香根草在我国的研究简史及应用进程

刘金祥，张 莹，2

（1.湛江师范学院 热带草业科学研究所，广东 湛江 524048；2.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/中－美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070）

香根草（Vetiveria zizanioides）又名岩兰草，为禾本科香根草属，多年生草本植物，香根草被认为是“世界上具有最长根系的草本植物”［1］，原产于印度、印度尼西亚、斯里兰卡和缅甸等热带和亚热带地区［2］。植物根系发达，且向地下纵深发展，固土能力强，自20世纪80年代以来就受到世界各国的亲睐，成为国内外知名的水土保持和斜坡固定植物［3］，被称为“神奇牧草”。

香根草技术（VGT）指应用香根草进行侵蚀防治和斜坡稳固技术［4］。2000年在泰国召开的第2届国际香根草大会上，又将其改名为香根草系统，特指实用的价格低廉的、维护简单的水土保持、土地稳固和修复生物工程技术［3］。近年来，在国际上兴起了“香根草生态工程”，香根草技术被誉为“21世纪最有价值的生态工程技术”之一［5］。

1 香根草在我国的自然分布概况

1.1 海南岛的野生香根草

在中国科学院华南植物园（前华南植物研究所）标本馆里所保存的一份于20世纪30年代采自海南岛的标本，是国内最早采集的香根草标本之一，它是刘心祈先生于1936年9月5日在海南感恩县白沙村附近采集的［4］。因此，华南植物研究所是中国国内最早开展香根草研究的单位。

20世纪50年代梁盛森也报道“最近在海南岛也发现有野生的岩兰草”。20世纪60年代，专家继续在海南岛发现香根草群落，因此，几乎可以肯定海南岛是中国最早发现香根草的地方［4］。然而，近40年来，几乎再无文献报道海南岛的野生香根草资源状况。夏汉平等也曾到海南岛进行野外走访调查，未发现任何野生香根草的痕迹［2］。

1.2 广东的野生香根草

1957年5月，华南植物研究所的专家对广东省进行植被普查，发现在吴川县东北部的冲击平原上有大片天然的香根草群落。同年11月，专家对该群落进行复查，发现该群落的优势种正是著名的芳香植物香根草［4］。然而，我国广东湛江地区原来成片分布的6 000 hm2的香根草群落现在仅剩下不到150hm2，原因是自20世纪60年代以来群众采挖香根草的根提炼香油，加之运河的开凿、水坝的兴建、过度的放牧、村镇的扩建以及鱼塘的修建，更严重的是在香根草生长区内取土烧砖，且这种现象有增无减，因此，使得这片珍贵的热带香根草草地遭到极大的破坏［2］。

海南岛的野生香根草已不存在，因此，保护广东吴川一带仅存的香根草群落就显得更加紧迫。如果不对湛江地区仅有的香根草热带草地加以保护，这片草地以及其中许多珍贵的物种将会消失殆尽。

2 香根草技术在我国的应用

2.1 香根草功能初步认识阶段

1959年，专家再次对该群落的分布、蕴藏量等作调查，并做试验表明，野生香根草种，能提炼出优质精油和制造高级纸张［6，7］。

1988年，格雷姆肖引入世界银行中国南方红壤开发项目［3］，并称之为香根草技术。于是在国际香根草网络和世界银行的支持下，使得该植物重新被利用，我国闽、赣、川、粤、湘、浙、滇、黔、琼等省区几乎同时开始有关香根草的研究、推广和应用工作［6］。

1989年11月，在福建召开了香根草种植技术研讨会。这是国内举办的第一个专门研讨香根草的会议，也是世界上最早举行的同类会议之一［4］。同年，刘金祥［1］发表翻译文章“一种优良水土保持植物—岩兰草”。

1991年4月，在江西举办了一次培训班［4］。

2.2 香根草的快速应用阶段

1996年，在国际香根草网络的支持下，中国香根草网络在中国科学院南京土壤研究所成立［3，4］。

1997年10月，在世界银行的支持下，中国香根草网络在福州成功召开了一次国际性的香根草学术研讨会，且正式出版了研究文集，并产生巨大影响［3，4］。

1998年，在中国香根草网络的推动下，香根草系统扩展到中国南方16个省区，面积超过20万hm2［6］。

1999年10月，在南昌召开了“国际香根草生物工程技术保持水土与工程保护讲习研讨会”，有利地促进了香根草系统的研究、应用和推广［3］。

2000年，中国香根草网络专门组织了十多位中国专家和私营企业人士去泰国实地访问，目的是为了更好地学习国外经验，宣传和推广香根草系统［7］。

2007年10月，中国香根草网络在桂林龙胜举办了“国际香根草编织培训班”，通过泰国皇帝邀请了3位泰国教员来华传授香根草编织技术，为香根草的利用开辟了新的途径［3］。

2008年2月，在印度科钦首次举办了全国香根草研讨会。中国香根草网络协调员徐礼煜介绍了香根草在中国20年发展的经验［7］。

2009年，中国香根草网络在菖蒲镇开展了“以香根草为基础的复合农林业应用于大别山区扶贫和水土保持”的德国EED项目，历时两年，2011年4月底基本结束［3］。

2.3 历届国际香根草大会简介

1996年2月，第一届国际香根草大会在泰国清莱召开，主题为香根草－神奇之草［8］。

2000年1月，第二届国际香根草大会在泰国召开，主题为香根草与环境及其关联［7，8］。

2003年10月，第三届国际香根草大会在广州召开，主题为香根草与水一项改善水质、稳定土地和改良环境的生态技术［9］。

2006年10月，第四届国际香根草大会在委内瑞拉加拉加斯召开，主题为香根草和人一项为了持续发展的绿色投资［3］。

2011年10月，第五届国际香根草大会在印度勒克瑙市召开，主题是香根草与气候。大会为科学家、香根草种植者、企业家、工厂主、环境保护工作者对香根草应用的前景、潜力及机遇进行相互交流、共享经验提供了极好机会［3］。

3 香根草在我国的应用与研究进程

3.1 理论研究

香根草在我国从1988年开始进行有目的的试验研究至今有20多年历史，在引种、苗圃建设、生物学特征、生态适应性试验等方面［10－12］做了大量的研究工作，取得了巨大的进展，进入20世纪90年代后期有关介绍香根草的文章和试验研究陆续报道。

早期有引种试验和繁苗试验［13，14］，近年来，为了对香根草进行遗传改良，选育出性状更优、抗性更强的新品种，国内外学者还开展了香根草离体培养研究［6］。在用香根草基部组织诱导愈伤组织及植株再生［15］、用嫩叶鞘和试管苗切段进行组织培养［16，17］，以及香根草体细胞胚胎发生等方面的研究均获得了成功［18］，建立了有效的香根草植株再生体系。在香根草的种子繁殖方面，用采到成熟的香根草种子经香根草种子繁殖技术成功培育出香根草幼苗，并申请了国家专利［19］。在香根草的光合生理生态［10，11，20－22］、形态解剖结构［23］以及挥发物化学成分的测定［24］方面也见有报道。

20多年来，全国先后有数十家单位或研究所，加入到香根草的研究与开发应用中，已发表有关香根草的出版刊物共有10本［2］，发表的学术论文有635篇［25］。我国的香根草相关研究与推广应用成果获30多次国内外大奖［4］，夏汉平博士也因此获得全球第一个“香根草冠军奖”以及其他七项国际大奖［5］。

3.2 在水土保持方面的应用

由于香根草根系发达，地上部分簇生成丛，等高密植，而且具有自动抬升能力和很强的适应性以及抗逆性等能力［6］，在热带和亚热带地区的印度、斐济等国家，香根草被广泛用来防治水土流失［5］。

1988年香根草作为一种水土保持植物在我国推广，开始主要是将香根草系统应用于农业上的水土保持，先由江西、福建两省的红壤一期开发项目县种植、示范［7］，经过引种、生态适应性、生长特性等试验的研究，香根草的应用已经扩展到华南、西南、华东等16个省、市、自治区，最北到山东泰安，并取得很好的水土保持效果［26］。

据谢保令和夏汉平的研究表明，和光坡地相比，种植香根草后，地表径流量和土壤侵蚀量分别下降60%和93%。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%［4］。由于香根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，种植香根草后，土壤含水量上升4%～42%［27］。

国外研究表明，香根草的根系平均抗张强度为75 MPa，其根系的抗拉力、张力相当于钢强度的1/6，根系与土粒形成复合有机整体，具有较强的抗冲击力和抗侵蚀力，在某种程度上香根草可以代替工程措施［28］，因此，近几年来，利用香根草稳固边坡已在公路、铁路、矿山各领域得到广泛应用［29－32］。

现在这方面的研究和应用可进一步推广深入到湖泊、水库、溪流周围的防风固沙护坡等防护及环境整治上，既经济又环保［26］。

3.3 提高农作物产量方面的应用

香根草在陡缓坡地上形成土壤根结性植物篱，一方面能有效改善农田小气候，如夏季高温伏旱期有效降低田园气温和土温，提高空气湿度和土壤含水率；冬季为田园挡风御寒，减缓冷空气对流和扩散，使田园温度提高1～3℃。另一方面，香根草92%的根系分布在水平半径20cm的范围内，不会与农作物争水争肥［6］。

此外，香根草篱还能有效减低风速，在农田周围种植可以减少风沙对作物的不良影响［5］。而夏汉平等通过盆栽试验和田间试验表明香根草具有改良土壤的作用。种植香根草29个月后，土壤理化性质发生了变化，有机质、全N、速效N和K含量均呈现增加，土壤总孔隙度提高了5%［26］。这一切均有利于农作物的生长和产量的提高。

据相关农业专家指出，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30%～50%是有可能的［28］。

3.4 在环境保护方面的应用

20世纪末，香根草技术用于中国的矿山恢复，是由夏汉平和中山大学束文胜合作在广东乐昌铅锌矿的一个尾矿上开始进行［4］。

由于香根草的根系宏大，与土壤接触面积较大，通过香根草在铅锌尾矿的盆栽试验表明，香根草不仅能使尾矿得到更快的植被恢复与更高的植物修复效果，而且能使垃圾资源得到充分合理的利用［26，30］。夏汉平、姜必亮等分别研究表明，香根草对渗滤液有较强的耐性，对渗滤液污染的土壤有较好的净化修复能力［7，26，33］。

据研究表明，香根草易吸收土壤中的重金属，且对重金属的耐受力遵循Zn＞Pb＞Cu＞Zn－Pb－Cu的规律［34－36］。韩露等［37－39］研究了香根草对土壤中几种重金属离子的富集能力，表明香根草对Cd、Cr、Pb和Ni四种重金属离子具有较高的富集能力，且Ni＞Cr＞Pb＞Cd。

香根草不但可用于环境保护、污染控制和治理，还可以去除炼油废水中的油类物质，治理工业炼油带来的污染。夏汉平在第三届国际香根草大会上介绍了他们首次用香根草人工湿地来净化工业炼油废水，发现其效果比其他几种植物好，证明香根草是一种典型的湿地植物［9，35］。

香根草还能降解苯类物质，对富营养化或有机物污染的土壤具有修复潜力，马立珊、司友斌等［39，40］分别通过试验表明，采用浮床种植香根草技术，可大幅度地去除富营养化水体中主要养分N、P、COD（化学需氧量）、BOD（生物需氧量），为进一步发展利用浮床陆生植物修复净化富营养化水体提供了新的科学依据［26，39，40］。

有研究报道，香根草在农用化学物的束缚、脱污过程中有重要作用，可以防止蔬菜污染并减少在其菜体内的积累［5］。

3.5 经济利用以及其他应用

3.5.1 精油深度开发 香根草的根部含有0.2%～0.3%的香根草油，其主要成分是岩兰草醇（香根醇），是调制各种香精和制作化妆品的重要原料［5，35］。另外，近年来的研究表明，香根草油是优质的杀虫剂和杀菌剂［35］。在有香根草生长的地里，其根部的挥发油可以抑制部分害虫和病原菌对作物的危害，还可减轻鼠类对作物的危害［2，28，41］。

3.5.2 其他用途 （1）作为菌料的研究香根 草是一种优质菌草，用其茎叶可以育出多种食用菌和药用菌［7，42］；（2）燃料利用 据 Hill等人测定香根草燃烧热能达到18.6KJ/g，可作为辅助燃料［28］；（3）工艺编制用香根草叶子可以编制出精美的工艺品［28］；（4）造纸利用 香根草原料纤维较短，粗纤维较多，可漂性能好，是纸浆的重要原料来源之一［43］；（5）饲料开发 嫩香根草用作牲畜饲草有利于牲畜生长发育，是牛、羊、猪、兔、鱼等的较好饲料［3］。此外，香根草还具有生化和药用方面的研究价值，茎叶还可用于发酵生产沼气等［35］。

4 展望

尽管香根草技术在中国的研究与推广应用都取得了可喜成绩，但不可否认的是理论研究还是实际应用都还存在一些问题有待解决。有关香根草在水土保持、固土护坡与污染控制方面的机理仍不是特别清楚，或某些原因，也有一些工程失败或效果不理想；有关香根草地下部分的土壤动物、菌根情况及其与香根草的相互作用等方面的研究还罕见报道；目前，香根草普遍存在精油含量不高与质量欠佳的状况，另外，挖取香根草的根系提炼精油有可能对环境造成一定的影响或产生新的水土流失等［26，35，41］。

目前，国内外对香根草的理论研究和实践应用正在不断的深化，在我国有着十分广阔的应用前景。我国南方红壤地区11个省区的水土流失面积已上升到69万km2，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［44］。很显然，南方地区的水土流失地基本上都可以用香根草生态工程进行治理。现已证明，香根草有较强的耐盐性能［5］，如果把它种在沿海滩涂，很可能对滩涂的保护、对滩涂生境的改善和盐泽地的改良等都起一定作用。而目前我国大面积的滩涂亟待保护。

近年来长江流域和珠江流域的洪灾几乎每年都有发生，有些年份还十分严重，这除了降水量较大的原因外，另一个重要原因是上游的植被遭到严重破坏，显然，如果在这两个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红壤的土壤肥力，从而促进整个流域的生产和社会发展［45］。另外，可以用香根草作先锋植物来复垦工业污染区和垃圾堆放地以及用它净化污水；亦将是一种有效的生物改良措施［46，47］。在四川、青海地震灾区，舟曲、保山等泥石流灾区以及生态环境受到严重破坏地区也可考虑使用香根草生态工程技术或将其与其他工程措施或生物措施结合起来实施［4］。

显然，香根草技术是一种投资少、回报多、生态效益、社会效益与经济效益都理想的技术。大面积推广和实施香根草技术对国土治理、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可起到积极的推动作用［26］。因此，香根草应用领域开发拓展空间很广，在不断巩固和发展现有成果的基础上，必须进一步加强多学科间的沟通与协作，本着科学严谨的态度，慎重行事，使香根草技术更好地推广和应用。

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