一种微藻生物肥料及其在改良沙漠土质中的用途

摘要

本发明提供了一种改良沙漠土质的微藻生物肥料，其中，该微藻生物肥料通过包括如下步骤的方法制备得到：(1)将含有多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)的第一培养液、含有柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)的第二培养液和补充培养基混合并培养至叶绿素a含量为5-20μg/mL，得到第三培养液；(2)将所述第三培养液与保水剂混合至保水剂的浓度为0.5-5g/L。通过上述技术方案，本发明的改良沙漠土质的微藻生物肥料能够显著地提高生长于沙漠土质中的农作物的生物量。

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，涉及一种微藻生物肥料，以及该微藻生物肥料在改良沙漠土质中的用途。

背景技术

沙漠是指地面完全被沙所覆盖、植物非常稀少、雨水稀少、空气干燥的荒芜地区。沙漠地域大多是沙滩或沙丘，沙下岩石也经常出现。有些沙漠是盐滩，完全没有草木。在沙漠的边缘，沙漠往往会侵蚀正常的土壤，使得正常土壤的土质变为沙漠土质。

沙漠土质的土壤的肥力和保水力下降十分严重，直接导致了沙漠土质的土壤上的农作物产量急剧下降。现有的改良沙漠土质的方法包括：设置草方格沙障，即用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎成挡风墙，以削弱风力的侵蚀，同时有截留降雨的作用，能提高沙层的含水量，有利于沙生植物的生长；设置黏土沙障，即将黏土在沙丘上堆成高20-30m的土埂，间距1～2m，走向与风向垂直。黏土固沙施工简单，固沙效果较好，且具有良好的保水能力，但需要大量的黏土；以及进行节水灌溉，即进行滴灌和喷灌等。

向沙漠土质中施用有机肥也是一种积极的改良方法。例如CN104140307A公开了一种蓝藻有机肥，其包括下述重量份数配比的原料：蓝藻粉40～70、全氮10～25、五氧化二磷5～20、氧化钾5～15。该蓝藻有机肥能够阶段性地增加沙漠土质的肥力，但是沙漠土质的保水力和长期肥力仍然较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有的有机肥长期肥力较低且保水性差的缺陷，提供一种能够使沙漠土质长期保持高肥力和高保水力的微藻生物肥料，。

为了实现上述目的，本发明提供了该微藻生物肥料含有多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)的活藻体和柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)的活藻体，该微藻生物肥料通过包括如下步骤的方法制备得到：(1)将含有多变鱼腥藻的第一培养液、含有柱胞鱼腥藻的第二培养液和补充培养基混合并培养至叶绿素a含量为3-8μg/mL，得到第三培养液；所述补充培养基能够维持含有多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)和柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)的生长；(2)将所述第三培养液或浓缩后的所述第三培养液与保水剂混合至保水剂的浓度为0.5-5g/L。

本发明还提供了如上所述的微藻生物肥料在改良沙漠土质中的用途。

通过上述技术方案，本发明的微藻生物肥料能够使沙漠土质长期保持高肥力和高保水力。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是测试实施例1中测定实施例1微藻生物肥料和对比例1的有机肥对盆栽蕃茄的植株大小的影响。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的气体和液体的体积均为1个标准大气压和20℃下的数值。

本发明提供了一种微藻生物肥料，其中，该微藻生物肥料含有多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)的活藻体和柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)的活藻体，该微藻生物肥料通过包括如下步骤的方法制备得到：(1)将含有多变鱼腥藻的第一培养液、含有柱胞鱼腥藻的第二培养液和补充培养基混合并培养至叶绿素a含量为5-20μg/mL，得到第三培养液；所述补充培养基能够维持含有多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)和柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)的生长；(2)将所述第三培养液或浓缩后的所述第三培养液与保水剂混合至保水剂的浓度为0.5-5g/L。

其中，步骤(1)中，所述第一培养液和所述补充培养基之间的体积比可以为(0.2-0.8)：1，优选为(0.4-0.6)：1；所述第一培养液与所述第二培养液之间的体积比为(0.2-5)：1，优选为(0.3-3)：1。

其中，含有多变鱼腥藻的第一培养液中叶绿素a含量可以为5-20μg/mL，优选为10-15μg/mL；含有柱胞鱼腥藻的第二培养液中叶绿素a含量为2-20μg/mL，优选为4-15μg/mL。其中，培养液中的叶绿素a的含量可以通过如下方法测量得到：将1mL培养液离心后收集细胞，加入3mL甲醇，混匀后4℃浸泡1h，离心取上清，测定上清液的665nm处的吸光值(即A665)，根据公式叶绿素a含量(μg/mL)＝13.9A665计算得到培养液中叶绿素a的含量。

其中，本发明所用的多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)可以为购自ATCC的商品编号33801的多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)，即多变鱼腥藻ATCC33801。其中，本发明所用的柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)可以为购自ATCC的商品编号29414的柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)，即柱胞鱼腥藻ATCC29414。

其中，所述含有多变鱼腥藻的第一培养液可以是将多变鱼腥藻接种到第一培养基中培养得到的；所述第一培养基可以含有1-2g/L的NaNO₃、0.03-0.05g/L的K₂HPO₄、0.03-0.05g/L的MgSO₄、0.01-0.03g/L的CaCl₂、0.01-0.03g/L的Na₂CO₃、0.004-0.01g/L的柠檬酸、0.004-0.01g/L的柠檬酸铁、2-3.5mg/L的H₃BO₄、1-2.5mg/L的MnCl₂、0.15-0.3mg/L的ZnSO₄、0.3-0.5mg/L的Na₂MoO₄、0.07-0.09mg/L的CuSO₄和40-60mg/L的Co(NO₃)₂；所述含有柱胞鱼腥藻的第二培养液可以是将多变鱼腥藻接种到第二培养基中培养得到的；所述第二培养基可以含有3-5g/L的NaNO₃、0.03-0.05g/L的K₂HPO₄、0.03-0.05g/L的MgSO₄、0.01-0.03g/L的CaCl₂、0.01-0.03g/L的Na₂CO₃、0.004-0.01g/L的柠檬酸、0.004-0.01g/L的柠檬酸铁、2-3.5mg/L的H₃BO₄、1-2.5mg/L的MnCl₂、0.15-0.3mg/L的ZnSO₄、0.7-0.9mg/L的Na₂MoO₄、0.07-0.09mg/L的CuSO₄和70-100mg/L的Co(NO₃)₂。其中，培养的条件可以为常规的多变鱼腥藻和柱胞鱼腥藻的培养条件，例如培养条件可以包括：温度为20-30℃，光暗比为1：(0.6-0.8)，光照强度为1000-60000勒克斯，时间为4-10天。

其中，所述补充培养基可以含有0.03-0.05g/L的K₂HPO₄、0.03-0.05g/L的MgSO₄、0.01-0.03g/L的CaCl₂、0.01-0.03g/L的Na₂CO₃、0.004-0.01g/L的柠檬酸、0.004-0.01g/L的柠檬酸铁、2-3.5mg/L的H₃BO₄、1-2.5mg/L的MnCl₂、0.15-0.3mg/L的ZnSO₄、0.7-0.9mg/L的Na₂MoO₄、0.07-0.09mg/L的CuSO₄和70-100mg/L的CoCl₂。

其中，将含有多变鱼腥藻的第一培养液、含有柱胞鱼腥藻的第二培养液和补充培养基混合并培养的培养条件可以包括：温度为20-30℃，光暗比为1：(0.6-0.8)，光照强度为1000-60000勒克斯，时间为4-10天。

其中，步骤(2)中，浓缩前的所述第三培养液的体积是浓缩后的所述第三培养液的体积的2-100倍，其中，浓缩可以通过离心弃去部分上清液的方式进行。

其中，所述保水剂的吸水倍率可以为200-1000倍。其中，所述吸水倍率是指吸水后的保水剂减去干重再除以保水剂干重得到的倍率。

其中，所述保水剂可以包括聚丙烯酸钠、淀粉丙烯酸接枝共聚物和聚丙烯酰胺中的至少一种。

本发明还提供了如上所述的微藻生物肥料在改良沙漠土质中的用途。

以下，通过实施例进一步详细说明本发明。

实施例1

将购自ATCC的商品编号33801的多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)，即多变鱼腥藻ATCC33801接种到第一培养基中，所述第一培养基含有1.5g/L的NaNO₃、0.04g/L的K₂HPO₄、0.04g/L的MgSO₄、0.02g/L的CaCl₂、0.02g/L的Na₂CO₃、0.007g/L的柠檬酸、0.007g/L的柠檬酸铁、3mg/L的H₃BO₄、2mg/L的MnCl₂、0.2mg/L的ZnSO₄、0.4mg/L的Na₂MoO₄、0.08mg/L的CuSO₄和50mg/L的Co(NO₃)₂，培养的条件包括温度为25℃，光暗比为1：0.7，光照强度为800勒克斯。在培养的过程中，每8个小时测量一次培养液中的叶绿素a的含量，养液中的叶绿素a的含量通过如下方法测量得到：将1mL培养液离心后收集细胞，加入3mL甲醇，混匀后4℃浸泡12h，离心取上清，测定上清液的665nm处的吸光值(即A665)，根据公式：叶绿素a含量(μg/mL)＝13.9A665，计算得到培养液中叶绿素a的含量。在培养的第6天时，得到叶绿素a含量为1.8μg/mL的第一培养液。

将购自ATCC的商品编号29414的柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)，即柱胞鱼腥藻ATCC29414接种到第二培养基中，所述第二培养基含有4g/L的NaNO₃、0.04g/L的K₂HPO₄、0.04g/L的MgSO₄、0.02g/L的CaCl₂、0.02g/L的Na₂CO₃、0.008g/L的柠檬酸、0.008g/L的柠檬酸铁、3mg/L的H₃BO₄、2mg/L的MnCl₂、0.2mg/L的ZnSO₄、0.8mg/L的Na₂MoO₄、0.08mg/L的CuSO₄和90mg/L的Co(NO₃)₂，培养的条件包括温度为25℃，光暗比为1：1，光照强度为10000勒克斯。在培养的过程中，每8个小时测量一次培养液中的叶绿素a的含量，养液中的叶绿素a的含量通过如下方法测量得到：将1mL培养液离心后收集细胞，加入3mL甲醇，混匀后4℃浸泡12h，离心取上清，测定上清液的665nm处的吸光值(即A665)，根据公式：叶绿素a含量(μg/mL)＝13.9A665，计算得到培养液中叶绿素a的含量。在培养的第6天时，得到叶绿素a含量为15μg/mL的第二培养液。

将上述第一培养液、上述第二培养液和补充培养基按照0.5:0.15:1的体积比混合，所述补充培养基含有0.04g/L的K₂HPO₄、0.04g/L的MgSO₄、0.02g/L的CaCl₂、0.02g/L的Na₂CO₃、0.008g/L的柠檬酸、0.008g/L的柠檬酸铁、3mg/L的H₃BO₄、2mg/L的MnCl₂、0.2mg/L的ZnSO₄、0.8mg/L的Na₂MoO₄、0.08mg/L的CuSO₄和80mg/L的CoCl₂。培养的条件包括温度为25℃，光暗比为1：1，光照强度为10000勒克斯。培养6天后，得到第三培养液。

将所述第三培养液离心浓缩至体积为浓缩前的第三培养液的三十分之一，然后加入保水剂混合均匀，保水剂的加入量使得混合均匀后的物料中保水剂的浓度为2g/L。保水剂使用的是购自日本三洋化成工业公司的淀粉丙烯酸接枝共聚物，该保水剂的吸水倍率为500倍。混合均匀后的物料即为本实施例得到的微藻生物肥料。

实施例2

按照实施例1的中方法制备含有多变鱼腥藻的第一培养液、含有柱胞鱼腥藻的第二培养液；然后将制备得到的第一培养液、第二培养液和补充培养基按照0.4:0.14:1的体积比混合，所述补充培养基含有0.04g/L的K₂HPO₄、0.04g/L的MgSO₄、0.02g/L的CaCl₂、0.02g/L的Na₂CO₃、0.008g/L的柠檬酸、0.008g/L的柠檬酸铁、3mg/L的H₃BO₄、2mg/L的MnCl₂、0.2mg/L的ZnSO₄、0.8mg/L的Na₂MoO₄、0.08mg/L的CuSO₄和80mg/L的CoCl₂。培养的条件包括温度为25℃，光暗比为1：1，光照强度为10000勒克斯。培养6天后，得到第三培养液。

将所述第三培养液离心浓缩至体积为浓缩前的第三培养液的五十分之一，然后加入保水剂混合均匀，保水剂的加入量使得混合均匀后的物料中保水剂的浓度为1.5g/L。保水剂使用的是购自郑州万搏化工产品有限公司的聚丙烯酸钠，该保水剂的吸水倍率为750倍。混合均匀后的物料即为本实施例得到的微藻生物肥料。

实施例3

按照实施例1的中方法制备含有多变鱼腥藻的第一培养液、含有柱胞鱼腥藻的第二培养液；然后将制备得到的第一培养液、第二培养液和补充培养基按照0.6:0.15:1的体积比混合，所述补充培养基含有0.04g/L的K₂HPO₄、0.04g/L的MgSO₄、0.02g/L的CaCl₂、0.02g/L的Na₂CO₃、0.008g/L的柠檬酸、0.008g/L的柠檬酸铁、3mg/L的H₃BO₄、2mg/L的MnCl₂、0.2mg/L的ZnSO₄、0.8mg/L的Na₂MoO₄、0.08mg/L的CuSO₄和80mg/L的CoCl₂。培养的条件包括温度为25℃，光暗比为1：1，光照强度为10000勒克斯。培养6天后，得到第三培养液。

将所述第三培养液离心浓缩至体积为浓缩前的第三培养液的二十分之一，然后加入保水剂混合均匀，保水剂的加入量使得混合均匀后的物料中保水剂的浓度为4g/L。保水剂使用的是购自任丘市天越化工有限公司的聚丙烯酰胺，该保水剂的吸水倍率为300倍。混合均匀后的物料即为本实施例得到的微藻生物肥料。

实施例4

按照实施例1的方法制备微藻生物肥料，不同的是，将制备得到的第一培养液、第二培养液和补充培养基按照0.2:0.1:1的体积比混合。

实施例5

按照实施例1的方法制备微藻生物肥料，不同的是，将制备得到的第一培养液、第二培养液和补充培养基按照0.8:0.16:1的体积比混合。

对比例1

按照实施例1的方法制备第一培养液和第二培养液，然后分离出第一培养液和第二培养液中的藻体，并且干燥为藻粉，将该藻粉作为本对比例的微藻生物肥料。

对比例2

按照实施例1的方法制备第一培养液，将所述第一培养液离心浓缩至体积为浓缩前的第一培养液的三十分之一，然后加入保水剂混合均匀，保水剂的加入量使得混合均匀后的物料中保水剂的浓度为2g/L。保水剂使用的是购自日本三洋化成工业公司的淀粉丙烯酸接枝共聚物，该保水剂的吸水倍率为500倍。混合均匀后的物料即为本对比例得到的微藻生物肥料。

对比例3

按照实施例1的方法制备第二培养液，将所述第二培养液离心浓缩至体积为浓缩前的第二培养液的三十分之一，然后加入保水剂混合均匀，保水剂的加入量使得混合均匀后的物料中保水剂的浓度为2g/L。保水剂使用的是购自日本三洋化成工业公司的淀粉丙烯酸接枝共聚物，该保水剂的吸水倍率为500倍。混合均匀后的物料即为本对比例得到的微藻生物肥料。

测试实施例1

将采集自内蒙古自治区伊克昭盟杭锦旗的库布齐沙漠中的沙与购自北京花卉市场的花卉土按照7:3的比例混合，作为模拟沙质土。其中，花卉土的土壤有机质含量9.15g/kg、全氮0.561g/kg、全磷1.25g/kg、全钾13.11g/kg、速效氮28.20mg/kg、速效磷19.15mg/kg、速效钾185.12mg/kg、pH6.7。

将模拟沙质土进行番茄的盆栽试验，盆栽试验盆高21cm、上直径20cm、下直径13cm，每盆加土3.8kg，分别加入实施例1-5和对比例1-3的微藻生物肥料，其中，微藻生物肥料在加入前用水稀释10倍，从番茄种子种植起每周加一次，每次每盆加入200mL，共加入4次后不再加入。在番茄种子种入20、40和60天时，测定番茄植株的地上部分的生物量(即地上部分的鲜重)以及60天时土壤中的速效氮含量和含水量，结果如表1所示，其中番茄种子种入60天时，实施例1和对比例1处理的番茄苗的照片如图1所示。

表1

从表1的数据可以看出，本发明的微生物菌剂能够显著地增加沙漠土质的保水力和长期肥力，从而促进了植物在沙漠土质中的生长，增加了植物在沙漠土质中的生物量。并且，在优选所述第一培养液和所述补充培养基之间的体积比为(0.4-0.6)：1且所述第一培养液与所述第二培养液之间的体积比为(0.3-3)：1的情况下，能够进一步增加沙漠土质的保水力和长期肥力。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。