能源植物洞庭南荻及其生态效益

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：

[1]刘 亮，朱 明，朱太平.芒荻类资源的开发和利用[J].自然资源学报，2001，16（6）：562～563.

[2]王宗典.中国南荻和芦苇科技论文集[M].北京：中国农业科学出版社，1994.

[3]易自力.芒属能源植物资源的开发与利用[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2012，38（5）：455～462.

[4]石元春.发展生物质产业[J].发明与创新，2005（5）：4～6.

[5]刘 亮.中国植物志[M].北京：科学出版社，1997.