全 文 ：香根草生态工程 实现可持续发展的生物技术＊
夏汉平 敖惠修 刘世忠
(中国科学院华南植物研究所 , 广州 510650)
The Vetiver Eco-Engineering A Biological Technique for Realizing Sustainable Development.
Xia Hanping , Ao Huixiu , Liu Shizhong(South China Institute of Botany , Academia Sinica ,
Guangzhou 510650).Chinese Journal of Ecology , 1998 , 17(6):44-50.
The vetiver eco-engineering , difined as planting vetiver grass (Vetiveria zizanioides)with local
species of trees , shrubs , herbs and lianas by simple necessary engineering structures , is used to con-
trol soil erosion and rehabilitate deg raded environments.All experiments and applica tions indicated
that the vetiv er eco-engineering pro vided better slope stabilization , environment mitigation and
beautification than just vetiver w as planted alone.Fo r dozens of y ears , almost all studies and obser-
va tions on vetiver grass(Vetiveria zizanioides)have indicated that the perennial had wide adaptation
to the environment and strong resistance to adversity.Apar t from its g reat success as a biolo gical
measure of soil and moisture conservation , the vetiver eco-engineering also has a multitude of other
excellent functions.It can increase nutrients and moisture in soil , improve agricultural micro-cli-
mates , recover deteriorated eco-sy stems , and ameliorate polluted lands.Therefo re, ex tending the
vetiver eco-engineering , particularly in mountain villages , is an efficient measure for realizing the
rural sustainable development.It has been testified that agricultural ecosystems , in w hich vetiver is
acted as a pivo t , may produce tangibly eco logical , economic and social benefits.Obviously , the ve-
tiv er eco-engineering has wide application prospect for soil and moisture conserv ation and for estab-
lishing complex eco-ag riculture in the tropics and subtropics as well as in mountainous areas of
southern China.However , in o rder to popularize , develop and utilize this measure , it is necessary to
ensure the newly biolo gical technique .
Key words:Vetiveria zizanioides , the vetiver eco-engineering , bio logical technique , sustainable
development.
＊本文得到第一作者的导师王庆礼研究员和孔国辉
研究员的指导 ,何道泉研究员亦给予帮助和指正。在此
一并致谢。
作者简介:夏汉平 , 32岁 ,副研究员 , 国际香根草网
络会员。 1991年在中国科学院沈阳应用生态研究所获
硕士学位,毕业后主要从事有关香根草生态工程的研究
和推广工作以及山区复合农业生态系统研究 ,发表论文
30余篇。 1996年起为沈阳应用生态研究所和华南植物
研究所联合培养的在职博士。
敖惠修 , 60岁 , 高级工程师。主要从事植物生态学
和生物措施治理水土流失方面的研究工作 ,多次获国家 、
部省级奖励。发表论文 70余篇 ,合作出版专著 13部。
香根草(Vetiveria zizanioides)为禾本
科的多年生草本植物 ,原产印度 。据史料
记载 ,人类对香根草的利用有近千年历史 ,
但过去主要是用它的根提炼精油 ,用作香
料和化妆品原料 ,因而并未对这一植物给
予太多的关注。10多年前 ,当它开始被广
泛用于水土保持后 ,才真正受到人们的重
视。从 1985 年开始 , 在世界银行的推崇
下 ,该技术很快就在印度等国推广开来。
同时 ,科学家们对该植物进行了较为广泛
深入的研究 ,并取得大量的研究成果 ,在研
究和推广过程中 ,又发现了它的一些新用
途。这些都为今后大面积推广这一植物和
实施以香根草为纽带的持续农业提供了坚
实的基础。
1 香根草的生态特性
1.1 温度
虽然香根草是一种典型的热带植物 ,
生态学杂志 1998 , 17(6)∶44-50
Chinese Journal of Ecology
DOI :10.13292/j.1000-4890.1998.0087
但它能适应较广的气候条件 , 可在气温
-10 ～ 45℃的地区生长[ 1] 。在我国的热
带亚热带地区基本上都能正常生长 ,不过 ,
为了保证生长良好和安全越冬 ,最好是种
在长江以南且在海拔 2000m 以下的地
区[ 2] 。当日平均温度稳定通过 10℃时香
根草就开始萌发生长 ,随着气温升高 ,生长
逐渐加快 ,在 6 ～ 7月前后的生长高峰期 ,
最大日高生长量可达 2 ～ 3cm[ 3] 。在整个
广东地区 ,香根草都能正常生长和安全越
冬。这一点已被近 7年来的引种试验所证
实。例如 ,粤东地区在 1991 ～ 1992年冬天
大寒潮的袭击下 ,多种农作物 、果树 、牧草
等都被冻死 ,但香根草安然无恙 ,翌春照样
勃发出生机[ 4] 。 香根草 曾安全越 过
-15℃的低温(在江西)[ 3] 和 55℃的高温
(在广东)。
1.2 光照
香根草属 C4 植物 ,光合能力强 ,生长
量大 。如果光照不足 ,则其生长会受明显
影响。试验表明 ,在 76.8%的遮光率下 ,
遮光处理的分蘖速度只有不遮光的一半左
右;遮光 3个半月 ,遮光处理的株高生长在
一年内比不遮光的少 91cm[ 5] 。因此 ,要使
香根草生长迅速并产生尽可能多的分蘖 ,
就必须保证有充足的阳光 ,尤其是刚移栽
的第一年更应如此 。当光照水肥充足时 ,
在生长旺季 , 香根草半年的生物产量可高
达 1.77×105～ 3.53×105kg·ha-1[ 6] 。
1.3 土壤和水分
香根草对土壤的要求不严 ,在非常贫
瘠 、紧实 、强酸(pH3.8)或强碱(pH11)的土
壤上都能生长[ 1] 。从 1988 年开始的华南
地区引种栽培与推广过程中 ,还未发现不
适合香根草生长的土壤 。然而 ,该植物虽
耐瘠瘦 ,但并不等于不要施肥 。实际上 ,在
贫瘠的土壤上施肥能显著地促进香根草的
株高生长 、分蘖数的增加和生物量的积累。
例如 ,在公路护坡试验中 ,香根草种植 5个
月后 ,施肥处理的花茎高达 2.4m ,叶层高
1.4m ,平均每丛分蘖 18个 ,而不施肥的仅
分别为 1.8m , 0.9m和 4个[ 7] 。香根草既
耐旱又耐涝 ,在连续干旱几个月的情况下
仍能保持生长 ,在完全淹水的条件下也能
保持较长一段生长时间。它可在年降雨量
为 300 ～ 6000mm 的地区生长[ 1] 。另外 ,
香根草还具有较强的抗盐性 ,在电导率高
达 47.88mS·cm-1的高盐浓度胁迫下能存
活下来 ,它的抗盐阈值为 8 mS·cm-1[ 8] 。
总的来说 ,香根草是一种适应性广 、抗
逆性强的植物 ,它易种植 、易成活 、易管理 ,
极少传播病虫害 。种植香根草是一种简单
易行而随时随地都可开展的生物措施 。
2 作用与用途
2.1 防治水土流失 ,增加土壤水分
香根草的主要用途是作为生物绿篱来
保持水土 ,其形成这一功能的主要原因是:
①根系纵深发达 ,可深达 2 ～ 3m ,甚至 5m ,
堪称是“世界上具有最长根系系统的草本
植物” ;而且根系能牢固地固持土壤;②地
上部分簇生成丛 ,如果等高密植 ,则在半年
到 1年左右的时间就能形成致密的绿篱
带 ,成为一种能有效拦截地表径流和泥沙
的永久“生物坝” 。此外 ,该植物通常极难
结实 ,一般是通过分蘖繁殖 ,而且无匍伏茎
或根状茎 ,因此它不会成为农田杂草。如
前所述 ,它还具有很强的适应性和抗逆性 。
正因如此 ,香根草已在热带和亚热带地区
被广泛用来防治水土流失。在坡度为
15%～ 42%的坡耕地上 ,种植香根草篱后 ,
可减少土壤侵蚀 90%[ 9] 。和光坡地相比 ,
种草坡地的地表径流量和土壤侵蚀量分别
下降 60%和 93%[ 10] 。由于草带对地表径
流的有效拦截 ,这样能使地表水缓慢地渗
入到土壤中 , 从而增加土壤的含水量 。
45夏汉平等:香根草生态工程 实现可持续发展的生物技术
Grew al等人的观测发现香根草拦截地表
径流的效果显著地优于龙须草(Euloiopsis
binata)和 Saccharum munja ,香根草区的
土壤含水量达 9.1%,而龙须草 、狗牙根
(Cynodon dactylon)和 S.munja 区的分
别只有 6.6%, 7.0%和 8.2%[ 11] 。
2.2 净化土壤 ,改良土壤性状
香根草绿篱拦截的表土泥沙和枯枝落
叶 ,不断累积在草篱上方的坡面上 ,从而逐
渐增加坡面熟土层的厚度 。另外 ,香根草
纵深发达的根系可将 2 ～ 3m 深处的土壤
养分吸收上来 ,当植株死亡后 ,养分又回到
土壤中。香根草的这些特性都能起到改良
土壤 、增加土壤养分的作用。例如在广东
兴宁市一块名叫“红毛岗”的酸性紫色土上
种植香根草 29 个月后 ,土壤 pH 上升 0.5
～ 0.7 ,孔隙度增加近 5%,土壤有机质 、全
氮 、速效氮 、速效钾等养分的含量也都有不
同程度的增加[ 10] ;在柑桔园内种植香根草
还提高土壤 Fe ,Mn ,Zn ,B , Mo等微量元素
的速效成分和 20种氨基酸的含量[ 12] 。与
梯田种植和沿坡等高种植相比 ,沿香根草
篱的种植能分别增加残余 N 26和 29kg·
ha
-1 、有效 P2O5 1.6 和 4.5kg·ha-1 、有效
K2O 29和 42kg·ha-1[ 13] 。最近有人观测
到 ,香根草的根际周围含有 15 种固氮菌 ,
这对提高土壤肥力具有重要意义。在坡地
上种植香根草篱 ,不仅可抑制水土流失 ,而
且还能使土壤的养分流失减少到最低程
度。和对照(无保护措施)相比 ,地埂措施
和草篱措施分别减少氮素损失 13.59%～
20.12%和 14.31%～ 27.04%[ 14] 。另外 ,
该植物可在土壤 Al饱和度高达 68%的土
壤上正常生长[ 15] ,甚至当 Al饱和度高达
87%时仍能长出新叶并维持 3个星期的绿
色状态[ 16] ;而且它还可使土壤的可交换
Al含量从 2.10cmol(1/3Al3+)·kg-1下降
到 1.45cmol(1/3Al3+)·kg-1[ 10] 。香根草
对 Cr ,Ni ,As ,Cd 4种重金属的忍耐程度分
别为 18 , 347 , 72 和 48mg·kg-1 ,而一般
作物对它的忍耐水平分别只有 0.02 ～
0.2 , 10 ～ 30 , 1 ～ 10 和 5 ～ 20 mg ·
kg-1[ 17] 。不少示范推广工作已表明 ,将香
根草种在一般植物都无法生长的受重金属
污染的土壤或有害废物堆积地上 ,不仅能
使之绿化 ,而且还可能使之净化直至复垦 。
这是因为香根草有相当大的生物量 ,在较
短的时间内通过根系吸收就可能带走相当
一部分的有毒物质。最近又有研究表明 ,
香根草能有效降低塘泥水中的化学需氧量
(COD),去除其中悬浮固形物 、氮 、磷等成
分;1年内 ,它能清除污水中 96%～ 98%的
悬浮固形物 、72% ～ 91%的总 COD 和
30%～ 81%的溶解COD[ 18] 。
2.3 改善农田小气候 ,促进作物增产
香根草篱在改善农田小气候方面的效
果也较明显 。在夏季 ,它可使果园内的气
温下降 1.2 ～ 1.9℃,相对湿度增加 1.7%
～ 4.3%[ 10] ;在冬季 ,草篱又是果园挡风御
寒的天然屏障 ,能减缓冷空气对流和扩散 ,
使果园温度提高 1 ～ 3℃[ 4] 。另外 ,香根草
的根系集中 , 92%的根系分布在水平半径
为 20cm 的范围内[ 19] ,一般不会出现与作
物争水争肥现象 。由于香根草篱在坡地农
业生态系统具有以上多种功能 ,因而 ,它能
较好地促进坡地农作物的生长发育 ,最终
使作物增产 。在坡地上种植高粱 ,顺坡种
植 、沿坡等高种植和沿草篱等高种植的产
量分别为 1.55 、1.84和 2.07t·ha-1 ,其水
分利用系数分别为 5.21 、6.69和 6.99kg·
ha-1(籽实)[ 20] 。在土层浅(20cm)、坡度
缓(1.5%坡度)的坡地上种植作物 ,沿草带
种植的比沿坡等高种植的和顺坡种植的分
别增产 21.5%和 104.7%[ 21] 。农业专家
指出 ,香根草篱种在旱坡地或严重水土流
失坡地上使农作物增产 50%是可能
46 生态学杂志 第 17 卷 第 6 期
的[ 22] 。
2.4 其它用途
香根草嫩叶的粗蛋白含量高达 6%～
7%,是一种质量不错的青饲料 ,老叶和茎
亦可作干草粉 。香根草 ,顾名思义就是根
内含有“香油”的植物 。过去对它的利用主
要就是取其根油 ,作为调制各种香精和制
作化妆品的重要原料 。其根还可用来治
病 ,磨成粉后可制成香袋驱蚊虫 。该植物
生长快 、产量高 ,可作燃料 、肥料 、纸浆和食
用菌的培养基等 。此外 ,由于其地上部分
高达 2m 以上 ,因此它还是一种理想的地
被覆盖物 ,效果优于农作物秸秆。传统上 ,
这种植物在农村被用来盖房 、编草席 、草
鞋 、蓝子 、扫帚和作成各种精美的工艺品
等。近来的研究发现 ,香根油还是一种“杀
菌剂”或“杀虫剂” 。以青霉素或链霉素作
对照 ,香根油对微球菌(S taphylococcus au-
reus)和链球菌(Streptococcus pyogenes)的
抑制效果分别为 60%～ 70%和 50%[ 23] 。
以亚胺环己酮(cycloheximide)和哈霉素
(hamycin)作标准杀菌剂 ,纯香根油对 4
种真菌 Aspergil lus niger , A .f lavus ,
Fusarium oxysporum 和Penici llium sp.的
抑制效果达 70%～ 80%[ 24] 。香根油对黄
瓜 、胡萝卜等蔬菜上的害虫的杀灭效果与
化学杀虫剂无统计上的差异 ,而且对其产
量不会产生影响[ 25] 。香根草种在甘蔗地
里还可免疫根结线虫(Meloidogyne spp.)
对甘蔗的危害[ 26] 。
3 推广香根草生态工程 ,实现农业可
持续发展
香根草生态工程是指以香根草为纽
带 ,并与适合当地生境的乔木 、灌木 、草本 、
藤本有机搭配 ,形成多层配置 ,有时还辅以
简单工程措施 ,用于治理水土流失 、恢复退
化生态系统和改良环境的一种生物工程措
施 。实践证明 ,应用香根草生态工程比应
用香根草一个种在治理和改良效果以及在
绿化美化环境等方面都要好得多 。
我国南方红壤地区 11 个省区的水土
流失面积已由 50年代的 6.0×105km2 上
升到 80年代的 6.9×105km2 ,占国土面积
的 28%,是我国人地矛盾十分突出 ,水土
流失又相当严重的地区[ 27] 。特别是近 20
年来 ,人口急剧增加 ,人类活动加剧 ,以及
工业化和城市化的加速发展 ,使华南地区
乃至全国的水土流失变得相当严峻 ,不少
地方还呈现逐年上升之势。目前 ,我国的
水土流失面积高达1.79×106 km2 ,每年因
水土流失损失的沃土 5.0×109 ～ 5.5×109
t 。广东的水土流失面积由建国初期的
7444km2上升到 80年代上半期的 1.7×
104 km2 [ 28] 。最近 10年 ,广东在水土流失
治理方面做了大量工作 ,取得了较显著成
效 ,但目前仍有 1.2×104 km2 的水土流失
面积。以往治理水土流失所采取的措施主
要是花费较高的工程措施 ,因而影响了水
土保持工作的全面开展和持续进行。近年
来 ,一些地方开展应用生物措施进行治理 ,
并开始了生态农业工程 ,但不少地方还处
在初期的探索阶段 ,治理成果还不理想 。
其主要原因:一是还没选出最佳的植物种
类与生物措施 ,大多采用先锋植物种类 ,由
此建立的生态系统都相当脆弱 ,易遭破坏;
二是治理与发展(特别是可持续发展)没有
结合起来 ,不少地方为治理而治理 ,造成投
入大 ,产出低的局面[ 29] 。实践表明 ,要真
正做好水土保持工作 ,就必须和可持续发
展 ,尤其是农业可持续发展结合起来[ 30] 。
然而 ,在我们这样一个人口庞大 、人地
矛盾十分突出的国家要真正实现可持续农
业并非易事 ,尤其在人口密集 、经济落后且
水土流失严重的地区更是如此。很显然 ,
在水土流失和土地退化的山区要开展可持
47夏汉平等:香根草生态工程 实现可持续发展的生物技术
续农业 ,首先要找到一条既能治理 、又能保
护 、耗资少而又效益显著且长久的农业生
物措施 ,才有可能从根本上实现防治水土
流失 ,恢复退化土地 ,实现可持续发展的目
标。可以说 ,种植香根草绿篱 ,推广香根草
生态工程则是目前实现这一目标的理想措
施。由于香根草具有根系深 、固土力强 、易
种植 、易管理 、抗逆性强 、适应性广 、不传播
病虫害等优点 ,因此它能被很好地用来防
治水土流失。例如 ,把香根草生态工程用
于山区公路护坡时 ,只需 4 ～ 5个月的时间
就起到良好的护坡效果 ,而同期只受 仔
树(Mimosa sepiaria)“保护”的对照坡面则
被冲刷出多条宽 1.0 ～ 1.6m , 深 1.0 ～
1.3m 的侵蚀沟 , 二者形成鲜明对照[ 7] 。
而且实施以香根草绿篱为主体的侵蚀控制
工程所得的经济回报率比以工程措施为主
体的高出 3倍[ 22] 。如前所述 ,香根草在农
业生态系统中具有许多功能和用途 ,因而
它又被称为“神奇之草”[ 31] 。由此可见 ,推
广这项新型的生态工程技术完全可以建立
起以香根草为纽带的复合生态农业 ,从而
实现农业的可持续发展。
总之 ,香根草生态工程是一种多功能 、
多效益的生物工程技术 ,在防治水土流失 、
改善生态环境 、建立坡地生态农业方面的
作用是相当明显的。它的推广应用能产生
良好的生态效益 、经济效益和社会效益 。
4 香根草生态工程的推广应用前景
从 1990 年以来 ,我们一直坚持多学
科 、多角度开展对香根草的研究工作 ,并利
用香根草生态工程在粤东寸草不生的“红
色沙漠”上建起了坡地复合农业生态系
统[ 4 ,29] 。1993年 11 月 ,国际香根草网络
主席 Richard G.Grimshaw 先生专程前来
广东参观我们的工程 ,并对此给予了高度
评价 。他当时就建议广东省政府尽快在全
省范围内推广这一工程。迄今我们已在广
东的近 20 个县市推广开来 ,种苗供不应
求 。从 1995年起 ,我们与广东省公路局多
次合作利用这一生态工程措施来治理公路
滑坡的棘手难题 , 取得了令人满意的结
果[ 7 ,32] 。除广东外 , 福建 、江西等省也较
好地开展了这一工程 ,亦产生了良好效益 。
在福建 ,香根草生态工程不仅用于保护坡
地果园 ,还大量用于海滨固沙护坡 ,防止海
浪冲蚀等 ,效果良好[ 33 ,34] 。这些都为今后
进一步的推广应用奠定了坚实的基础 。
今年 ,长江发生了全流域大洪水 ,而且
长江流域的洪灾已是愈演愈烈。这其中一
个重要原因是长江上游的植被遭到严重破
坏 。虽然长江流域的生态防护林工程已开
展多年 ,但整个流域内的水土流失有增无
减 。这主要是由于人工林的水土保持效果
并不理想 , 因为林下没有地被物或“生物
坝” ,因而在雨水的击溅与冲刷下 ,水土流
失照样产生 。很显然 ,如果在长江流域大
规模开展香根草生态工程 ,则不仅能有效
控制土壤侵蚀 ,改善全流域的生态环境 ,而
且还可能提高流域内瘦瘠红壤和黄壤的土
壤肥力 ,从而实现整个长江流域的可持续
发展。
目前我国大面积的滩涂地亟待保护 ,
香根草有较强的耐盐性能 ,把它种在沿海
滩涂 , 对滩涂的保护 、滩涂生境的改善和
盐渍地的改良都起一定作用 。香根草对重
金属和有机污染物也表现出了很强的抗
性 ,因此用香根草作先锋植物来复垦尾矿
地 、工业污染区和垃圾堆放地 ,亦是一种有
效的生物改良措施。此外 ,我国南方地区
还有大量的公路 、铁路 、水库 、堤坝 、荒山 、
裸坡等需要保护或急待控制水土流失 。而
且 ,大面积种植香根草还可在一定程度上
缓解我国南方地区饲料紧缺的局面。由此
可见 ,香根草生态工程在我国有着十分广
48 生态学杂志 第 17 卷 第 6 期
泛的应用前景。
总之 ,开展香根草生态工程是一种投
入少 、回报多 、生态效益 、社会效益和经济
效益都不错的事业。大面积推广和实施对
国土治理 、环境保护和农业的可持续发展
乃至整个国民经济的健康发展都将起到积
极的推动作用。
5 开展香根草生态工程的主要工作
从香根草生态工程的功效看 ,应用前
景广阔 ,对山区水土流失的治理和促进农
村经济的发展也非常重要 ,要大范围推广
这一工程 ,还必须做好以下几方面工作 。
5.1 进一步地做好有关香根草的研究工
作
今后开展的主要研究工作应集中在 3
个方面:一是对它的抗逆性做深入研究 ,包
括抗酸 、碱 、盐 、重金属 ,抗热 、抗冻 、抗旱 、
抗渍(淹)等 ,弄清香根草在上述逆境的抗
性大小与抗性机理;二是研究香根草在固
土保水 、抑制山体滑坡 、改良土壤和治理土
壤与环境污染等方面的能力和用作饲料肥
料等方面的效果的研究 ,彻底弄清香根草
在以上几方面的功能和应用价值;三是在
更广泛的生境地带进行试验 ,包括在山区
公路两旁 、沿海滩涂 、采矿后的废弃地 、工
业污染区 、土层浅薄的石灰岩山区等地 ,观
测香根草在这些逆境下的生长发育与作用
情况 ,为它的推广和应用提供理论指导和
科学依据 。
5.2 建立香根草生态工程中心
这个中心应包括科学研究中心 、种苗
繁殖中心 、教育培训中心 、试验示范中心 、
推广咨询中心 、开发利用中心等机构部门。
建立香根草生态工程中心的目的 、作用与
权威性都是显然易见的 。例如 ,目前香根
草种苗供不应求 ,远不能满足大面积推广
的需要 ,有时甚至连试验示范所需的材料
都不够;建立种苗繁殖中心就可以建立起
大型苗圃基地 ,并开展多种形式的种苗繁
殖方法(包括组织培养 、营养袋苗等)。又
如 ,建立教育培训中心就是直接对基层的
推广人员和广大农民进行培训普及 ,使广
大农民接受这一新事物并能成功开展这一
工程。
5.3 充分挖掘和利用香根草的价值与用
途
目前已经知道香根草有 31种用途 ,而
真正被利用与开发的仅仅是其中 10来种 ,
我国对它的利用则更为狭窄。实践表明 ,
在推广过程中 ,充分利用香根草的主要作
用和用途 ,建立起以香根草为纽带的复合
生态农业 ,实现农村经济的可持续发展 ,让
农民真正感受到这的确是一项造福百姓的
事业 ,从而调动广大农民的积极性 ,促进这
一生物工程的推广应用。
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(收稿:1997年 7月 22日,改回:1998年 9月 24日)
50 生态学杂志 第 17 卷 第 6 期