一種利用農田培養葛仙米的方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用農田培養葛仙米的方法，包括以下步驟：農田選擇、整理以及藻種制備，做好準備工作，在培養田中灌水平整一周后即可進行播種，播種前，將培育田中水的pH值進行調節，播種時將藻種散播在培養田中，并裸露在培養田的表層土壤上；在培養期間，保持培養田中的水深為2-16厘米，使葛仙米群體完全淹沒在水面以下，并保持培養田中土壤層和水層的穩定；每15-30天在培養田中加入氯化鎂、氯化鈣和磷酸氫二鉀；培養完成后，對葛仙米群體進行采收。本發明中提供的利用農田培養葛仙米的方法操作簡單易行，充分利用冬季閑置農田，成本低，生產的葛仙米產品質量好，可廣泛適用于葛仙米大規模生產的需要，也能增加當地農民的收入。
【專利說明】一種利用農田培養葛仙米的方法
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種培養葛仙米的方法，尤其涉及一種在農田中進行培養的方法，屬于生物技術和應用藻類學領域。
【背景技術】
[0002]葛仙米(Nostoc sphaeroids擬球狀念珠藻)，俗稱田木耳、天仙菜、珍珠菜,學名擬球狀念珠藻，是主要生長于湖北省鶴峰縣水稻田中的一種珍稀淡水經濟藍藻，春季收獲；主要為球形。據傳1600年前，東晉道教理論家、醫藥學家、煉丹術家葛洪因采用葛仙米治愈當朝皇太子之頑疾，皇感葛洪之功，遂賜名“葛仙米”，一直為專供皇宮和王府享用的珍饌。葛仙米為湖北鶴峰縣的著名特產，是傳統食品，還具有良好的藥用保健作用，其藥用價值在《本草綱目拾遺》、《全國中草藥匯編》中均有記載。現在的科學研究已經確認葛仙米含有豐富的蛋白質、不飽和脂肪酸、維生素和多糖類物質，具有良好的保健和藥用功效，包括抗腫瘤、免疫、降血脂、抗病毒等作用，在臨床應用方面具有良好的前景。用熱水提取的葛仙米天然樣品、人工培養物及去細胞培養液中分離得到的胞外聚合物，均具有很強的抗補體活性。其脂類抽提物能夠降低膽固醇和脂肪酸代謝相關基因的表達，降低炎癥的風險。基于葛仙米蛋白質含量高，同時它富含藻多糖的膠被具有增強人體補體激活能力、抗氧化能力、抗輻射能力，科學家試圖將葛仙米開發為構建長期載人航天活動所需要的可再生食品，并在神州二號飛船的 微重力條件下進行了相關生長研究。葛仙米與地木耳(N.commune)、發菜(N.flagelIiforme)同屬藍藻門(Cyanophyta),藍藻綱(Cyanophyceae),段殖藻目(Hormogonales),念珠藻科(Nostocaceae),念珠藻屬(Nostoc),是一種多細胞群體，群體外面有一共同的膠質衣鞘，易形成層狀結構，呈墨綠色；野生群體直徑可以達到2厘米，人工培養的葛仙米直徑可以達到5厘米。葛仙米的最高年產量曾達25噸，售價每公斤約為$70-120 ;現在由于耕作方式、農藥化肥的使用，使葛仙米的產量大大降低，其年產量銳減至0.5噸，存在絕跡的可能；同時，農藥化肥也使其野生資源的品質逐年下降。
[0003]在實際社會生活中開發葛仙米的經濟價值為人類服務方面的應用非常少，這與野生葛仙米資源已經枯竭，從而限制了對葛仙米的開發利用有關；因此開展葛仙米人工培養是當前形勢下的必然選擇。從二十世紀七十年代開始，黎尚豪院士開始了葛仙米的研究，將其作為一種潛在的可供利用的稻田固氮藍藻進行了研究，并在人工條件下進行了初步的培養。目前在BG-11C1培養基的基礎上實現了葛仙米室內和室外的大規模培養，在國內和美國已經出現幾家專業從事葛仙米生產的生物技術公司。在實際生產中葛仙米群體破裂嚴重，從而導致人工培養的葛仙米產量低下，生產無法維持穩定，難以保證葛仙米產品的持續供應，影響和制約了正常銷售活動的進行；更加導致生產成本居高不下，當前每公斤鮮藻的生產成本約為60-80元，嚴重制約了對葛仙米的商業化利用和普通老百姓對產品的接受。因此尋找一種廉價、高效的葛仙米培養模式尤為重要。
[0004]中國專利文獻:一種培養葛仙米的方法，申請號:99120005.5，該發明是一種培養葛仙米的方法，公開的方法包括培養液制備、藻種制備、生物反應器培養、制備接種物、培養、實時監控、篩選收獲、提高機械強度及干燥，該培養在生物反應器中進行，人工、能源耗費高，同時產生大量污水，生產成本高。中國專利文獻:一種用生物反應器培養葛仙米的方法，申請號:200310111215.2，該發明是一種用生物反應器培養葛仙米的方法，公開的方法包括培養液配制、藻種制備、生物反應器培養、制備接種物、培養、監控、收獲、提高葛仙米球形體的機械強度、干燥，該培養也是在生物反應器中進行，建造成本高，生產成本也高。專利申請號99120005.5和200310111215.2都存在生產成本高，葛仙米群體容易破裂，每公斤葛仙米鮮藻的生產成本價格約為Y60-100元。中國專利文獻:葛仙米野外資源的增殖方法，申請號:200710052690.5，該發明是葛仙米野外資源的增殖方法，公開的方法要求在水稻生長季節稻田禁止噴灑除草劑，審慎使用化肥；冬季灌溉保水，春季水溫升到15°C以上接種藻種，保證農田2:10的干濕交替節律。該發明是針對葛仙米原產地鶴峰縣的水稻田提出的恢復野生資源生長的方法，適用的水稻田范圍小，葛仙米生長季節短，產量低，管理也繁瑣。綜上可見，人工培養揭仙米現有技術存在生廣成本聞，廣品的品質有待提聞等缺陷；而野外增殖技術應用范圍小，生長季節短，難以滿足大規模培養葛仙米的需要等缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種利用農田培養葛仙米的方法，解決了上述【背景技術】中的不足，本申請中通過利用湖北、湖南等I月份月平均氣溫在-3~9°C省份的水利灌溉便利的農田，提供一種全新的葛仙米生產模式。該方法利用冬天閑置的農田，通過農田平整、秋季藻種接種、田間管理和采收葛仙米，以期為葛仙米商品化生產提供技術參考，促進葛仙米產業的規模化、持續化發展，也能提高農田單位面積的經濟效益；同時，葛仙米為一種固氮藍藻，將空氣中游離態的氮氣轉化為化合態的氮源，也能增加農田的肥力，為農田第二年農作物的增產增收打下良好的基礎。此方法操作簡單易行，充分利用冬季閑置農田，成本低，生產的葛仙米產品質量好，可廣泛適用于葛仙米大規模生產的需要，也能增加當地農民的收入。
[0006]實現本發明上述目的所采用的技術方案為:
[0007]一種利用農田培養葛仙米的方法，包括以下步驟:
[0008](I)、準備工作:
[0009]包括農田選擇、整理以及藻種制備兩部分，其中，
[0010]農田選擇、整理具體為:選擇排灌便利的褐土農田、黃棕壤農田或水稻土農田作為培養田，在秋冬季節農作物收獲后，除去地表的農作物秸桿及雜草，然后在培養田中灌水，水深2-16厘米，并將培養田進行平整后以備用；
[0011]藻種制備具體為:選擇葛仙米群體，將葛仙米群體進行清洗殺菌、勻漿以及接種培養,在室內將葛仙米群體進一步培育成藻種，當葛仙米群體直徑達到0.2-lmm時即轉移到培養田中進行播種；
[0012](2)、播種:
[0013]做好準備工作，在培養田中灌水平整一周后即可進行播種，播種前，將培育田中水的PH值調節至6.5-8.8，播種時按照每平方米20-60g藻種的播種量，將藻種均勻的散播在培養田中，并裸露在培養田的表層土壤上；
[0014](3)、田間管理:
[0015]在培養期間，保持培養田中的水深為2-16厘米，使葛仙米群體完全淹沒在水面以下，并保持培養田中土壤層和水層的穩定?’每15-30天在培養田中加入氯化鎂100-1000g、氯化鈣50-500g、磷酸氫二鉀50-2000g ；
[0016](4)采收:
[0017]培養完成后，對葛仙米群體進行采收，并采用不同孔徑的篩網對葛仙米群體進行篩分。
[0018]步驟(1)中所述的除去地表的農作物秸桿及雜草為:將農作物秸桿及雜草清理走；或者對培養田進行耕地，將農作物秸桿及雜草覆蓋在土壤中使其成為有機肥。
[0019]在步驟(3)中，冬季培養田的水面結冰時，應避免葛仙米群體被冰層所凍結，若發生凍結情況，應增加培養田中水的深度。
[0020]在步驟(3)中應避免水禽類動物進入培養田中。
[0021]步驟(4)中采收的時節為4月中旬至4月底，或者為培養田中的水溫連續5天超過25oC時。
[0022]目前葛仙米的生產方式主要有兩種，一是從其原產地湖北省鶴峰縣走馬鎮的水稻田中采集野生資源，每年的11月份開始生長，到次年的4月底收獲，能夠生長葛仙米的水稻田不足萬畝，天然生長，自生自滅；隨著人類生產活動的沖擊及農藥化肥的廣泛使用，生產葛仙米的水稻田的面積逐年萎縮，葛仙米的野生資源從最高的年產25噸劇降到目前的不足0.5噸，不足以形成產業。二是利用生物反應器在室內或室外培養，葛仙米的生長需要建造生物反應器，提供額外的光源、通氣攪拌，夏季需要降溫處理，消耗大量的能源；每7-15天更換一次培養液，也需要耗費大量的人力和水資源，產生大量廢水，且葛仙米群體破裂嚴重，生產成本高，難以被普通消費者所接受。
[0023]本發明與現有專利技術(專利申請號:99120005.5和專利申請號:200310111215.2)相比，具有以下優點和效果:利用冬季閑置的農田，不需要建造特別的生產場地和設備，以及提供動力能源消耗，也不需要定期更換培養液，且無葛仙米群體破裂嚴重的現象，生產成本低，生產成本可以降低90%-95% ;操作簡便，無污染，營養好，安全性高。本發明與現有專利技術(申請號:200710052690.5)相比，區別如下:1、專利申請號200710052690.5的實施地僅限于葛仙米原產地湖北省鶴峰縣的水稻田中，而本發明適用于湖北、湖南、江蘇、河南、安徽、江西等I月份月平均氣溫在-3~9°C省份的水利灌溉便利的農田，可適用的農田面積極大的增加；2、專利申請號200710052690.5需要定期(45天或10天)排水和灌水，維持農田的干濕交替節律，而本發明不需要定期排灌水，也無農田的干濕交替節律，僅需在農田平整時灌水一次，在整個生長周期中維持在合適的深度即可；3、專利申請號200710052690.5是在春季水溫升高到10_18°C時用干燥的葛仙米群體接種，本發明采用新鮮的直徑為0.2-lmm葛仙米群體作為接種物，播種季節從秋季后直至第二年的春天，也可根據農作物的生長情況靈活掌握接種時間；4、為了獲得更高的產量，本發明要求定期施加無機離子肥料，而專利申請號200710052690.5以雜草腐亂后成為有機肥料；綜上可見，本發明和現有技術相比:農田操作管理更加簡單，適用農田面積更廣，葛仙米的生長季節更長，相應的產量也會更高。因此，本發明提供的利用農田培養葛仙米的方法，操作簡單易行，充分利用冬季閑置農田，生產成本低，葛仙米產品質量好，廣泛適用于葛仙米規模化培養，也有利于農田的增產和農民的增收。【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明做詳細具體的說明，但是本發明的保護范圍并不局限于以下實施例。
[0025]實施例1
[0026]本實施例中利用農田培養葛仙米的方法，具體包括以下步驟:
[0027](I)、準備工作:
[0028]包括農田選擇、整理以及藻種制備兩部分，其中，
[0029]農田選擇、整理具體為:選擇排灌便利的褐土農田、黃棕壤農田或水稻土農田作為培養田，其中水稻土農田為最佳，在本實施例中選用水稻土農田，單塊農田的面積可大可小。在秋冬季節農作物收獲后，一般為10-11月，除去地表的農作物秸桿及雜草，以免農田灌水后，農作物秸桿及雜草漂浮于水面，遮蔽陽光，影響葛仙米的生長。所述的除去地表的農作物秸桿及雜草為:對培養田進行耕地，將農作物秸桿及雜草覆蓋在土壤中使其成為有機肥。
[0030]完成上述步驟后，在培養田中灌水，水深4.5厘米，并用泥耙將培養田進行平整后以備用。
[0031]藻種制備具體為:選擇彈性、硬度良好的葛仙米群體，將葛仙米群體進行清洗殺菌、勻漿以及接種培養，在室內將葛仙米群體進一步培育成藻種，當葛仙米群體直徑達到0.3mm時即轉移到培養田中進 行播種；
[0032](2)、播種:
[0033]做好準備工作，在培養田中灌水平整一周后即可進行播種，播種時節為每年的秋季至次年的冬末(即每年的11月至次年的2月)，也可根據農田農作物的收獲情況來確定，每年的10月中旬到第二年的3月均適合播種。
[0034]播種前，將培育田中水的pH值調節至7并維持此pH值，播種時按照每平方米30g藻種的播種量，將藻種均勻的散播在培養田中，由于葛仙米群體的密度比水稍大，因此葛仙米群體會沉于水中并裸露在培養田的表層土壤上。
[0035](3)、田間管理:
[0036]在培養期間，保持培養田中的水深為4.5厘米，使葛仙米群體完全淹沒在水面以下，并保持培養田中土壤層和水層的穩定；冬季培養田的水面結冰時，應避免葛仙米群體被冰層所凍結，若發生凍結情況，應增加培養田中水的深度。同時還應避免水禽類動物進入培養田中。
[0037]每30天在培養田中加入氯化鎂800g、氯化鈣400g、磷酸氫二鉀1700g。
[0038](4)采收:
[0039]培養完成后，對葛仙米群體進行采收，通常在4月中旬至4月底采收，也可以根據農田農作物的栽種情況提前收獲；或當農田中水溫連續5天超過25oC時開始采收，這是因為在春天，農田中的水溫回升到25oC時，水體中容易出現大量的浮游動物，有些浮游動物會以葛仙米群體為食，從而降低葛仙米的產量，同時隨著溫度的回升，太陽光強也逐步增加，葛仙米群體的顏色也由墨綠色、黑色變為褐色、黃色，群體也會出現破裂的現象，此時必須收獲。收獲后每平方米的培養田中可以獲得300-2500g葛仙米鮮藻，收獲后可以用不同孔徑的篩網將不同直徑的葛仙米新鮮群體進行分篩，將不同大小的葛仙米群體分裝成不同規格的葛仙米商品進行銷售或曬干后包裝成商品。
[0040]實施例2
[0041]本實施例中利用農田培養葛仙米的方法，具體包括以下步驟:
[0042](I)、準備工作:
[0043]包括農田選擇、整理以及藻種制備兩部分，其中，
[0044]農田選擇、整理具體為:選擇排灌便利的褐土農田、黃棕壤農田或水稻土農田作為培養田，其中水稻土農田為最佳，在本實施例中選用揭土農田，單塊農田的面積可大可小。在秋冬季節農作物收獲后，一般為10-11月，清理走地表的農作物秸桿及雜草，以免農田灌水后，農作物秸桿及雜草漂浮于水面，遮蔽陽光，影響葛仙米的生長。完成上述步驟后，在培養田中灌水，水深10厘米，并用泥耙將培養田進行平整后以備用。
[0045]藻種制備具體為:選擇彈性、硬度良好的葛仙米群體，將葛仙米群體進行清洗殺菌、勻漿以及接種培養，在室內將葛仙米群體進一步培育成藻種，當葛仙米群體直徑達到
0.6mm時即轉移到培養田中進行播種；
[0046](2)、播種:
[0047]做好準備工作，在培養田中灌水平整一周后即可進行播種，播種時節為每年的秋季至次年的冬末(即每年的11月至次年的2月)，也可根據農田農作物的收獲情況來確定，每年的10月中旬到第二年的3月均適合播種。
[0048]播種前，將培育田中水的pH值調節至7.5左右，播種時按照每平方米40g藻種的播種量，將藻種均勻的散播在培養田中，由于葛仙米群體的密度比水稍大，因此葛仙米群體會沉于水中并裸露在培養田的表層土壤上。
[0049](3)、田間管理:
[0050]在培養期間，保持培養田中的水深為10厘米，使葛仙米群體完全淹沒在水面以下，并保持培養田中土壤層和水層的穩定；冬季培養田的水面結冰時，應避免葛仙米群體被冰層所凍結，若發生凍結情況，應增加培養田中水的深度。同時還應避免水禽類動物進入培養田中。
[0051]每23天在培養田中加入氯化鎂500g、氯化鈣300g、磷酸氫二鉀1000g。
[0052](4)采收:
[0053]培養完成后，對葛仙米群體進行采收，通常在4月中旬至4月底采收，也可以根據農田農作物的栽種情況提前收獲；或當農田中水溫連續5天超過25oC時開始采收，這是因為在春天，農田中的水溫回升到25oC時，水體中容易出現大量的浮游動物，有些浮游動物會以葛仙米群體為食，從而降低葛仙米的產量，同時隨著溫度的回升，太陽光強也逐步增加，葛仙米群體的顏色也由墨綠色、黑色變為褐色、黃色，群體也會出現破裂的現象，此時必須收獲。收獲后每平方米的培養田中可以獲得300-2500g葛仙米鮮藻，收獲后可以用不同孔徑的篩網將不同直徑的葛仙米新鮮群體進行分篩，將不同大小的葛仙米群體分裝成不同規格的葛仙米商品進行銷售或曬干后包裝成商品。
[0054]實施例3
[0055]本實施例中利用農田培養葛仙米的方法，具體包括以下步驟:
[0056](I)、準備工作:
[0057]包括農田選擇、整理以及藻種制備兩部分，其中，[0058]農田選擇、整理具體為:選擇排灌便利的褐土農田、黃棕壤農田或水稻土農田作為培養田，其中水稻土農田為最佳，在本實施例中選用黃棕壤農田，單塊農田的面積可大可小。在秋冬季節農作物收獲后，一般為10-11月，除去地表的農作物秸桿及雜草，以免農田灌水后，農作物秸桿及雜草漂浮于水面，遮蔽陽光，影響葛仙米的生長。所述的除去地表的農作物秸桿及雜草為:將農作物秸桿及雜草清理走；或者對培養田進行耕地，將農作物秸桿及雜草覆蓋在土壤中使其成為有機肥。
[0059]完成上述步驟后，在培養田中灌水，水深16厘米，并用泥耙將培養田進行平整后以備用。
[0060]藻種制備具體為:選擇彈性、硬度良好的葛仙米群體，將葛仙米群體進行清洗殺菌、勻漿以及接種培養，在室內將葛仙米群體進一步培育成藻種，當葛仙米群體直徑達到Imm時即轉移到培養田中進行播種；
[0061](2)、播種:[0062]做好準備工作，在培養田中灌水平整一周后即可進行播種，播種時節為每年的秋季至次年的冬末(即每年的11月至次年的2月)，也可根據農田農作物的收獲情況來確定，每年的10月中旬到第二年的3月均適合播種。
[0063]播種前，將培育田中水的pH值調節至8.5并維持此pH值，播種時按照每平方米60g藻種的播種量，將藻種均勻的散播在培養田中，由于葛仙米群體的密度比水稍大，因此葛仙米群體會沉于水中并裸露在培養田的表層土壤上。
[0064](3)、田間管理:
[0065]在培養期間，保持培養田中的水深為16厘米，使葛仙米群體完全淹沒在水面以下，并保持培養田中土壤層和水層的穩定；應避免水禽類動物進入培養田中。
[0066]每15天在培養田中加入氯化鎂200g、氯化鈣200g、磷酸氫二鉀200g。
[0067](4)采收:
[0068]培養完成后，對葛仙米群體進行采收，通常在4月中旬至4月底采收，也可以根據農田農作物的栽種情況提前收獲；或當農田中水溫連續5天超過25oC時開始采收，這是因為在春天，農田中的水溫回升到25oC時，水體中容易出現大量的浮游動物，有些浮游動物會以葛仙米群體為食，從而降低葛仙米的產量，同時隨著溫度的回升，太陽光強也逐步增加，葛仙米群體的顏色也由墨綠色、黑色變為褐色、黃色，群體也會出現破裂的現象，此時必須收獲。收獲后每平方米的培養田中可以獲得300-2500g葛仙米鮮藻，收獲后可以用不同孔徑的篩網將不同直徑的葛仙米新鮮群體進行分篩，將不同大小的葛仙米群體分裝成不同規格的葛仙米商品進行銷售或曬干后包裝成商品。
【權利要求】
1.一種利用農田培養葛仙米的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、準備工作: 包括農田選擇、整理以及藻種制備兩部分，其中， 農田選擇、整理具體為:選擇排灌便利的褐土農田、黃棕壤農田或水稻土農田作為培養田，在秋冬季節農作物收獲后，除去地表的農作物秸桿及雜草，然后在培養田中灌水，水深.2-16厘米，并將培養田進行平整后以備用； 藻種制備具體為:選擇葛仙米群體，將葛仙米群體進行清洗殺菌、勻漿以及接種培養，在室內將葛仙米群體進一步培育成藻種，當葛仙米群體直徑達到0.2-lmm時即轉移到培養田中進行播種； (2)、播種: 做好準備工作，在培養田中灌水平整一周后即可進行播種，播種前，將培育田中水的PH值調節至6.5-8.8，播種時按照每平方米20-60g藻種的播種量，將藻種均勻的散播在培養田中，并裸露在培養田的表層土壤上； (3)、田間管理: 在培養期間，保持培養田中的水深為2-16厘米，使葛仙米群體完全淹沒在水面以下，并保持培養田中土壤層和水層的穩定；每15-30天在培養田中加入氯化鎂100-1000g、氯化鈣 50-500g、磷酸氫二鉀 50-2000g ； (4)米收: 培養完成后，對葛仙米群體進行采收，并采用不同孔徑的篩網對葛仙米群體進行篩分。
2.根據權利要求1所述的利用農田培養葛仙米的方法，其特征在于:步驟(1)中所述的除去地表的農作物秸桿及雜草為:將農作物秸桿及雜草清理走；或者對培養田進行耕地，將農作物秸桿及雜草覆蓋在土壤中使其成為有機肥。
3.根據權利要求1所述的利用農田培養葛仙米的方法，其特征在于:在步驟(3)中，冬季培養田的水面結冰時，應避免葛仙米群體被冰層所凍結，若發生凍結情況，應增加培養田中水的深度。
4.根據權利要求1所述的利用農田培養葛仙米的方法，其特征在于:在步驟(3)中應避免水禽類動物進入培養田中。
5.根據權利要求1所述的利用農田培養葛仙米的方法，其特征在于:步驟(4)中采收的時節為4月中旬至4月底，或者為培養田中的水溫連續5天超過25oC時。
【文檔編號】C12N1/20GK103898030SQ201410160022
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年4月21日
【發明者】閻春蘭, 鄧中洋 申請人:中南民族大學