凝胶包衣种子类似物和种植甘薯的方法

专利名称:凝胶包衣种子类似物和种植甘薯的方法
技术领域：
本发明涉及一种甘薯的栽培技术。
背景技术：
目前，甘薯不但被广泛的用作食物，而且被广泛地用作各种工业配料。尤其是，人们希望甘薯作为生物可降解塑料的原料，因而导致需要其大量生产。
在食用甘薯的栽培过程中，栽培主要靠手工栽植无病毒苗圃植物，因此，这种栽培方法不能适应甘薯大规模生产。也就是说，先在苗床上种植甘薯的种子块茎，或者，通过组织培养的方法生产母株，从而生长出能种植的甘薯藤。随后，切断藤，用手指等在大田的种植垄上形成粗而深的种植沟，并将苗圃植物放置并埋在种植沟中进行种植。一般情况下，每10公亩的大田上的种植量是5000株，因而，需要付出大量的劳动来完成种植。
公开号是特开2001-231354的日本专利申请中，提出了一种使用传统盆栽苗圃植物与苗盘(cell trays)相结合实现通过如植物移植机种植的方法，代替只用盆栽苗圃植物的方法。然而，虽经各种改进试验，这种移植仍效率低并且会导致甘薯口感和外形上的退化。因此，到目前为止，这种移植仍未被采用。此外，即使这种移植工作是机械化的，只要进行移植，工作量就会被限制，在工业规模的应用上仍有困难。
发明简述因此，本发明的目的是解决上述问题并提供一种可将苗圃植物作为种子在大田播种栽培甘薯苗圃植物的有效的新颖的栽培技术。
为了达到上述目的，本发明提供一种凝胶包衣种子类似物，其包括一种由含水凝胶组成的凝胶层包衣，和一个被置于该凝胶层包衣中的甘薯藤。
本发明还提供一种大田种植甘薯的方法，包括使用凝胶包衣种子类似物的步骤，该凝胶包衣种子类似物包括一种由含水凝胶组成的凝胶层包衣，和一个被置于该凝胶层包衣中的甘薯藤。
优选的实施方式的描述在本发明中，甘薯藤被置于凝胶层包衣中。即使没有给甘薯藤提供如糖的营养物质，只要甘薯藤有一定的体积，甘薯藤就能从节点部(侧芽)开始生根而继续生长。也就是说，藤内含有的营养物和如激素和酶的其生长所必须的物质。
在本发明中，即使凝胶层包衣中放置的甘薯藤具有单节点并且单节点体积没有足够大到包含足够供其最初生长的营养物质，仍可以通过在凝胶层包衣中加入非常少量的淀粉，单节点分解凝胶层包衣中所含有的淀粉来合成可吸收的糖，并通过消耗作为营养物的糖来实现生长。因此，并不需要使用多节点进行传统的栽培方法。
具体地说，节点(侧芽)从三个方向上被切成Y形(或者当节点上带叶片时从两个方向切割)以形成单节点。至于单节点的大小，即使最初的单节点很小，鉴于单节点仍能最终充分生长而得到充分收获的程度，所以，为了便于处理，最初的单节点的总长最好是等于或小于20mm。因此，包衣工作的机械化变得容易，苗圃植物的繁殖率变得很高，并且由于可以使用现有的或稍作改进的播种机，所以大田种植变得简单。
然而，也可按需要使用总长大于20mm的单节点，例如，在节点(侧芽)上带有叶片的情况下。
如上所述，从两个或三个方向上切甘薯藤单节点或带叶片的节点，单节点抵抗干燥能力弱，尤其必须要防止从切面处蒸发水分。不过，在本发明中，由于甘薯藤被放置在由含水凝胶构成的凝胶层包衣中，为藤提供了足量的水分，因此不可能发生干燥现象。
此外，由于含水的凝胶层包衣提供足量的水分，从藤(苗圃植物)开始生根后直到根生长到能充分吸收大田土壤中所含的水分，苗圃植物绝不会枯萎，所以，能保证植株的生长。在干旱地区或土壤温度较高的地区或地表温度(geotemperature)较高的时候，传统的苗圃植物很难生根，因此，进行“垂直种植法”，但这种情况下收获量下降且得到具有低价值的“大甘薯”。然而，依据本发明，即使在干旱地区或土壤温度较高的地区或土壤温度较高的时候，由于可按照通常的方法播种(栽培)，所以不会发生上述的问题。此外，通常，当苗圃植物很小时，苗圃植物容易感染土壤中的致病菌或昆虫传播的致病菌。然尔，依据本发明，苗圃植物被凝胶层包衣保护后，能防止由致病菌引起的疾病发生。就此而论，把杀菌剂加入形成凝胶层包衣的原料中能进一步提高防病效果。
在本发明中，作为凝胶层包衣形成成分的含水凝胶，可使用通常的含水凝胶形成凝胶层包衣种子。例如，它们可以是凝胶形成物的联合，主要包括藻酸钠和凝胶剂(凝固剂)，凝胶剂如氯化钙、琼脂和胶凝树胶(gellan gum)。确定凝胺化的条件，使得大田中播种(种植)处理(尤其是在使用带有送料口的播种机的情况下)良好，并且含水凝胶的硬度应保证不阻碍生根，或者不妨碍自凝胶层包衣发芽。
利用能形成含水凝胶的物质在甘薯藤周围形成凝胶层包衣。
例如，当形成凝胶的水溶液中包括藻酸钠作为主要成分时，可以使用具有双重结构的喷嘴等，用形成凝胶的水溶液覆盖藤使得安全覆盖单节点的端面，并且然后，浸入包含多价离子如二阶或三价离子的凝固剂中，如氯化钙水溶液，从而制成凝胶包衣种子类似物，其中单节点被含有大量水分的凝胶层包衣所覆盖。
或者，不用喷嘴，可以把在形成凝胶水溶液中浸过的单节点再浸入凝固剂中(也就是说，在浸过形成凝胶水溶液状态下，单节点再浸入凝固剂中)，从而形成类似的凝胶包衣种子类似物。
当琼脂的水溶液被用作形成凝胶的水溶液时，浸过琼脂水溶液的单节点再浸入(例如被冷却的)冷水中(也就是说，在浸过形成琼脂水溶液状态下，单节点再浸入冷水中)，从而制成了凝胶包衣种子类似物。
就此而论，在形成凝胶层包衣时吸水剂聚合物可以被加入到形成凝胶的水溶液中，从而防止凝胶包衣变得过硬并缩短干燥所需的时间。此外，苗圃植物在其生长期间及其后吸收来自含有吸水剂聚合物的凝胶包衣中的水分，吸水剂聚合物能吸收来自大气中的水分和灌溉水，因而，吸水剂聚合物具有在苗圃植物周围保水的作用，这对苗圃植物以后的进一步生长是必要的。
吸水剂聚合物的实例如聚丙烯酸、聚乙烯醇、异丁烯-马来酸、淀粉-聚丙烯酸脂和羰甲基纤维素。上述聚合物可以预先吸收水份，因此其在每份形成的凝胶层包衣中所占的重量百分比通常变成0.2wt％或更多，优选0.5wt％或更多，更优选0.8wt％，然后把聚合物加入到形成凝胶的水溶液中。或者，可以将聚合物加入到形成凝胶的水溶液中，在制备凝胶冰溶液时聚合物吸水。
如果在形成凝胶层包衣时被覆盖的甘薯藤是小单节点，与藤相结合的包衣可以包含淀粉末，例如包含玉米淀粉，从而能防止由于营养不良所造成的凋亡，并且，当包裹的藤是单节点时能显著地提高制成这种苗圃植物的效率。
本发明的凝胶包衣种子类似物优选具有球状或近球状的外形。因此，能类似于在大田播种那样，用手工或使用牵引型圆盘式播种机非常有效地进行种植处理，如已知的玉米(即玉蜀黍)和大豆栽培，也就是说，种植不需要专门的种植机，并且能精确控制这种凝胶包衣种子类似物彼此间距离，从而能确保稳定的产量。
本发明中的凝胶包衣种子类似物可以在制备好后立即被播种在大田中，以确保开始生根。不过优选通过控制适宜开始生根的温度，从凝胶层包衣中的藤上的节点上充分开始生根后，再使该凝胶包衣种子类似物生长(即催芽)，从而该类似物从该凝胶包衣中向其外生长，并且随后，把该凝胶包衣种子类似物播种到大田中，由此保证生根。对于凝胶包衣种子类似物来说，一部分根可以从它的凝胶包衣向外长出。也就是说，即使在大田播种(种植)期间的处理过程中根被切断，随后也会立即长出另一些根，因此不会造成问题。
在本发明中，催芽意思是通过控制凝胶包衣种子类似物生长过程中的温度等直到观察发现藤上单节点上的侧芽(位于藤上Y型部分的芽)开始生根为止的处理方法。
本发明中的凝胶包衣种子类似物可以如下制备，例如，通过使用类似于用于制备凝胶包衣种子的装置。这样，在普通的农户，可能由于经济或技术如工具或实际操作技巧上的原因难以实施本发明。既然那样，可以考虑联合多家农户合作形成如合作社似的团体，或者，种子商制备凝胶包衣种子类似物并为栽培农户提供凝胶包衣种子类似物。上文所述的催芽可以在将凝胶包衣种子类似物提供给农户之前完成，因此能有效地利用催芽工具。
实施例在下文中，通过一些实例详细说明本发明中的凝胶包衣种子类似物。
用作样品的不同甘薯品种，使用商品盆栽苗圃植物“班尼拖姆(beniotome)”和“红东(beniazuma)”。
地面温度调整到大约23℃，室内温度调整到大约27℃，另外夜间温度保持在高于18℃。多次浇水以防止地表土壤干燥。当侧芽长至大约有十个节点时，获得在种子块茎侧有约二个节点的藤样品。
预先消毒并施肥，使每10公亩大田土壤中含有3.5kg氮肥，11kg磷肥和15kg钾肥。
上述每个样品藤上有大约8个节点，种植在高40cm并有特定深度(深度大约10cm)的垄中，相邻两个藤之间间距为30×30cm。每个品种在大田种植5公亩。每个品种使用了2500条藤。
实施例1从每个样本藤上选择三至五个幼嫩节点，并用刀片制成多个Y型单节点，这些样本可以切割形成直径是8mm的圆块，使侧芽上的分枝点位于中心。使用有双重结构的喷嘴，在该喷嘴的末端(下端)形成混合物液滴，该混合物构成有藻酸钠水溶液(凝胶形成水溶液)、预先吸好水的吸水剂聚合物(羰甲基纤维素)和杀菌剂(加入重量百分比为0.01％的由贝克姆亚洲有限责任公司(Perkem Asia Co.Ltd.)生产的托普塞得(topside)400)。把单节点从喷嘴内管送进液滴内部，从而使单节点被液滴覆盖，随后将包含单节点的液滴滴入到浓度是20％的氯化钙水溶液(凝胶形成剂)中，浸泡25秒使凝胶形成水溶液胶化，以便在单节点周围形成凝胶层包衣，然后水洗，从而获得本发明的每个凝胶包衣种子类似物，它是内部包含有甘薯单节点的直径11mm的近球形。
每个品种制备一万个上述凝胶包衣种子类似物。制备好后立即(与上述对比实施例样品在同一天开始种植)将凝胶包衣种子类似物播种(栽培)到5公亩大田中，其中消毒、施肥与上述对比实施例的措施相同，并使用人力圆盘式播种机使相邻类似物间间距一致。播种深度大约5cm。人力圆盘式播种机容易操作，很少抛锚并且相对便宜。这种机器应用广泛，可仅仅替换圆盘就能用于播种玉米或大豆的凝胶包衣种子，并且这种机器轻不需要拖拉机牵引，因而这种机械决不会在播种(种值)时使大田的垄混乱，甘薯栽培需要有这样的垄。
制备上述凝胶包衣种子类似物使用制造凝胶包衣种子的设备，生产率是每小时9600个(不包括准备单节点和化学药剂的时间)。
在实施例1中每5公亩大田中播种(种植)一万个凝胶包衣种子类似物而在比较实施例中每5公亩大田中种植2500条藤的原因如下一般来说，当种植甘薯藤时，据说甘薯藤节点中4个幼嫩节点产生块薯，因此，把要播种(种植)的凝胶包衣种子数目调整到一万个。
实施例2与实施例1类似，每个品种制备一万个凝胶包衣种子类似物。此外，制备好后，每个凝胶包衣种子类似物放入密闭容器中以防止水分蒸发，并且在温度调节为27℃的热稳定浴中保持5天进行催芽。在上述对比实施例开始种植的同一天，把这种处理过的每个品种一万个凝胶包衣类似物播种(种植)到5公亩大田中，其中消毒、施肥措施与上述比较实施例中的相同。
播种时，通过凝胶包衣观察每个经过催芽处理的凝胶包衣类似物的内部情况。对于大多数凝胶包衣种子类似物来说，观察到从藤的单节点上开始生根。根本没有观察到任何从凝胶包衣伸出的根。
表1示出了播种/种需要的时间(实施例和对比实施中任一的有效实例)和产量(所有实施例和对比实施例在同一天收获)。
表1


表1表明根据本发明的实施例1和2的播种/种植所需时间明显短于对比实施例所需时间。
另外，对于实施例2来说，在播种/种植凝胶包衣种子类似物质之前进行了催芽处理，产量提高。这是由于确保了生根过程中减少凋亡，已开始生根的单节点继续根生长，以及由于仅在实施例2中进行的催芽措施是初期生长时间的一部分，因而即使在大田中的生长期时间相同，与实施例1或对比实施例相比，延长了甘薯的生长时间。
对于收获的甘薯的大小来说，实施例1和对比实施例所得的大小与常规种植方法所得的大小相比相同或大一些。实施例2所得的大小大体上比常规种植方法所得的尺寸要大。
通过使用现有的或稍作改变的生产凝胶包衣种子装置可以高效生产本发明中所述的凝胶包衣种子类似物。在本发明中，通过使用结构简单并且相对较便宜的、用于播种玉米、大豆或凝胶包衣种子的人力播种机，能有效地实施至今大多数还是手工作业的种植。本发明中所述的凝胶包衣种子类似物的收获产量和质量与常规收获的产量和质量相当。
此外，在播种/种植凝胶包衣种子类似物之前进行催芽处理，由于与传统种植相比，显著提高了工作效率且能保持良好的播种作业质量，能确保收获物的产量和质量等于或高于常规种植所获得的产量和质量。
权利要求
1.一种凝胶包衣种子类似物，包括一种由含水凝胶组成的凝胶层包衣，和一个置于该凝胶层包衣中的甘薯藤。
2.如权利要求
1所述的凝胶包衣种子类似物，其中该甘薯藤上有一个单节点。
3.如权利要求
1所述的凝胶包衣种子类似物，其中该凝胶层包衣含有淀粉。
4.如权利要求
2所述的凝胶包衣种子类似物，其中该凝胶层包衣含有淀粉。
5.如权利要求
1-4中任意一项所述的凝胶包衣种子类似物，其具有球状或近球状的外形。
6.一种大田种植甘薯的方法，包括使用凝胶包衣种子类似物的步骤，该凝胶包衣种子类似物包括一种由含水凝胶组成的凝胶层包衣，和一个置于该凝胶层包衣中的甘薯藤。
7.如权利要求
6所述的种植甘薯的方法，其中该甘薯藤上有一个单节点。
8.如权利要求
6或7所述的种植甘薯的方法，其中在大田种植之前，对凝胶包衣种子类似物进行催芽处理。
专利摘要
本发明提供了一种通过将苗圃植物作为种子在大田中播种来种植甘薯苗圃植物的有效新颖栽培技术。该凝胶包衣种子的类似物包括一种由含水凝胶组成的凝胶层包衣，和一个置于该凝胶层包衣的甘薯藤。
文档编号A01C1/00GKCN1522558SQ200410031367
公开日2004年8月25日 申请日期2004年2月17日
发明者河野靖司 申请人:农业技术矢崎株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan