劉金祥，張 瑩，2

（1.湛江師范學(xué)院 熱帶草業(yè)科學(xué)研究所，廣東 湛江 524048；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070）

香根草（Vetiveria zizanioides）又名巖蘭草，為禾本科香根草屬，多年生草本植物，香根草被認(rèn)為是“世界上具有最長根系的草本植物”［1］，原產(chǎn)于印度、印度尼西亞、斯里蘭卡和緬甸等熱帶和亞熱帶地區(qū)［2］。植物根系發(fā)達(dá)，且向地下縱深發(fā)展，固土能力強(qiáng)，自20世紀(jì)80年代以來就受到世界各國的親睞，成為國內(nèi)外知名的水土保持和斜坡固定植物［3］，被稱為“神奇牧草”。

香根草技術(shù)（VGT）指應(yīng)用香根草進(jìn)行侵蝕防治和斜坡穩(wěn)固技術(shù)［4］。2000年在泰國召開的第2屆國際香根草大會上，又將其改名為香根草系統(tǒng)，特指實用的價格低廉的、維護(hù)簡單的水土保持、土地穩(wěn)固和修復(fù)生物工程技術(shù)［3］。近年來，在國際上興起了“香根草生態(tài)工程”，香根草技術(shù)被譽為“21世紀(jì)最有價值的生態(tài)工程技術(shù)”之一［5］。

1 香根草在我國的自然分布概況

1.1 海南島的野生香根草

在中國科學(xué)院華南植物園（前華南植物研究所）標(biāo)本館里所保存的一份于20世紀(jì)30年代采自海南島的標(biāo)本，是國內(nèi)最早采集的香根草標(biāo)本之一，它是劉心祈先生于1936年9月5日在海南感恩縣白沙村附近采集的［4］。因此，華南植物研究所是中國國內(nèi)最早開展香根草研究的單位。

20世紀(jì)50年代梁盛森也報道“最近在海南島也發(fā)現(xiàn)有野生的巖蘭草”。20世紀(jì)60年代，專家繼續(xù)在海南島發(fā)現(xiàn)香根草群落，因此，幾乎可以肯定海南島是中國最早發(fā)現(xiàn)香根草的地方［4］。然而，近40年來，幾乎再無文獻(xiàn)報道海南島的野生香根草資源狀況。夏漢平等也曾到海南島進(jìn)行野外走訪調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)任何野生香根草的痕跡［2］。

1.2 廣東的野生香根草

1957年5月，華南植物研究所的專家對廣東省進(jìn)行植被普查，發(fā)現(xiàn)在吳川縣東北部的沖擊平原上有大片天然的香根草群落。同年11月，專家對該群落進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)該群落的優(yōu)勢種正是著名的芳香植物香根草［4］。然而，我國廣東湛江地區(qū)原來成片分布的6 000 hm2的香根草群落現(xiàn)在僅剩下不到150hm2，原因是自20世紀(jì)60年代以來群眾采挖香根草的根提煉香油，加之運河的開鑿、水壩的興建、過度的放牧、村鎮(zhèn)的擴(kuò)建以及魚塘的修建，更嚴(yán)重的是在香根草生長區(qū)內(nèi)取土燒磚，且這種現(xiàn)象有增無減，因此，使得這片珍貴的熱帶香根草草地遭到極大的破壞［2］。

海南島的野生香根草已不存在，因此，保護(hù)廣東吳川一帶僅存的香根草群落就顯得更加緊迫。如果不對湛江地區(qū)僅有的香根草熱帶草地加以保護(hù)，這片草地以及其中許多珍貴的物種將會消失殆盡。

2 香根草技術(shù)在我國的應(yīng)用

2.1 香根草功能初步認(rèn)識階段

1959年，專家再次對該群落的分布、蘊藏量等作調(diào)查，并做試驗表明，野生香根草種，能提煉出優(yōu)質(zhì)精油和制造高級紙張［6，7］。

1988年，格雷姆肖引入世界銀行中國南方紅壤開發(fā)項目［3］，并稱之為香根草技術(shù)。于是在國際香根草網(wǎng)絡(luò)和世界銀行的支持下，使得該植物重新被利用，我國閩、贛、川、粵、湘、浙、滇、黔、瓊等省區(qū)幾乎同時開始有關(guān)香根草的研究、推廣和應(yīng)用工作［6］。

1989年11月，在福建召開了香根草種植技術(shù)研討會。這是國內(nèi)舉辦的第一個專門研討香根草的會議，也是世界上最早舉行的同類會議之一［4］。同年，劉金祥［1］發(fā)表翻譯文章“一種優(yōu)良水土保持植物—巖蘭草”。

1991年4月，在江西舉辦了一次培訓(xùn)班［4］。

2.2 香根草的快速應(yīng)用階段

1996年，在國際香根草網(wǎng)絡(luò)的支持下，中國香根草網(wǎng)絡(luò)在中國科學(xué)院南京土壤研究所成立［3，4］。

1997年10月，在世界銀行的支持下，中國香根草網(wǎng)絡(luò)在福州成功召開了一次國際性的香根草學(xué)術(shù)研討會，且正式出版了研究文集，并產(chǎn)生巨大影響［3，4］。

1998年，在中國香根草網(wǎng)絡(luò)的推動下，香根草系統(tǒng)擴(kuò)展到中國南方16個省區(qū)，面積超過20萬hm2［6］。

1999年10月，在南昌召開了“國際香根草生物工程技術(shù)保持水土與工程保護(hù)講習(xí)研討會”，有利地促進(jìn)了香根草系統(tǒng)的研究、應(yīng)用和推廣［3］。

2000年，中國香根草網(wǎng)絡(luò)專門組織了十多位中國專家和私營企業(yè)人士去泰國實地訪問，目的是為了更好地學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗，宣傳和推廣香根草系統(tǒng)［7］。

2007年10月，中國香根草網(wǎng)絡(luò)在桂林龍勝舉辦了“國際香根草編織培訓(xùn)班”，通過泰國皇帝邀請了3位泰國教員來華傳授香根草編織技術(shù)，為香根草的利用開辟了新的途徑［3］。

2008年2月，在印度科欽首次舉辦了全國香根草研討會。中國香根草網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員徐禮煜介紹了香根草在中國20年發(fā)展的經(jīng)驗［7］。

2009年，中國香根草網(wǎng)絡(luò)在菖蒲鎮(zhèn)開展了“以香根草為基礎(chǔ)的復(fù)合農(nóng)林業(yè)應(yīng)用于大別山區(qū)扶貧和水土保持”的德國EED項目，歷時兩年，2011年4月底基本結(jié)束［3］。

2.3 歷屆國際香根草大會簡介

1996年2月，第一屆國際香根草大會在泰國清萊召開，主題為香根草－神奇之草［8］。

2000年1月，第二屆國際香根草大會在泰國召開，主題為香根草與環(huán)境及其關(guān)聯(lián)［7，8］。

2003年10月，第三屆國際香根草大會在廣州召開，主題為香根草與水一項改善水質(zhì)、穩(wěn)定土地和改良環(huán)境的生態(tài)技術(shù)［9］。

2006年10月，第四屆國際香根草大會在委內(nèi)瑞拉加拉加斯召開，主題為香根草和人一項為了持續(xù)發(fā)展的綠色投資［3］。

2011年10月，第五屆國際香根草大會在印度勒克瑙市召開，主題是香根草與氣候。大會為科學(xué)家、香根草種植者、企業(yè)家、工廠主、環(huán)境保護(hù)工作者對香根草應(yīng)用的前景、潛力及機(jī)遇進(jìn)行相互交流、共享經(jīng)驗提供了極好機(jī)會［3］。

3 香根草在我國的應(yīng)用與研究進(jìn)程

3.1 理論研究

香根草在我國從1988年開始進(jìn)行有目的的試驗研究至今有20多年歷史，在引種、苗圃建設(shè)、生物學(xué)特征、生態(tài)適應(yīng)性試驗等方面［10－12］做了大量的研究工作，取得了巨大的進(jìn)展，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期有關(guān)介紹香根草的文章和試驗研究陸續(xù)報道。

早期有引種試驗和繁苗試驗［13，14］，近年來，為了對香根草進(jìn)行遺傳改良，選育出性狀更優(yōu)、抗性更強(qiáng)的新品種，國內(nèi)外學(xué)者還開展了香根草離體培養(yǎng)研究［6］。在用香根草基部組織誘導(dǎo)愈傷組織及植株再生［15］、用嫩葉鞘和試管苗切段進(jìn)行組織培養(yǎng)［16，17］，以及香根草體細(xì)胞胚胎發(fā)生等方面的研究均獲得了成功［18］，建立了有效的香根草植株再生體系。在香根草的種子繁殖方面，用采到成熟的香根草種子經(jīng)香根草種子繁殖技術(shù)成功培育出香根草幼苗，并申請了國家專利［19］。在香根草的光合生理生態(tài)［10，11，20－22］、形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)［23］以及揮發(fā)物化學(xué)成分的測定［24］方面也見有報道。

20多年來，全國先后有數(shù)十家單位或研究所，加入到香根草的研究與開發(fā)應(yīng)用中，已發(fā)表有關(guān)香根草的出版刊物共有10本［2］，發(fā)表的學(xué)術(shù)論文有635篇［25］。我國的香根草相關(guān)研究與推廣應(yīng)用成果獲30多次國內(nèi)外大獎［4］，夏漢平博士也因此獲得全球第一個“香根草冠軍獎”以及其他七項國際大獎［5］。

3.2 在水土保持方面的應(yīng)用

由于香根草根系發(fā)達(dá)，地上部分簇生成叢，等高密植，而且具有自動抬升能力和很強(qiáng)的適應(yīng)性以及抗逆性等能力［6］，在熱帶和亞熱帶地區(qū)的印度、斐濟(jì)等國家，香根草被廣泛用來防治水土流失［5］。

1988年香根草作為一種水土保持植物在我國推廣，開始主要是將香根草系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)上的水土保持，先由江西、福建兩省的紅壤一期開發(fā)項目縣種植、示范［7］，經(jīng)過引種、生態(tài)適應(yīng)性、生長特性等試驗的研究，香根草的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到華南、西南、華東等16個省、市、自治區(qū)，最北到山東泰安，并取得很好的水土保持效果［26］。

據(jù)謝保令和夏漢平的研究表明，和光坡地相比，種植香根草后，地表徑流量和土壤侵蝕量分別下降60%和93%。在坡度為15%～42%的坡耕地上，種植香根草籬后，可減少土壤侵蝕90%［4］。由于香根草帶對地表徑流的有效攔截，這樣能使地表水緩慢地滲入到土壤中，從而增加土壤的含水量，種植香根草后，土壤含水量上升4%～42%［27］。

國外研究表明，香根草的根系平均抗張強(qiáng)度為75 MPa，其根系的抗拉力、張力相當(dāng)于鋼強(qiáng)度的1/6，根系與土粒形成復(fù)合有機(jī)整體，具有較強(qiáng)的抗沖擊力和抗侵蝕力，在某種程度上香根草可以代替工程措施［28］，因此，近幾年來，利用香根草穩(wěn)固邊坡已在公路、鐵路、礦山各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［29－32］。

現(xiàn)在這方面的研究和應(yīng)用可進(jìn)一步推廣深入到湖泊、水庫、溪流周圍的防風(fēng)固沙護(hù)坡等防護(hù)及環(huán)境整治上，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保［26］。

3.3 提高農(nóng)作物產(chǎn)量方面的應(yīng)用

香根草在陡緩坡地上形成土壤根結(jié)性植物籬，一方面能有效改善農(nóng)田小氣候，如夏季高溫伏旱期有效降低田園氣溫和土溫，提高空氣濕度和土壤含水率；冬季為田園擋風(fēng)御寒，減緩冷空氣對流和擴(kuò)散，使田園溫度提高1～3℃。另一方面，香根草92%的根系分布在水平半徑20cm的范圍內(nèi)，不會與農(nóng)作物爭水爭肥［6］。

此外，香根草籬還能有效減低風(fēng)速，在農(nóng)田周圍種植可以減少風(fēng)沙對作物的不良影響［5］。而夏漢平等通過盆栽試驗和田間試驗表明香根草具有改良土壤的作用。種植香根草29個月后，土壤理化性質(zhì)發(fā)生了變化，有機(jī)質(zhì)、全N、速效N和K含量均呈現(xiàn)增加，土壤總孔隙度提高了5%［26］。這一切均有利于農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量的提高。

據(jù)相關(guān)農(nóng)業(yè)專家指出，香根草籬種在旱坡地或嚴(yán)重水土流失坡地上使農(nóng)作物增產(chǎn)30%～50%是有可能的［28］。

3.4 在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

20世紀(jì)末，香根草技術(shù)用于中國的礦山恢復(fù)，是由夏漢平和中山大學(xué)束文勝合作在廣東樂昌鉛鋅礦的一個尾礦上開始進(jìn)行［4］。

由于香根草的根系宏大，與土壤接觸面積較大，通過香根草在鉛鋅尾礦的盆栽試驗表明，香根草不僅能使尾礦得到更快的植被恢復(fù)與更高的植物修復(fù)效果，而且能使垃圾資源得到充分合理的利用［26，30］。夏漢平、姜必亮等分別研究表明，香根草對滲濾液有較強(qiáng)的耐性，對滲濾液污染的土壤有較好的凈化修復(fù)能力［7，26，33］。

據(jù)研究表明，香根草易吸收土壤中的重金屬，且對重金屬的耐受力遵循Zn＞Pb＞Cu＞Zn－Pb－Cu的規(guī)律［34－36］。韓露等［37－39］研究了香根草對土壤中幾種重金屬離子的富集能力，表明香根草對Cd、Cr、Pb和Ni四種重金屬離子具有較高的富集能力，且Ni＞Cr＞Pb＞Cd。

香根草不但可用于環(huán)境保護(hù)、污染控制和治理，還可以去除煉油廢水中的油類物質(zhì)，治理工業(yè)煉油帶來的污染。夏漢平在第三屆國際香根草大會上介紹了他們首次用香根草人工濕地來凈化工業(yè)煉油廢水，發(fā)現(xiàn)其效果比其他幾種植物好，證明香根草是一種典型的濕地植物［9，35］。

香根草還能降解苯類物質(zhì)，對富營養(yǎng)化或有機(jī)物污染的土壤具有修復(fù)潛力，馬立珊、司友斌等［39，40］分別通過試驗表明，采用浮床種植香根草技術(shù)，可大幅度地去除富營養(yǎng)化水體中主要養(yǎng)分N、P、COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生物需氧量），為進(jìn)一步發(fā)展利用浮床陸生植物修復(fù)凈化富營養(yǎng)化水體提供了新的科學(xué)依據(jù)［26，39，40］。

有研究報道，香根草在農(nóng)用化學(xué)物的束縛、脫污過程中有重要作用，可以防止蔬菜污染并減少在其菜體內(nèi)的積累［5］。

3.5 經(jīng)濟(jì)利用以及其他應(yīng)用

3.5.1 精油深度開發(fā) 香根草的根部含有0.2%～0.3%的香根草油，其主要成分是巖蘭草醇（香根醇），是調(diào)制各種香精和制作化妝品的重要原料［5，35］。另外，近年來的研究表明，香根草油是優(yōu)質(zhì)的殺蟲劑和殺菌劑［35］。在有香根草生長的地里，其根部的揮發(fā)油可以抑制部分害蟲和病原菌對作物的危害，還可減輕鼠類對作物的危害［2，28，41］。

3.5.2 其他用途 （1）作為菌料的研究香根 草是一種優(yōu)質(zhì)菌草，用其莖葉可以育出多種食用菌和藥用菌［7，42］；（2）燃料利用 據(jù) Hill等人測定香根草燃燒熱能達(dá)到18.6KJ/g，可作為輔助燃料［28］；（3）工藝編制用香根草葉子可以編制出精美的工藝品［28］；（4）造紙利用 香根草原料纖維較短，粗纖維較多，可漂性能好，是紙漿的重要原料來源之一［43］；（5）飼料開發(fā) 嫩香根草用作牲畜飼草有利于牲畜生長發(fā)育，是牛、羊、豬、兔、魚等的較好飼料［3］。此外，香根草還具有生化和藥用方面的研究價值，莖葉還可用于發(fā)酵生產(chǎn)沼氣等［35］。

4 展望

盡管香根草技術(shù)在中國的研究與推廣應(yīng)用都取得了可喜成績，但不可否認(rèn)的是理論研究還是實際應(yīng)用都還存在一些問題有待解決。有關(guān)香根草在水土保持、固土護(hù)坡與污染控制方面的機(jī)理仍不是特別清楚，或某些原因，也有一些工程失敗或效果不理想；有關(guān)香根草地下部分的土壤動物、菌根情況及其與香根草的相互作用等方面的研究還罕見報道；目前，香根草普遍存在精油含量不高與質(zhì)量欠佳的狀況，另外，挖取香根草的根系提煉精油有可能對環(huán)境造成一定的影響或產(chǎn)生新的水土流失等［26，35，41］。

目前，國內(nèi)外對香根草的理論研究和實踐應(yīng)用正在不斷的深化，在我國有著十分廣闊的應(yīng)用前景。我國南方紅壤地區(qū)11個省區(qū)的水土流失面積已上升到69萬km2，占國土面積的28%，是我國人地矛盾十分突出、水土流失又相當(dāng)嚴(yán)重的地區(qū)［44］。很顯然，南方地區(qū)的水土流失地基本上都可以用香根草生態(tài)工程進(jìn)行治理?，F(xiàn)已證明，香根草有較強(qiáng)的耐鹽性能［5］，如果把它種在沿海灘涂，很可能對灘涂的保護(hù)、對灘涂生境的改善和鹽澤地的改良等都起一定作用。而目前我國大面積的灘涂亟待保護(hù)。

近年來長江流域和珠江流域的洪災(zāi)幾乎每年都有發(fā)生，有些年份還十分嚴(yán)重，這除了降水量較大的原因外，另一個重要原因是上游的植被遭到嚴(yán)重破壞，顯然，如果在這兩個流域大規(guī)模開展香根草生態(tài)工程，則不僅能有效控制土壤侵蝕，改善全流域的生態(tài)環(huán)境，而且還可能提高流域內(nèi)紅壤的土壤肥力，從而促進(jìn)整個流域的生產(chǎn)和社會發(fā)展［45］。另外，可以用香根草作先鋒植物來復(fù)墾工業(yè)污染區(qū)和垃圾堆放地以及用它凈化污水；亦將是一種有效的生物改良措施［46，47］。在四川、青海地震災(zāi)區(qū)，舟曲、保山等泥石流災(zāi)區(qū)以及生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞地區(qū)也可考慮使用香根草生態(tài)工程技術(shù)或?qū)⑵渑c其他工程措施或生物措施結(jié)合起來實施［4］。

顯然，香根草技術(shù)是一種投資少、回報多、生態(tài)效益、社會效益與經(jīng)濟(jì)效益都理想的技術(shù)。大面積推廣和實施香根草技術(shù)對國土治理、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展乃至整個國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展都可起到積極的推動作用［26］。因此，香根草應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)拓展空間很廣，在不斷鞏固和發(fā)展現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，必須進(jìn)一步加強(qiáng)多學(xué)科間的溝通與協(xié)作，本著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，慎重行事，使香根草技術(shù)更好地推廣和應(yīng)用。

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