香根草在我國(guó)的研究簡(jiǎn)史及應(yīng)用進(jìn)程

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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(lái)就受到世界各國(guó)的親睞，成為國(guó)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(guó)召開的第2屆國(guó)際香根草大會(huì)上，又將其改名為香根草系統(tǒng)，特指實(shí)用的價(jià)格低廉的、維護(hù)簡(jiǎn)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(lái)，在國(guó)際上興起了“香根草生態(tài)工程”，香根草技術(shù)被譽(yù)為“21世紀(jì)最有價(jià)值的生態(tài)工程技術(shù)”之一［5］。

1 香根草在我國(guó)的自然分布概況

1.1 海南島的野生香根草

在中國(guó)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(guó)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(guó)國(guó)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(bào)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(guó)最早發(fā)現(xiàn)香根草的地方［4］。然而，近40年來(lái)，幾乎再無(wú)文獻(xiàn)報(bào)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(duì)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(duì)該群落進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)該群落的優(yōu)勢(shì)種正是著名的芳香植物香根草［4］。然而，我國(guó)廣東湛江地區(qū)原來(lái)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(lái)群眾采挖香根草的根提煉香油，加之運(yùn)河的開鑿、水壩的興建、過(guò)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(zhǎng)區(qū)內(nèi)取土燒磚，且這種現(xiàn)象有增無(wú)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(duì)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(huì)消失殆盡。

2 香根草技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用

2.1 香根草功能初步認(rèn)識(shí)階段

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

1988年，格雷姆肖引入世界銀行中國(guó)南方紅壤開發(fā)項(xiàng)目［3］，并稱之為香根草技術(shù)。于是在國(guó)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(guó)閩、贛、川、粵、湘、浙、滇、黔、瓊等省區(qū)幾乎同時(shí)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(huì)。這是國(guó)內(nèi)舉辦的第一個(gè)專門研討香根草的會(huì)議，也是世界上最早舉行的同類會(huì)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(guó)際香根草網(wǎng)絡(luò)的支持下，中國(guó)香根草網(wǎng)絡(luò)在中國(guó)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(guó)香根草網(wǎng)絡(luò)在福州成功召開了一次國(guó)際性的香根草學(xué)術(shù)研討會(huì)，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(guó)香根草網(wǎng)絡(luò)的推動(dòng)下，香根草系統(tǒng)擴(kuò)展到中國(guó)南方16個(gè)省區(qū)，面積超過(guò)20萬(wàn)hm2［6］。

1999年10月，在南昌召開了“國(guó)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(huì)”，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(guó)香根草網(wǎng)絡(luò)專門組織了十多位中國(guó)專家和私營(yíng)企業(yè)人士去泰國(guó)實(shí)地訪問(wèn)，目的是為了更好地學(xué)習(xí)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，宣傳和推廣香根草系統(tǒng)［7］。

2007年10月，中國(guó)香根草網(wǎng)絡(luò)在桂林龍勝舉辦了“國(guó)際香根草編織培訓(xùn)班”，通過(guò)泰國(guó)皇帝邀請(qǐng)了3位泰國(guó)教員來(lái)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(guó)香根草研討會(huì)。中國(guó)香根草網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員徐禮煜介紹了香根草在中國(guó)20年發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)［7］。

2009年，中國(guó)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(guó)EED項(xiàng)目，歷時(shí)兩年，2011年4月底基本結(jié)束［3］。

2.3 歷屆國(guó)際香根草大會(huì)簡(jiǎn)介

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

2000年1月，第二屆國(guó)際香根草大會(huì)在泰國(guó)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(guó)際香根草大會(huì)在廣州召開，主題為香根草與水一項(xiàng)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(guó)際香根草大會(huì)在委內(nèi)瑞拉加拉加斯召開，主題為香根草和人一項(xiàng)為了持續(xù)發(fā)展的綠色投資［3］。

2011年10月，第五屆國(guó)際香根草大會(huì)在印度勒克瑙市召開，主題是香根草與氣候。大會(huì)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(duì)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(yàn)提供了極好機(jī)會(huì)［3］。

3 香根草在我國(guó)的應(yīng)用與研究進(jìn)程

3.1 理論研究

香根草在我國(guó)從1988年開始進(jìn)行有目的的試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)研究陸續(xù)報(bào)道。

早期有引種試驗(yàn)和繁苗試驗(yàn)［13，14］，近年來(lái)，為了對(duì)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(guó)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(qǐng)了國(guó)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(cè)定［24］方面也見有報(bào)道。

20多年來(lái)，全國(guó)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(guó)的香根草相關(guān)研究與推廣應(yīng)用成果獲30多次國(guó)內(nèi)外大獎(jiǎng)［4］，夏漢平博士也因此獲得全球第一個(gè)“香根草冠軍獎(jiǎng)”以及其他七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)［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(dòng)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(guó)家，香根草被廣泛用來(lái)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(guó)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(xiàng)目縣種植、示范［7］，經(jīng)過(guò)引種、生態(tài)適應(yīng)性、生長(zhǎng)特性等試驗(yàn)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(gè)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(duì)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(guó)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(lái)，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(kù)、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(duì)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(huì)與農(nóng)作物爭(zhēng)水爭(zhēng)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(duì)作物的不良影響［5］。而夏漢平等通過(guò)盆栽試驗(yàn)和田間試驗(yàn)表明香根草具有改良土壤的作用。種植香根草29個(gè)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(zhǎng)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(guó)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(lè)昌鉛鋅礦的一個(gè)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(guò)香根草在鉛鋅尾礦的盆栽試驗(yàn)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(duì)滲濾液有較強(qiáng)的耐性，對(duì)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(duì)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(duì)土壤中幾種重金屬離子的富集能力，表明香根草對(duì)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(lái)的污染。夏漢平在第三屆國(guó)際香根草大會(huì)上介紹了他們首次用香根草人工濕地來(lái)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(duì)富營(yíng)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(guò)試驗(yàn)表明，采用浮床種植香根草技術(shù)，可大幅度地去除富營(yíng)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(yíng)養(yǎng)化水體提供了新的科學(xué)依據(jù)［26，39，40］。

有研究報(bào)道，香根草在農(nóng)用化學(xué)物的束縛、脫污過(guò)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(lái)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(zhǎng)的地里，其根部的揮發(fā)油可以抑制部分害蟲和病原菌對(duì)作物的危害，還可減輕鼠類對(duì)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(cè)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(lái)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(zhǎng)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?jī)r(jià)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(guó)的研究與推廣應(yīng)用都取得了可喜成績(jī)，但不可否認(rèn)的是理論研究還是實(shí)際應(yīng)用都還存在一些問(wèn)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(dòng)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(bào)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(duì)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(guó)內(nèi)外對(duì)香根草的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用正在不斷的深化，在我國(guó)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。我國(guó)南方紅壤地區(qū)11個(gè)省區(qū)的水土流失面積已上升到69萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的28%，是我國(guó)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。現(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(duì)灘涂的保護(hù)、對(duì)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(guó)大面積的灘涂亟待保護(hù)。

近年來(lái)長(zhǎng)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(gè)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(gè)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(gè)流域的生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展［45］。另外，可以用香根草作先鋒植物來(lái)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(lái)實(shí)施［4］。

顯然，香根草技術(shù)是一種投資少、回報(bào)多、生態(tài)效益、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益都理想的技術(shù)。大面積推廣和實(shí)施香根草技術(shù)對(duì)國(guó)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(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展都可起到積極的推動(dòng)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。

［1］劉金祥.一種優(yōu)良水土保持植物—巖蘭草［J］.世界沙漠研究，1989（3）：48.

［2］劉金祥，陳燕.我國(guó)大陸唯一的大面積成群落分布的優(yōu)良水土保持植物—香根草的用途與保護(hù)問(wèn)題［J］.草業(yè)科學(xué)，2002，19（7）：13－16.

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