半干旱區(qū)油莎草生態(tài)修復效果初探

楊 寧，李 穎，魏忠平，馬鳳江，李開宇，王月嬋，肖繼兵，馮良山*

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學院，遼寧 沈陽 110161；2.遼寧省林業(yè)科學研究院，遼寧 沈陽 110032）

油莎草Cyperus esculentusvar.sativus是原產(chǎn)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、人參果和人參草等[1]，是一種屬于莎草科莎草屬的多年生草本植物，享有“生命之果”的美譽。油莎草生物量大，具有抗逆性強、油含量高和產(chǎn)品附加值高等顯著特點，油莎草營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、淀粉、礦質(zhì)元素等，是一種集糧、油、牧、飼于一體的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟作物[2]。油莎草地上莖葉可做飼料，地下塊莖主要用于榨油，油脂含量達24%～28%，且富含維生素C、維生素E、黃酮類化合物、礦物質(zhì)鋅等營養(yǎng)物質(zhì)[3]。我國的黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、新疆、河北、遼寧、河南、山東、湖北等省區(qū)均有種植[4]?；谖覈秤糜秃偷鞍罪暳瞎┙o的新形勢，油莎草對于生態(tài)修復和拓展食用植物油新油源具有積極的現(xiàn)實意義。

1 油莎草生物學特性

油莎草地上長草地下結(jié)實，株高一般可達100～120 cm，根系發(fā)達，為須根系，分蘗能力強，呈株叢生長，葉片厚而扁，呈細長劍狀。油莎草光合效率高，分蘗能力強，干物質(zhì)積累多，產(chǎn)量高，667 m2產(chǎn)鮮草可達3 000 kg以上，地下果實形如大粒花生仁，適應性廣，耐高溫，抗旱耐澇，耐鹽堿，耐瘠薄，管理粗放。油莎草根系分蘗再生能力和抗逆性極強，幾乎可以在各種土壤和氣候條件下生長。油莎草原產(chǎn)地為干旱的沙漠地區(qū)，長期的自然選擇造就了油莎草頑強的生命力，生長期間很少發(fā)生病蟲害。生育期短（90～120 d），同時可與其它作物間套種。在幼林果園中間作油莎草，既可以抑制雜草、培肥改土，又可以減少和防止土壤侵蝕。油莎草成熟后，地上莖葉收獲，散落于土壤中的果實具有休眠期，翌年春天會長出新苗，起苗即可移栽。

2 油莎草生態(tài)修復效果

2.1 荒漠化和沙化治理效果

中國是世界上荒漠化面積最大、風沙危害最嚴重、受其影響人口最多的國家之一[5]。我國荒漠化土地面積263.62萬km2，占國土面積的27.46%，其中沙化土地面積173.97萬km2，占國土面積的18.12%。土壤風蝕沙化，一方面破壞土壤結(jié)構(gòu)，導致土壤質(zhì)地粗骨化，土壤肥力降低，另一方面還嚴重制約著中國沙質(zhì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[6]，尤其是中國北方的風沙區(qū)，氣候常年干旱少雨，風沙侵蝕危害嚴重，是我國生態(tài)保護和修復的重點和難點區(qū)域[7]。生物修復是緩解和恢復中國北方地區(qū)土地沙漠化的有效方法之一。但由于沙化地區(qū)干旱少雨、土壤瘠薄、風蝕嚴重等因素，沙化土地很難生長植物，通過傳統(tǒng)的種草技術進行生態(tài)修復較為困難。而生態(tài)修復型先導草——油莎草可以在風沙地和鹽堿地很好地生長，冬季油莎草死亡后，土壤中的油莎豆會在春季快速腐爛肥田。種植油莎草后，冬季地表有草覆蓋，可減少土壤風蝕，保蓄土壤水分，增加土壤含水量，可極大提高新播種草種的成活率，達到快速修復生態(tài)的效果。同時，油莎草耐鹽堿，地下油莎豆產(chǎn)量高，可培肥地力，改良鹽堿地土壤。

油莎草既可用于食用油開發(fā)，又可以加工為口感佳的風味食品，綜合利用價值高，市場前景非常廣闊，具有極大的經(jīng)濟價值。油莎草抗逆性強、繁殖快、根系發(fā)達、生命力強、生長迅速，適宜在荒地、灘涂地及鹽堿地等種植，對培肥地力和改良土壤具有很好的效果。同時由于其具備耐旱、耐鹽堿和生態(tài)適應性強等特性，十分適合在沙區(qū)種植，在荒漠化土地治理中具有較好的生態(tài)修復潛力[8]。油莎草具有較好的防風固沙、改善生態(tài)環(huán)境作用，可有效利用邊際土地，促進邊際土地生態(tài)環(huán)境修復。相關研究表明，油莎草由于耐瘠薄，適應性強，根系發(fā)達且分蘗能力強，生長迅速，播種后3個月左右莖葉即可覆蓋地面，從而遏制表層土沙流動，因此，油莎草可用于退化草場的修復改良[4，9]。同時油莎草全株可作為綠肥使用，特別是其塊莖可成為優(yōu)良的有機肥料，翻耕入土后可促進土壤地力培育，提高沙化退化土地生產(chǎn)力，維護和修復荒漠化和沙化地區(qū)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。正常情況下，油莎草種植當年即可收獲，而地下塊莖和根莖可留在土壤中培肥，用作修復退化草場的營養(yǎng)源。連續(xù)幾年種植油莎草，可使退化草原人工物種群落和原生植物群落恢復到最佳狀態(tài)。

在沙化退化土地因地制宜地建立合理科學的油莎草耕作模式，是實現(xiàn)油莎草防風固沙，豐產(chǎn)高效的有效手段，可以根據(jù)不同區(qū)域的氣候和土壤特點，建立以油莎草為主體作物的多措并舉的防風固沙生態(tài)治理技術模式[10]。趙小慶等[8]研究表明，在我國北方風沙區(qū)通過構(gòu)建以油莎草為主體作物的防風固沙模式能有效遏制風沙區(qū)土壤風蝕沙化，促進土壤地力培育，維護和修復風沙區(qū)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。比較典型的技術模式包括油莎草全株覆蓋防風固沙技術、油莎草留茬覆蓋技術、油莎草帶狀間隔全株覆蓋防風沙技術、油莎草帶狀間隔留茬覆蓋防風固沙技術、油莎草與豆科植物間作輪作模式和灌-草-豆立體生態(tài)種植模式，其中作物留茬或全株覆蓋通過增加地表覆蓋度來減少風蝕[11]。一般情況下，油莎草與豆科植物間作輪作模式及灌-草-豆立體生態(tài)種植模式對于提高防風沙效果、沙化退化土地生產(chǎn)力提升及生態(tài)修復效果較好。油莎草良好的防風蝕沙化的生態(tài)修復效果主要與油莎草全株特別是其塊莖能夠分解培育地力、改良土壤結(jié)構(gòu)、增加微生物多樣性及促進原生植物群落恢復有關，從而達到改良修復沙化土地的效果。

2.2 鹽堿化及重金屬污染治理效果

油莎草可用于礦化度小于0.3%的中低度鹽堿地生物改良的優(yōu)選植物。油莎草是一種優(yōu)良的綠肥作物，其地上莖葉含灰分和無氨浸出物，采收后將其埋入土壤進行發(fā)酵后可以增加土壤有機質(zhì)含量，提高土壤肥力[9]。收獲油莎草地上部分之后，地下部分的塊莖和根莖留茬用于改善土壤微生態(tài)環(huán)境，增加土壤肥力。連年種植油莎草，可以達到生物改良鹽堿地的效果[10]。油莎草適宜與玉米間作和果園間作套種，可以肥地改土，疏松土壤。油莎草須根較多，挖草后余留大量須根在土壤中，須根腐爛后使土壤疏松肥沃，促進幼林果木生長。油莎草對污染的土壤環(huán)境具有抵抗力，油莎草根系有能力從受污染的土壤中富集重金屬，因此，其可用作重金屬污染土壤的植物修復[12]。油莎草的推廣種植對于提高沙土地、荒地及鹽堿地等土地的生態(tài)修復及綜合利用具有重要意義。

2.3 油莎草生態(tài)修復方法

北方春季在風沙地或鹽堿地播種油莎草，播種方式為條播，翌年春季或秋季對地上油莎草進行刈割，留根茬15～30 cm，用于防風護土和保水，然后撒播或條播其他草種，冬季地下油莎豆不進行收獲，用于培肥土壤。所述的生態(tài)修復型油莎草具有較強的抗旱、抗風沙和耐鹽堿能力。油莎草于5月中上旬播種，播種前浸種，行距30～50 cm，株距12～15 cm，每667 m2施三元復合肥10～20 kg。遼油莎1號等生態(tài)修復型油莎草新品種，具有耐鹽堿、地上生物量多、防風固沙能力強、地下生物量大的特點，經(jīng)過冬季后春季能夠快速腐爛，培肥和改良土壤。針對該品種特點經(jīng)過探索，以生態(tài)修復型油莎草為“先導草”，在此基礎上種植其他草，由于土壤環(huán)境得到顯著改善，能夠極大提高成活率。

3 小結(jié)

沙化土地保水保肥困難，土地貧瘠。在沙化土地種植適生植物，可以提高地表植被覆蓋度，降低近地面風速，利于生物的生長繁殖，同時植被恢復措施還能夠促進植被正向演替，改善局地氣候，利于土壤發(fā)育，改善土壤環(huán)境，使沙化生態(tài)系統(tǒng)得到恢復。油莎草適應性強，生長快，根系發(fā)達，適宜在荒地、灘涂地及鹽堿地等地塊種植，可有效起到防風固沙的效果。同時油莎草全株可作為綠肥，翻埋土壤后，可促進土壤地力培育，提高退化沙化土地生產(chǎn)力。通過連續(xù)種植油莎草，可以達到生物改良鹽堿地的效果，而且還可用作重金屬污染土壤的植物修復。