农业项目：巨菌草生态种植评估报告

农业项目：巨菌草生态种植评估报告这是我们的第一个农业项目，我们的工作人员已经在几个项目地进行试点实验；这也是我们农业产业链的第一个环节，随之而来的是全产业链推进和扩展。合作共赢，共创美好未来！一、巨菌草概况巨菌草隶属被子植物门，单子叶植物纲，禾本科，狼尾草属，原产地在非洲，是一种适宜在热带、亚热带、温带生长和人工栽培的高产优质菌草。由福建省农林大学菌草研究所所长林占熺研究员引进改良培育，已初步进行了适应性栽培试验和生物学特性研究及其它应用研究。巨菌草为多年生植物，直立、丛生，根系发达，其植株高大，株高一般为3-5米，测得最高8米；抗逆性强，产量高，粗蛋白和糖分含量高。巨菌草光合作用的最初产物为4-碳酸-羟基丁二酸和天门冬氨酸等四碳双羧酸产物，即光合作用生化途径为C-4途径，属典型的四碳植物，具有较高的光合速率。据测定光合速率为5070毫克二氧化碳平方分米小时。在热带、亚热带、温带地区种植，一般每公顷年产鲜草可达300吨以上，在水、湿、肥等条件优越的情况下可达450吨/公顷以上。目前已经在中国、巴布亚新几内亚、南非、卢旺达、莱索托等地种植。温带地区栽培多不抽穗，每个节的腋芽都有萌发能力。8以上可正常生长，2535为适宜生长温度，低于5时生长受到抑制；低于0时需采取保护措施。巨菌草的生长除需高温外，还需湿润的气候，能耐受短期干旱，但不耐涝，年降雨量达800毫米以上地区能正常生长。人工种植巨菌草的主要用途是作为菌类栽培的原料及畜牧业生产的饲料，自2008年开始作为生物质燃料进行栽培。最近，有关巨菌草转化成生物汽油，生物燃气的研究也正在开展研究。种植在缓坡的巨菌草,生长期1年高达5米,年产量近500吨/公顷二、巨菌草的特点2.1适应性广、抗逆性强巨菌草适种于各种类型的土壤，酸性粗砂质红壤土和轻度盐碱地均能生长。在旱地、荒地、田地、山坡、平地、田埂、河埂、湖泊边、沙地等地方均可种植。一般说来，日照时间100天以上，年均气温15以上，年降雨量在800毫米以上，就可种植巨菌草并安全越冬。由于巨菌草生存能力、抗逆性较强，所以它的成活率极高，在一般气候条件下，如果种植、管理方法得当，成活率均在95以上。2.2生长速度快，繁殖能力强一般当年春季栽种的茎节，当年平均株高3-4米，在光、热条件好的地区高可达56米，最高可达7-8米；分蘖能力强，平均每个种茎当年种植当年就可分蘖2030根。2.3栽种简单，生物量高巨菌草采用茎节繁殖。在我国长江以南地区每年生长期长达9个月以上，水肥条件好的情况下，年亩产鲜草30吨左右，在我国的海南、广东、广西等一些亚热带地区，一年四季均可收割巨菌草，其产量高达32吨左右，居禾本科牧草之首,其产量为豆科牧草的20-30倍。宿根性能良好，栽种一年，可连续收割至少10年以上。巨菌草以无性繁殖为主。整个生长期极少发生病虫害。巨菌草通过光合作用，将大气中的二氧化碳吸收并固定在植被与土壤当中，降低了空气中的二氧化碳的浓度。据测定，在福建种植巨菌草可吸收二氧化碳6吨/年亩,菌草碳汇具有重要的生态价值和经济价值。三、巨菌草对生态环境的影响种植巨菌草，具有保持水土、治理荒漠、防风护沙，改良土壤、改善生态环境的作用。根据巨菌草的生物学特性以及多年来对各地的种植情况的观测，可以判断巨菌草不会造成入侵现象。与耕作其它粮食、经济作物相比，在荒山、荒坡等地种植巨菌草，种植一次，收割多年，不需要翻种，减少土壤干扰；无需使用除草剂、杀虫剂；大量腐殖质增加土地养分；草丛中生长各种昆虫，并且吸引鸟类筑巢和小型哺乳动物栖息繁殖。在坡地、盐碱地、沙地、荒地、受到重金属污染等地区种草，能保持水土，增加土壤有机质含量，改良土壤结构，减轻土壤板结，吸附重金属，净化水体。巨菌草还能吸收大量的二氧化碳。因此，与农作物相比，合理种植巨菌草有助于保持甚至改善生态多样性。但与完全自然的状态比较，大规模的单一种植巨菌草会对生态系统带来一定的影响。3.1 保持水土，防止土地沙化在我国南方，春季种植巨菌草，3个月内即可封行；其草茎粗壮，叶片宽大，可以减小雨滴对土壤的冲击；同时，巨菌草根系发达，须根密集，丛状生长，攀附土壤能力强，能有效地防止土壤溅蚀，分散、阻缓、拦截地面径流，增加土壤渗透，吸附大量水分，增强了土壤抵抗径流和雨滴激溅对其分散悬浮和迁移的能力，减少地面径流，减弱雨水对土壤冲刷，有效地防止水土流失。根据福建长汀的试验，巨菌草根量比一般农作物大35倍，固持土壤能力比农作物高15倍，对土壤的防冲能力明显超过森林和农作物；种植菌草后，当年夏季中午地表温度可降低1015，湿度增加30%左右，地表径流减少30%，土壤侵蚀量减少78%，每年可减少土壤流失4.46吨/亩。3.2 改善土壤质量，丰富土壤微生物种类在福建农林大学种植的巨菌草，已经连续收割13年以上且没有发生严重病、虫害现象、生物入侵和生物有害繁殖的现象，仍然正常生长。种植区域土壤肥沃呈深褐色，含水量高，石砾量明显低于未种植巨菌草的土壤，因根部生物量大，且落叶腐烂，大大增加了土壤腐殖质含量，土壤微生物真菌、放线菌与细菌的含量与种类也明显高于未种植巨菌草区域的土壤，从而改良土壤颗粒结构，土壤透气性更好，改善了土壤质量。3.3 巨菌草与生物多样性与耕作其它粮食、经济作物相比，在荒山、荒坡等地种植巨菌草，为各种动物，昆虫和鸟类提供栖身、繁衍之地和食物来源，增加了生物多样性。在各地巨菌草种植区，栖息草间的各种动物、昆虫和鸟类的数量明显增加。在多个种植点观测地表植物、地上无脊椎动物、昆虫、鸟类、小型哺乳动物、大型哺乳动物的数目，均比其它农作物栽培区高。因未进行除草剂处理，种植巨菌草区域在空隙处仍生长大量地表植物，特别是阔叶杂草；因未喷杀虫剂，且有大量地表植物，草丛中无脊椎动物的种类也比农作物栽培区域多，大多为步行虫科、隐翅虫科、埋葬虫科、叩头虫科、叶甲科；约80为步行虫科，其中一半为普通黑色步行虫，10为隐翅虫科、少量的埋葬虫科。发现昆虫的种类包括双翅目的毛蚊科、摇纹科和黄潜蝇科，膜翅目，半翅类，蚜科以及鞘翅目。草丛间数量最多的鸟类是云雀，在非洲的巨菌草种植地常发现织巢鸟利用叶片织巢，在草丛中筑巢，还有各种当地常见鸟类捕食昆虫。草丛中发现的动物有蛇、田鼠、地鼠、鼹鼠，甚至有野生羚羊也生活在草丛里。通过延迟至晚冬或早春才进行收割，为鸟类、动物过冬提供栖息地。3.4 巨菌草与生态安全巨菌草在我国福建、广西、海南、浙江、宁夏等多省种植以及热带、亚热带和温带多个国家种植，通过实验和实践结果表明，巨菌草在生长过程中基本上不抽穗，即使有个别植株发生抽穗现象，其草籽的发芽率仅为千分之一，自然传播机率极低，其繁殖手段主要以人工扦插繁殖为主。目前，在我国各地还未发生各种危害当地生态状态，给当地生态系统造成危害的现象。福建省各地种植菌草万亩以上，省科技厅于2009年对巨菌草进行调研，认为不会造成生物入侵。南非夸那省农业与环境事务厅在该省各地种植巨菌草之前也做了生态安全性的评估，同样认为不会造成生态入侵，并且在种植后连续观测6年,对个别抽穗的植株采集种子进行试验，未发现巨菌草的种子能够繁殖。在不再种植巨菌草的地块，只要施用除草剂即可去除。因此，在荒山、荒地、沙地、受污染的地块种植巨菌草不但没有破坏生物的多样性，反而改善了种植地的生态环境，具有保持水土、改良土壤、丰富生物种类等作用。四、巨菌草的利用4.1 巨菌草作为食、药用菌栽培菌料巨菌草是典型的碳四植物，在自然条件下，太阳能转换成巨菌草的转换率是转化成阔叶树的46倍，高的可达7.46倍。而菌草栽培食、药用菌的生物效率又比杂木屑栽培的生物效率高。1公斤干培养料可产1公斤左右的鲜菇，其中菌草栽培香菇、毛木耳、金针菇的生物效率分别为93%124%、150%212%、96%。经测定，人工种植的巨菌草，亩可产鲜草6万斤，可转化为1.5-2万斤的鲜菇，可为人类提供约1000斤的菇类蛋白食品，同时还可生产约2500斤的优质菌物饲料或菌物肥料。用巨菌草等菌草栽培的食用菌营养成分高，药用菌有效药用成分可比椴木栽培药用菌多出2-3倍。而且，巨菌草培育周期短，用于栽培食、药用菌生产周期短，大大减少了生产工序，节约了生产成本，为实现工厂化生产提供基础。4.2巨菌草作为禽畜及水产生物的优质青饲料巨菌草叶片厚大，叶质柔软多汁，具有营养丰富（表1），适口性好，容易消化等特征，可用于猪，牛，羊，马，兔，鹅，鸭，鸡，鹿，大象，鱼等禽畜、水产生物的优质青饲料。福州市动物园也用巨菌草鲜草作为部分动物的饲料。经大量研究表明，用巨菌草作为饲料可提高禽畜的免疫力，增加禽畜产奶量，产蛋量，有效预防各种常见疾病。图5. 生长80天后用于作为羊的青饲料4.3 巨菌草作为生物质燃料在燃烧发电上的应用巨菌草具有比阔叶树高出4-6倍的太阳能光和作用转化率，将巨菌草作为生物燃料进行燃烧发电，可以实现二氧化碳的零排放。2008年，福建农林的大学菌草研究所与浙江兰溪发电厂确定合作意向，用巨菌草代替煤燃烧，巨菌草热值为35004100大卡/公斤，在兰溪生长三个半月，鲜草达8142公斤/亩，其燃烧发电量可相当4吨原煤。此外，目前福建已经开始利用巨菌草颗粒燃料替代重油用于小型工业锅炉。 巨菌草验收及燃烧热值测定现场4.4 巨菌草制造生物燃油和生物燃气上的应用巨菌草在生长的不同时期，植株体内的蛋白含量，纤维素含量和半纤维素含量都在不断变换，各种含量的不同可以制备成不同的生物质能源，在工业上，以代替石油为目标，优先发展可替代交通燃料的生物质体液材料；在生活上以补充天然气为目标，增加居民和农村地区能源的种类。用巨菌草发展生物能源产业，可以缓解油、气短缺，保障能源安全；开发新能源，发展循环经济和新兴战略性工业产业，做到节能减排，提高能效。4.5 巨菌草为优质的植物蛋白提供可靠来源巨菌草在生长的3至4周时期时，具有高达10%的粗蛋白含量，有的甚至达到15%，将这个时期的巨菌草用于制备植物蛋白，其营养价值与动物蛋白相仿，但是更易于消化和吸收，是无毒无害，绿色、安全的保健食品，随着社会的进步与人类对健康的更高要求，这种天然的植物蛋白具有巨大的前景。4.6 巨菌草其他工业用途巨菌草植株中纤维素和半纤维素含量丰富，可以成为制造中密度纤维板、纸浆的原材料。五、巨菌草在各地应用的典型实例和现状至1983年菌草技术发明以来，该技术与菌草循环产业就逐渐在全世界多国和地区推广，在运用巨菌草栽培食、药用菌，治理水土流失，防治土地沙漠化等问题上已有了明显的成效，在应用巨菌草作为能源作物的方面也做了多种探索、应用，产生了显著的综合效益。因各地的气候条件不同，草的用途不同，因此，种植的情况、方式也有所差异。5.1 巴布亚新内亚巴新东高地省位于东经14559-14608, 南纬 551-714，多数地区海拔在12502000米，一年分为雨季和旱季。月均气温在19.28-21.28之间，年均温度20.67.年均日照率达42.55%,年降雨量2500mm，25月降雨量达330mm以上，69月降雨量小于100mm, 其中4月最高为434.17mm, 8月最低为17.89mm，相差约24倍。2001年3月在东高地省鲁法区种植巨菌草，2002年9月19日测产，株高最高的达7.08米，50个节，株重达3.25公斤，每公顷产鲜草达521.6吨。2008年8月，发现多年未砍的的巨菌草株高达8米（图9）。巨菌草在当地容易存活，繁殖较快，用于保持水土效果很好，没有发现严重病虫害。同时当地还利用巨菌草栽培食用菌，采用林间或草间套种模式发展菌业生产，促进当地经济增长。5.2 莱索托莱索托首都马塞卢（东经2730，南纬2937）海拔1554米，位于莱索托西北部，靠近南非，因地势较高，气温比同纬度的地区低很多。分为炎热多雨的夏季和寒冷干燥的冬季。12月3月日平均温度22，1月最热，气温介于1533；6月9月平均气温为9，7月最寒冷，气温介于-317之间。年降水700-800mm，月平均降雨量7mm（6月份）141mm（2月份）。在莱索托干旱地区种植巨菌草，土层不到10cm厚，土壤板结严重，种植巨菌草改良了土壤，生长期6个月的巨菌草超过3米高。采用等高线方法种植的菌草对保持水土效果很好（见图10）。因种植密度低，产量也较低，生长6个月的鲜草测产60吨/公顷，估计年产量达100吨/公顷，同时产生了良好的生态效益，种植巨菌草的区域，生物量明显增加，土壤日趋肥沃。巨菌草在莱索托首都马塞卢种植区能安全越冬。5.3 南非巨菌草自2004年起，在南非跨祖鲁那他尔省全省7个试验站种植，各地的气温、海拔、日照、水肥的管理等条件都会对影响产量，以Cedara为例，在同一个农场的两个不同地点，一在向阳暖坡，一在背阴的坡底，后者冬季霜冻后部分冻死，前者却能安全越冬并获得高产。巨菌草在Cedara和Osca农场及KwaDindi合作社成功使用机械种植，并在Cedara农场采用机械收割。生长一年的巨菌草，产量为450吨/顷525吨/顷。在省府城市皮堡附近种植的巨菌草，2004年2月种植，2005年2月测产，株高4.24.35米，平均每株40个节，茎粗约3厘米，每公顷产鲜草516吨。在Osca农场种植的巨菌草，因毗邻玉米试验地，受到玉米螟虫侵害，但程度不严重。5.4 卢旺达卢旺达首都基加利（东经 3005,南纬159）海拔1497 米，位于非洲中东部赤道南侧,内陆国家。大部地区属热带草原气候。距离赤道240公里，雨量充沛，年均降雨量1200毫米到1600毫米之间，年均温度18-20，温度最低为8、9两个月。一年分两个旱季、两个雨季：12月小旱季，35月大雨季，69月大旱季，1012月为小雨季。卢旺达雨水充沛，靠近赤道，但土壤较为贫瘠、保水性差。有水肥条件下生长期1年的巨菌草测产产量515吨/公顷。种植后的土地保水性有明显提高（图13）。当地种植的菌草多用作牛、羊的青饲料，一年多次刈割。5.5 宁夏永宁县闽宁镇（东经106.27度，北纬38.47度）位于永宁县西南部、贺兰山东麓，处于贺兰山风口，西邻腾格里沙漠，属中温带大陆性气候，干旱少雨，蒸发强烈，荒漠化严重，沙尘暴频繁，自然环境恶劣，灾害多。年最大降雨量186mm,蒸发量3200mm,无霜期185天左右，年平均气温8.5，日温差1215，年平均日照时数28003000小时，是全国太阳辐射和日照时数最多的地区之一。主要气候特点是：四季分明、春迟夏短、秋早冬长，昼夜温差大。巨菌草在宁夏当地的光合速率是小麦的2倍、苜蓿的3倍多，将近大豆的1倍，比玉米略高。2007年测得生长期为7个月的巨菌草含总碳42.43%,含总氮1.0%,，主要用作菌料和饲料。在宁夏荒漠上种植菌草治理荒漠的试验与示范取得初步成功（图14）。2007年4月种植的巨菌草，到2007年10月测产，亩产鲜草达15吨以上，可转化为鲜菇8000斤。图15为2009年8月在闽宁菌草循环经济示范园收割测产：生长期为98天的巨菌草产量为每亩8700公斤，植株最高的达3.24米。菌草荒漠化综合防治的技术措施和方法将沙区的水、土、光、热与菌、林、草的发展有机的结合起来，并配备相应的工程措施，为闽宁镇荒漠地带的植被得到恢复，提供成功的示范，环境得到有效改善，促进闽宁镇生态文明和社会主义新农村的建设，为宁夏荒漠贫困地区发展生态型扶贫产业提供样板。5.6 浙江浙江兰溪（东经119.48度，北纬29.19度）位于浙江省中西部，地处钱塘江中游，金衢盆地北缘，距金华市区20.5公里，杭州132公里。属亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明，雨量适中，无霜期长，夏季高温，冬春寒潮，全年平均气温17.7，冬季平均5.4，历史最低温度-8.2，夏季平均29.8，历史最高41.3，年平均降水量1439mm，其中五六月梅雨季节雨量集中，无霜期平均265天。2008年6月，适应性广、生长快、种植和管理简便的“能源草”巨菌草落户兰溪，试点基地位于兰溪市灵洞乡方村行政村，土壤为沙质土，种植面积17亩。兰溪适宜巨菌草的生长时期为311月（气温高于8），共270天。第一期巨菌草于6月25日种植，10月12日收割。作物生长发育期共为108天，其管理较为粗放。第一次收割验收分四个小区进行：1、2、3号小区各24m2，4号小区20m2。其中1号小区生物产量293kg，12.2 kg/m2，523株，生物产量0.56kg/株；2号小区生物产量247.5kg，10.3 kg/m2，463株，生物产量0.54kg/株；3号小区生物产量217.5kg，9.06 kg/m2，402株，生物产量0.55kg/株；4号小区生物产量212.5kg，9.66 kg/m2，402株，生物产量0.55kg/株。种植一年期满后经测产鉴定，每亩年产鲜草近21吨。5.7 广西广西上思（东经107.98，北纬22.16）地处广西西南部山区向广西南部沿海地区过渡地带，十万大山北麓，赤红壤分布广，面积大，多为丘陵缓坡，土层深厚，温、湿资源丰富。日照充足，气候温和，年平均日照时数为1896.1小时，年太阳总辐射量达114.39千卡/平方厘米，历年平均气温21.2 ，月平均最高气温27.7（7月），月平均最低气温为12.8（1月）。平均降雨量为1217.3mm，降雨量大都集中在49月，占全年降水量的83.1%。上思县从11月至次年3月均有霜出现。年最多霜日22天。年平均蒸发量为1649.5mm。上思县于2009年8月中旬起种植巨菌草种苗200多亩，主要用于饲料及生物质燃料。5.8 福建福建闽清的巨菌草种苗基地（东经118.86度北纬26.21度）位于上莲乡。县境内年平均地面温度为2123，最高值平均为37.3，最低值平均为15.3，极端高温曾达40(1960年7月15日)，极端低温-7(1963年1月8日)。闽清种植的菌草主要作为种苗，同时用于园内的水土保持和旅游观光。苗圃3月份种植、7月份收割，平均年产量达到每亩20吨。福建各地的种植经验表明：巨菌草植株高大，但抗台风，耐贫瘠，产量高，在绝大部分地区能安全越冬。但福建种植地区多为山区，大型机械种植和收割难以进行，种植成本较平地高。六. 种植巨菌草的效益评估6.1 生态效益菌草循环产业具有与环境保护有机结合，原料可再生，太阳能的转化率和生物转化率高，资源可多次综合利用的优点。巨菌草对种植土壤要求低，繁殖迅速，根系发达，在山地、坡地、沙地和险滩等均可以种植，一次种植多年收割，实验和实践证明巨菌草种植对于保持水土、防风固沙、治理荒漠、改善生态环境等均有显著效果。巨菌草作为生物质燃料可节能减排。利用巨菌草栽培食、药用菌，用其废菌料生产优质菌物饲料及饲料添加剂，建立“植物菌物动物”的高产、高效、优质、安全、生态的现代农业新生产模式，利于保护环境和经济的发展有机结合。6.2 经济效益6.2.1 农业经济效益随着人类对菇类食品需求急速上升，全球菌业生产迅速发展，每年以13%速度增长，世界菇类产品潜在市场巨大。菌草栽培香菇、木耳等食用菌，其生物转化率是100左右，1公斤的干培养料可转化1公斤左右的鲜菇，每亩地平均每年产干草5吨，就可以生产45吨菇。发展菌草业生产的投入产出比一般为1:25。利用菌草栽培香菇、平菇、灵芝等食（药）用菌的废菌料作猪、牛、羊饲料。用菌草灵芝的菌糠制成饲料喂猪，可大幅度降低猪的血液中甘油三脂、胆