神奇的綠色堤防 -- 培地茅草籬 (Vetiver Hedge Row)

培地茅的發現與利用

培地茅(英文俗名： Vetiver，印度俗名： Khus-khus，，中國大陸俗名：香根草，南非俗名：奇蹟草(miracle grass)，學名：Vetiveria zizanioides)，為目前聯合國在第三世界國家大力推行的水土保持植物。自1986年起推廣應用後，已引起廣泛的注意。泰國在泰王的全力推廣之下，成效尤其受到注目。

大多數的植物學者相信培地茅起源於北印度地區，原始分布範圍包括北印度、孟加拉及緬甸。應用於農業已有相當的歷史，在印度地區為其傳統的精油香料作物(Essential oil crop)，印度人取其根部抽取精油用於祭典或熏香，或將根部乾燥置於室內或袍內以驅蟲。

培地茅應用於水土保持的功用，受到研究人員注意尹始於John Greenfield任職於斐濟期間。1956年Greenfield先生擔任甘蔗栽培的工作，公司的老闆在農場的平坦土地都種完甘蔗後，"相信"農場內的坡地是可以加以開發利用，以增加甘蔗的種植面積，只是坡度太陡，同時，因為斐濟地處太平洋熱帶地區，夏季暴雨所造成的土壤流失極可能危害到公司、人員甚至整個國家，另一方面坡地土壤的含水量不足以供應需水量極大的甘蔗生長，所有具有農場操作經驗的人都不同意，但是在老闆的要求下，Greenfield先生開始設計、試驗各種水土保持的方法，期望能找到有效的方法，其中包括廣泛應用於商業規模生產的工程技術(利用推土機沿等高線建立厚土牆)，以及一種他聽說在二次世界大戰前在加勒比海地區已經被成功利用於水土保持的一種粗大的草本植物 -- 培地茅。Greenfield先生在農場外找到了培地茅，將其分蘗(slip)沿著等高線種植，單薄的這一行培地茅，看在大家的眼裡，大部分的人都不抱希望。但是，生長快速的培地茅迅速的長成草籬(hedge row)，許多人發現在本地區常見的午後雷雨後，在培地茅草籬保護區內，地表的逕流(runoff)量明顯地減緩，同時也向水平方向分散開來，甚至被攔阻在培地茅草籬所形成的綠色堤防的後方。在培地茅充分長成之後，其草籬的厚度可達一公尺，想要徒手穿越草籬就變成是一件非常辛苦的差事，由於所形成的草籬如此厚，降下的雨水無法直接從坡面上直接灌入到河川，在這段被培地茅草籬遲滯而停留在坡面上的期間，雨水就有足夠的時間滲入土中，最重要的一點是：土壤不會隨著雨水被帶離坡面，更進一步，隨著雨水被培地茅草籬所形成的綠色堤防攔阻，混雜在水中的土壤在這段遲滯的期間內，大部分也沉澱在草籬的後方，在反覆的降雨與沉澱的過程，經過長時間的作用，原本陡峭的坡面，在培地茅的草籬間逐漸形成梯田。

培地茅的功效在一次斐濟史上最大的降雨紀錄中顯現出來了，500公厘的雨量在短短的3小時內夾雜著狂風降下，利用堆土機建立的厚土牆在大量的雨水累積之下從較弱的點被突破之後，迅速潰堤造成整個坡面坍塌，相反地，培地茅草籬所保護的坡面毫髮無傷。在這場大雨後，全公司上下每個人都服氣了，培地茅全面的被用在坡地的水土保持，甘蔗被栽培於草籬之間，產量相較於平地栽培的甘蔗，毫不遜色。截至1990年斐濟島上的培地茅草籬仍然存在，繼續提供護坡的功能，差別是地形改變了，原本的坡面經過幾十年，每一次的降雨所帶來的土壤累積在草籬後方，已經將斜坡轉變成梯田，實際去測量累積的土層厚度已經達到兩公尺深。

會長高的綠色堤防

一般大眾不熟悉植物生長習性，或許會以為培地茅已經被深埋在土中，功成身退了，事實上培地茅依然屹立在土表上繼續維持青綠。原因是這樣的，像培地茅這類的禾本科植物其生長點是埋在距離土表下約1-2公分處，當土表加厚，生長點會隨之向上抬伸以維持適當的距離，同時培地茅的叢生特性，大量的分蘗分支，在部分的分支形成花序隨著節間的延長而將生長點推出土表後，新的分蘗芽會產生(事實上新的分蘗芽在生育期間會持續發生)，繼續保持在土表下有大量的生長點。因此日常的降雨所伴隨夾雜的土壤，是無法將培地茅淹沒而置其於死地，相反地，培地茅會向上抬伸以配合增高的土表，推昇培地茅花序出土的莖節，除了提供支持花梗的功用之外，當大量的土石淹沒大部分植株，任何保留在土表上的莖節就成為再生的組織，莖節部位的芽點會迅速分化，向下長出新的根，向上長出新芽，繼續提供水土保持的功能。這一種隨著沖積土壤而長高的特性，是一般人造工程堤防所無法比擬的，到處可見擋土牆因為被沖積的土壤淹沒導致失去功能而被棄置，就可以證明培地茅草籬會長高的特性是如何的重要而特別。

會長深加強的地錨

地基是一切建築的根本，在水土保持工程中，地錨是用來穩固地上結構的重要構造，一般人相信樹木森林具有水土保持功能，除了植冠減緩雨水衝擊力量，樹幹提供儲水功能之外，最主要的一點就是樹木的根系粗大深入土層，提供類似地錨的功用。培地茅在根系的生育上是最令人稱奇的，培地茅的根系生長快速，在培地茅網路的資料顯示，三個月可達一公尺深，一年可達三公尺深，平均長成的根系可達五公尺，筆者初步的試驗資料顯示，在35°C日溫30°C夜溫的條件下，在砂土介質內20天可達80公分。培地茅根部組織的拉張強度(Tensile strength)介於40~120MPa，平均75MPa，超過楊柳，白楊木的5~38MPa，赤楊木及縱木的4~74MPa。長成的培地茅根系龐大，組織綿密錯結，在土層中提供大量的纖維構造，所具有的斷面強度(Shear strength)為6~10 KPa per kg of root per m3 of soil遠超過一般樹木的平均值(3.2~3.7)。由以上資料顯示，培地茅根系的強度相較於大多數的樹種是毫不遜色的，同時培地茅被成功地運用於農地的水土保持，主要原因是大量的根系是垂直向下生長，側生根系極少，因此不會與農作物競爭肥料與水分。應用在裸露坡地上，培地茅可作為生態系統中的先驅植物(pioneer plant)，先行穩定坡面，等坡面穩定後，原生的物種就可以自然滋生或進行人工樹種栽植。

利用建議

筆者並不是建議以培地茅取代森林，畢竟森林的功能決不僅止於水土保持，裸露地最終演化回原本的生態系統可能是大多數人的願望，但是原有生態系統中的植被部分因為地震或其他因素而被破壞，如果再無法保留系統中原有的非生物部分(Abiotic component，包括土壤、地形等)，原來的生態系統是毫無復原的希望。筆者的建議是利用培地茅快速生長的特性及其所能提供的優越的水土保持能力，儘速穩定坡面，以利後續工程設施的構建或是森林植栽的復育工作的進行。