半干旱区油莎草生态修复效果初探

杨 宁，李 颖，魏忠平，马凤江，李开宇，王月婵，肖继兵，冯良山*

（1.辽宁省农业科学院，辽宁 沈阳 110161；2.辽宁省林业科学研究院，辽宁 沈阳 110032）

油莎草Cyperus esculentusvar.sativus是原产非洲的莎草科1年生草本植物，又名油莎豆、地下板栗、地下核桃、人参果和人参草等[1]，是一种属于莎草科莎草属的多年生草本植物，享有“生命之果”的美誉。油莎草生物量大，具有抗逆性强、油含量高和产品附加值高等显著特点，油莎草营养丰富，富含蛋白质、脂肪、膳食纤维、淀粉、矿质元素等，是一种集粮、油、牧、饲于一体的高产、优质经济作物[2]。油莎草地上茎叶可做饲料，地下块茎主要用于榨油，油脂含量达24%～28%，且富含维生素C、维生素E、黄酮类化合物、矿物质锌等营养物质[3]。我国的黑龙江、吉林、内蒙古、新疆、河北、辽宁、河南、山东、湖北等省区均有种植[4]。基于我国食用油和蛋白饲料供给的新形势，油莎草对于生态修复和拓展食用植物油新油源具有积极的现实意义。

1 油莎草生物学特性

油莎草地上长草地下结实，株高一般可达100～120 cm，根系发达，为须根系，分蘖能力强，呈株丛生长，叶片厚而扁，呈细长剑状。油莎草光合效率高，分蘖能力强，干物质积累多，产量高，667 m2产鲜草可达3 000 kg以上，地下果实形如大粒花生仁，适应性广，耐高温，抗旱耐涝，耐盐碱，耐瘠薄，管理粗放。油莎草根系分蘖再生能力和抗逆性极强，几乎可以在各种土壤和气候条件下生长。油莎草原产地为干旱的沙漠地区，长期的自然选择造就了油莎草顽强的生命力，生长期间很少发生病虫害。生育期短（90～120 d），同时可与其它作物间套种。在幼林果园中间作油莎草，既可以抑制杂草、培肥改土，又可以减少和防止土壤侵蚀。油莎草成熟后，地上茎叶收获，散落于土壤中的果实具有休眠期，翌年春天会长出新苗，起苗即可移栽。

2 油莎草生态修复效果

2.1 荒漠化和沙化治理效果

中国是世界上荒漠化面积最大、风沙危害最严重、受其影响人口最多的国家之一[5]。我国荒漠化土地面积263.62万km2，占国土面积的27.46%，其中沙化土地面积173.97万km2，占国土面积的18.12%。土壤风蚀沙化，一方面破坏土壤结构，导致土壤质地粗骨化，土壤肥力降低，另一方面还严重制约着中国沙质农田的农业可持续发展[6]，尤其是中国北方的风沙区，气候常年干旱少雨，风沙侵蚀危害严重，是我国生态保护和修复的重点和难点区域[7]。生物修复是缓解和恢复中国北方地区土地沙漠化的有效方法之一。但由于沙化地区干旱少雨、土壤瘠薄、风蚀严重等因素，沙化土地很难生长植物，通过传统的种草技术进行生态修复较为困难。而生态修复型先导草——油莎草可以在风沙地和盐碱地很好地生长，冬季油莎草死亡后，土壤中的油莎豆会在春季快速腐烂肥田。种植油莎草后，冬季地表有草覆盖，可减少土壤风蚀，保蓄土壤水分，增加土壤含水量，可极大提高新播种草种的成活率，达到快速修复生态的效果。同时，油莎草耐盐碱，地下油莎豆产量高，可培肥地力，改良盐碱地土壤。

油莎草既可用于食用油开发，又可以加工为口感佳的风味食品，综合利用价值高，市场前景非常广阔，具有极大的经济价值。油莎草抗逆性强、繁殖快、根系发达、生命力强、生长迅速，适宜在荒地、滩涂地及盐碱地等种植，对培肥地力和改良土壤具有很好的效果。同时由于其具备耐旱、耐盐碱和生态适应性强等特性，十分适合在沙区种植，在荒漠化土地治理中具有较好的生态修复潜力[8]。油莎草具有较好的防风固沙、改善生态环境作用，可有效利用边际土地，促进边际土地生态环境修复。相关研究表明，油莎草由于耐瘠薄，适应性强，根系发达且分蘖能力强，生长迅速，播种后3个月左右茎叶即可覆盖地面，从而遏制表层土沙流动，因此，油莎草可用于退化草场的修复改良[4，9]。同时油莎草全株可作为绿肥使用，特别是其块茎可成为优良的有机肥料，翻耕入土后可促进土壤地力培育，提高沙化退化土地生产力，维护和修复荒漠化和沙化地区脆弱的生态系统。正常情况下，油莎草种植当年即可收获，而地下块茎和根茎可留在土壤中培肥，用作修复退化草场的营养源。连续几年种植油莎草，可使退化草原人工物种群落和原生植物群落恢复到最佳状态。

在沙化退化土地因地制宜地建立合理科学的油莎草耕作模式，是实现油莎草防风固沙，丰产高效的有效手段，可以根据不同区域的气候和土壤特点，建立以油莎草为主体作物的多措并举的防风固沙生态治理技术模式[10]。赵小庆等[8]研究表明，在我国北方风沙区通过构建以油莎草为主体作物的防风固沙模式能有效遏制风沙区土壤风蚀沙化，促进土壤地力培育，维护和修复风沙区脆弱的生态系统。比较典型的技术模式包括油莎草全株覆盖防风固沙技术、油莎草留茬覆盖技术、油莎草带状间隔全株覆盖防风沙技术、油莎草带状间隔留茬覆盖防风固沙技术、油莎草与豆科植物间作轮作模式和灌-草-豆立体生态种植模式，其中作物留茬或全株覆盖通过增加地表覆盖度来减少风蚀[11]。一般情况下，油莎草与豆科植物间作轮作模式及灌-草-豆立体生态种植模式对于提高防风沙效果、沙化退化土地生产力提升及生态修复效果较好。油莎草良好的防风蚀沙化的生态修复效果主要与油莎草全株特别是其块茎能够分解培育地力、改良土壤结构、增加微生物多样性及促进原生植物群落恢复有关，从而达到改良修复沙化土地的效果。

2.2 盐碱化及重金属污染治理效果

油莎草可用于矿化度小于0.3%的中低度盐碱地生物改良的优选植物。油莎草是一种优良的绿肥作物，其地上茎叶含灰分和无氨浸出物，采收后将其埋入土壤进行发酵后可以增加土壤有机质含量，提高土壤肥力[9]。收获油莎草地上部分之后，地下部分的块茎和根茎留茬用于改善土壤微生态环境，增加土壤肥力。连年种植油莎草，可以达到生物改良盐碱地的效果[10]。油莎草适宜与玉米间作和果园间作套种，可以肥地改土，疏松土壤。油莎草须根较多，挖草后余留大量须根在土壤中，须根腐烂后使土壤疏松肥沃，促进幼林果木生长。油莎草对污染的土壤环境具有抵抗力，油莎草根系有能力从受污染的土壤中富集重金属，因此，其可用作重金属污染土壤的植物修复[12]。油莎草的推广种植对于提高沙土地、荒地及盐碱地等土地的生态修复及综合利用具有重要意义。

2.3 油莎草生态修复方法

北方春季在风沙地或盐碱地播种油莎草，播种方式为条播，翌年春季或秋季对地上油莎草进行刈割，留根茬15～30 cm，用于防风护土和保水，然后撒播或条播其他草种，冬季地下油莎豆不进行收获，用于培肥土壤。所述的生态修复型油莎草具有较强的抗旱、抗风沙和耐盐碱能力。油莎草于5月中上旬播种，播种前浸种，行距30～50 cm，株距12～15 cm，每667 m2施三元复合肥10～20 kg。辽油莎1号等生态修复型油莎草新品种，具有耐盐碱、地上生物量多、防风固沙能力强、地下生物量大的特点，经过冬季后春季能够快速腐烂，培肥和改良土壤。针对该品种特点经过探索，以生态修复型油莎草为“先导草”，在此基础上种植其他草，由于土壤环境得到显著改善，能够极大提高成活率。

3 小结

沙化土地保水保肥困难，土地贫瘠。在沙化土地种植适生植物，可以提高地表植被覆盖度，降低近地面风速，利于生物的生长繁殖，同时植被恢复措施还能够促进植被正向演替，改善局地气候，利于土壤发育，改善土壤环境，使沙化生态系统得到恢复。油莎草适应性强，生长快，根系发达，适宜在荒地、滩涂地及盐碱地等地块种植，可有效起到防风固沙的效果。同时油莎草全株可作为绿肥，翻埋土壤后，可促进土壤地力培育，提高退化沙化土地生产力。通过连续种植油莎草，可以达到生物改良盐碱地的效果，而且还可用作重金属污染土壤的植物修复。