全 文 ：中国农学通报 2012,28(19):225-228
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：湖南省自然科学基金项目“八种草本纤维质能源植物引种驯化与生物学特性研究”(09JJ6045)。
第一作者简介：曾汉元，男，1966年出生，湖南绥宁人，教授，在读博士，主要从事植物资源学教学与研究工作。通信地址：418008湖南省怀化市迎丰
东路612号怀化学院生命科学系，Tel：0745-2851037，E-mail：zenghanyuan@163.com。
收稿日期：2012-02-14，修回日期：2012-04-20。
不同居群芦竹纤维素和木质素含量的比较研究
曾汉元 1,2，杨 洋 2，姚元枝 2，刘选明 3
（1湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128；2怀化学院生命科学系，湖南怀化 418008；
3湖南大学生命科学研究院，长沙 410082）
摘 要：为了阐明芦竹纤维素和木质素含量与居群的关系以及与生长发育时期的关系，为开发利用芦竹
资源提供依据，分别采用酸碱洗涤法和Klason法测定了8个居群芦竹成熟期的纤维素和木质素含量，并
测定了芦竹2个居群在不同生长期的纤维素和木质素含量。结果表明：（1）芦竹同一居群不同部位的纤
维素与木质素含量由高到低均为：秆＞枝＞叶；（2）8个居群芦竹纤维素含量由高到低依次为：浙江嵊州
芦竹＞南京市郊西解芦竹＞湖南衡阳芦竹＞浙江慈溪芦竹＞江苏阜宁芦竹＞湖南凤凰芦竹＞贵州铜仁
芦竹＞云南洱源芦竹；纤维素含量最高的是采自浙江嵊州的样品，为49.2%；（3）8个居群芦竹木质素含
量由高到低依次是：湖南凤凰芦竹＞贵州铜仁芦竹＞云南洱源芦竹＞浙江嵊州芦竹＞南京西解芦竹＞
湖南衡阳芦竹＞江苏阜宁芦竹＞浙江慈溪芦竹，木质素含量最高的是采自湖南凤凰县的样品，为
27.7%。（4）随着生长期的延长，芦竹的纤维素和木质素含量都有不同程度的提高，在生长期2~6个月时
增长快，此后6个月增长缓慢。
关键词：芦竹；居群；纤维素；木质素
中图分类号：TS210.1 文献标志码：A 论文编号：2012-0378
Comparative Study on the Content of Cellulose and Lignin
from Different Populations of Arundo donax
Zeng Hanyuan1,2, Yang Yang2, Rao Yuanzhi2, Liu Xuanming3
(1College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128;
2Department of Life Science, Huaihua College, Huaihua Hunan 418008;
3Institute of Life Science and Technology, Hunan University, Changsha 410082)
Abstract: The methods of acid-base washing procedure and Klason procedure were used to measure the
content of cellulose and lignin of eight different habitats of Arundo donax respectively, and the contents of
cellulose and lignin of two populations of Arundo donax at different stages of growth were measured in order to
explicate the relation between the stage of growth, the populations and the content of cellulose and lignin, and
therefore providing evidence for exploiting Arundo donax. The results showed that: (1) in the same population,
the contents of cellulose and lignin from the highest to the lowest were all stem, branch and leave. (2) As for the
stems of all samples, the contents of cellulose from the highest to the lowest were the habitats of Shengzhou of
Zhejiang Province, Xijie of Nanjing, Hengyang of Hunan, Cixi of Zhejiang, Funing of Jiangsu, Tongren of
Guizhou and Eryuan of Yunnan Province. The sample of Shengzhou had the highest cellulose content which
was 49.2% . (3) From the highest content of lignin to the lowest, they were habitats of Hengyang in Hunan
Province, Eryuan of Yunnan, Xijie of Nanjing, Tongren of Guizhou, Shengzhou of Zhejiang, Funing of Jiangsu,
Hengyang of Hunan and Cixi of Zhejiang Province. Stems in Fenghuang had the highest lignin contents, which
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0 引言
芦竹(Arundo donax L.)属于禾本科芦竹属，系多
年生高大丛生草本，具粗大多节根茎，茎秆直立中空，
高 2~6 m、粗 1~3 cm，叶片长 30~60 cm、宽 3~5 cm；生
物质产量高，生态适应性强，抗旱、耐瘠薄、耐涝和耐盐
碱[1]。其用途广泛，根状茎具有清热泻火、止呕生津的
功效[2]，四川康特能药业有限公司以此为主要原料生
产纯中药制剂芦黄冲剂、去感热口服液和去感热注射
液，临床上广泛应用于治疗急性上呼吸道感染、化脓性
扁桃体炎、流感等病变及各种原因引起的高热等症状，
疗效显著[3]；芦竹秆为良好的造纸原料和管乐材料，并
可制人造丝或编织用具，细嫩枝叶的粗蛋白含量达
12%，是牲畜的良好青饲料 [4]；株形美丽，可供庭园观
赏。此外，它还是恢复荒地植被和防沙固土的先锋植
物，具有重要的生态价值[5]；还是一种高产优质的造纸
原料[6]，并且已经研制出专门的芦竹收割机进行自动
化收割和打包[7]。由于芦竹富含纤维素，因此可用于
生产燃料乙醇。
研究表明，植物体内天然木质纤维素由纤维素、半
纤维素和木质素组成，其中只有纤维素适合水解发酵
生产乙醇，但三者交织在一起，极大地降低了纤维素转
化乙醇的产率[8]。因此，有必要筛选“纤维素含量高、
木质素含量低、高产且抗逆性强”的种类作为生产燃料
乙醇的原料。这样的植物同时也是优质造纸原料，可
以减少制浆过程中烧碱的用量和排污量，并且可以缓
解中国造纸原料短缺的矛盾[6]。因此，笔者开展本研
究，以期筛选纤维素含量高，且木质素含量低的芦竹品
种，并阐明不同发育时期芦竹纤维素和木质素含量变
化规律，为芦竹生物质的开发利用积累资料。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点以及试验材料
试验材料芦竹采集地点如表 1所示，引种后种植
在怀化学院生物园内。用于比较不同产地芦竹纤维素
和木质素含量差异的样品采集时间均为2009年12月
30日，用于研究不同发育时期纤维素和木质素含量变
化规律的样品则选择2007年3月初引种栽培的芦竹，
首次采样时间为2009年5月1日，以后每间隔2个月采
样1次，至次年（2010年3月1日）共采样6次。
1.2 试验方法
1.2.1 样品处理 各样品于 65℃干燥至恒重，然后用粉
碎机粉碎，再过40目分样筛。
1.2.2 纤维素含量测定方法 采用酸碱洗涤法利用纤维
素测定仪进行测定[9]，每个样品重复测定 3次，取平均
值。
1.2.3 木质素含量测定方法 采用Klason法[10-11]进行测
定，每个样品重复测定3次，取平均值。考虑到芦竹秆
硬度较大，因此把 75%硫酸溶液酸解样品的时间延长
至4 h。
1.2.4 数据处理 各居群芦竹的纤维素和木质素含量高
低排序按各自的秆枝叶混合样品进行。采用Excel计
算标准差，采用DPS数据处理软件（浙江大学唐启义
教授开发）进行方差分析和Duncan式新复极差检验。
2 结果与分析
2.1 不同居群芦竹纤维素含量测定结果与分析
8个居群芦竹的纤维素含量测定结果，见表2。由
表2可知，各居群芦竹的纤维素含量由高到低均为：秆
>枝>叶，其中浙江嵊州芦竹秆的纤维素含量最高，达
到 51.1%，云南洱源芦竹秆的纤维素含量最低，为
38.3%，极差为 12.8%。在芦竹的 8个居群中，叶的纤
维素含量极差为 11%，枝的纤维素含量极差为 7.7%；
同一居群芦竹的秆的纤维素含量是叶的 1.38~1.93
倍。8个居群芦竹纤维素含量由高到低依次为：浙江
嵊州芦竹>南京市西解芦竹>湖南衡阳芦竹>浙江慈溪
芦竹>江苏阜宁芦竹>湖南凤凰芦竹>贵州铜仁芦竹>
云南洱源芦竹。多数样品之间的纤维素含量差异达到
了显著水平。
2.2 不同居群芦竹木质素含量测定结果与分析
对不同居群芦竹的木质素含量测定结果，见表
3。由表3可知，同一居群芦竹的木质素含量由高到低
was 27.7%. (4) The contents of cellulose and lignin from eight populations increased at different degrees with
the growth of time, and they increased very fast in 2-6 months, and then increased very slowly.
Key words: Arundo donax; population; cellulose; lignin
样品编号
1
2
3
4
5
6
7
8
材料来源
江苏南京市郊西解村
贵州铜仁市郊
浙江嵊州市郊
浙江慈溪市庵东镇
江苏阜宁县城郊
云南洱源县
湖南凤凰县茶田镇
湖南衡阳县城郊
表1 试验材料芦竹的采集地
·· 226
曾汉元等：不同居群芦竹纤维素和木质素含量的比较研究
%
为：秆>枝>叶，在芦竹的8个居群中，秆、枝和叶的木质
素含量极差分别为9.5%、5.3%、3.7%；同一居群芦竹的
秆的木质素含量是叶的1.5~2.4倍。8个居群芦竹的木
质素含量由高到低依次为：湖南凤凰>贵州铜仁>云南
洱源>浙江嵊州>南京西解>湖南衡阳>江苏阜宁>浙江
慈溪，其中湖南凤凰芦竹混合样的木质素含量最高，达
到27.7%，浙江慈溪芦竹混合样的木质素含量最低，为
18.4%，极差为 9.3%。大多数样品之间的木质素含量
差异达到了显著水平。
2.3 不同生长期芦竹的纤维素和木质素含量测定结果
与分析
对 2个居群（浙江嵊州、贵州铜仁）芦竹不同生长
期的纤维素和木质素含量进行了测定，结果见表4。
由表4和图1、2可知：在生长期2~6个月时，2个居群
芦竹的纤维素和木质素含量都表现为快速增长，6~12个
月时则增长缓慢。芦竹生长6个月时的纤维素含量是2
个月时的3.9~4.2倍，此时的木质素含量是2个月时的
2.4~2.6倍，表明此阶段是纤维素和木质素的快速合成
期。此外，在同一生长期内，浙江嵊州芦竹的纤维素含量
都高于贵州铜仁的芦竹，而两者的木质素含量相差无几。
3 结论
植物中的纤维素、半纤维素和木质素 3种大分子
物质交织在一起，极大地阻碍了纤维素转化为乙醇。
采用纤维素含量高，且木质素含量低的植物作为生产
燃料乙醇的原料，可以提高纤维素转化乙醇的效率，降
低生产成本。在研究的 8个居群中，以浙江嵊州芦竹
的纤维素含量最高，因此它是 8个居群中最好的纤维
质能源植物资源。从收割期来看，芦竹的纤维素含量
在年底时达到最大值，此后基本保持不变。因此，以年
底至次年2月新芽萌发前收割为佳。
表2 不同居群芦竹的纤维素含量测定结果
样品号
1
2
3
4
5
6
7
8
叶的纤维素含量/%
25.0±0.3d
23.8±0.1e
28.4±0.3c
25.1±0.5d
22.1±0.3f
23.8±0.2e
30.9±0.5b
33.1±0.4a
枝的纤维素含量/%
31.3±0.5d
36.1±0.1b
34.0±0.3c
31.0±0.6d
31.3±0.3d
30.8±0.4d
36.0±0.5b
38.5±0.2a
秆的纤维素含量/%
46.8±0.2b
42.5±0.2e
51.1±0.3a
45.8±0.6d
42.6±0.5e
38.3±0.5f
42.7±0.3e
46.2±0.1c
秆枝叶混合样纤维素含量/%
44.7±0.3b
40.5±0.1de
49.2±0.2a
43.7±0.3c
40.3±0.1e
35.9±0.3f
40.8±0.5d
44.5±0.4b
排序
2
6
1
4
7
8
5
3
注：“秆”是指芦竹地上茎的主干部分，“枝”是指秆的分枝，小写字母表示5%显著水平检验结果。下同。
样品
1
2
3
4
5
6
7
8
叶的木质素含量/%
11.6±0.15d
14.5±0.25b
15.3±0.2a
11.6±0.2d
12.4±0.3c
11.6±0.2d
12.3±0.3c
12.3±0.2c
枝的木质素含量/%
16.6±0.3c
17.7±0.3b
15.6±0.2d
14.4±0.2e
14.4±0.3e
16.3±0.3cd
19.7±0.2a
16.4±0.2cd
秆的木质素含量/%
25.2±0.2c
23.9±0.3d
23.5±0.1d
20.5±0.3f
22.6±0.2e
26.7±0.1b
30.0±0.2a
21.1±0.3f
秆枝叶混合样木质素含量/%
22.6±0.1c
21.5±0.2d
21.2±0.2d
18.4±0.3g
20.3±0.2e
24.1±0.3b
27.7±0.1a
19.0±0.2f
排序
3
4
5
8
6
2
1
7
测定项目
浙江嵊州芦竹的纤维素含量
贵州铜仁芦竹的纤维素含量
浙江嵊州芦竹的木质素含量
贵州铜仁芦竹的木质素含量
2个月
9.4
9.1
7.5
8.3
4个月
26.7
25.3
16.0
16.7
6个月
40.1
35.3
19.2
19.6
8个月
47.0
38.8
20.0
20.3
10个月
49.2
40.5
21.2
21.5
12个月
49.0
40.2
21.1
21.5
表3 不同居群芦竹的木质素含量测定结果
表4 不同生长期芦竹的纤维素和木质素含量测定结果
·· 227
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4 讨论
（1）同一产地芦竹的秆、枝与叶的纤维素含量有明
显差异，都以秆的纤维素含量最高，且秆的质量占整个
植株的绝大部分。因此，为了提高纤维素转化乙醇的
效率，最好是以秆作为生产原料。
（2）8个居群中，除湖南凤凰芦竹的木质素含量较
高外，其他的都比吴武汉[6]报道的要低，可能原因有 2
个：一是本研究采用 75%硫酸溶液酸解样品 4 h，在除
去芦竹中的纤维素和半纤维素的同时，会有极少量的
木质素流失，从而导致测定结果比实际含量略有偏低；
二是品种差异所致。
（3）不同居群芦竹的纤维素和木质素含量有显著
差异，并且这种差异是稳定的，表明这种差异与遗传有
关，这就为筛选优良品种提供了理论依据。
（4）芦竹为多年生高大丛生草本，其抗旱、耐瘠薄、
耐涝和耐盐碱[1]，一次种植后可以连续收获数十年；芦
竹每 0.067 hm2的年干物质产量平均为 3 t，高的可达
5 t，这种产量高于竹子、树木和芦苇[6]，也高于能源植
物奇岗(Miscanthus×giganteus)[12]。芦竹又具有药用、
饲用、生产人造丝和造纸等多种用途，芦竹用于生产纸
浆的出浆率高于一般木材和芦苇，使用芦竹生产1 t纸
浆的原料成本只有用木材制浆成本的1/3[6]，晨鸣集团[13]
和金润农业公司[14]等单位已经大面积种植芦竹，作为
造纸原料。美国和欧洲的科学家认为，奇岗、芒
(Miscanthus sinensis)、柳枝稷(Panicum virgatum)和芦
竹是最有潜力的能源作物[15]。本研究表明，浙江嵊州
芦竹的纤维素含量(49.2%)高于文献报道的能源植物
芒荻类的43.36%~48.12%[16]和柳枝稷的38.3%[17]，且芦
竹为土著种，不像柳枝稷和奇岗那些外来物种，可能存
在生物入侵的风险。因此，与其他几种能源植物相比，
芦竹具有多方面的优势，值得深入研究。
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的研究进展[J].草业科学,2008,25(5):16.
0
10
20
30
40
50
60
2 4 6 8 10 12
生长月数/月
纤
维
素
含
量
/%
浙江嵊州芦竹
贵州铜仁芦竹
0
5
10
15
20
25
2 4 6 8 10 12
生长月数/月
木
质
素
含
量
/%
浙江嵊州芦竹
贵州铜仁芦竹
图1 不同生长期芦竹的纤维素含量 图2 不同生长期芦竹的木质素含量
·· 228