專利名稱：深度開發(fā)利用互花米草實現(xiàn)對互花米草控制的方法
技術領域：
本項發(fā)明屬于生態(tài)工程技術領域。
背景技術：
互花米草(Spartina aterniflora)原產(chǎn)于美國，是一種生長在淤泥質(zhì)潮間帶的多年生鹽沼植物?；セ撞葜仓甏謮迅叽螅诞惓０l(fā)達，地面和地下的生物量都非常大，其地上高度一般可達1.0～2.0m，根系深入灘涂土壤可達1.5m左右，因此，互花米草具有較強的抗風消浪、保灘護岸、促淤造陸、綠化海灘、改善淤泥質(zhì)灘涂地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量等作用。我國海岸線長，沿海地區(qū)淤泥質(zhì)灘涂比例高，面積大。我國引種互花米草以前，沿海地區(qū)經(jīng)常受風暴潮、臺風等自然災害襲擊，沿海海堤大面積受損，給沿海地區(qū)經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成極大危害。為保灘護岸，保護沿海地區(qū)經(jīng)濟和人民生命財，經(jīng)國務院批準此，由南京大學仲崇信教授于1979年底將互花米草引入我國，1980年在福建灘涂試種成功，1982年以后逐漸擴種到江蘇、廣東、浙江和山東等地，開始在保灘護岸、促淤造陸、促進沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、改善灘涂生態(tài)環(huán)境和減災等多方面發(fā)揮著巨大作用。然而，互花米草作為一種外來物種，具有生長旺，植株高而密，生物量巨大，具有強大的有性和無性繁殖能力等生物學特征，經(jīng)過二十余年的發(fā)展，互花米草在我國沿海淤泥質(zhì)地區(qū)形成5萬hm2以上的外來入侵種優(yōu)勢群落。由于占據(jù)大面積光灘，從而改變了淤泥質(zhì)光灘的景觀和本土物種的棲息環(huán)境，排擠和替代了一些本土物種等。對我國沿海淤泥質(zhì)灘涂地區(qū)生物多樣性和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等產(chǎn)生了一定的不良影響和負面作用①米草侵占灘涂貝類養(yǎng)殖的場所，導致貝類在密集的米草草灘中無法自由活動和健康生長，甚至會窒息死亡，一些貝類不得不遷移至米草灘外；②一些港區(qū)也由于互花米草的侵入淤積加快，影響船只出入；③在夏秋季互花米草的落葉隨著潮水四處漂移，進入灘涂或淺海的藻類養(yǎng)殖地，就會對紫菜，海帶等海藻的生產(chǎn)與產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響；④大量互花米草的生物質(zhì)能沒被利用而干枯在灘涂中，對海洋環(huán)境又造成了二次污染等。為了減輕互花米草的負面影響，目前國內(nèi)外常用的控制互花米草的措施有物理控制、化學控制和生物防治等。物理控制主要是人工挖掘及機械清除，是一種只投入而沒有產(chǎn)出的控制方法，效果差。需要政府出資和組織才能行進行，難以持續(xù)和長久；化學方法使用除草劑，但除草劑通常只能清除地表以上部分，對于地下根系和灘涂土壤中的種子效果較差，且存在污染問題；生物防治使用動物天敵和致病微生物來防治外來入侵種。作為外來入侵種，其入侵地也往往缺乏其天敵，其天敵和致病微生物一般也是外來種，這些外來天敵還面臨氣候等環(huán)境因素的限制而面臨越冬難的問題，并且還存在極大的生態(tài)風險，尚處在實驗階段。因此，互花米草的控制問題已經(jīng)成為世界性的難題。由此，互花米草在2003年被國家環(huán)保局列入我國16種入侵種黑名單。

發(fā)明內(nèi)容
(一)本發(fā)明需要解決的問題是①物理防治費時、費力、投入大且沒收益，控制效果差，人們參與防治的積極性不高，并需要政府大量出資和組織人力物力，難以持續(xù)控制的問題；②化學控制效果不理想、且污染環(huán)境的問題；③生物控制時使用的天敵和致病微生物等生物也是外來種，存在天敵的越冬難、防治效果差的問題，還存在著極大的生態(tài)安全問題；④如何實現(xiàn)持續(xù)控制并實現(xiàn)經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益統(tǒng)一的問題。
(二)本發(fā)明的具體技術方案如下互花米草含有豐富的纖維、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，通過深度開發(fā)利用互花米草，將其提取物濃縮后制成保健添加劑用于生產(chǎn)食品、飲料、啤酒、保健品等；將提取后的互花米草殘渣進一步發(fā)酵處理制作成飼料、有機肥料等或將提取后的互花米草殘渣用于造紙等，以進一步提高互花米草的附加值，使互花米草成為具有較大經(jīng)濟價值的資源，大大提高人們利用互花米草的積極性和主動性，提高農(nóng)民和漁民的收入，促進漁民棄漁從農(nóng)，有利于保護漁業(yè)資源，通過大量利用互花米草實現(xiàn)對互花米草的控制的目的，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益三者的有機統(tǒng)一。
具體方法為(1)對互花米草進行選時收獲選擇活性成分豐富、收割方便的時期收獲；(2)將收獲好的互花米草秸稈用潔凈的清水洗凈、烘干、切碎；(3)脫鹽和有效成分提取；
(4)將提取液減壓蒸餾，獲得濃縮的互花米草提取物——呈褐色濃稠糊狀；(5)將(4)中濃縮后的互花米草提取物作為添加劑；(6)將提取有效成分和脫鹽后的互花米草固體殘渣再利用；(7)多途徑利用互花米草，將具有高生物量的互花米草轉化成為具有較大經(jīng)濟效益的植物資源，提高了人們主動收獲、利用互花米草的積極性，在大量利用互花米草獲得經(jīng)濟效益的同時，實現(xiàn)對互花米草的有效控制，是一種持續(xù)性的對互花米草控制的良好方法。
研究發(fā)現(xiàn)海水中的元素含量比地殼巖石中的元素含量更接近人血液的元素含量水平，互花米草生長在潮來潮去的潮間帶這種特殊的生境中，接受海水哺育，能產(chǎn)生和積累大量的有利于其抗逆生理的次級代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)往往是有益于動物和人體的生物活性成分Cruz(1997)發(fā)現(xiàn)米草含有抗癌物質(zhì)長春新堿；南京大學欽佩等發(fā)現(xiàn)互花米草不僅含有豐富的礦物質(zhì)、人體必須微量元素如Fe、Cu、Mn、Zn以及含有Se、I、Co等14種重要元素，還含有類黃酮、有機酸、多酚類、皂苷、蒽醌苷、香豆素苷以及豐富的維生素等物質(zhì)(欽佩、謝民，1988。自然雜志，11(12)931-933；欽佩、謝民，1990。自然雜志，13(4)226-227)；欽佩等作了“互花米草中硒的含量、分布、形態(tài)及其利用”的研究(欽佩、仲崇信，米草的應用研究，1992，海洋出版社，北京)；對互花米草的提取物進行毒理學試驗如急性毒性試驗、致突變試驗、亞慢性毒性試驗、致畸試驗等，證明它是安全無毒(欽佩、仲崇信，米草的應用研究，1992，海洋出版社，北京)；欽佩與原南京醫(yī)學院姜允申等聯(lián)合做了“礦質(zhì)水對大鼠免疫與運動功能”(礦質(zhì)水——添加花米草提取物的水)的影響研究、“生物礦質(zhì)乳對動物及人體運動和免疫功能的影響”(生物礦質(zhì)乳——添加互花米草提取物的牛奶)的研究(欽佩、仲崇信，米草的應用研究，1992，海洋出版社，北京)；欽佩與南京藥物研究所張康宣聯(lián)合做了互花米草提取物中總黃酮的“局部消炎作用及其免疫活性”研究和“生物礦質(zhì)乳”的免疫學研究等(欽佩、仲崇信，米草的應用研究，1992，海洋出版社，北京)。這些研究結果都表明互花米草的提取物對動物和人體具有抗炎抗氧化、強心、提高免疫力等系列保健作用。互花米草生產(chǎn)力高，生物量大，生長在其他植物難以生存的潮間帶，不占用耕地，生產(chǎn)成本低，深度利用和開發(fā)互花米草資源具有可行性和廣闊的前景。
(三)本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較，其顯著性進步為我國大面積、生產(chǎn)力巨大的互花米草單優(yōu)勢種群的巨大的生物量沒能被有效利用，每年大量的互花米草死后棄于灘涂對海洋環(huán)境產(chǎn)生二次污染；大量的互花米草生物量不加以有效利用，對我國沿海灘涂地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖和生物多樣性也帶來一系列不良影響。而且國家為控制外來種每年還要投入大量的人力、物力和資金，但是效果不明顯。目前國內(nèi)外控制互花米草方法注重的是如何消除或減少其現(xiàn)存生物量以減少或消除其負面影響，其采取的措施主要有人工挖掘及機械清除等物理控制、使用除草劑等化學控制以及使用互花米草的動物天敵和致病微生物等生物防治控制等。但是這些措施存在明顯不足，控制效果更不理想。因為互花米草根系發(fā)達、繁殖能力強、生長快，以上幾種控制方法只有投入沒有產(chǎn)出，需要國家大量投資才行，且控制消除的速度小于其擴展速度，控制的效果差，大量耗資而沒有效益難以持續(xù)進行物理方法控制消耗大量的人力、物力和財力，且沒有經(jīng)濟效益，是一種只投入而沒有產(chǎn)出的控制方法，人們主動實施的積極性差，難以持續(xù)和長久；化學方法使用除草劑的化學方法通常只能清除地表以上部分，對于地下根系發(fā)達和具有大量種子的互花米草效果較差，且大量使用除草劑存在污染問題；使用動物天敵和致病微生物來防治外來入侵種，其天敵和致病微生物一般也是外來種，這些外來天敵還面臨氣候等環(huán)境因素的限制而面臨越冬難的問題，并且還存在極大的潛在生態(tài)風險。
本發(fā)明避免了化學控制外來種產(chǎn)生的污染、利用天敵控制可能產(chǎn)生的生態(tài)風險，克服了以往的物理控制費時費力效果差等，不需要政府在防治外來種互花米草方面進行大量的投資，并能在防治過程產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益，以經(jīng)濟效益促進防治。
本發(fā)明通過生態(tài)工程設計，綜合利用互花米草豐富的生物量和生物活性物質(zhì)，通過將互花米草轉化為具有較大經(jīng)濟效益的資源。互花米草利用的瓶頸是其植株含鹽量高而難以利用，本發(fā)明能將脫鹽、提取有效成分同時實現(xiàn)，并將提取有效成分和脫鹽后的互花米草固體殘渣充分利用，大大提高互花米草的附加值，促進大量消耗、利用互花米草，實現(xiàn)對互花米草控制，在控制過程中使人民獲得巨大的經(jīng)濟效益，提高人民主動控制互花米草的積極性，實現(xiàn)不需國家進行大量投資、可持續(xù)性的控制互花米草，還能充分發(fā)揚互花米草在改善生態(tài)環(huán)境正面效應、避免或減輕其負面影響，對沿海人民脫貧、致富、棄漁從農(nóng)和保護海洋資源具有重要意義。
具體實施例方式
(1)選擇收獲期選擇江蘇省鹽城市沿海灘涂互花米草分布區(qū)，從7月份開始，一直到12月份幾個月的時間內(nèi)均可進行收獲。因為6～10月是互花米草在該地區(qū)生長較快的時期，這期間收獲其生物量大，營養(yǎng)成分豐富。收獲時選擇小潮期并在高程較高的地方收獲互花米草地上部分，一可以確保互花米草營養(yǎng)和活性成分豐富，二便于收獲，并可以提高收獲效率、降低收獲的成本；(2)潔凈處理將收獲好的互花米草地上部分用潔凈的清水洗凈、烘干、切短；(3)脫鹽和有效成分提取將經(jīng)過(2)處理好的互花米草放入反應釜中蒸煮提取有效成分，同時完成脫鹽；(4)濃縮互花米草的提取物將提取液減壓蒸餾，獲得濃縮的互花米草提取物——呈褐色濃稠糊狀，同時將蒸餾出的水蒸氣用(3)實現(xiàn)再利用；(5)利用提取物將(4)獲得的褐色濃稠糊狀的濃縮提取物作為保健添加劑用于生產(chǎn)食品、飲料、啤酒、保健品等；(6)利用提取有效成分后的互花米草固體殘渣將提取生物活性物質(zhì)后的互花米草殘渣再利用①將互花米草固體殘渣的含水量調(diào)至70％后密封發(fā)酵，制成飼料、有機肥；②將互花米草固體殘渣漂洗后作造紙原料；③將互花米草固體殘渣作中密度纖維板的原料；(7)實現(xiàn)對互花米草的控制通過充分利用互花米草的提取物、固體殘渣，將具有高生物量的互花米草轉化成為具有較大經(jīng)濟效益的植物資源，提高了人們主動收獲、利用互花米草的積極性，實現(xiàn)對互花米草持續(xù)、有效控制。
權利要求
1.深度開發(fā)利用互花米草實現(xiàn)對互花米草控制的方法，其特征是由以下步驟組成(1)選擇收獲期從7月份開始，一直到12月份幾個月的時間內(nèi)均可進行收獲；(2)潔凈處理將收獲好的互花米草地上部分用潔凈的清水洗凈、烘干、切短；(3)脫鹽和有效成分提取將經(jīng)過(2)處理好的互花米草放入反應釜中蒸煮提取有效成分，同時完成脫鹽(4)固、液分離(3)步驟完成后將其送入擠碾機進行固、液分離；(5)濃縮互花米草的提取物將提取液減壓蒸餾，獲得濃縮的互花米草提取物——呈褐色濃稠糊狀，同時將蒸餾出的水蒸氣用(3)實現(xiàn)再利用。
2.根據(jù)權利要求1所述深度開發(fā)利用互花米草實現(xiàn)對互花米控制的方法，其特征是將濃縮后的互花米草提取物作為添加劑用于生產(chǎn)食品、飲料、保健品。
3.根據(jù)權利要求1所述深度開發(fā)利用互花米草實現(xiàn)對互花米控制的方法，其特征是將互花米草固體殘渣的含水量調(diào)至70％后密封發(fā)酵，制成飼料、有機肥；或將互花米草固體殘渣漂洗作造紙原料；或將互花米草固體殘渣作中密度纖維板的原料。
全文摘要
本發(fā)明屬于生態(tài)工程技術領域。本發(fā)明通過生態(tài)工程設計，充分利用互花米草豐富的生物量和生物活性物質(zhì)，通過將互花米草轉化為具有較大經(jīng)濟效益的資源，提高人民大眾主動收獲、利用互花米草的積極性，實現(xiàn)持續(xù)性控制互花米草，還能充分發(fā)揚互花米草在改善生態(tài)環(huán)境正面效應、避免或減輕其負面影響，做到不需要國家投資，并在控制的過程中，大大提高人民的經(jīng)濟收益，對沿海人民脫貧、致富、棄漁從農(nóng)和保護海洋資源具有重要意義。
文檔編號A23L1/30GK1849908SQ200610040749
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權日2006年5月31日
發(fā)明者欽佩, 王光, 閆道良, 姚成 申請人:南京大學