象草,拉丁名Pennisetum purpureum Schumach,英文名elephant grass , napiergrass,又称紫狼尾草。为禾本科狼尾草属多年生草本植物。原产于非洲热带地区,现在世界各热带和亚热带地区多已引种栽培,是热带和亚热带地区广泛栽培的一种多年生高产牧草。我国在20世纪30年代从印度、缅甸等国引入广东、四川等省试种,80年代已推广到南方各省(区),尤其是广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州、云南、福建、江西、台湾等省(自治区)有大面积种植,生长很好。
象草植株高大,一般株高2-3米,高的可达5米以上。根系发达,具有强大伸展的须根,多分布于深40厘米左右的土层中,最深者可达4米。在温暖潮湿季节,中下部的茎节能长出气生根。茎丛生,直立,有节,直径1-2厘米,圆形。分蘖多,通常达50-100个。叶互生,长40-100厘米,宽1-3厘米,叶面具茸毛。圆锥花序呈黄褐色或黄色,长约15-30厘米,每穗有小穗250多个,每小穗有花3朵。
象草喜温暖湿润气候,适应性很广,在广西海拔1200米以下地区均能良好生长,能耐轻霜。在广州、南宁能保持青绿过冬,但如遇严寒,仍可能冻死。在气温12-14℃时开始生长,23-35℃时生长迅速,8-10℃时生长受抑制,5℃以下时停止生长。具有强大根系,能深入土层,耐旱力较强。经30-40天的干旱,仍能生长;在特别干旱、高温的季节,叶片稍有卷缩,叶尖端有枯死现象,生长缓慢,但水分充足时,很快恢复生长。对土壤要求不严,沙土、粘土和微酸性土壤均能生长,但以土层深厚、肥沃疏松的土壤最为适宜。象草再生能力强,生长迅速,故对肥料要求较高,需施用大量有机肥和氮肥。象草在水分、温度适宜的条件下,一般种植后7-10天即可出苗,15-20天开始分蘖。肥地分蘖多,瘠薄地分蘖少;雨季分蘖多,旱季分蘖少。所以在水肥充足的条件下,才容易获得高产。
象草柔软多汁,适口性很好,利用率高,牛、马、羊、兔、鸭、鹅等喜食,幼嫩期也是养猪、养鱼的好饲料。除四季给畜禽提供青饲料外,也可调制成干草或青贮。象草具有较高的营养价值,蛋白质含量和消化率均较高。每公顷年产鲜草75-150吨,高者可达450吨。每年可刈割6-8次,生长旺季每隔25-30天即可刈割1次,不仅产量高,而且利用年限长,一般为4-6年,如果栽培管理和利用得当,可延长到7年,甚至10年。因此象草目前是我国南方建立人工草场的一种优良牧草。
当前人类面临着严峻的能源问题,环境问题。为此各国纷纷开展可再生能源的开发利用,其中生物质能源的开发利用也是其中的重要一部分。但近些年来,发展生物能源被认为是导致粮价上涨的重要因素,为避免大量的粮食消耗,研究人员的目光开始转向非粮食类作物,比如:能源草。能源草一般为禾本科多年生高大的丛生草本植物。从化学组分上来说,能源草富含碳氢化合物,炭活性高,灰分含量低,热值高,适用于作燃料原料;再生速度快,光合效率高,干物质产量高(1.0-1.5吨/亩·年以上);根系发达,抗性较强(抗虫、热、寒、旱、盐、碱),适应性很广,是优良的水土保持和荒滩地治理植物;生长早期也可充当饲料。与能源矮林相比,种植能源草又具有每年都出产品的独具优点,一般每年可出2-4茬草,使加工设备得以充分利用。因此,能源草是最有发展前途的生物质能源资源之一。在全球变暖、粮食短缺的情况下,象草作为替代生物能源再次进入到人们的视野。象草为多年生草本植物,植株高大,须根发达,再生能力强、生长迅速、每年可割6~8次,抗旱性强、无明显病虫害,适用于作燃料、饲料等,其生物质干重平均3.6吨/亩,完全满足能源草的要求。另有有研究表明,象草比在巴西已经广泛应用的甘蔗乙醇和桉树燃料更为有效。象草能产生的生物能是甘蔗已醇的2倍多,是桉树燃料的3倍多。此外,由于象草非常多产,其直接作为发电燃料使用技术手段简单,因此利用它作为能源的成本更加低廉。这无疑使象草成为了一种极佳的能源草。而象草生长时会大量吸收二氧化碳,燃烧时排放出来的二氧化碳又会被附近的象草吸收,因此利用这种能源草替代煤炭,可以有效的控制温室效应的进一步发生。对此英国已经投资建成了通过燃烧草获取能量的草力发电站,其主要燃料正是当地广泛种植的象草。
有研究发现,生物质干重一吨的能源草其发电量约等同于3桶原油。而象草每公顷产出生物质干重至少15~30吨,在合理充分的管理条件下,其高产每公顷可达45~90吨。即使以60吨的产量计算,其产出的经济价值也可达2万多美元。因此作为生物质能源大规模种植象草将有十分广阔的市场前景和投资价值。
象草结实率低,种子发芽率低及实生苗生长缓慢,故一般在生产上采用茎秆进行无性繁殖。3~4节一段进行插植,每公顷扦插15万株左右,需种茎3000-6000公斤。相比之下在象草的大规模能源生产中,如果采用由李长潇研究员发明的科隆快繁技术,即植物非试管高效快繁技术(TERNPC)将更快满足象草的大规模生产需要。采用此技术繁育象草,每段只需1节,因此仅在种质材料数量上便可节省3~4倍,而整体繁育速度可达常规方法的数十倍,且全年皆可繁育,同时所需投入较组织培养等方法远低很多。因此李长潇发明的植物科隆快繁技术能满足人们进行大规模象草产业化生产对优质种苗的需求,可节省大量的建设时间和生产成本。对象草来说,科隆快繁技术既可按几何级数高效繁殖、速度快、成苗率高、种苗栽培后收获早、产量高;又具有投入成本低、可产业化的优势,适于迅速大规模建立生产基地,快速推动我国新生物质能源产业的进程。
黄星亮