法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2017-07-21
授权
授权
2015-12-16
实质审查的生效 IPC(主分类):A01G1/00 申请日:20150824
实质审查的生效
2015-11-18
公开
公开
技术领域
本发明涉及荒漠藻类综合固沙技术领域,更具体涉及一种荒漠藻人工结皮固沙中的接种方法。
背景技术
全球有近三分之一的土地受到荒漠化的威胁,我国荒漠化土地面积为267.4万平方公里,占国土面积的27.9%,近4亿人口受到荒漠化的影响。荒漠化的治理是世界上许多国家所面临的共同难题。风沙肆虐、土地贫瘠、严重缺水、冷热不均,在这种极端恶劣天气下,大多数生物无法生存,这给荒漠化的治理带来了难以克服的困难。防治荒漠化的途径有多种,物理方法、化学方法和生物方法,其中生物方法仍然是最有效、经济、环保的措施。
表土结皮是干旱、半干旱地区普遍存在的现象,根据成因的不同可分为物理结皮和生物结皮两种。物理结皮是由于雨滴冲溅和土壤粘粒理化分散作用,土表孔隙被堵塞后形成,或挟沙水流经土表时细小颗粒沉积而形成的一层很薄的土表硬壳。具有呈灰白色、薄层、脆弱、易破碎,遇水易崩解的特性。生物土壤结皮是藻类优先生长,将土表固定后,其他隐花植物随后也生长于其上所形成的表层土壤。藻结皮是生物结皮形成的首要阶段,只有藻结皮形成并稳定后,地衣、苔藓等隐花植物才有可能生长。
采用人工接种大规模培养的荒漠藻形成生物土壤结皮的方法,不仅可以固定住流沙,同时还能提高土壤的肥力,改善荒漠条件,从而有利于荒漠生态系统的恢复。
现有的人工结皮固沙技术中,刚接种的荒漠藻尚未在沙化土壤表面形成有效的藻结皮,固沙效果微弱,只有经过一段时间的生长发育才能形成固沙效果良好的藻结皮。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的难题,在荒漠藻接种环节中创造性的使用天然多糖海藻酸钠作为接种辅助剂,使荒漠藻接种之后能迅速的在沙化土壤表面形成膜质,方法易行,操作简便,该方法能使荒漠藻接种之初即形成物理-生物混合结皮,待结皮内的荒漠藻生长发育到一定的程度后形成成熟的生物结皮,大大的加速了人工结皮对沙化土壤的固定作用。
为了实现上述的目的,本发明采用以下技术措施:
一种荒漠藻人工结皮固沙的接种方法,其步骤是:
1.将海藻酸钠溶解于水中,形成质量分数为1%-5%的粘稠状溶液。
2.将荒漠藻培养至每升培养物中荒漠藻生物量超过0.2g时进行收集,去除部分上清后获得藻浆。
3.根据接种面积的不同,将相应的藻浆与海藻酸钠混合,混合均匀后进行接种。
所述的藻浆与海藻酸钠藻浆比例根据荒漠藻接种量与海藻酸钠使用量而确定,例如:待接种沙漠面积为1000m2,海藻酸钠用量为1g/m2,荒漠藻接种量为1000mg·DW/m2,则将1kg海藻酸钠与干重总量为1kg的藻浆进行混合,然后进行接种。
4.接种后的人工结皮根据沙层含水量进行常规养护,当沙层含水量低于20%时进行养护,养护时间不超过15天。
所述的海藻酸钠为工业级;
由于荒漠化治理地区一般无地表水,所述的水为荒漠地区地下水,水源由人工井提供,以泵抽出;
所述的荒漠藻为微鞘藻属(Microcoleus)、伪枝藻属(Scytonema)、念珠藻属(Nostoc)、席藻属(Phormidium)、鞘丝藻属(Lyngbya)其中的一种或二至五种的任意混合;
所述的荒漠藻培养采用简化型的BG11培养液,荒漠藻培养的方式为跑道式培养池,光照采用荒漠地区自然光照;当光照强度超过1000μE/(m2·s),使用遮阴网降低光照强度,光照强度最适范围400-800μE/(m2·s);
所述的海藻酸钠使用量为0.25g/m2-5g/m2;
所述的荒漠藻接种量为30mg·DW/m2-5000mg·DW/m2;
所述的人工结皮常规养护程序为:接种后15天内,当沙层含水量低于20%时用微喷浇水,每3~4小时喷水一次,每次10-20分钟,水流量为30mL/(m2·min),15天后停止喷水,最终实现自然生长;在此过程中视情况施加1-2次稀释后的简化型BG11培养液。
所述的简化型BG11培养液各组成成分用量为:1500mg/L硝酸钠(NaNO3)
、75mg/L七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)、40mg/L三水磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)、36mg/L二水氯化钙(CaCl2?2H2O)、6mg/L柠檬酸(C6H8O7)、6mg/L柠檬酸铁铵(FeC6H5O7·NH4OH)、1mg/L乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)。
一种荒漠藻人工生物结皮固沙的接种方法结皮性能:
1、结皮抗压强度:
将工业级海藻酸钠溶于水,配置成质量分数为1%浓度的溶液。收集具鞘微鞘藻,沉降、打碎得到藻浆,将藻浆与1%质量分数的海藻酸钠溶液混合喷洒,藻浆接种量为30mg·DW/m2,海藻酸钠使用量分别为:0g/m2、0.42g/m2、0.47g/m2、0.52g/m2、0.59g/m2、0.68g/m2、0.80g/m2、1.47g/m2。喷洒面积为0.01m2。自然干燥后利用土壤抗压强度计测定结皮抗压强度,得到结皮抗压强度与海藻酸钠添加量之间的线性关系。
测试结果见图1。从图1中可以看出在荒漠藻接种过程中,海藻酸钠的使用量与结皮抗压强度具有很好的线性关系,线性方程为:y=0.234+1.064x(y为结皮抗压强度Kg/cm2,x为海藻酸钠使用量g/m2,线性方程R2=0.9973),海藻酸钠使用量越大结皮的抗压强度越大,且在接种过程中添加海藻酸钠使结皮抗压强度远远大于不加海藻酸钠的组。
2、结皮的生长发育:
将1%质量分数的海藻酸钠与具鞘微鞘藻匀浆混合接种培养,海藻酸钠使用量为0g/m2为对照组,海藻酸钠使用量为5g/m2为实验组,藻接种量为300mg·DW/m2。每隔七天测定结皮叶绿素a含量。
测试结果见图2。从图2中可以看出接种过程中使用海藻酸钠后,结皮中具鞘微鞘藻的生长显著优于对照组,在结皮生长至第35天时,实验组的结皮中叶绿素a含量是对照组的1.63倍。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
1.使用该发明接种荒漠藻,很快能在沙化土壤表面形成物理-生物结皮,加速结皮的形成过程;
2.海藻酸钠为天然多糖,对环境无副作用,在物理-生物结皮逐渐的发育过程中会逐步被微生物所降解,无残留;
3.海藻酸钠使用量较低时即可使结皮的抗压强度得到较大的提升:如海藻酸钠使用量为0.1g/m2时,抗压强度为0.34Kg/cm2,而同等条件下不使用海藻酸钠的结皮抗压强度为0.23Kg/cm2,仅为前者的68%;荒漠藻接种中仅需增加少量的海藻酸钠即可较大的提升结皮的抗压强度,经济实用;
4.上述所形成的物理-生物结皮能减少水分的蒸腾,使水资源得到更充分的利用。
附图说明
图1为一种不同海藻酸钠接种量与结皮抗压强度之间的关系示意图。
海藻酸钠的使用量与结皮抗压强度具有很好的线性关系,线性方程为:y=0.234+1.064x(y为结皮抗压强度Kg/cm2,x为海藻酸钠使用量g/m2,线性方程R2=0.9973),海藻酸钠使用量越大结皮的抗压强度越大。
图2为一种荒漠藻接种时海藻酸钠使用量分别为0g/m2和5g/m2的结皮叶绿素a含量随时间的变化示意图。
接种过程中使用海藻酸钠后,结皮中具鞘微鞘藻的生长显著优于对照组,在结皮生长至第35天时,实验组的结皮中叶绿素a含量是对照组的1.63倍。
具体实施方式
接下来结合具体实施例对本接种技术进行论证说明。
实施例1:
以简化型BG11培养基在跑道式培养池中采用自然光照培养10000L具鞘微鞘藻,当其生物量超过0.2g/L时进行沉淀,去除部分上清后收集,获取5000L藻浆;1000g工业级海藻酸钠溶解于100L水,配置成质量分数为1%的粘稠状溶液;将藻浆与海藻酸钠混合均匀进行接种,荒漠藻接种量为2g·DW/m2,海藻酸钠使用量为1g/m2;接种后15天内,当沙层含水量低于20%时采用微喷浇水,每3或4小时喷水一次,每次10或15或20分钟,水流量为30mL/(m2·min),15天后停止喷水,最终实现自然生长;在此过程中视情况施加1或2次稀释后的简化型BG11培养液。
在接种第二天即可在沙层表面形成坚硬的物理-生物混合结皮,能够有效的对沙化土壤实现固定。结皮抗压强度为1.5±0.3Kg/cm2,显著高于并未添加海藻酸钠作为接种辅助剂的结皮的抗压强度0.5±0.1Kg/cm2。
实施例2:
以简化型BG11培养基在跑道式培养池中采用自然光照分别培养10000L具鞘微鞘藻和10000L伪枝藻,当二者生物量均超过0.2g/L时进行沉淀,去除部分上清后收集,分别获取5000L藻浆;两种荒漠藻按照生物量为1:1的比例进行混合;2000g工业级海藻酸钠溶解于100L水,配置成质量分数为2%的粘稠状溶液;将藻浆与海藻酸钠混合均匀进行接种,荒漠藻接种量为2g·DW/m2,海藻酸钠使用量为2g/m2;
接种荒漠藻的常规养护程序同实施例1。
在接种第二天即可在沙层表面形成坚硬的物理-生物混合结皮,能够有效的对沙化土壤实现固定。结皮抗压强度为2.1±0.3Kg/cm2,显著高于并未添加海藻酸钠作为接种辅助剂的结皮的抗压强度0.5±0.1Kg/cm2。且多种荒漠藻的混合接种能加速生物结皮的发育演替。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
机译: 碳纤维人工藻场和结合多种碳纤维人工藻类的碳纤维人工藻场系统
机译: 用于巩固沙地的人工灌木的制造方法
机译: 人工藻场形成材料的调整量及人工藻场形成装置