專利名稱：一種柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的馴化方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種通過微藻改良鹽堿地，從而提高鹽堿地土壤肥力的方法；特 別涉及一種用固氮藍(lán)藻改良鹽堿地的方法。
背景技術(shù)：
鹽堿地在世界各地分布很廣，遍及六大洲的30多個(gè)國(guó)家。主要分布在印度、巴 基斯坦、俄羅斯、南非等國(guó)家，總面積約9.56億公頃。其中印度和巴基斯坦兩國(guó)有809 萬公頃，俄羅斯750萬公頃。美國(guó)西部的鹽堿地面積占灌溉區(qū)面積的一半左右，每年因 鹽堿產(chǎn)量降低25%以上。土地鹽堿化是構(gòu)成土地荒漠化的重要組成部分，嚴(yán)重威脅著當(dāng) 地農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，民族經(jīng)濟(jì)的繁榮與發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的改善一系列重大問題的解決。長(zhǎng) 期以來，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)鹽堿地的改良進(jìn)行了多方面的探索與研究。在20世紀(jì)初對(duì)鹽 堿地的地理分布、形成原因、演變過程及發(fā)生學(xué)特性進(jìn)行了多方面研究。30年代建立了 以水利工程、土壤改良為中心的灌溉、水質(zhì)、防滲及排灌防鹽工程系統(tǒng)(挖渠、明溝、 暗管、打井提水等)。近40年來，前蘇聯(lián)、美國(guó)一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的國(guó)家用物理、化學(xué)及 農(nóng)業(yè)措施改良鹽堿地，如施用工業(yè)副產(chǎn)品(礦渣、石膏)作土壤改良劑，并配清水沖洗鹽 堿，以改善土壤理化性質(zhì)。但這些措施需要較大的物力，財(cái)力及大量淡水，也難以廣泛 應(yīng)用。在上世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)就篩選出一些耐鹽堿植物，如堿冰草、多花黑麥草、茅 草、河粒伯苜蓿等。美國(guó)曾選出濱藤、密葉濱藤等耐鹽植物，目前仍處于研究階段，尚 未應(yīng)用于生產(chǎn)。我國(guó)有各類富含鹽堿土地面積約有3460萬平方公里，主要分布在松嫩平 原、黃淮海地區(qū)、西北地區(qū)的新疆、甘肅、寧夏、青海、華北的內(nèi)蒙古、山西、河北和 東北三省，全國(guó)有17個(gè)省(區(qū))有面積不等的鹽堿地，迄今為止還有80%左右鹽漬土尚 未得到開發(fā)利用。鹽堿地土壤結(jié)構(gòu)黏滯，通氣性差，土壤中好氣性微生物活動(dòng)性差。鹽 堿地按鹽度分為以下三種輕度鹽化土，土壤含鹽量0.1-0.2% ；中度鹽化土，土壤含鹽 量0.2-0.4%;重度鹽化土，土壤含鹽量0.4-0.6%;(我國(guó)大多數(shù)以30厘米土壤耕層來計(jì) 算含鹽量。)現(xiàn)有的治理鹽堿地的主要方法中，物理方法采用的水洗排鹽容易造成土壤 營(yíng)養(yǎng)成分的缺失，且需要較大的物力和財(cái)力，而化學(xué)方法采用的施肥或者平衡酸堿容易 造成土壤板結(jié)和過高的治理費(fèi)用。物理和化學(xué)的方法雖然可以暫時(shí)性的改變土壤的鹽堿 度，但并不能從本質(zhì)上改變?cè)瓉睇}堿地的土壤肥力。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中水洗帶來的養(yǎng)分流失及化學(xué)處理法造成的土地板結(jié)的缺 陷，本發(fā)明提供了一種利用固氮藍(lán)藻生物改良鹽堿地增加土壤肥力的方法，根據(jù)固氮藍(lán) 藻的特征，篩選出幾種生物活性及固氮能力較強(qiáng)的藍(lán)藻藻種，通過調(diào)整培養(yǎng)基配方，對(duì) 其進(jìn)行耐鹽度馴化、降低氮磷含量馴化以及適應(yīng)待處理水質(zhì)等馴化，經(jīng)過逐級(jí)放大培養(yǎng) 后，將藻種引入鹽堿地中，固氮藍(lán)藻利用光合作用大量繁殖，并吸收、固定大氣和水源 中的氮元素及水源中的磷元素，經(jīng)過一段時(shí)間的養(yǎng)殖以后，水分逐漸滲透到土壤下層，待將多余水分通過排水管排放掉以后，微藻便沉積在土壤中，此時(shí)微藻里含有豐富的氮 磷等營(yíng)養(yǎng)元素，腐爛的微藻降解之后，可大大提高鹽堿地中的氮磷含量，滲透的及排掉 的微藻養(yǎng)殖水還可將土壤中的鹽堿帶走，經(jīng)過反復(fù)多次的微藻改良處理，可使土壤肥力 逐漸得到增強(qiáng)，并可從根本上解決土壤鹽堿化的問題，最終達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的目的 (見圖1)。本發(fā)明的目的之一是提供一種養(yǎng)殖柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的培養(yǎng) 基；本發(fā)明的目的之二是提供一種柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的馴化方法及 其應(yīng)用，即用馴化后的柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻處理鹽堿地的方法。本發(fā)明所述的利用微藻進(jìn)行生物改良，增加鹽堿地土壤肥力的方法，是通過以 下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟1、篩選藻種首先選擇固氮藍(lán)藻作為改良鹽堿地的基本藻屬，本發(fā)明優(yōu) 選柱孢藻、念珠藻、螺旋藻、微鞘藻作為藻種，柱孢藻植物體為不定形膠質(zhì)塊，生物量 最高時(shí)可達(dá)到2.5g(干重)/L，細(xì)胞平均含氮量為8.1% (w/w)，柱孢藻經(jīng)馴化后適合生 長(zhǎng)在土壤、靜止或流水水體，較適于處理輕度鹽堿地；念珠藻幼植物體為球形，成熟后 擴(kuò)展成具皺褶的片狀，生物量最高時(shí)可達(dá)到2.2g(干重)/L，細(xì)胞平均含氮量為8.4% (w/ W)，念珠藻經(jīng)馴化后適合生長(zhǎng)在潮濕土壤、沙地、草地，適用于輕度或中度鹽堿地；螺 旋藻藻絲有規(guī)則的螺旋卷曲，生物量最高時(shí)可達(dá)到2.0g(干重)/L，細(xì)胞平均含氮量為 9.2% (w/w),螺旋藻經(jīng)馴化后適合生長(zhǎng)在靜止或流動(dòng)的水體，潮濕土壤上，鹽湖混生或 在其他藻類中，適用于中度或重度鹽堿地；微鞘藻植物體為絲體單條，匍匐或形成暗綠 色的卷曲植物體，通常彼此黏合，生物量最高時(shí)可達(dá)到1.8g(干重)/L，細(xì)胞平均含氮量 為9.7% (w/w)，微鞘藻經(jīng)馴化后適合生長(zhǎng)在潮濕土壤上，適用于重度鹽堿地。本發(fā)明的 藻種采集于華北京津冀地區(qū)，經(jīng)自行分離純化后，選取生長(zhǎng)良好，遺傳性狀穩(wěn)定，生長(zhǎng) 周期短，積累的生物量高，培養(yǎng)條件寬泛，且具有固氮特性的微藻為優(yōu)選藻種。根據(jù)不同的藻種配制培養(yǎng)基，并進(jìn)行6-12天的生長(zhǎng)繁殖。步驟2實(shí)驗(yàn)室藻種馴化(1)耐鹽度馴化針對(duì)不同鹽堿地的鹽堿度選擇相應(yīng)的藻種，并針對(duì)該藻種配 制培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件為溫度23-33°C，光照8000-30000勒克斯，pH : 7-10,經(jīng)過3-5 個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)(色素體較完整，細(xì)胞形態(tài)優(yōu)秀)的藻種做進(jìn)一 步馴化。(2)逐步降低培養(yǎng)基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷濃度降低到待處理水質(zhì) 濃度的5-2倍，培養(yǎng)條件在自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢活性較 強(qiáng)的藻種做進(jìn)一步馴化。(3)將取自當(dāng)?shù)氐乃唇?jīng)無菌過濾，作為馴化培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)元素為當(dāng)?shù)?水源主要的營(yíng)養(yǎng)元素。培養(yǎng)條件為自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢 活性較強(qiáng)的藻種做進(jìn)一步馴化。(4)用當(dāng)?shù)氐乃?，不做任何處理，作為馴化培養(yǎng)基。藻種培養(yǎng)條件為自然環(huán)境 下。經(jīng)過3-5生長(zhǎng)周期，馴化階段結(jié)束。步驟3、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁采用當(dāng)?shù)厮磳⒃宸N與培養(yǎng)基按體積比為1 4-1 9的比例接種，培養(yǎng)液體系為60-100L，培養(yǎng)條件為溫度24-33°C，光照10000-35000勒克 斯，pH為7-10，在密閉反應(yīng)容器中培養(yǎng)5-9天后，培養(yǎng)液中微藻的細(xì)胞干重最高可達(dá)到 1.0-3.2g/L。步驟4、池塘開放培養(yǎng)將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的藻種按1 80-1 200的比例投入到 微藻養(yǎng)殖池塘中，池塘體積優(yōu)選在5-20m3，露天環(huán)境下養(yǎng)殖8-20天。池塘開放池中微 藻的細(xì)胞干重最高可達(dá)到0.5-2.7g/L。將池塘養(yǎng)殖的微藻作為鹽堿地改良的種源。步驟5、在將被改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，以(50-100) X (50-100)米為 一個(gè)處理單元，筑壩的高度優(yōu)選30-40cm。步驟6、修建排灌設(shè)施除正常的排灌設(shè)施外，本發(fā)明還需要在處理單元內(nèi)設(shè) 置微藻引入管以及潛水層排水管(暗管)，排水管之間可平行設(shè)置，也可交錯(cuò)設(shè)置，或在 處理單元內(nèi)的四周設(shè)置，平行管道的間距為5-8米，在排水管可設(shè)置排水口，排水口上 可安裝閥門，排水口之間間隔為1.0-2.0米，深度為0.2-0.8米，排水管與排灌系統(tǒng)的排水 溝連通，排水溝的深度應(yīng)大于排水管的深度，以便排水管中的余水能順利排出。排水管 道可選擇抗壓以及抗鹽堿腐蝕材料，如PVC材料等。步驟7、引入水源將當(dāng)?shù)氐乃赐ㄟ^灌溉系統(tǒng)，引入鹽堿地的處理單元中， 維持水面深度3-8cm為宜。步驟8、引入藻種將擴(kuò)大培養(yǎng)后的微藻從池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過微藻引入管， 以40-60L/min的流速投撒在鹽堿地中，一般情況下，每一個(gè)處理單元藻種接種量為 0.03-0.08g/m2。步驟9、微藻經(jīng)過7-12天生長(zhǎng)，大量吸收灌溉水及空氣中的氮、磷，同時(shí)鹽堿 地表層的水分也逐漸滲透到土壤中，開啟排水管上的閥門，排干剩余水份，微藻便沉積 在土壤表層10-15cm處。本輪次微藻改良過程結(jié)束。使用本發(fā)明方法，可根據(jù)鹽堿地的開發(fā)使用目的，重復(fù)上述6-9步驟。本發(fā)明藻種馴化和擴(kuò)繁階段不受時(shí)間條件影響，鹽堿地改良處理階段一般在春 夏秋季節(jié)實(shí)施，如遇到極端氣候影響，則加大藻種投入量或者延長(zhǎng)微藻生長(zhǎng)周期。用本發(fā)明方法處理鹽堿地，可使鹽堿地表層土壤(10-15cm)的肥力明顯增 加，同時(shí)，養(yǎng)殖微藻用水在排出時(shí)還可將鹽堿地中的大量鹽份帶走，經(jīng)測(cè)定，一次微 藻處理后，鹽堿地的中的氮含量，比不經(jīng)過微藻處理的土壤增加了 18-23%，磷增加了 11-15%,全鹽量下降了 12-30%，而利用化學(xué)方法處理，取得相同增肥效果，需要在相 同面積上施加50-100kg的磷石膏或者尿素，本發(fā)明可根據(jù)待種植植物對(duì)土壤的需要進(jìn)行 多次微藻處理，以增加處理單元中的微藻生物量，提高單位系統(tǒng)對(duì)鹽堿地的改善效果。 用本發(fā)明方法處理鹽堿地，能夠有效降低治理成本，微藻的改良技術(shù)不但增加了土壤中 的氮磷含量，還避免了物理水洗法造成的土地營(yíng)養(yǎng)元素丟失，又能夠有效避免長(zhǎng)期施用 化肥對(duì)土地造成的板結(jié)作用及對(duì)水源和環(huán)境造成的二次污染。如果長(zhǎng)期使用本發(fā)明方法 改良鹽堿地，可以逐步增加土壤肥力，提高種植效果。本發(fā)明處理鹽堿地的方法，將會(huì) 為加快鹽堿地土壤恢復(fù)、擴(kuò)大沿海地區(qū)的耕種面積、進(jìn)而改善整個(gè)鹽堿地區(qū)的生態(tài)環(huán)境 做出積極的貢獻(xiàn)。


圖1為微藻改良鹽堿地工藝流程示意2輕度鹽堿地改良前后氮含量變化圖3輕度鹽堿地改良前后磷含量變化圖4輕度鹽堿地改良前后全鹽量變化圖5較中度鹽堿地改良前后氮含量變化圖6較中度鹽堿地改良前后磷含量變化圖7較中度鹽堿地改良前后全鹽量變化
圖8較重度鹽堿地改良前后氮含量變化圖9較重度鹽堿地改良前后磷含量變化圖10較重度鹽堿地改良前后全鹽量變化圖11重度鹽堿地改良前后氮含量變化圖12重度鹽堿地改良前后磷含量變化圖13重度鹽堿地改良前后全鹽量變化
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1用柱孢藻處理天津?yàn)I海新區(qū)滄浪渠周邊的鹽堿地，該地區(qū)的土壤含氮量約為 0.2%,含磷量約為0.071%，含鹽量約為1.5%，含鉀量約為0.6%，為輕度鹽堿地，較好 的處理時(shí)間為春季3月-6月。步驟1、實(shí)驗(yàn)室藻種培養(yǎng)配制養(yǎng)殖柱孢藻的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，F(xiàn)N30培養(yǎng)基配方為硝酸銨0.5_4g/L 氯化鈉 0.25_2.0g/L磷酸二氫鉀0.01_0.09g/L 硫酸鎂 0.01_0.05g/L氯化鈣0.01_0.05g/L 乙酸鈉 0.005_0.03g/L尿素0.02_0.08g/L 微量元素 0.5_2ml/L其中微量元素配制方法為氯化鐵4_7mg 鉬酸鈉 0.1_0.4mg氯化錳 l_5mg 乙二胺四乙酸二鈉 40_95mg硫酸鋅0.3-1.5mg 氯化鈷 0.02_0.2mg加蒸餾水定容至IL以初始藻液OD為0.1，在2L三角瓶中，溫度為30°C，光照為20000勒克斯， pH為8.5的條件下，培養(yǎng)7天，選取鏡檢活性較強(qiáng)(色素體較完整，細(xì)胞形態(tài)優(yōu)秀)的藻 種對(duì)其進(jìn)行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對(duì)柱孢藻進(jìn)行適應(yīng)性馴化(1).耐鹽度馴化針對(duì)輕度鹽堿地的情況，逐漸增加基礎(chǔ)培養(yǎng)基中氯化鈉的含 量，對(duì)柱孢藻進(jìn)行適應(yīng)鹽堿度的培養(yǎng)，使其能夠逐漸適應(yīng)越來越高的鹽度，并仍能保持 高速生長(zhǎng)繁殖，其耐鹽度馴化培養(yǎng)基配方為硝酸銨0.5_4g/L 硫酸鎂 0.01_0.05g/L
磷酸二氫鉀0.01_0.09g/L 乙酸鈉 0.005_0.03g/L氯化鈣0.01_0.05g/L 微量元素 0.5_2ml/L尿素 0.02_0.08g/L氯化鈉從2g/L逐漸增加到6g/L經(jīng)耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)(色素體較完整，細(xì)胞形態(tài)優(yōu)秀)的藻種做 進(jìn)一步馴化。(2).逐步降低培養(yǎng)基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷等元素的終濃度降低 到當(dāng)?shù)厮|(zhì)的濃度，微量元素不添加。硫酸鎂0.01_0.05g/L 氯化鈣 0.01_0.05g/L乙酸鈉0.005_0.03g/L 氯化鈉 5_6g/L尿素0.02_0.08g/L硝酸銨參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的氮含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；磷酸二氫鉀參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的磷含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；培養(yǎng)條件在自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的 藻種做進(jìn)一步馴化。(3).將取自當(dāng)?shù)氐乃唇?jīng)過無菌過濾，作為馴化培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)元素為 當(dāng)?shù)厮粗饕臓I(yíng)養(yǎng)元素，培養(yǎng)條件為自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選 取鏡檢活性較強(qiáng)的藻種做進(jìn)一步馴化。(4)用當(dāng)?shù)氐乃?，不做任何處理，作為馴化培養(yǎng)基，藻種培養(yǎng)條件為自然環(huán)境 下，經(jīng)過3-5生長(zhǎng)周期，馴化階段結(jié)束。將選取的鏡檢活性較強(qiáng)的藻種進(jìn)行擴(kuò)繁培養(yǎng)。步驟3、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁采用當(dāng)?shù)厮磳⒃宸N與培養(yǎng)基按體積比為1 9的比例接種，培養(yǎng)液體系為 80L，培養(yǎng)溫度為30°C，光照為10000勒克斯，pH為8.5。在密閉反應(yīng)容器中培養(yǎng)7天 后，培養(yǎng)液中的柱孢藻達(dá)到細(xì)胞干重為1.0-2.5g/L。步驟4、池塘開放培養(yǎng)將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的藻種按1 200的比例投入到微藻養(yǎng)殖 池塘中，池塘體積優(yōu)選在10m3，露天環(huán)境下養(yǎng)殖8-12天。池塘中柱孢藻的細(xì)胞干重為 0.6-1.5g/L,將池塘養(yǎng)殖的微藻作為鹽堿地改良的種源。步驟5:在將被改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，以50X50米為一個(gè)處理單 元，筑壩的高度優(yōu)選30cm，利用常規(guī)的排灌設(shè)施，將當(dāng)?shù)氐乃匆臌}堿地的處理單元 中，維持水面深度8cm為宜，將擴(kuò)大培養(yǎng)后的柱孢藻通過微藻引入管從池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)引 入到鹽堿地處理單元中，微藻流速為60L/min，每一個(gè)處理單元藻種接種量為0.05g/m2。 在距地面深度為0.5米處，設(shè)置有潛水層排水管，排水管上安裝有閥門，在排水管上每隔 1米開有排水口，排水管之間平行設(shè)置，管道間距為5米。步驟6、經(jīng)過9天生長(zhǎng)后，本輪次改良處理結(jié)束。開啟排水管上的閥門，排干剩 余水份，柱孢藻沉積在土壤表層。經(jīng)檢測(cè)，該單元表層土壤15cm處(10-20cm地表土)中的氮含量平均為0.24%， 磷含量為0.071%，鹽堿度為1.32%，而未經(jīng)過微藻處理的土壤氮含量為0.2%，磷含量為 0.071%,鹽堿度為1.5%，改良后的土壤氮增加了 18%，磷增加了 12%，鹽堿度降低了 12%。(見圖 2-4)
本發(fā)明藻種馴化和擴(kuò)繁階段不受時(shí)間條件影響，鹽堿地改良處理階段一般在春 夏秋季節(jié)實(shí)施。如遇到極端氣候影響，則加大藻種投入量或者延長(zhǎng)微藻生長(zhǎng)周期。實(shí)施例2用念珠藻山東煙臺(tái)周邊鹽堿地區(qū)，該地區(qū)的土壤含氮量約為0.17%，含磷量約 為0.073%，含鹽量約為2.3%，含鉀量約為0.52%，為較中度鹽堿地，較好的處理時(shí)間為 春季3月-6月。步驟1、實(shí)驗(yàn)室藻種培養(yǎng)配制養(yǎng)殖念珠藻的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，F(xiàn)N31培養(yǎng)基配方為硝酸鉀0.05_0.5g/L 氯化鈣 0.003_0.03g/L磷酸氫二鉀0.01_0.8g/L 氯化鈉 0.25_2.0g/L磷酸二氫鉀0.07_0.3g/L 氯化鐵 0.001-0.0lg/L硫酸鎂0.02_0.06g/L 萘乙酸 0.2_0.6mg/L微量元素0.5_2ml/L其中微量元素配制方法為硼酸150_500mg 硫酸銅 2-lOmg氯化錳60_200mg 鉬酸銨 1.5_7.5mg硫酸鋅 4_20mg加蒸餾水定容至IL初始藻液OD為0.1，在2L三角瓶中，在溫度為25°C，光照為10000勒克斯， pH為8.0的條件下，培養(yǎng)8天，選取鏡檢活性較強(qiáng)(色素體較完整，細(xì)胞形態(tài)優(yōu)秀)的 藻種對(duì)其進(jìn)行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對(duì)念珠藻進(jìn)行適應(yīng)性馴化(1).耐鹽度馴化，其耐鹽度馴化培養(yǎng)基配方為硝酸鉀0.05-0.5g/L 氯化鈣 0.003_0.03g/L磷酸氫二鉀0.01_0.8g/L 氯化鐵 0.001-0.0lg/L磷酸二氫鉀0.07_0.3g/L 硫酸鎂 0.02_0.06g/L萘乙酸 0.2_0.6mg/L氯化鈉從2g/L逐漸增加到8g/L微量元素0.5_2ml/L經(jīng)耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的藻種做進(jìn)一步馴化。(2).逐步降低培養(yǎng)基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷等元素的終濃度降低 到當(dāng)?shù)厮|(zhì)的濃度，微量元素不添加。氯化鈣0.003_0.03g/L 氯化鐵 0.001-0.0 lg/L硫酸鎂0.02_0.06g/L 萘乙酸 0.2_0.6mg/L氯化鈉6_8g/L硝酸鉀參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的氮含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；磷酸鹽參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的磷含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；培養(yǎng)條件在自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的 藻種做進(jìn)一步馴化。(3).將取自當(dāng)?shù)氐乃唇?jīng)過無菌過濾，作為馴化培養(yǎng)基進(jìn)一步馴化，方法同實(shí) 施例1 ；
(4)用當(dāng)?shù)氐乃矗鳛轳Z化培養(yǎng)基進(jìn)一步馴化，方法同實(shí)施例1;將選取的鏡檢活性較強(qiáng)的藻種進(jìn)行擴(kuò)繁培養(yǎng)。步驟3、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁采用當(dāng)?shù)厮磳⒃宸N與培養(yǎng)基按體積比為1 8的比例接 種，培養(yǎng)液體系為80L，培養(yǎng)溫度為25°C，光照為10000勒克斯。在密閉反應(yīng)容器中培 養(yǎng)9天后，培養(yǎng)液中的念珠藻細(xì)胞干重可達(dá)到1.5-2.0g/L步驟4、池塘開放培養(yǎng)將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的藻種按1 150的比例投入到微藻養(yǎng)殖 池塘中，池塘體積優(yōu)選在15m3，露天環(huán)境下養(yǎng)殖10-15天，池塘開放池中微藻的細(xì)胞干 重可達(dá)到0.6-1.5g/L。將池塘養(yǎng)殖的微藻作為鹽堿地改良的種源。步驟5:在將被改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，以60X60米為一個(gè)處理單元， 筑壩的高度優(yōu)選32cm，利用常規(guī)的排灌設(shè)施，將當(dāng)?shù)氐乃匆臌}堿地的處理單元中，維 持水面深度6cm為宜，將擴(kuò)大培養(yǎng)后的念珠藻以50L/min的流速?gòu)某靥琉B(yǎng)殖系統(tǒng)引入到鹽 堿地處理單元中，藻種接種量為0.04g/m2。在距地面深度為0.6米處，設(shè)置有潛水層排水 管，排水管上安裝有閥門，在排水管上每隔2米開有排水口，排水管交錯(cuò)設(shè)置。步驟6、經(jīng)過8天生長(zhǎng)后，本輪次改良處理結(jié)束。開啟排水管上的閥門，排干剩 余水份，念珠藻沉積在土壤表層。經(jīng)檢測(cè)，該單元表層土壤15cm處(10-20cm地表土)中的氮含量平均為0.2%， 磷含量為0.082%，鹽堿度為1.7%，而未經(jīng)過微藻處理的土壤氮含量為0.17%，磷含量為 0.073%,鹽堿度為2.3%，改良后的土壤氮增加了 19%，磷增加了 13%，鹽堿度降低了 25%。(見圖 5-7)實(shí)施例3用螺旋藻處理天津?yàn)I海新區(qū)太平鎮(zhèn)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊的鹽堿地，該地區(qū)的土壤含氮量 約為0.13%，含磷量約為0.069%，含鹽量約為4.4%，含鉀量約為0.75%，為較重度鹽堿 地，較好的處理時(shí)間為春季3月-6月。步驟1、實(shí)驗(yàn)室藻種培養(yǎng)配制養(yǎng)殖螺旋藻的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，F(xiàn)N32培養(yǎng)基配方為碳酸氫鈉5_35g/L 氯化鈉 0.5_3.0g/L碳酸鈉l-9g/L 硫酸鎂 0.05_0.2g/L磷酸氫二鉀0.1_1.8g/L 氯化鈣 0.01_0.09g/L硝酸鈉0.8_4.0g/L 赤霉素 0.05_0.4mg/L微量元素0.5_2ml/L其中微量元素配制方法為硼酸l-5mg 氯化鐵 150_800mg硫酸鋅0.04-0.3mg 鉬酸鈉 5_40mg硫酸錳0.35_2.5mg 氯化鈷 3.5-lOmg硫酸銅0.02_0.09mg加蒸餾水定容至IL初始藻液OD為0.1，在2L三角瓶中，在溫度為33°C，光照為30000勒克斯， pH為9.0的條件下，培養(yǎng)9天，選取鏡檢活性較強(qiáng)的藻種對(duì)其進(jìn)行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對(duì)念珠藻進(jìn)行適應(yīng)性馴化(1).耐鹽度馴化，其耐鹽度馴化培養(yǎng)基配方為
碳酸氫鈉5_35g/L 硫酸鎂 0.05_0.2g/L碳酸鈉l_9g/L 氯化鈣 0.01_0.09g/L磷酸氫二鉀0.1_1.8g/L 赤霉素 0.05_0.4mg/L硝酸鈉0.8_4.0g/L氯化鈉從4g/L逐漸增加到10g/L微量元素0.5_2ml/L經(jīng)耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的藻種做進(jìn)一步馴化。(2).逐步降低培養(yǎng)基中氮、磷等大量元素的含量，培養(yǎng)基配方為碳酸氫鈉5_35g/L 硫酸鎂 0.05_0.2g/L碳酸鈉l_9g/L 氯化鈣 0.01_0.09g/L赤霉素0.05_0.4mg/L 氯化鈉 8.0_10g/L硝酸鈉參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的氮含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；磷酸氫二鉀參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的磷含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；培養(yǎng)條件在自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的 藻種做進(jìn)一步馴化。(3).將取自當(dāng)?shù)氐乃唇?jīng)過無菌過濾，作為馴化培養(yǎng)基進(jìn)一步馴化，方法同實(shí) 施例1 ；(4)用當(dāng)?shù)氐乃矗鳛轳Z化培養(yǎng)基進(jìn)一步馴化，方法同實(shí)施例1;將選取的鏡檢活性較強(qiáng)的藻種進(jìn)行擴(kuò)繁培養(yǎng)。步驟3、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁采用當(dāng)?shù)厮磳⒃宸N與培養(yǎng)基按體積比為1 6的比例接 種，培養(yǎng)液體系為80L，培養(yǎng)溫度為33°C，光照為30000勒克斯。在密閉反應(yīng)容器中培 養(yǎng)8天后，培養(yǎng)液中的螺旋藻細(xì)胞干重可達(dá)到1.5-2.6g/L步驟4、池塘開放培養(yǎng)將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的藻種按1 200的比例投入到微藻養(yǎng)殖 池塘中，池塘體積優(yōu)選在18m3，露天環(huán)境下養(yǎng)殖9-14天。池塘開放池中螺旋藻細(xì)胞干 重可達(dá)到1.2-2.7g/L，將池塘養(yǎng)殖的微藻作為鹽堿地改良的種源。步驟5:在將被改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，以80X80米為一個(gè)處理單 元，筑壩的高度優(yōu)選35cm，利用常規(guī)的排灌設(shè)施，將當(dāng)?shù)氐乃匆臌}堿地的處理單元 中，維持水面深度4cm為宜，將擴(kuò)大培養(yǎng)后的念珠藻以50L/min的流速?gòu)某靥琉B(yǎng)殖系統(tǒng) 引入到鹽堿地處理單元中，藻種接種量為0.05g/m2。在距地面深度為0.8米處，設(shè)置有 潛水層排水管，排水管上安裝有閥門，在排水管上每隔2米開有排水口，排水管安置在 處理單元內(nèi)的四周。步驟6、經(jīng)過9天生長(zhǎng)后，本輪次改良處理結(jié)束。開啟排水管上的閥門，排干剩 余水份，螺旋藻沉積在土壤表層。經(jīng)檢測(cè)，該單元表層土壤15cm處(10-20cm地表土)中的氮含量平均為0.16%， 磷含量為0.077%，鹽堿度為3.56%，而未經(jīng)過微藻處理的土壤氮含量為0.13%，磷含量 為0.069%，鹽堿度為4.4%，改良后的土壤氮增加了 23%，磷增加了 11%，鹽堿度降低 了 19%。(見圖 8-10)實(shí)施例4用微鞘藻處理遼寧營(yíng)口周邊的鹽堿地，該地區(qū)的土壤含氮量約為0.12%，含磷 量約為0.064%，含鹽量約為5.8%，含鉀量約為0.83%，為重度鹽堿地，較好的處理時(shí)間為春季3月-6月。步驟1、實(shí)驗(yàn)室藻種培養(yǎng)配制養(yǎng)殖微鞘藻的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，F(xiàn)N33培養(yǎng)基配方為硝酸銨0.5_4.0g/L 硫酸鎂 0.01_0.08g/L磷酸氫二鉀0.01_0.08g/L 氯化鈣 0.01_0.06g/L乙二胺四乙酸二鈉0.01_0.3g/L 氯化鐵 0.001-0.01g/L蛋白胨0.6_1.5g/L 氯化鈉l_4g/L微量元素0.5_2ml/L其中微量元素配制方法為硼酸1.5_4g 氯化錳 0.5_3.5g硫酸鋅0.05_0.3g 硫酸銅 0.02-0.Ig硝酸鈷0.01_0.8g加蒸餾水定容至IL初始藻液OD為0.1，在2L三角瓶中，在溫度為25°C，光照為20000勒克斯， pH為8.0的條件下，培養(yǎng)8天，選取鏡檢活性較強(qiáng)的藻種對(duì)其進(jìn)行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對(duì)微鞘藻進(jìn)行適應(yīng)性馴化(1).耐鹽度馴化，其耐鹽度馴化培養(yǎng)基配方為硝酸銨0.5_4.0g/L 硫酸鎂 0.01_0.08g/L磷酸氫二鉀0.01_0.08g/L 氯化鈣 0.01_0.06g/L乙二胺四乙酸二鈉0.01_0.3g/L 氯化鐵 0.001-0.01g/L蛋白胨 0.6_1.5g/L氯化鈉從6g/L逐漸增加到12g/L微量元素0.5_2ml/L經(jīng)耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的藻種做進(jìn)一步馴化。(2).逐步降低培養(yǎng)基中氮、磷等大量元素的含量，培養(yǎng)基配方為硫酸鎂0.01_0.08g/L 氯化鈣 0.01_0.06g/L乙二胺四乙酸二鈉0.01_0.3g/L 氯化鐵 0.001-0.01g/L蛋白胨0.6_1.5g/L 氯化鈉 10_12g/L硝酸銨參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的氮含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；磷酸氫二鉀參照當(dāng)?shù)厮|(zhì)中的磷含量逐級(jí)降低到當(dāng)?shù)厮械?-2倍；培養(yǎng)條件在自然環(huán)境下，經(jīng)過3-5個(gè)生長(zhǎng)周期的馴化后，選取鏡檢活性較強(qiáng)的 藻種做進(jìn)一步馴化。(3).將取自當(dāng)?shù)氐乃唇?jīng)過無菌過濾，作為馴化培養(yǎng)基進(jìn)一步馴化，方法同實(shí) 施例1 ；(4)用當(dāng)?shù)氐乃?，作為馴化培養(yǎng)基進(jìn)一步馴化，方法同實(shí)施例1;將選取的鏡檢活性較強(qiáng)的藻種進(jìn)行擴(kuò)繁培養(yǎng)。步驟3、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁采用當(dāng)?shù)厮磳⒃宸N與培養(yǎng)基按體積比為1 4的比例接 種，培養(yǎng)液體系為80L，培養(yǎng)溫度為25°C，光照為20000勒克斯。在密閉反應(yīng)容器中培 養(yǎng)9天后，培養(yǎng)液中的微鞘藻細(xì)胞干重可達(dá)到1.5-3.2g/L。步驟4、池塘開放培養(yǎng)將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的藻種按1 100的比例投入到微藻養(yǎng)殖 池塘中，池塘體積優(yōu)選在15m3。露天環(huán)境下養(yǎng)殖15-20天，池塘開放池中微鞘藻細(xì)胞干重可達(dá)到0.5-2.0g/L。將池塘養(yǎng)殖的微藻作為鹽堿地改良的種源。步驟5 在將被改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，以100X 100米為一個(gè)處理單 元，筑壩的高度優(yōu)選40cm，利用常規(guī)的排灌設(shè)施，將當(dāng)?shù)氐乃匆臌}堿地的處理單元 中，維持水面深度5cm為宜，將擴(kuò)大培養(yǎng)后的微鞘藻以60L/min的流速?gòu)某靥琉B(yǎng)殖系統(tǒng) 引入到鹽堿地處理單元中，藻種接種量為0.08g/m2。在距地面深度為0.5米處，設(shè)置有 潛水層排水管，排水管上安裝有閥門，在排水管上每隔1米開有排水口，排水管之間平 行設(shè)置，管道間距為5米。步驟6、經(jīng)過10天生長(zhǎng)后，本輪次改良處理結(jié)束。開啟排水管上的閥門，排干 剩余水份，微鞘藻沉積在土壤表層。經(jīng)檢測(cè)，該單元表層土壤15cm處(10-20cm地表土)中的氮含量平均為0.14%， 磷含量為0.074%，鹽堿度為3.5%，而未經(jīng)過微藻處理的土壤氮含量為0.12%，磷含量為 0.064%,鹽堿度為5.8%，改良后的土壤氮增加了 20%，磷增加了 15%，鹽堿度降低了 30%。(見圖 11-13)
權(quán)利要求
1.一種用于處理鹽堿地的微藻的培養(yǎng)基，其特征在于所述的微藻為柱孢藻、念珠 藻、螺旋藻或微鞘藻，其中柱孢藻的培養(yǎng)基配方為硝酸銨 0.5-4g/L 氯化鈉 0.25-2.0g/L 磷酸二氫鉀 0.01_0.09g/L 硫酸鎂 0.01-0.05g/L 氯化鈣 0.01-0.05g/L 乙酸鈉 0.005-0.03g/L 尿素 0.02-0.08g/L 微量元素 0.5-2ml/L 念珠藻的配方為硝酸鉀 0.05-0.5g/L 氯化鈣 0.003-0.03g/L 磷酸氫二鉀 0.01-0.8g/L 氯化鈉 0.25-2.0g/L 磷酸二氫鉀 0.07-0.3g/L 氯化鐵 0.001-0.01g/L 硫酸鎂 0.02-0.06g/L 萘乙酸 0.2-0.6mg/L 微量元素 0.5-2ml/L 螺旋藻的培養(yǎng)基配方為 碳酸氫鈉 5-35g/L氯化鈉 0.5-3.0g/L 碳酸鈉 l_9g/L硫酸鎂 0.05-0.2g/L 磷酸氫二鉀 0.1-1.8g/L 氯化鈣 0.01-0.09g/L 硝酸鈉 0.8-4.0g/L 赤霉素 0.05-0.4mg/L 微量元素 0.5-2ml/L 微鞘藻的配方為硝酸銨0.5-4.0g/L 硫酸鎂 0.01-0.08g/L磷酸氫二鉀 0.01-0.08g/L 氯化鈣 0.01-0.06g/L 乙二胺四乙酸二鈉0.01-0.3g/L氯化鐵0.001-0.01g/L 蛋白胨0.6-1.5g/L氯化鈉 l_4g/L微量元素 0.5-2ml/L
2.如權(quán)利要求1所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，包括如下步驟(1)篩選固氮能力強(qiáng)的微藻作為藻種；(2)針對(duì)不同藻種配制培養(yǎng)基，對(duì)所選藻種做適應(yīng)性馴化培養(yǎng)，并選取鏡檢活性較強(qiáng) 的藻種進(jìn)行擴(kuò)大繁殖；(3)采用待處理地區(qū)水源作為培養(yǎng)基，將藻種與培養(yǎng)基按體積比為1 4-1 9的比 例接種，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大繁殖培養(yǎng)；(4)將擴(kuò)繁培養(yǎng)后的藻種投入到微藻養(yǎng)殖池塘中；(5)在待改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，將當(dāng)?shù)氐乃匆臌}堿地的處理單元中；(6)在處理單元內(nèi)設(shè)置微藻引入管，通過微藻引入管將微藻投撒在鹽堿地中；(7)在距地面深度為0.2-0.8米處，設(shè)置排水管，排水管上安裝有閥門，排水管與排 灌系統(tǒng)的排水溝連通；(8)微藻在鹽堿地中經(jīng)過7-12天生長(zhǎng)繁殖后，開啟排水管上的閥門，排干剩余水 份，使微藻沉積在土壤表層，本輪次微藻改良過程結(jié)束。
3.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于所述的固氮能力強(qiáng)的微藻優(yōu)選柱孢藻、念珠藻、螺旋藻、微鞘藻。
4.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于對(duì)藻種的適應(yīng)性馴化 培養(yǎng)包括如下步驟(1)將培養(yǎng)基中氯化鈉的含量從0.25-4g/L逐漸提高到5-12g/L，進(jìn)行耐鹽度馴化；(2)降低培養(yǎng)基中氮磷含量至待處理水質(zhì)氮磷含量的5-2倍的馴化；(3)將待處理地區(qū)水源經(jīng)無菌過濾后作為培養(yǎng)基進(jìn)行適應(yīng)環(huán)境的馴化；(4)用待處理地區(qū)水源不經(jīng)處理作為培養(yǎng)基對(duì)微藻進(jìn)行環(huán)境馴化；上述馴化均進(jìn)行3-5個(gè)周期。
5.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁是在溫度 為23-33°C，光照為8000-30000勒克斯，pH為7_10的條件下，在密閉反應(yīng)容器中培養(yǎng) 5-9 天；
6.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于所述的微藻養(yǎng)殖池塘 的體積優(yōu)選在5-20m3，接種到養(yǎng)殖池塘中的藻種比例優(yōu)選1 80-1 200，在露天環(huán)境 中養(yǎng)殖8-20天。
7.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于鹽堿地處理單元筑壩 的高度優(yōu)選30-40cm，引入到鹽堿地處理單元中的水深為3-8cm。
8.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于在鹽堿地中投撒微藻 時(shí)的流速為40-60L/min，接種量為0.03_0.08g/m2。
9.如權(quán)利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于排水管之間可平行設(shè) 置，也可交錯(cuò)設(shè)置，或在處理單元內(nèi)的四周設(shè)置，排水管上每隔1-2米開有排水口，排 水管平行設(shè)置時(shí)管道間距優(yōu)選5-8米。
10.如權(quán)利要求9所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于排水管道選擇抗壓 以及抗鹽堿腐蝕的材料，優(yōu)選PVC材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的馴化方法及其應(yīng)用，包括配制培養(yǎng)基，對(duì)篩選出的藻種進(jìn)行耐鹽度馴化、降低氮磷含量馴化以及適應(yīng)待處理水質(zhì)等馴化，經(jīng)過逐級(jí)放大培養(yǎng)后，將藻種引入鹽堿地中，微藻利用光合作用大量繁殖，并吸收固定大氣及水源中的氮磷元素，經(jīng)繁殖后將微藻養(yǎng)殖水排掉微藻沉積在土壤中，此藻含有大量的氮磷等元素，用本發(fā)明方法一次處理后，土壤中氮增加了18-23％，磷增加了11-15％，全鹽量下降了12-30％，即避免了水洗法造成的營(yíng)養(yǎng)元素丟失，又避免了施用化肥對(duì)土地造成的板結(jié)及對(duì)水源和環(huán)境造成的二次污染，經(jīng)多次處理可使土壤肥力逐漸得到增強(qiáng)，并可加快土壤恢復(fù)，最終達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的目的。
文檔編號(hào)C12N1/12GK102010829SQ20101026352
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者單東杰, 李濤 申請(qǐng)人:北京芳能科技有限公司