专利名称：陆生固氮蓝藻固沙的新方法
技术领域：
本发明涉及一种陆生固氮蓝藻固沙的新方法，适用于干旱区防沙、固沙的生物技术领域。
背景技术：
进行沙漠化防治，目前主要的措施有物理防护如沙障、草方格的设置。特点是见效快，但是投入较大，大范围使用受阻；化学防护如化学结皮的喷洒，在沙面形成一种不透性的薄膜，进而起到沙面固定的作用。特点是见效快，但是投入大，有的化学固沙剂对环境有污染，目前正在试用过程中。生物防护主要是在沙漠的边缘或腹地种植防护林，降低沙漠的风速，防止沙漠起沙，进而达到固沙的目的。这几种方法各有利弊，目前的防沙工程多以生物防沙和物理防沙共同使用，达到综合治理的目的。
微生物结皮(或藻结皮)是荒漠地区土壤表面由于蓝藻及绿藻类等微生物的生长而形成的土壤层块，它是土壤拓植演替中的重要结构，对土壤理化性质和肥力起着重要作用，同时它也是沙土固定的重要标志，对土壤抗侵蚀性能的提高有着显著功效。
发明内容
本发明目的在于，提供陆生固氮蓝藻固沙的新方法，该方法旨在利用陆生固氮蓝藻等微生物技术实现固定、半固定沙漠地区流沙的快速固定及固定、半固定沙区中工程扰动区域的生态修复，是一种全新的防沙理念，严格意义上来讲，它属于生物防沙的范畴。土壤微生物常常聚集土壤颗粒而形成生物土壤结皮(Biological soil crusts)，尤其是在苛刻的、维管束植物斑点分布的缺水环境中。生物土壤结皮被广泛认为在干旱生态系统中最具重要生态学意义，它能改变湿度和营养循环。它借助沙漠有限的降水，人工施加固氮蓝藻后，自行进行光合作用，生长，而产生结皮，进而达到增加土壤有机质，改善土壤结构，防沙固沙的目的。以陆生固氮蓝藻为主体的微生物类群(包括陆生固氮蓝藻、丝状绿藻、细菌、真菌、地衣和苔藓等)形成的生物土壤结皮在干旱、贫瘠的荒漠环境中生存、生长，对干旱荒漠区流沙的固定、土壤的拓植、发育及环境改良中具有不可替代的作用。该方法目前已在新疆古尔班通古特沙漠进行了野外试验，已经达到了初步的效果。有效的利用生物资源，利用自然法则，进行沙漠化防治，前景十分看好。
本发明所述的陆生固氮蓝藻固沙的新方法，该方法按下列步骤进行a、蓝藻培养所用藻种为眼点伪枝藻(Scytonema ocellatumLynbye)，分离自新疆古尔班通古特沙漠的天然沙漠结皮，以液体或固体形式在常规光照培养室内进行，采用常规IAM收集培养基培养、分离，获得纯培养物；b、藻种的扩大培养，采用De培养基，进行单种培养，接种藻种纯培养物，培养温度25-28℃，光照强度3500-8000lux；c、接种环境沙质土，年降水量≥100mm，冬季降雪15-20cm的扰动沙丘活化区取沙样品，用Φ1mm筛去除大颗粒杂物，15Mpa，50min湿热灭菌后，接种固氮蓝藻培养物，以自然光或3500-8000lux人工光源光照，温度18-25℃，保持湿度，7-20天沙样表面形成1.5-2.1mm厚深绿色藻结皮，完全固化沙表面；接种时间每年春季3月-4月，积雪融化后及春季降雨前；接种量藻体鲜重3-5gm-2，采用防风措施以保藻类成活。
本发明所述的陆生固氮蓝藻固沙的新方法是利用原核微生物，即荒漠土壤结皮中主要类群陆生固氮蓝藻的培养物进行快速固沙。陆生固氮蓝藻作为不良环境的先锋和荒漠区的拓植者，具有抗干旱、耐贫瘠的特点，可在降水量90-110毫米的沙地环境中，充分利用有限的水分和光能迅速生长，在缺水时则处于休眠状态而不会死亡，这是其它植物无法比拟的。当陆生固氮蓝藻生长形成1.5-2.1mm厚以上结皮时，流沙得以固定。利用陆生固氮蓝藻固沙是根据固定、半固定沙漠地区生态系统中生物自然演化的规律，即从流沙到全固定区，生物区系以蓝藻为主体的微生物结皮——地衣——苔藓——小灌木阶梯式水平分布，发挥或强化荒漠区自然的生态工程师的作用，而不是传统的造林绿化方法。这种方法可用于半固定沙漠向流沙区拓展和工程扰动区的生态恢复。
具体实施例方式
实施例a、蓝藻培养所用藻种为已有的眼点伪枝藻(Scytonema ocellatumLynbye)，该藻属于伪枝科(Scytonemataceae)的伪枝藻属(ScytonemaAg.)，分离自新疆古尔班通古特沙漠的天然沙漠结皮，以液体或固体形式在常规光照培养室内进行，采用常规IAM收集培养基培养、分离，获得纯培养物；b、藻种的扩大培养，采用De培养基，进行单种培养，接种藻种纯培养物，培养温度25-28℃，光照强度3500-8000lux；c、接种环境沙质土，年降水量≥100mm，冬季降雪15-20cm的扰动沙丘活化区取沙样品，用Φ1mm筛去除大颗粒杂物，15Mpa，50min湿热灭菌后，接种固氮蓝藻培养物，以自然光或3500-8000lux人工光源光照，温度18-25℃，保持湿度，7-20天沙样表面形成1.5-2.1mm厚深绿色藻结皮，完全固化沙表面；接种时间每年春季3月-4月，积雪融化后及春季降雨前；接种量藻体鲜重3-5gm-2，采用防风措施以保藻类成活。模拟取样点降水量100毫米，补充水分，可形成覆盖沙表面35％左右的结皮；蓝藻培养物直接接种于实验区，一年可形成斑点状结皮覆盖度为25-30％。藻种保藏在固体培养基，室温弱光下保存，6-8个月转移一次。
陆生固氮蓝藻具有光合作用、生物固氮量大，光能利用率远高于高等植物，生物固氮量仅次于豆科植物-根瘤菌共生固氮系统(如眼点伪枝藻固氮活性达535μmol C2H4g-1.h-1)将天然藻结皮中的优势蓝藻分离培养，在已有De培养基中，温度25℃，光照强度3500-8000lux下，蓝藻9-12天生长量最大，培养物接种沙表面7-20天可形成1.5-2.1mm厚深绿色藻结皮，完全固化沙表面，接种于自然沙表面，一年可形成斑点状结皮，蓝藻接种后采用防风措施以保藻类成活，有利于结皮的快速形成。
权利要求
1.一种陆生固氮蓝藻固沙的新方法，其特征在于该方法按下列步骤进行a、蓝藻培养所用藻种为眼点伪枝藻(Scytonema ocellatumLynbye)，分离自新疆古尔班通古特沙漠的天然沙漠结皮，以液体或固体形式在常规光照培养室内进行，采用常规IAM收集培养基培养、分离，获得纯培养物；b、藻种的扩大培养采用De培养基，进行单种培养，接种藻种纯培养物，培养温度25-28℃，光照强度3500-8000lux；c、接种环境沙质土，年降水量≥100mm，冬季降雪15-20cm的扰动沙丘活化区取沙样品，用Φ1mm筛去除大颗粒杂物，15Mpa，50min湿热灭菌后，接种固氮蓝藻培养物，以自然光或3500-8000lux人工光源光照，温度18-25℃，保持湿度，7-20天沙样表面形成1.5-2.1mm厚深绿色藻结皮，完全固化沙表面；接种时间每年春季3月-4月，积雪融化后及春季降雨前；接种量藻体鲜重3-5gm-2，采用防风措施以保藻类成活。
全文摘要
本发明涉及一种陆生固氮蓝藻固沙的新方法，该方法是由蓝藻培养、接种环境、接种时间及接种量的步骤完成，利用陆生固氮蓝藻等微生物技术实现固定、半固定沙漠地区流沙的快速固定及固定、半固定沙区中工程扰动区域的生态修复。它借助沙漠有限的降水，人工施加固氮蓝藻后，自行进行光合作用，生长，而产生结皮，进而达到增加土壤有机质，改善土壤结构，防沙固沙的目的。以陆生固氮蓝藻为主体的微生物类群(包括陆生固氮蓝藻、丝状绿藻、细菌、真菌、地衣和苔藓等)形成的生物土壤结皮在干旱、贫瘠的荒漠环境中生存、生长，对干旱荒漠区流沙的固定、土壤的拓植、发育及环境改良中具有不可替代的作用。
文档编号C12N1/12GK1734021SQ20051009125
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者杨玉锁, 蒋进, 徐新文, 雷加强 申请人:中国科学院新疆生态与地理研究所