能源植物洞庭南荻及其生态效益
2017-09-01杨闯肖亮
杨闯+肖亮
摘要:指出了目前过度依赖化石能源所带来的环境问题日益严重,能源危机已引起全世界的广泛关注,寻找可再生清洁能源是实现人类社会可持续性发展的必然选择,其中生物质能是一类良好的清洁能源。基于此,介绍了洞庭湖区一种叫南荻的植物,该植物具有其它同类能源植物不可比拟的优势,是一种兼具巨大生态效益和经济效益的能源植物。
关键词:南荻;能源植物;生态效益
中图分类号:S714
文献标识码:A 文章编号:16749944(2017)15013702
1 引言
18世纪末,由于科学技术的进步催生了工业革命,人类社会由自给自足的农业社会走向现代化的工业社会。人类对能源的消耗迅速转变到以石油、煤炭和天然气的消耗为主,人民的生活得到了根本改变。可是,正当人们不断享受着科学技术革命所带来的文明成果时,生态危机也逐渐向我们逼近,严重威胁人类社会的可持续性发展。一方面化石能源是有限的,另一方面,燃烧化石能源产生并释放大量的二氧化碳,造成温室效应,引起地球温度升高,导致全球气候变化。燃烧还释放各种有害物质污染环境,危害人类健康。因此,控制化石能源的消耗是摆在我们面前的一个重大课题,寻求可再生清洁能源,是实现人类社会可持续性发展的必然选择。
太阳能、风能、水电、地热、潮汐以及生物质能称为可再生能源。所谓生物质主要是指綠色植物。植物通过光合作用形成有机体,把太阳能转变为生物质能,即以生物质为载体以化学能形式贮存的能量。事实上人们长期以来燃烧的秸秆与薪柴就属于生物质能。在我国广大农村以前大多靠秸秆来作为燃料。近年来,科学家们把能提供可观生物质的植物称为能源植物。人们对能源植物的探索中,发现在洞庭湖生长着一种叫南荻的植物,其具有其它同类能源植物不可比拟的优势。大量研究证明它是一类兼具巨大生态效益和经济效益的能源植物。
2 南荻是能源植物中的佼佼者
据《中国植物志》记载,南荻天然分布在我国洞庭湖,为多年生、高大竹状草本植物,具有十分发达的根状茎。秆直立,深绿色或带紫色至褐色,常被蜡粉,高5~7 m,直径2~4 cm,基部粗,上部细,具42~47节。地下根茎网络系统纵横交织,主要分布于地表下10~20 cm土层中;单株分蘖数可达100个以上,并形成单株群落;顶生大型圆锥花序,由多数总状花序沿一延伸的主轴排列,小穗成对、孪生于延续的总状花序轴上,每小穗含一两性花,雄蕊2~3枚,雌蕊2枚;种子小而轻,适合风播。
据研究,因为南荻植株高大,所以生物量高,一般每平方米可生长20~30株,年产干荻秆22.5~30 t/hm2;因为茎杆中空,所以有利于水分和养料输送;因为地下茎横走,所以可大面积覆盖地表;因为再生性好,所以地上部分收割后不影响来年长势;因为茎杆直立性好,所以便于机械化收割;因为秋冬季节茎杆枯黄,所以含水量少,便于长期储存;因为纤维素含量高,所以能源利用效价比高。正是因为以上种种,南荻才得以成为公认的能源植物新秀。
有资料显示:目前仅湖南省就有南荻面积111.83万亩,年产量71.97万t,其中,东洞庭包括岳阳、华容、君山、湘阴、汩罗共有南荻36万亩,年产量17.9万t,西洞庭包括安乡、汉寿、常德、澧县,有南荻24.38万亩,年产量20.17万t。南洞庭,包括沅江、资阳、南县有南荻51.45万亩,年产量33.9万t。而这仅仅是围绕洞庭湖野生分布的南荻,如果人工引种南荻,使其在我国的种植面积可达到1亿hm2,如果按每公顷平均10 t干生物质的产量计算,每年就可收获10亿t原材料,可以燃烧发电1458万亿kW·h,每年减少二氧化碳的排放约17亿t。随着科学技术的不断发展,还可以用以南荻为代表的生物质生产酒精等清洁能源,最终取代以石油为主的化石原料。
3 南荻的其它生态及经济效益
3.1 固土保水,防止冲刷
南荻属C4植物,光合能力强,生长速度快,生物量大,且繁殖容易,能迅速覆盖裸露的地面,特别适合荒坡、湖洲的植被恢复,不与农业生产争地,起到防止冲刷与固土保水作用。南荻群落适应水涨水落生境,在长江流域分布十分广泛,特别在洞庭湖区面积很大,对固堤防洪,提高河湖蓄洪能力起到特殊的作用。
3.2 净化水质,维护自然生态系统的功能
由于南荻生长迅速,生物量大,所以能大量吸收土壤和水中多余的营养元素,特别是对N、P等元素的吸收,大大降低了农业面源污染风险,起到净化水质作用;还能降低土壤中的N2O含量,降低土壤隔、砷、铅等有毒重金属物质含量,维护自然生态系统的功能。
3.3 净化空气,改善气候环境
近几十年来,由于大量温室气体的排放,温室效应不断加剧,地球温度在不断升高,带来一系列的环境问题,如臭氧层的破坏导致太阳紫外线辐射危害加剧,极大损害人类健康。南荻群落的生长对平衡大气中的二氧化碳和氧气十分有利,由于其光合作用强,能释放出更多氧气,吸收更多二氧化碳。还能大量吸收和吸附有害气体和有害物质,例如1 hm2茎叶一年中能滞汇大气中的粉尘可达300多t。南荻群落吸收阳光的能力也很强,能使反射光降到很低(仅15%左右),起到调节大气的湿度和温度作用。因此芒荻类植物对改善周边地区气候环境具有显著作用,能缓解大气温室效应。
3.4 改善居民生活环境,促进农业和养殖业发展
洞庭湖区的河洲滩上丛生的杂草是血吸虫的中间宿主钉螺的孳生地,导致这些地区血吸虫病肆虐。如在这些地方发展种植南荻,在南荻的生长竞争下杂草将无法生存。科学研究发现南荻群落中的钉螺毛蚴密度比杂草中的要低85%以上,这对控制血吸虫病的发生和传播是十分有利的。另外南荻在生长过程中,能大量吸收水中营养元素,减少农业面源污染,附近水域水质好,水生生物丰富,对发展水产养殖业十分有利,能促进养殖业的发展。
3.5 经济效益显著
南荻的传统用途主要是做造纸原料,1亩荻秆可以生产出约1 t的干纸浆板,良好的造纸原料。近年南荻作为建材原料也发展很快,其茎秆通过胶合,能压制成为各种轻型板材,广泛用于建筑场、馆的装璜及各种包装材料使用。还可用它编成帘、席,制作各种工业用品,发展农村手工制造业。此外南荻根茎和嫩芽由于其糖分和淀粉含量高,类似小笋,也可作菜或罐头直接食用。近年在洞庭湖区发展鲜食芦笋,经济效益可观,已成为湖区人民脱贫致富的重要途径。
4 结语
南荻不仅是能源植物中的佼佼者,而且在改善湖区生态环境,促进农业生产发展,提高人民生活质量方面发挥着重要作用,其具有显著的经济和生态效益。
致谢:感谢湖南农业大学芒属植物研究所提供学习机会,感谢肖亮博士的精心指导。
参考文献:
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