以苧麻資源開發為突破口 加速南方坡耕地水土流失治理

李 蓉,土小寧

(水利部水土保持植物開發管理中心,北京 100038)

坡耕地是南方水土流失最嚴重的地類,也是長江泥沙的重要來源。目前,全國1.2億hm2耕地中仍有坡耕地2133萬hm2,占17.8%,這些坡耕地每年產生的土壤流失量約為15億t,占全國水土流失總量的三分之一[1],例如,長江上游坡耕地年均土壤流失量超過5000t/km2以上,屬強度以上水土流失區。由于嚴重的水土流失,每年減少耕地面積約為10～15萬hm2。川江流域的坡耕地因水土流失,每年要損失掉10.6mm厚的土壤,土壤破壞的速率數百倍于成土速率。由于土壤中養分的流失,坡耕地的單產都很低,只能是廣種薄收,陡坡耕地集中的地區,也是最貧困的地區。如四川省涼山彝族自治州5.1萬hm2的耕地中,坡地超過3.9萬hm2,占耕地總面積的76.68%,與此相對應的是,在該州17縣 (市)中,就有11個貧困縣。坡耕地嚴重的水土流失不僅造成土壤退化,砂礫化、石漠化面積逐年增大,而且還威脅著人們的生存環境,每年大量的泥沙淹埋農田,阻滯交通,抬高河床,加速了水庫塘堰等水利工程的淤積,加劇了下游的洪澇災害。近20年來,金沙江支流小江河床普遍淤高3～5m;甘肅武都境內的白龍江河段,20世紀初淤積速率為2.2 cm/a,1940～1957年增至8.6cm/a,而目前為12.3 cm/a,呈迅速增加趨勢。初步估計,每年約有3.5億t粗沙、石礫淤積在長江上游的支流水庫和中小河道內[2]。

水土流失致使坡耕地生產力嚴重衰退,生態環境急劇惡化,給國民經濟和人民生產生活造成巨大危害。全國 2117.51萬 hm2的坡耕地中,長江流域面積為867.48萬 hm2,占 40.97%;珠江流域162.71萬hm2,占7.68%;淮河流域123.83萬hm2,占5.85%;太湖流域24.68萬hm2,占1.17%。南方地區坡耕地面積占全國坡耕地總面積的一半以上[3]。目前,南方坡耕地的治理主要采取“坡改梯”這種工程措施,每畝投入至少需要1000～3000元,在有限的時間內國家財力無法全部解決,從而限制了坡耕地治理的步伐。

黃土高原的治理中也曾面臨同樣的困境。多年來在黃土高原不斷地推廣這種那種治理措施,但總是邊治理,邊破壞[4]。1985年,時任水電部部長的錢正英同志在廣泛調查研究的基礎上,提出“以開發沙棘資源作為加速黃土高原治理的一個突破口”的建議,得到中央領導的贊同,并批準成立了“全國沙棘協調辦公室”(1995年更名為水利部沙棘開發管理中心),20年來,沙棘作為改善生態環境尤其是黃土高原水土流失治理的先鋒樹種和關鍵樹種,展示了其神奇的特性,為我國水土保持生態建設做出了突出貢獻,更重要的是創造了以植物資源開發為突破口治理水土流失的成功典范。為其他水土保持植物新資源的開發與推廣奠定了基礎。

1 以開發沙棘資源為突破口 加速黃土高原治理的成功經驗

原國家政協錢正英副主席在1985年提出的“以開發沙棘資源作為加速黃土高原治理的一個突破口”的建議中指出:“多年來在黃土高原不斷地推廣這種那種治理措施,但總是邊治理,邊破壞,根本原因在于治理的措施沒有和經濟效益掛鉤。總結歷史經驗教訓,當務之急是確立一個突破口,讓治理的要求落實在群眾當前驅窮致富的措施中,實現山上覆蓋,群眾增收?！鄙臣云渲卫硭亮魇У莫毺刈饔枚斨疅o愧地成為了加速黃土高原治理的突破口。第一,沙棘林下固土,林上覆蓋,有很強的保水保土作用。第二,沙棘生命力強,生長很快,有廣泛的適應性。第三,也是關鍵的一點,它具有巨大的經濟開發價值。沙棘的果實富含A族、B族、E族、P族維生素外,維生素C的含量很高,有“V C之王”之稱。據分析,100g果汁中,維生素含量達800mg,比中華獼猴桃的含量還高,是加工飲料和食品的極好原料。它的種子及果肉含油率也高,可以制作航空食品和治療心腦血管疾病的藥物。還可提煉金黃色素,是輕工、印染等高檔產品的原料。國外將沙棘稱作“昔日默默無聞,如今令人傾倒”的植物,我國有人把沙棘果稱為“神秘果”[4]。

正是由于沙棘獨特的特性,國家計委1998年將“晉陜蒙砒砂巖區沙棘生態工程”列為專項,與此同時水利部沙棘開發管理中心開始組織實施,在項目建設中,探索實施了“政府+企業+農戶”的生態項目建設運行機制,取得了可喜的成效。該機制把生態環境治理、資源建設、產業開發、農民增收緊緊地連在一起,起到了很好的作用。20多年來,全國共營造人工沙棘林200多萬hm2,平均每年營造人工沙棘林8萬hm2,目前全國沙棘總面積達到267多萬hm2,我國已經成為世界沙棘種植大國。全國現有各類沙棘加工企業200多家,產品100多種,年產值10億多元,年上繳利稅上億元。沙棘產業的全面發展,有效地促進了地方經濟發展,增加了農民群眾的收入。砒砂巖項目區農民不僅獲得國家部門的種植補助,同時通過采果采葉,增加了家庭收入。僅沙棘果葉采摘一項,砒砂巖沙棘項目區一般戶均年收入在300～1200元,最高村達到2100元;有5萬多農戶依靠沙棘養羊、養牛實現了脫貧。真正實現了“開發一種植物,修復一片生態,培育一項產業,造福一方百姓”的目標。沙棘產業在不斷壯大,促進沙棘資源的建設和水土流失的治理,進一步推動了植被建設、改善了生態環境,推動了地方經濟發展和農民致富。

我國從1985年開始在黃土高原地區推廣沙棘種植,并著力發展沙棘產業。走出了一條既建設植被、培植資源,又利用資源搞開發,發展沙棘產業的新路子[5],沙棘產業發展的實踐證明,成功開發利用一種水土保持植物,培育和形成一項主導產業,對調動當地群眾治理水土流失的積極性,推動水土保持生態建設持續、快速、健康發展,具有非常關鍵的作用。

2 苧麻以其突出的水土保持效果和可觀的經濟效益有望成為南方坡耕地治理的一個重要突破口

苧麻是中國特有的以紡織為主要用途的一種多年生草本植物,也是我國的國寶。我國苧麻產量約占全世界的90%以上,其原料在國際市場上被稱之為“中國草”。苧麻在南方坡耕地種植的歷史十分悠久,苧麻根系發達,固土能力很強;枝繁葉茂,覆蓋率高,抗蝕抗沖力強,因此,在坡耕地種植后的水土保持效果非常顯著。同時,苧麻再生能力很強,每年可收獲3季以上,生長期覆蓋度高達100%。而若栽植經果林,一般3～5年才進入豐產期,且郁閉度只能達到70%～80%[6],加之裸地比例大,對保持水土相當不利。苧麻的另一個突出優點,是一年栽種、多年受益、投資少、見效快。這是苧麻突出的水土保持效果。

借鑒沙棘在水土流失治理中的成功經驗,治理措施必須與經濟效益掛鉤,這樣的治理措施才會切實可行,經久不衰。可喜的是苧麻恰是這樣一種有著巨大經濟價值的優良經濟植物。

苧麻纖維具有強力大而延伸度小,不容易受霉菌腐蝕和蟲蛀,是一種優良的紡織原料,被公認為“天然纖維之王”。苧麻織物具有粗獷、挺括、典雅、輕盈、涼爽、透氣、抗菌等優點,透氣性比棉纖維高3倍左右[7],其優越性與獨特風格是別的纖維無法比擬的。它與棉、絲、毛或化纖進行混紡、交織,可以彌補上述四大纖維的缺陷,達到最佳織物功效。苧麻紡織品在國外市場深受消費者親睞,是我國農產品中賺取外匯的重要植物。

苧麻全身是寶,除了麻纖維作紡織原料外,麻葉營養豐富且全面,含有20.5%～23.8%的粗蛋白質[7]以及鈣、磷等多種微量元素和維生素,是良好的牲畜飼料,可用于飼養畜禽和魚類;麻根、麻屑可作造紙原料;麻骨、麻殼粉碎后是栽培食用菌的好原料;麻骨 (剝皮后的光麻稈)中的纖維素含量和纖維形態類似闊葉樹種,可以制造纖維板[8];從苧麻根、葉中提取的有效成分,可生產出具止血、散淤、解毒、安胎等功效的特效藥品。

苧麻巨大的經濟價值使其與糧食作物相比,具有顯著的增收能力,種植苧麻每畝年產值1200～2000元,相當于2畝的雙季水稻,3畝的單季水稻收入。達縣百節鎮農民楊繼光算了一筆賬:同樣一畝土地,采取“小麥-玉米-紅苕”種植模式,一般可收小麥400斤、玉米900斤、紅苕 3000斤,按市價小麥 0.8元/斤、玉米0.75元/斤、紅苕0.15元/斤計算,可以實現總收入1445元,除去種植小麥、玉米、紅苕需要的種子款89元、肥料款188元、農藥款25元、人工工資 (按每個工作日20元計算)900元,得純收入243元,而種一畝苧麻三季只需肥料款150元,管理及打剝工資760元,一般苧麻畝產400斤,按每斤4元計算,收入1600元,除去開支,可實現畝純收入690元。種植苧麻的經濟效益是種植糧食作物的近3倍[9]。南方許多地區的實踐業已證明,苧麻既是增加農民收入和出口創匯的一種優良經濟植物,同時也是南方坡耕地水土流失治理的一種費省效宏、符合我國現階段國力的有效途徑。

3 像研發沙棘一樣研發苧麻,推動南方坡耕地水土流失治理

要像研發沙棘那樣去研發苧麻,爭取把苧麻逐步培育成一項“種植—經濟開發利用”互相推動、相互促進的產業,發揮市場杠桿,讓企業獲得開發利潤,迅速擴大生產規模,讓農民通過賣原料增加收入,實現生態和經濟同步協調發展,從而加速坡耕地治理步伐,為創建和諧社會服務。

3.1 通過綜合調研 確定苧麻的最佳開發利用方向

一是通過研討會和市場調查的形式充分了解苧麻市場發展的優劣勢和急待開發研究的關鍵目標,二是開展苧麻種植區的實地調研,掌握基礎資料和數據;三是深入苧麻產品加工企業,了解苧麻產業發展情況、調查苧麻新加工工藝和新技術等情況。在調研、分析和所做的基礎性研究的基礎上,確定苧麻最佳的開發利用方向:一是苧麻紡織產品的開發;二是苧麻副產物的綜合利用。

3.2 通過苧麻基礎成分分析和加工工藝研究形成成熟的最佳開發工藝和途徑

一是通過室內實驗、測試等方法,分析苧麻的功能性成分,深入研究其加工利用價值;二是對苧麻加工工藝進行研究,找到并突破制約其規模發展的技術瓶頸和有效利用的制約因素,形成成熟的最佳開發工藝和途徑。

3.2.1 苧麻紡織產品的開發

紡織產品的開發是苧麻加工利用的主導方面,但是目前苧麻紡織業遇到了一些前所未有的困難和發展瓶頸,如剝制手段落后,制約了生產規?；l展;脫膠成本高,環境污染嚴重;紡織加工水平低,產品技術含量偏低,制約了產業效益的提高;缺乏龍頭拉動,產業發展乏力等等。

當務之急是針對這些制約因素,加大科技攻關力度,通過聯合攻關,突破苧麻紡織業發展的瓶頸。一研究新型高效的良種繁育、新麻栽培技術,選育一批滿足紡織工業需求的新品種。建立苧麻原種繁殖基地和原料生產基地、實施苧麻規模化基地種植,促進小戶型種植發展到以種植園為主的規?；N植。以獲得纖維品質較為一致的原料,提供給工廠,從源頭上保證產品質量。二在剝麻上,圍繞提高原麻內在品質和外觀品質改善每道工序,創新剝麻思路,研發出價格更低廉、技術更實用的苧麻打剝機[10]。改手工刮麻為機器刮麻,以減輕勞動強度,提高刮麻效率。三在脫膠上,改能耗高、損傷纖維、影響品質、污染環境的常規化學脫膠工藝為能耗低、精干麻高、無環境污染的新脫膠工藝。同時,建立起苧麻脫膠集中污水處理廠,進一步降低苧麻脫膠成本,減輕對環境污染。實現由粗加工高污染向精加工低污染轉化,大大提高苧麻的經濟、社會效益[10]。四在精深加工上,主要應增加科技含量,提高深加工的創新能力,用生物酶等變性處理,進行脫膠精煉,克服苧麻紡織品易皺、刺癢、染色難等不足,促使苧麻高支紗紡織技術水平和紡織面料的后整理工藝水平不斷提高[11]。加長和完善苧麻產業鏈,實現加工增值。把產業鏈延伸到印染、服飾等領域,開發多領域多用途產品,顯著提高產品的附加值[12],全面提升苧麻產業化發展水平,把資源優勢轉化為經濟優勢。

3.2.2 苧麻副產物的綜合利用

我國苧麻常年種植面積20萬hm2左右,生物學產量按21.7t/hm2計算,干物質高達434萬t。從干物質產量看,苧麻的葉、殼、骨等副產物達351t,相當于纖維產量的5.6倍。用于紡織工業的纖維利用只占整個植株的4%左右,而近96%的苧麻副產物很少利用,造成資源的極大浪費[13]。因此從提高苧麻種植的附加值,尤其是開發利用苧麻副產物考慮,著手研發一系列高附加值苧麻副產物精深加工產品,形成苧麻產業鏈新的增長點,必將是苧麻產業擺脫目前困境的一條新途徑。

3.2.2.1 苧麻藥用研究與開發

苧麻根葉均可入藥,明朝李時珍在著名的醫學著作 《本草綱目》中,對苧麻的部分藥用功能作了詳細的記載和闡述。現代醫學研究對苧麻藥用成分的研究證實了其相應的藥用功能依據,發現苧麻含有豐富的藥用和保健成分。

苧麻葉:含有氯原酸、漆葉甙、原茶兒酸、超氧化物歧化酶、多酚等。

苧麻根:含有血凝酸胺、黃酮甙、大黃素、大黃素甲醚-8-葡萄糖甙、三萜堿 (或甾醇)、槲皮素、熊果酸、山俞酸、棕櫚酸、硬脂酸、烏搔酸、谷甾烷、羥基脂族酸醚、不飽和脂族醇、紫彬素等。苧麻根干粉中可提取有機酸鹽結晶:0.47～0.62g/100g、生物堿:0.39～0.48g/100g、黃酮類:0.36g/100g、酚性物質:0.37g/100g。

從上述苧麻藥用成分分析資料里可以看出,苧麻含有豐富的藥用和保健成分,具有開發多種保健品和藥用品的潛在價值。一是止血和安胎效果優良,用苧麻湯治療習慣性流產和流產所致的不孕癥105例,痊愈94例,無效11例,有效率為89.5%。二是苧麻含有的黃酮類物質,在心血管系統的保健和醫療方面作用十分顯著?？梢曰钛?、清理血管、促進血液循環。黃酮類化合物還具有抗菌、抗毒素、抗氧化作用,被譽為“血管清道夫”、“微循環的保護神”。三是苧麻含有的超氧化物歧化酶 (SOD)、多酚和綠原酸等活性成份,具有抗衰老、抗癌、抗病毒等功能。因此苧麻既可開發成單一或復合型醫療保健藥品,也可研制高級美容護膚化妝品,投放市場,潛力巨大。

在其加工利用上需要注意的是苧麻葉含有大量葉綠素,而葉綠素對功能產品的顏色產生影響,要進一步深入研究其工藝使其優化,以保證多去除葉綠素,同時減少活性成分的損失。但是另一方面,葉綠素是一種重要的天然色素,民間常將苧麻葉用于食品著色。用苧麻葉提取葉綠素,既擴大了葉綠素來源,且可進一步制得如含鎂葉綠素酸、脫鎂葉綠素酸、銅葉綠素酸、葉綠素銅鈉等多種化工和醫藥產品,葉綠素銅鈉顏色鮮艷,性能穩定,用于食品的著色力更強。其次苧麻根葉中所含化學成分十分復雜,影響了有效成分的充分發揮。應對苧麻藥用成分及其相應機制進行系統研究,提取分離其單一有效成分,或對某些活性成分進行結構改造,制成新型醫療保健藥品,才能充分體現出苧麻巨大的藥用價值,有力促進中藥材的合理利用和苧麻藥制品的研發步伐[14]。

3.2.2.2 苧麻飼料開發

苧麻的葉片約占植株重量的40%,是營養生長過程中生物產量最大的組織。苧麻嫩莖葉營養成分豐富,干麻葉含粗蛋白 23%、粗纖維16.5%、鈣3.64%、磷0.33%,還含有微量元素和維生素類,其粗蛋白質含量既高于任何一種禾本科谷物,又高于主要飼料作物如蘇丹草和多穗黑麥草,且賴氨酸含量高于禾本科谷物[15],是優質的植物蛋白飼料。有研究顯示,苧麻嫩莖葉的營養價值與苜蓿相近,在我國南方,由于夏季高溫高濕,不適宜種植苜蓿,而種植苧麻已有2 000多年的栽培歷史。因此,苧麻在南方蛋白質飼料開發方面具有很強的優勢,并具有廣闊的市場前景。

苧麻葉作為飼料應用,有鮮食、干粉和添加到其他飼料中制成復合飼料等。苧麻鮮葉可隨纖維一起收獲,一年可收獲3次,干苧麻葉的產量約為干苧麻纖維的2倍,累計畝產近300kg。為了充分利用苧麻葉,應在每收一季麻之前,先對苧麻葉進行收獲,制成干粉貯備。一般每100 kg鮮麻葉可制成20 kg干麻粉,制成的干麻粉要保持干燥,以防返潮和霉爛變質[15]。苧麻葉飼料的應用試驗在國內外均有報道。用不同比例的苧麻葉配合飼料和常規法喂養動物作對比試驗,結果發現:喂苧麻葉配合飼料的仔雞40d內增重0.335kg,料肉比3.3∶1,長1kg肉只花飼料成本1.12元,經濟效益明顯。喂豬的增重率明顯優于常規喂法,每頭豬日增重多0.077kg,增重率為7.5%。草魚非常愛吃鮮苧麻葉,魚吃了后長得快[16]。大量研究表明苧麻葉是一種高蛋白質優質飼料和原料,具有促進生長,增強免疫力等作用?？梢蕴娲浜巷暳现械牟糠值竟?、麥類,節省糧食,降低飼料成本,經濟效益明顯。

苧麻葉飼用品質與品種和葉齡有關系,應選擇高產優質的苧麻品種和新葉,根據調查表明,苧麻品種蘆竹青麻的新葉中粗蛋白的含量為23.8%,而老葉的粗蛋白含量僅為17.2%;鳳凰青麻新葉中粗蛋白為20.5%,而老葉中的粗蛋白含量為17.35%[15]。需要注意的是,鮮苧麻葉草魚喜食,但必須和青草搭配使用,若喂鮮苧麻葉過多,魚食后會引發排便困難,使魚躁動不安。苧麻葉面絨毛多,粗纖維含量較高,對腸胃有一定刺激作用,因此用量上不宜太多。如果在富含鉬的土壤中種植苧麻,其葉片鉬的含量超標,不宜食用,除非在飼料中加入適量的銅[15]。因此,只有對苧麻進行深入研究,才能使其成為一種既有開發前景又有實用價值的飼料作物。

3.2.2.3 苧麻纖維質能源和生物材料新技術

隨著化石燃料等不可再生資源的逐步消耗殆盡,開發利用可替代能源為當務之急。為此國內外學者廣泛開展了植物纖維質如玉米秸稈、甘蔗渣、檸檬酸渣、酒糟、稻殼、苧麻等通過生物轉化得到燃料乙醇的研究。苧麻以其木質纖維素產量和含量高、木質素含量低、來源廣泛[17]、適應性廣,水保能源兼用型植物等特點,成為替代石油的理想選擇之一。

以植物纖維質為原料生產乙醇的關鍵環節之一是將纖維素和半纖維素水解為單糖,即糖化過程,而酶糖化技術是被普遍看好的糖化工藝[18]。由中國農業科學院麻類研究所和陜西師范大學等單位合作開展的麻類等纖維質預處理、糖化液酵解生成燃料乙醇研究,取得重大突破。形成了苧麻生產燃料乙醇的新技術與新工藝。結果顯示,苧麻韌皮、麻稈、玉米芯和蘆葦的總糖轉化率達到67.0%,糖醇轉化率達到43.8%,達到國內同類研究領先水平[19]。“十一五”期間可望形成規?；a工藝技術,開辟了我國能源的新途徑[20]。

麻類纖維制造的生物材料研究也有了重大突破,我國自主研制出的超薄環保型麻地膜,具有強度高、保溫保濕效果好的特點,利用麻纖維生產的麻塑增強材料可達到環保增效的功能[20]。苧麻纖維在麻類纖維中性能最好,其纖維素含量高,是唯一能以單纖維狀態紡紗的麻類纖維,同時它還具有吸濕散濕快和抗菌、耐腐蝕的特點,適合用作復合材料的增強材料[21],因此開拓苧麻生物質利用新途徑前景廣闊。

3.3 積極做好宣傳和推廣,促進苧麻在南方水土流失地區的種植及系列開發。

通過培訓、技術咨詢、網站服務、雜志、規劃設計、示范園建設等多種方式對苧麻資源開展水土保持作用和經濟開發利用價值的全方位宣傳,既向社會和市場推廣苧麻的加工工藝和產品,吸收更多企業參與,拉動市場,推動苧麻產業發展的規模;又向水土流失區農民進行種植技術推廣,推動苧麻資源的大面積種植,促進這些地區的資源建設步伐,帶動農民增收,實現生態效益和經濟效益雙贏,水土保持植被建設與開發得以良性運轉,形成“開發一種植物,培育一項產業,修復一片生態,造福一方百姓”的良性循環。

[1]坡耕地水土綜合治理顯效益.http://www.mwr.gov.cn/xwpd/mtjj/200803261044515e5e95.aspx

[2]坡耕地是長江上游水土流失的主要策源地.http://www.swcc.org.cn/zhuanti2_view_content.asp?id=15502

[3]胡建忠.振興苧麻產業,加快南方坡耕地水土流失治理步伐[J].中國水土保持科學,2008,6(增刊):67-69.

[4]錢正英.以開發沙棘資源作為加速黃土高原治理的一個突破口 [J].水土保持科技情報信息,1986(4).

[5]陳雷.抓住關鍵環節采取有力措施 推動沙棘建設與開發工作再上新臺階[J].國際沙棘研究與開發,2003,1(1):1-5.

[6]李蓉,程炳文,夏靜芳.[J].國際沙棘研究與開發,2008,6(3):36-39.

[7]瞿勤,羅靜.達縣苧麻產業的開發價值和發展實踐 [J].中國水土保持.2007,10:54-55.

[8]苧麻產業潛在發展商機-對我市苧麻產業發展的分析與思考.http://www.iytj.gov.cn/admin/News_View.asp?NewsID=143

[9]土小寧,陳書春.南方坡耕地的有效水土保持植物-苧麻 [J].國際沙棘研究與開發,2007,5(4):45-48.

[10]黃生國.對大竹建成中國苧麻產業集群地的思考[J].天府新論.2006,6:151-152.

[11]姜啟霞.淺析發展苧麻產業的對策[J].企業家天地·理論版.2006,12:34.

[12]沅江市紡織業“十一五”發展目標及對策.http://www.yuanjiang.gov.cn/jfj/Read-News.asp?NewsID=278

[13]熊谷良.苧麻的綜合利用大有可為.http://www.chinaibfc.com/cpkd/detail_ 5.php?id=119

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[19]苧麻產乙醇秸稈便能源.http://www.ntem.com.cn/ntem/show.jsp?informationid=200612261012501938.

[20]古老麻業的未來之路.http://scitech.people.com.cn/GB/5179649.html.

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