抗旱性、农作物产量与质量和花卉观赏性状等方面的综合评价，获得较准确的结果。严明建等[20]选取单株有效穗、实粒数、株高、千粒重等指标，利用隶属函数法筛选出氮素利用效率高的水稻(Oryzasativa)品系。邓真华等[21]研究可得，选取5个果桑(FructusMori)的生物学性状和经济性状加以测定，并利用隶属函数法进行综合评价获得了产量高、品质优的“大十”品种果桑。本文运用隶属函数法结合权重研究发现，不同种源三年桐种子的能源品质差异显著，若综合评价值越高，说明其能源品质较佳。不同种源三年桐种子能源品质综合评价为福建尤溪>福建永春≈福建南平>河南崇县>江西九江，可见，福建尤溪种源的三年桐是具有一定开发潜力的能源树种。

本文研究发现，福建尤溪三年桐种子饱满、质量大，且油脂提取率和油脂特性均较优秀，整体表现出较佳的能源品质。从种子百粒重来看，福建尤溪与福建南平种源两者间差异不显著，但明显大于其余3个种源；且福建尤溪的三年桐种子长度、宽度和厚度均大于江西九江和河南崇县。虽然本文选择的5个种源三年桐种子油脂提取率均较高(50.76%～58.41%)，但福建尤溪和永春三年桐种子油脂提取率显著大于其它3个种源。有研究表明，不同种源油料作物种子形态质量和产油量差异显著[22]；不同种源黄连木(PistaciachinensisBunge)种子的形态特征和含油率有显著差异，以江西彭泽种源黄连木种子为最佳[23]；不同种源文冠果(XanthocerassorbifoliumBunge)种子的形态特征和含油率也存在显著差异[24]。

然而，随着能源危机的蔓延和生态环境的恶化，市场上不仅需要产油量高的油料作物，其所加工的提取生物柴油的理化特性也至关重要[25]。研究发现新疆棉子(Gossypiumspp.)提取的生物柴油在硫含量、灰分和水分等理化指标值特别低，有利于环境保护[26]。无患子(SapindusmukorossiGaertn.)种仁含油量高且其酸值和碘值均较低，是制备生物柴油的理想原料[27]；而蝴蝶果(Cleidiocarponcavaleriei)和东京桐(Deutzianthustonkienensis)在皂化值、水分及挥发物的指标较低，有利于生物柴油的提炼[28]。本研究表明：不同种源三年桐种子油脂特性指标都较佳，符合国家标准；福建尤溪三年桐种子所提取生物柴油的硫质量分数和水分均显著小于福建永春、江西九江等种源；不同种源三年桐种子所提取生物柴油的运动黏度较接近。

综上，福建尤溪种源三年桐所提取生物柴油在硫质量分数、水分和运动黏度等生物柴油理化特性指标中值均较低，有利于保护环境和提高资源利用率；而且福建尤溪种源三年桐的能源品质综合评价值为0.72，在5个参试种源中排名第一，表明该种源具有一定的开发潜力，值得进一步深入研究与选育。