纤维植物的研究进展样本.docx

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 牧草种质资源与利用结课论文题 目: 中国纤维植物资源研究进展学院(系): 动物科技学院专业年级: 草 学 级学生姓名: 陈 志 飞学 号: 050525授课教师: 寇 建 村完成日期: 1月5日中国纤维植物资源研究进展纤维植物是指植物体某一部分的纤维细胞特别发达, 能够产生植物纤维并作为主要用途而被利用的植物, 它广泛地被用做编织、 造纸、 纺织等工业的原材料。另外部分的纤维植物还有食用、 药用和绿化等功能1。纤维植物资源在中国种类多, 分布广, 多见于乔木、 灌木木质藤本、 草质藤本和草本等2。据调查, 全国可作纤维植物开发利用的有1000多种, 野生纤维植物有100多种。它们主要分布在荨麻科、 榆科、 禾本科、 椴科、 卫矛科、 瑞香科、 桑科、 锦葵科、 梧桐科和亚麻科等。中国大部分地区纤维植物资源叫丰富, 根据用途可分为食用、 工业用、 药用、 环境及种质资源5大类3。经过对中国纤维植物资源的调查研究, 来了解纤维植物资源的现状和存在的问题, 并初步制定解决方法。植物体内纤维常成束, 或由束连成片, 甚至成网状结构。实际利用的基本结构除单个纤维细胞外为纤维束, 或含有束的植物器官的一部分结构或整个器官。1、 植物纤维的类型及主要的纤维植物中国约有500种纤维植物, 其中栽培的纤维作物仅约30种。按照植物纤维的器官、 组织来源划分, 一般分为8大类: ( 1) 韧皮纤维, 又称软纤维, 位于茎的表皮层下, 不会木化或木化后质地仍柔软, 商业用的韧皮纤维植物主要有苎麻、 大麻、 红麻、 黄麻、 亚麻等; ( 2) 叶纤维, 又称硬纤维, 纤维木化较硬, 产自单子叶植物的叶, 叶纤维植物主要有蕉麻、 剑麻( 原产墨西哥等, 现广泛栽培) , 其它还有龙舌兰科的丝兰属、 毛里求斯麻、 新西兰麻、 虎尾兰属及凤梨科的波萝等; ( 3) 种子纤维, 是一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维, 产自双子叶植物, 如棉、 木棉, 现主栽的为原产于西半球的产细绒棉的陆地棉及产长绒棉的海岛棉; ( 4) 果实纤维, 是从一些植物如吉贝、 椰衣、 丝瓜等果实中取得的维管束, 这种纤维现多用于飞机隔热隔音、 家俱等业或用作装甲车减震衬料; ( 5) 根纤维, 一些植物根系发达, 如产于墨西哥的禾本科帚用乱子草, 其不定根细韧, 用作出口扫帚; ( 6) 穗轴纤维, 禾本科的芒属及高粱的穗状花序各级侧轴, 细韧, 富含纤维, 可用于制帚; ( 7) 木材纤维, 常见于造纸, 又分为软木纤维和硬木纤维, 软木纤维为针叶木, 如云杉、 冷杉、 铁杉、 落叶松, 硬木纤维为阔叶木, 如白杨、 桦木、 桉木; ( 8) 其它纤维, 除上述的7大类纤维以外, 其它类纤维如禾本科、 芒属等植物的茎秆, 可供编织、 造纸, 竹纤维是新兴的一类纺织纤维, 具有散热、 透气等优良特性, 是继棉、 麻、 丝、 毛四大天然纤维之后的第五大天然元素纤维织物资源遍布绝多数植物中, 几乎每类植物资源中都有分布。表一、 主要的纤维植物科名属名含纤维部位用途荨麻科苎麻茎皮织布优质纸的材料荨麻茎皮纺织、 可代麻用、 作人造棉原料杨柳科山杨茎和枝条人造丝浆、 造纸及纤维工业旱柳茎和枝条人造丝浆、 造纸及纤维工业榆科青檀茎和枝条建材和造纸禾本科燕麦杆编织和造纸玉米全枝编织和造纸稻稻秆造纸原料菊科向日葵全株人造丝、 麻代品、 造纸原料及隔音板棕榈科棕榈叶、 叶鞘、 茎麻代品、 绳索、 床垫杉科柳杉茎和枝条人造丝浆及造纸杉木茎和枝条人造丝浆及造纸注: 下表只是节选云南石林野生纤维植物资源调查研究4中几种植物2、 纤维植物的综合利用人类对纤维植物的利用由来已久, 在植物茎秆中, 如苎麻、 大麻、 亚麻的草本茎具特别发达的韧皮纤维束, 可用以制作各种纺织品。在有些植物的木本茎中, 韧皮纤维也很发达, 它们是制造特种纸张的优良原料, 如桑树、 构树等。叶子纤维主要存在于单子叶植物的叶脉中, 这类纤维拉力大, 耐腐力强, 主要用以制作绳索, 或作粗纺之用, 如剑麻、 蕉麻等。除了传统作用, 人们还能够根据植物体中所含的纤维素和木质素的化学性质, 加工生产出许多有价值的化工原料。例如, 纤维素的醋酸酯被广泛应用于人造纤维、 透明纸、 电影胶卷和塑料工业, 还能用于制造不碎玻璃等; 木质素经过适当处理, 能够产生酚类与芳香族化学产品。经常食用植物纤维还具有降低血糖和血脂, 预防直肠癌的作用等。2.1用作纺织原料植物纤维是纺织加工的重要原料, 主要包括四大类: 棉花、 麻类( 苎麻、 亚麻和红麻等) 、 毛类( 绵羊毛、 山羊绒、 骆驼毛) 和茧丝。以植物纤维作为主要原料的纺织工业, 随着衣着天然化, 多样化潮流的兴起和高新技术的广泛应用, 全球纺织业已进入新的增长期, 植物纤维用量逐年增长。一些有优势的植物纤维: 在各种麻类纤维中, 苎麻纤维最长最细。纤维长度比最高级的棉花还要长二、 三倍到六、 七倍。原麻脱胶精制后, 纤维外观颜色洁白, 有丝样光泽。苎麻纤维构造中的空隙大, 透气性好, 传热快, 吸水多而散湿快, 因此穿麻织品具有凉爽感。苎麻纤维强力大而延伸度小。它的强力比棉花大七、 八倍。苎麻纤维不容易受霉菌腐蚀和虫蛀, 而且轻盈, 同容积的棉布与苎麻布相比较, 苎麻布轻百分之二十。因其纤维长, 结实, 织物冬暖夏凉, ”轻如蝉翼, 薄如宣纸, 平如水镜, 细如罗绢”, 曾被历代列为贡布, 成为皇室和达官贵族喜爱的珍品, 20世纪30年代曾获巴黎国际博览会金奖2.2用于制浆造纸造纸工业也是植物纤维用量大户, 据估算1984年全球制浆造纸共用植物纤维75亿吨, 至 增至158亿吨, 增加1.1倍。随着造纸工业的快速发展, 造纸工业技术也与时俱进, 特别是生物技术的应用, 使不少企业由传统造纸业向现代造纸业转变, 积极实施清洁生产。过去利用作物秸秆造纸, 许多工艺过程都是化学过程, 既污染环境, 能耗又高。如今, 采用生物技术处理替代化学过程, 则显著减少污染和能耗。造纸工业用到的生物酶种类主要有纤维素酶、 半纤维素酶、 淀粉酶、 木聚糖酶、 木素降解酶和脂肪酶等。常见的方法是选用合适的微生物菌种, 并用DNA重组技术对目标菌种进行基因修饰, 拟培育出酶活高且稳定的造纸工程菌种。2.3制备化工原料以植物纤维为原料, 生产更多价廉物美、 无污染的化工原料, 是世界各国十分关注的研究课题; 日本、 美国还特别加强了对植物纤维素、 木质素转换为化工原料, 合成高分子材料的研发。当前, 经过水解工艺从植物纤维中可提取或制取的物质主要有糠醛、 低聚木糖、 糠醇、 乙酸、 丙酸、 木糖醇、 草酸, 邻醌植物激素、 活性炭、 二氧化硅、 葡萄糖等。这些化工原料经综合利用又可制成许多化工产品, 广泛应用于医药、 食品、 建材、 航天、 电子、 塑料等领域。直接用植物纤维经酸水解或酶水解制取燃料乙醇, 更是近年来获取生物能源的有效途径。纤维类植物的纤维素含量较高, 纤维素可经纤维素酶作用降解为葡萄糖, 葡萄糖进一步发酵即可得乙醇。当前国内外对木质纤维素生产燃料乙醇工艺的研究很多, 开发前景相当可观, 但未见突破性成果, 还存在着技术和成本问题。近年来, 中国大力发展生物新能源利用植物纤维制造生物乙醇来代替汽油成为新型燃料, 如利用秸秆改性资源化, 进行可持续发展5。2.4制作环保材料植物纤维环保材料来源于农作物秸秆和其它农副渔业产品, 是自然界中取之不尽用之不竭的可再生资源。用植物纤维环保材料制成的制品能够替代部分塑料制品, 以节约宝贵的石油资源6。植物纤维环保材料的研究和应用, 开创了生态环境材料的新领域, 用后弃于自然环境可生物降解, 是一种新型绿色环保材料7。因而进行这方面的开发, 带来的经济效益和社会效益是相当可观的。2.5制造膳食纤维食品 食用植物纤维具有特殊的保健和防病治病功能。在口腔, 它耐咀嚼能够锻炼牙齿, 清除牙缝污垢, 增加唾液分泌, 有助食物消化:在胃腔, 它填充”空洞”能够发挥”充饥填料”作用, 减少饮食, 是减肥的有效方法之一; 在肠道, 它促进胃肠蠕动和消化腺的分泌, 有助于正常消化, 且有很强的吸水能力, 可显著缩短有害物质在肠道内的停留时间, 预防便秘, 减少肠道癌病的发生。它对高血压、 糖尿病、 肥胖病、 动脉粥样硬化、 冠心病等疾病的防治有时胜过药物。2.6苎麻生态价值-水土保持中国现有坡耕地约3.2亿亩, 而南方地区坡耕地约占1.6万亩, 占全国50%。中国坡耕地分布广、 面积大、 产沙量高。南方坡耕地的治理主要采取”坡改梯”这种工程措施, 每亩投入至少需要10003000元, 在有限的时间内国家财力无法全部解决。苎麻在南方坡耕地种植已有悠久的历史, 由于其枝繁叶茂、 根系发达, 治理水土流失的效果显著。2.7纤维植物的其它利用价值价值苎麻叶是蛋白质含量较高、 营养丰富的饲料。麻根含有”苎麻酸”的药用成份, 有补阴、 安胎、 治产前产后心烦, 以及治疔疮等作用。用于现代农用纤维材料, 传统塑料地膜降解难, 长期使用后土壤中的残留碎片越来越多, 带来了严重的白色污染, 因而环保型地膜应运而生。中国农业科学院麻类研究所研制的环保型麻地膜, 获得了2项国家实用新型创造专利。麻地膜以下脚料麻类纤维为主要原料, 加上植物原料、 浆料结合而成。研究表明, 麻地膜在覆盖过程中具有较好的保水保温性能, 能增加土壤对降雨的储蓄能力, 提高作物的水分利用效率; 麻地膜覆盖温度变化平稳, 不会出现高温灼伤作物的情况; 另外, 麻地膜具有一定的透气性, 膜内不会结露, 麻地膜覆盖作物杂草少, 且作物病害明显少于塑料地膜覆盖。3、 一些主要纤维植物的研究3.1芦苇的研究现状芦苇为禾本科多年生草本植物, 是形态上高度分化的草甸与湿地植被建群种, 广泛分布于世界各地。当前我们用其代替木材做造纸原料, 被人们誉为”第二森林”。由于芦苇种群经常成为湿地植物群落的主要建群种, 甚至占绝正确优势, 因此芦苇种群的变化必然会对生态系统的结构与功能产生重大影响。中国芦苇资源丰富, 分布广泛且集中。现在全国范围内有14个芦苇主产区, 芦苇面积13106hm2以上。其中以东北的辽河三角洲、 松嫩平原、 三江平原, 内蒙古的呼伦贝尔和锡林郭勒草原, 新疆的博斯腾湖、 伊犁河谷及塔城额敏河谷, 华北平原的白洋淀等苇区, 是大面积芦苇集中的分布地区。当今主要培育繁殖基地有江苏沭阳、 浙江、 安徽等地。由于芦苇的经济价值和生态学价值已经引起了中国科技工作者的重视。自20世纪60年代以来, 中国生态学工作者对资源分布、 生态型、 种群生态学等开展了研究, 取得了不少研究成果, 总结分析近年来的研究资料, 理解芦苇研究的现状, 预测发展趋势, 对于进一步开展芦苇科学研究工作具有重要指导意义。芦苇除了用于用作纺织原料和纸浆原料外还有一些其它的利用价值: ( 1) 医学价值为保土固堤植物。苇秆可作造纸和人造丝、 人造棉原料, 也供编织席、 帘等用; 嫩时含大量蛋白质和糖分, 为优良饲料; 嫩芽也可食用; 也可做粽子外面包的叶子花絮可做扫帚; 花絮可填枕头; 根状茎叫做芦根, 中医学上入药, 性寒、 味甘, 功能清胃火, 除肺热; 有健胃、 镇呕、 利尿之功效。( 2) 用于畜牧业芦苇又是一种适应性广、 抗逆性强、 生物量高的优芦叶、 芦花、 芦茎、 芦根、 芦笋均可入药良牧草, 饲用价值高.嫩茎、 叶为各种家畜所喜食。大多数都作为放牧地利用, 也有用作割草地或放牧。与割草兼用, 往往作为早春放牧地。芦苇草地有季节性积水或过湿, 加之是高草地, 适宜马、 牛大畜放牧。芦苇地上部分植株高大, 又有较强的再生力, 以芦苇为主的草地, 生物量也是牧草类较高的, 在自然条件下, 产鲜草3.913.9吨/公顷。每年可刈割23次。除放牧利用外, 可晒制干草和青贮。青贮后, 草青色绿, 香味浓, 羊很喜食、 牛马亦喜食。( 3) 用于园林观赏芦苇种在公园的湖边, 开花季节特别美观。在欧洲国家的公园, 经常可见到芦苇优雅的身影。培育出芦苇最新品种。深水耐寒、 抗旱、 抗高温、 抗倒伏, 笔直、 株高、 梗粗、 叶壮, 成活率高。能达到短期成型、 快速成景等优点。生命力强, 易管理, 适应坏境广。生长速度快。芦苇是景点旅游、 水面绿化、 河道管理、 净化水质、 沼泽湿地、 置景工程、 护土固堤、 改良土壤之首选。有其重要的生态价值。3.2香蒲的研究进展香蒲属是香蒲科一单属, 水生或沼生, 全国共11种8。香蒲属植物是重要的经济植物和珍贵的药材, 属于非地带性植被, 其生长不受地带性条件限制, 全国范围内沼生或水生环境都能生长, 分布广泛, 资源非常丰富。香蒲的一些主要利用价值: 3.2.1食用价值香蒲嫩茎叶可做蔬菜食用, 称蒲菜, 其味鲜美, 符合当前人们食用野菜的习惯口味; 幼叶家畜喜食, 为良好饲料。3.2.2经济价值香蒲叶宽, 含纤维量高, 韧性强, 能够用来编制草袋、 草包、 草席等, 当前在山东博兴县已形成产业化生产, 用蒲草编织成坐垫、 茶垫、 洗衣箱、 提篮等15大系列1500多个品种的手工编织品, 在国际市场上十分抢手, 其产品90%出口欧美地区, 效益非常可观。香蒲全草为良好的造纸原料, 含纤维量为35%60%, 出麻率在38.3%以上; 用碱煮法可把叶和叶鞘加工成人造棉。以78月收割为宜, 9月份采集的鲜草, 含水分81.78%, 粗蛋白质3.16%, 粗纤维4.06%; 干燥全株含水10.20%, 半纤维素16.6%, 纤维素56.2%。脱胶后的纤维可织麻袋和搓绳, 其拉力与质量均超过稻草绳。成熟的雌花序称蒲棒, 可蘸油或不蘸油用以照明; 雌花序上的毛称蒲绒, 几乎为纯纤维, 常见作枕絮。3.2.3药用价值香蒲花粉在中药上称蒲黄, 蒲黄在中国有着悠久的应用历史, 具有活血化淤、 止血镇痛、 通淋的功效。( 1) 镇痛作用。葛峰等9以小白鼠为实验对象, 经过物理和化学方法使小鼠产生疼痛, 用扭体法和热板法测定蒲黄溶液对疼痛的抑制率。实验结果显示, 蒲黄溶液的镇痛效果显著。( 2) 对凝血功能的影响。Gibbs等10从蒲黄中分离得到一种多糖, 此多糖既具有抗凝血活性, 又具有促凝血活性(活性和浓度有关)。该研究表明, 蒲黄中的多糖浓度低于100g/ml时, 可加速血浆复钙时间, 较高的血药浓度则抑制血浆复钙时间。( 3) 对循环系统的影响。杨芳11研究发现, 蒲黄水提液能显著提高大鼠的存活率, 低浓度蒲黄醇提液可增加蟾蜍体外心脏收缩力, 高浓度则抑制蟾蜍体外心脏收缩力, 说明蒲黄具有双向调节作用。( 4) 降血脂及抗动脉硬化作用。蒲黄具有明显的降血脂作用, 能抑制脂质在主动脉壁的沉积, 抑制胆固醇的吸收、 合成促进胆固醇排泄, 维持6O酮O前列腺素Ia及血栓素B, 的正常比值, 具有明显的降低血清胆固醇及防止动脉粥样斑块发生和发展的作用。3.2.4生态价值香蒲除具有很高的药用价值以外, 还具有很强的生态环保功能。( 1) 净化城市污水的作用香蒲植物可有效地净化城市生活污水及工业废水中的磷、 氮、 CODcr、 BOD5、 总悬浮物(TSS)等污染物质。国外在这方面有过成功的利用。如1990年, 澳大利亚墨尔本市附近建造的150m2人工湿地, 用宽叶香蒲处理城市生活污水取得了良好效果; 日本用宽叶香蒲处理污水中磷24d, 去除率为100%12。中国陈桂珠等人13从宽叶香蒲等7种高等水生植物处理酸性制浆废水的试验中得出的数据也证明了宽叶香蒲对废水中的悬浮物、 总氮(TN)、 总磷(TP)等污染物具有较好的净化效果, 其中对悬浮物的去除率达到82.4%。( 2) 净化工矿废水的作用随着工矿业的发展, 工业废水的处理是中国乃至世界所面临的重要问题。利用水生植物香蒲来处理废水被认为是当前一种简单、 低费用、 有效的废水处理和水的再生利用手段, 日益受到重视和关注。香蒲能忍耐高浓度的重金属, 适应能力强, 生长快, 生物量大, 多单生, 富集能力强等, 已经越来越多的被利用来进行废水处理。( 3) 香蒲的绿化美化作用香蒲株形挺拔, 叶形优美, 肉穗花序奇特可爱, 不但为良好的插花素材来源, 而且盆栽观赏价值高, 是湿地及水面造景的优良观赏植物。4、 纤维植物的研究前景中国植物纤维资源的开发利用当前呈现良好势头。据统计, 纺织行业植物纤维的加工总量由 的477.8万吨增长到 的1033.5万吨, 且依然供不应求。当今的衣着潮流崇尚绿色天然纤维制品; 全球石油资源面临枯竭, 原油价格波动剧烈, 导致化学纤维价格过度波动。在这种形势下, 必须加快中国新型植物纤维的开发与应用, 推动植物纤维多功能利用和技术更新换代。从整体的纤维植物资源分布特点来看, 中国纤维植物资源在世界范围中研究的不是很有优势, 能够说是极度匮乏, 可是中国还是在这一领域投入了大量的人力和物力, 虽说不是能够立竿见影, 但还是有所发展, 发展前景良好。中国拥有庞大的纤维植物资源, 总体利用率并不是很高, 而且资源浪费严重14。面对这样的形式, 我们应该大力宣传, 合理开发, 加强人们的科学知识, 提高人们的资源保护意识, 对资源进行可持续发展, 资源最优化。参考文献1 周繇. 长白山野生纤维植物调查J . 东北林业大学学报, .2 朱太平. 中国资源植物M. 北京:科学出版社, .3 段静. 昆嵛山野生纤维植物资源调查研究.北方园艺, .4 翟书华等. 云南石林野生纤维植物资源调查研究. .5 胡发祥. 再生纤维素纤维资源的可持续发展研究.纺织导报, .6 庄馥萃. 植物纤维和纤维植物.生物学通报, .7 罗学刚. 植物( 秸秆) 改性纤维资源化利用.中国工程科学。 8 陈耀东.中国植物志8卷M.北京:科学出版社,1992.9 葛峰,匡环宝,王绍玉,等.蒲黄镇痛作用的实验研究J.成宁医学报, ,16(2):117.10 Gibbs A,Greec E,Doctor V M,et a1.Isolation and atieoagulant Dm.pertiec of polysaccharides of typha angustata and dae monomps speciesJ.Thromb Res,1983,32(2):27.11 杨芳.蒲黄之药理J.浙江中医学院学报,1998,22(1):49.12 温志良,毛友发,陈桂珠.香蒲植物在环境保护中的开发利用J,资源开发与市场, ,16 (5):284285.13 陈桂珠,李柳川.香蒲植物净化塘复合系统的结构和功能J.有色金属环保,1990(4) :9197.14 王波,彭定祥.苎麻产业现有问题的若干思考J.中国麻业科学, ,29( 增刊) : 393-395.