芒属植物研究进展(2)

　　由此可见，芒属植物不仅在生物能源领域拥有巨大的经济价值，同时在生态环保、农业、工业方面都具有很大的开发潜力和市场价值。 
　　2芒属植物的应用研究进展 
　　我国研究者最早开展的是芒属植物的农艺学研究。早在1980年，张友德等[9]就研究了荻的种子萌发试验，探索了荻在生产上以种子繁殖的可行性。朱邦长等[10]研究了五节芒的茎芽繁殖技术，有效降低了五节芒的栽培成本。黄杰等[11]研究了芒属植物——荻的第1、2生长季在不同栽培管理条件下的生长特性及生物质成分的情况。余新华[12]开发出了在南方山区利用五节芒种蘑菇的实用技术，为山区农村脱贫致富开辟了一条新途径。为了更好地开发利用五节芒这一野生植物资源，萧运峰等[13]于1987—l993年在安徽省合肥地区，对其开展了引种栽培工作研究，结果表明在第8年鲜草产量达到最高，以后基本稳定，是一种长寿、高产的优良牧草。该研究组通过长期的引种栽培，发现五节芒分化出宽叶和窄叶类型，并证明宽叶类型的生产性状明显优于窄叶类型[14]。陈慧娟等[15]研究了施肥对五节芒热值和表型性状的影响，结果表明不同施肥水平对叶干质量热值、叶灰分含量、茎灰分含量、单支高度、地径、茎叶比达到显著影响，但对产量影响不显著。随着芒属植物可以作为造纸原料这一用途的发现，我国研究者开展了对其纤维特征的一系列研究。例如，胡久清等[16]对5个荻品种的茎秆形态结构及其纤维进行了比较，其中胖节荻、突节荻2个品种内部结构较接近；而平节荻、细荻和茅荻3个品种又较近似；5个荻品种纤维的形态存在明显的差异，以胖节荻纤维质量和产量居首位，突节荻次之，平节荻居第3位，细荻与茅荻较差。何凤仙等[17]比较了荻的2种类型的材料岗柴与刹柴的茎秆和纤维的解剖形态特征，二者的外部形态和内部结构基本上相似，岗柴和刹柴的纤维形态差异较大，岗柴纤维的质量远比刹柴的好，且岗柴单位面积产量高。为正确认识和区分芒、荻及芦苇这3种常用的造纸原料，张乐彝[18]详细地比较了这3种植物的形态分类学特征，发现三者最主要区别是：芒秆的花小穗有芒，而荻花和苇花小穗无芒；芒秆的茎秆是实心的，而苇秆是空心的，荻秆上部是实心，中下部是空心的；芒秆无腋芽，不会分枝，而苇和荻的茎秆有腋芽会萌芽分枝。对于芒属植物作为能源植物的研究，我国研究者发表的相关报道较少。袁振宏等[19]对芒草稀酸水解工艺的正交试验研究，为利用芒草作为生产燃料乙醇的原料提供技术支持。邹玲等[20]以芒草为原料，采用新型机制木炭制棒机，就芒草的含水率、粉碎粒径和加热温度等因素对成型燃料松弛密度、抗水性、抗跌碎性的影响进行了研究。 
从国外的研究来看，英国是较早将芒草作为能源植物进行研究、开发的国家。早在20世纪90年代，他们就开始从现有的芒草品种中筛选、培育适宜作为火力发电厂燃料的理想品种。现在，多个国家也已开始大规模种植芒草。德国已兴建了1座发电能力为12万kW的发电厂，其燃料就是芒属植物。在美国，科学家们正在考虑将农作物与煤以1∶1的比例混合来发电，在农作物的选择上，科学家们也倾向于杂交后的芒草[21]。英国的研究者发现，不同的施肥处理对芒在细胞壁成分的浓度和灰分以及液体燃料的成分和质量有较大影响。特别是使用较多氮肥的时候，会对其生物质的生产产生负面影响，降低了细胞壁的面积，增加了灰分的积累。因此，低氮处理能够利于芒产量和品质的提高，而钾肥就没有此类影响[22]。利用特殊的极端嗜热菌能够利用水解芒所得到的可溶性糖类生产氢气，这为近一步开发和利用能源植物提供了新的途径[23]。法国科学家研究了能源植物芦竹（Arundo donax）和奇岗（Miscanthus×giganthus）燃烧过程中的热比重和热量散失的特点[24]。柳枝稷（Panicum virgatum）也是一种能源植物，研究者将芒属植物与柳枝稷的叶片的光合作用能力进行了比较，发现芒比柳枝稷高33%，在芒叶片的光合作用中，电子转运、叶片对氮和水分的利用均较高，从而使其在光合合成率和产量上优于柳枝稷[25]。芒也可以用来制造纸浆，研究者对利用奇岗为原料制造纸浆过程中水解的反应条件及相应的细胞显微结构变化进行了观察[26-27]。西班牙的研究者也详细研究了奇岗的木质素结构及其在酸水解过程中的结构变化，并指出只要通过改良的有机溶剂处理程序对奇岗进行加工，就可以得到相应的纤维和木质素[28]。通过GC-MS分析奇岗茎的皮部及髓部的脂溶性抽提液发现，抽提液（特别是髓部的抽提液）中含有大量的酚和甾醇类物质，这一发现对于奇岗的综合利用提供了新的思路[29]。东京农业大学的研究者对芒条纹病毒（MiSV）进行了克隆和物理图谱的绘制[30]，为芒的病害防治提供了基础数据。