专利名称：一种柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的驯化方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种通过微藻改良盐碱地，从而提高盐碱地土壤肥力的方法；特 别涉及一种用固氮蓝藻改良盐碱地的方法。
背景技术：
盐碱地在世界各地分布很广，遍及六大洲的30多个国家。主要分布在印度、巴 基斯坦、俄罗斯、南非等国家，总面积约9.56亿公顷。其中印度和巴基斯坦两国有809 万公顷，俄罗斯750万公顷。美国西部的盐碱地面积占灌溉区面积的一半左右，每年因 盐碱产量降低25%以上。土地盐碱化是构成土地荒漠化的重要组成部分，严重威胁着当 地农牧业生产，民族经济的繁荣与发展以及生态环境的改善一系列重大问题的解决。长 期以来，国内外科学家对盐碱地的改良进行了多方面的探索与研究。在20世纪初对盐 碱地的地理分布、形成原因、演变过程及发生学特性进行了多方面研究。30年代建立了 以水利工程、土壤改良为中心的灌溉、水质、防渗及排灌防盐工程系统(挖渠、明沟、 暗管、打井提水等)。近40年来，前苏联、美国一些经济较发达的国家用物理、化学及 农业措施改良盐碱地，如施用工业副产品(矿渣、石膏)作土壤改良剂，并配清水冲洗盐 碱，以改善土壤理化性质。但这些措施需要较大的物力，财力及大量淡水，也难以广泛 应用。在上世纪50年代前苏联就筛选出一些耐盐碱植物，如碱冰草、多花黑麦草、茅 草、河粒伯苜蓿等。美国曾选出滨藤、密叶滨藤等耐盐植物，目前仍处于研究阶段，尚 未应用于生产。我国有各类富含盐碱土地面积约有3460万平方公里，主要分布在松嫩平 原、黄淮海地区、西北地区的新疆、甘肃、宁夏、青海、华北的内蒙古、山西、河北和 东北三省，全国有17个省(区)有面积不等的盐碱地，迄今为止还有80%左右盐渍土尚 未得到开发利用。盐碱地土壤结构黏滞，通气性差，土壤中好气性微生物活动性差。盐 碱地按盐度分为以下三种轻度盐化土，土壤含盐量0.1-0.2% ；中度盐化土，土壤含盐 量0.2-0.4%;重度盐化土，土壤含盐量0.4-0.6%;(我国大多数以30厘米土壤耕层来计 算含盐量。)现有的治理盐碱地的主要方法中，物理方法采用的水洗排盐容易造成土壤 营养成分的缺失，且需要较大的物力和财力，而化学方法采用的施肥或者平衡酸碱容易 造成土壤板结和过高的治理费用。物理和化学的方法虽然可以暂时性的改变土壤的盐碱 度，但并不能从本质上改变原来盐碱地的土壤肥力。
发明内容
为了克服现有技术中水洗带来的养分流失及化学处理法造成的土地板结的缺 陷，本发明提供了一种利用固氮蓝藻生物改良盐碱地增加土壤肥力的方法，根据固氮蓝 藻的特征，筛选出几种生物活性及固氮能力较强的蓝藻藻种，通过调整培养基配方，对 其进行耐盐度驯化、降低氮磷含量驯化以及适应待处理水质等驯化，经过逐级放大培养 后，将藻种引入盐碱地中，固氮蓝藻利用光合作用大量繁殖，并吸收、固定大气和水源 中的氮元素及水源中的磷元素，经过一段时间的养殖以后，水分逐渐渗透到土壤下层，待将多余水分通过排水管排放掉以后，微藻便沉积在土壤中，此时微藻里含有丰富的氮 磷等营养元素，腐烂的微藻降解之后，可大大提高盐碱地中的氮磷含量，渗透的及排掉 的微藻养殖水还可将土壤中的盐碱带走，经过反复多次的微藻改良处理，可使土壤肥力 逐渐得到增强，并可从根本上解决土壤盐碱化的问题，最终达到改善生态环境的目的 (见图1)。本发明的目的之一是提供一种养殖柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的培养 基；本发明的目的之二是提供一种柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的驯化方法及 其应用，即用驯化后的柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻处理盐碱地的方法。本发明所述的利用微藻进行生物改良，增加盐碱地土壤肥力的方法，是通过以 下步骤实现的步骤1、筛选藻种首先选择固氮蓝藻作为改良盐碱地的基本藻属，本发明优 选柱孢藻、念珠藻、螺旋藻、微鞘藻作为藻种，柱孢藻植物体为不定形胶质块，生物量 最高时可达到2.5g(干重)/L，细胞平均含氮量为8.1% (w/w)，柱孢藻经驯化后适合生 长在土壤、静止或流水水体，较适于处理轻度盐碱地；念珠藻幼植物体为球形，成熟后 扩展成具皱褶的片状，生物量最高时可达到2.2g(干重)/L，细胞平均含氮量为8.4% (w/ W)，念珠藻经驯化后适合生长在潮湿土壤、沙地、草地，适用于轻度或中度盐碱地；螺 旋藻藻丝有规则的螺旋卷曲，生物量最高时可达到2.0g(干重)/L，细胞平均含氮量为 9.2% (w/w),螺旋藻经驯化后适合生长在静止或流动的水体，潮湿土壤上，盐湖混生或 在其他藻类中，适用于中度或重度盐碱地；微鞘藻植物体为丝体单条，匍匐或形成暗绿 色的卷曲植物体，通常彼此黏合，生物量最高时可达到1.8g(干重)/L，细胞平均含氮量 为9.7% (w/w)，微鞘藻经驯化后适合生长在潮湿土壤上，适用于重度盐碱地。本发明的 藻种采集于华北京津冀地区，经自行分离纯化后，选取生长良好，遗传性状稳定，生长 周期短，积累的生物量高，培养条件宽泛，且具有固氮特性的微藻为优选藻种。根据不同的藻种配制培养基，并进行6-12天的生长繁殖。步骤2实验室藻种驯化(1)耐盐度驯化针对不同盐碱地的盐碱度选择相应的藻种，并针对该藻种配 制培养基，培养条件为温度23-33°C，光照8000-30000勒克斯，pH : 7-10,经过3-5 个生长周期的驯化后，选取镜检活性较强(色素体较完整，细胞形态优秀)的藻种做进一 步驯化。(2)逐步降低培养基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷浓度降低到待处理水质 浓度的5-2倍，培养条件在自然环境下，经过3-5个生长周期的驯化后，选取镜检活性较 强的藻种做进一步驯化。(3)将取自当地的水源经无菌过滤，作为驯化培养基，培养基的营养元素为当地 水源主要的营养元素。培养条件为自然环境下，经过3-5生长周期的驯化后，选取镜检 活性较强的藻种做进一步驯化。(4)用当地的水源，不做任何处理，作为驯化培养基。藻种培养条件为自然环境 下。经过3-5生长周期，驯化阶段结束。步骤3、实验室扩繁采用当地水源将藻种与培养基按体积比为1 4-1 9的比例接种，培养液体系为60-100L，培养条件为温度24-33°C，光照10000-35000勒克 斯，pH为7-10，在密闭反应容器中培养5-9天后，培养液中微藻的细胞干重最高可达到 1.0-3.2g/L。步骤4、池塘开放培养将实验室培养的藻种按1 80-1 200的比例投入到 微藻养殖池塘中，池塘体积优选在5-20m3，露天环境下养殖8-20天。池塘开放池中微 藻的细胞干重最高可达到0.5-2.7g/L。将池塘养殖的微藻作为盐碱地改良的种源。步骤5、在将被改良的盐碱地单元周围建坝围栏，以(50-100) X (50-100)米为 一个处理单元，筑坝的高度优选30-40cm。步骤6、修建排灌设施除正常的排灌设施外，本发明还需要在处理单元内设 置微藻引入管以及潜水层排水管(暗管)，排水管之间可平行设置，也可交错设置，或在 处理单元内的四周设置，平行管道的间距为5-8米，在排水管可设置排水口，排水口上 可安装阀门，排水口之间间隔为1.0-2.0米，深度为0.2-0.8米，排水管与排灌系统的排水 沟连通，排水沟的深度应大于排水管的深度，以便排水管中的余水能顺利排出。排水管 道可选择抗压以及抗盐碱腐蚀材料，如PVC材料等。步骤7、引入水源将当地的水源通过灌溉系统，引入盐碱地的处理单元中， 维持水面深度3-8cm为宜。步骤8、引入藻种将扩大培养后的微藻从池塘养殖系统，通过微藻引入管， 以40-60L/min的流速投撒在盐碱地中，一般情况下，每一个处理单元藻种接种量为 0.03-0.08g/m2。步骤9、微藻经过7-12天生长，大量吸收灌溉水及空气中的氮、磷，同时盐碱 地表层的水分也逐渐渗透到土壤中，开启排水管上的阀门，排干剩余水份，微藻便沉积 在土壤表层10-15cm处。本轮次微藻改良过程结束。使用本发明方法，可根据盐碱地的开发使用目的，重复上述6-9步骤。本发明藻种驯化和扩繁阶段不受时间条件影响，盐碱地改良处理阶段一般在春 夏秋季节实施，如遇到极端气候影响，则加大藻种投入量或者延长微藻生长周期。用本发明方法处理盐碱地，可使盐碱地表层土壤(10-15cm)的肥力明显增 加，同时，养殖微藻用水在排出时还可将盐碱地中的大量盐份带走，经测定，一次微 藻处理后，盐碱地的中的氮含量，比不经过微藻处理的土壤增加了 18-23%，磷增加了 11-15%,全盐量下降了 12-30%，而利用化学方法处理，取得相同增肥效果，需要在相 同面积上施加50-100kg的磷石膏或者尿素，本发明可根据待种植植物对土壤的需要进行 多次微藻处理，以增加处理单元中的微藻生物量，提高单位系统对盐碱地的改善效果。 用本发明方法处理盐碱地，能够有效降低治理成本，微藻的改良技术不但增加了土壤中 的氮磷含量，还避免了物理水洗法造成的土地营养元素丢失，又能够有效避免长期施用 化肥对土地造成的板结作用及对水源和环境造成的二次污染。如果长期使用本发明方法 改良盐碱地，可以逐步增加土壤肥力，提高种植效果。本发明处理盐碱地的方法，将会 为加快盐碱地土壤恢复、扩大沿海地区的耕种面积、进而改善整个盐碱地区的生态环境 做出积极的贡献。
图1为微藻改良盐碱地工艺流程示意2轻度盐碱地改良前后氮含量变化图3轻度盐碱地改良前后磷含量变化图4轻度盐碱地改良前后全盐量变化图5较中度盐碱地改良前后氮含量变化图6较中度盐碱地改良前后磷含量变化图7较中度盐碱地改良前后全盐量变化
图8较重度盐碱地改良前后氮含量变化图9较重度盐碱地改良前后磷含量变化图10较重度盐碱地改良前后全盐量变化图11重度盐碱地改良前后氮含量变化图12重度盐碱地改良前后磷含量变化图13重度盐碱地改良前后全盐量变化
具体实施例方式实施例1用柱孢藻处理天津滨海新区沧浪渠周边的盐碱地，该地区的土壤含氮量约为 0.2%,含磷量约为0.071%，含盐量约为1.5%，含钾量约为0.6%，为轻度盐碱地，较好 的处理时间为春季3月-6月。步骤1、实验室藻种培养配制养殖柱孢藻的基础培养基，FN30培养基配方为硝酸铵0.5_4g/L 氯化钠 0.25_2.0g/L磷酸二氢钾0.01_0.09g/L 硫酸镁 0.01_0.05g/L氯化钙0.01_0.05g/L 乙酸钠 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为氯化铁4_7mg 钼酸钠 0.1_0.4mg氯化锰 l_5mg 乙二胺四乙酸二钠 40_95mg硫酸锌0.3-1.5mg 氯化钴 0.02_0.2mg加蒸馏水定容至IL以初始藻液OD为0.1，在2L三角瓶中，温度为30°C，光照为20000勒克斯， pH为8.5的条件下，培养7天，选取镜检活性较强(色素体较完整，细胞形态优秀)的藻 种对其进行耐盐度驯化。步骤2 按盐碱地的用途对柱孢藻进行适应性驯化(1).耐盐度驯化针对轻度盐碱地的情况，逐渐增加基础培养基中氯化钠的含 量，对柱孢藻进行适应盐碱度的培养，使其能够逐渐适应越来越高的盐度，并仍能保持 高速生长繁殖，其耐盐度驯化培养基配方为硝酸铵0.5_4g/L 硫酸镁 0.01_0.05g/L
磷酸二氢钾0.01_0.09g/L 乙酸钠 0.005_0.03g/L氯化钙0.01_0.05g/L 微量元素 0.5_2ml/L尿素 0.02_0.08g/L氯化钠从2g/L逐渐增加到6g/L经耐盐度驯化后，选取镜检活性较强(色素体较完整，细胞形态优秀)的藻种做 进一步驯化。(2).逐步降低培养基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷等元素的终浓度降低 到当地水质的浓度，微量元素不添加。硫酸镁0.01_0.05g/L 氯化钙 0.01_0.05g/L乙酸钠0.005_0.03g/L 氯化钠 5_6g/L尿素0.02_0.08g/L硝酸铵参照当地水质中的氮含量逐级降低到当地水中的5-2倍；磷酸二氢钾参照当地水质中的磷含量逐级降低到当地水中的5-2倍；培养条件在自然环境下，经过3-5个生长周期的驯化后，选取镜检活性较强的 藻种做进一步驯化。(3).将取自当地的水源经过无菌过滤，作为驯化培养基，培养基的营养元素为 当地水源主要的营养元素，培养条件为自然环境下，经过3-5个生长周期的驯化后，选 取镜检活性较强的藻种做进一步驯化。(4)用当地的水源，不做任何处理，作为驯化培养基，藻种培养条件为自然环境 下，经过3-5生长周期，驯化阶段结束。将选取的镜检活性较强的藻种进行扩繁培养。步骤3、实验室扩繁采用当地水源将藻种与培养基按体积比为1 9的比例接种，培养液体系为 80L，培养温度为30°C，光照为10000勒克斯，pH为8.5。在密闭反应容器中培养7天 后，培养液中的柱孢藻达到细胞干重为1.0-2.5g/L。步骤4、池塘开放培养将实验室培养的藻种按1 200的比例投入到微藻养殖 池塘中，池塘体积优选在10m3，露天环境下养殖8-12天。池塘中柱孢藻的细胞干重为 0.6-1.5g/L,将池塘养殖的微藻作为盐碱地改良的种源。步骤5:在将被改良的盐碱地单元周围建坝围栏，以50X50米为一个处理单 元，筑坝的高度优选30cm，利用常规的排灌设施，将当地的水源引入盐碱地的处理单元 中，维持水面深度8cm为宜，将扩大培养后的柱孢藻通过微藻引入管从池塘养殖系统引 入到盐碱地处理单元中，微藻流速为60L/min，每一个处理单元藻种接种量为0.05g/m2。 在距地面深度为0.5米处，设置有潜水层排水管，排水管上安装有阀门，在排水管上每隔 1米开有排水口，排水管之间平行设置，管道间距为5米。步骤6、经过9天生长后，本轮次改良处理结束。开启排水管上的阀门，排干剩 余水份，柱孢藻沉积在土壤表层。经检测，该单元表层土壤15cm处(10-20cm地表土)中的氮含量平均为0.24%， 磷含量为0.071%，盐碱度为1.32%，而未经过微藻处理的土壤氮含量为0.2%，磷含量为 0.071%,盐碱度为1.5%，改良后的土壤氮增加了 18%，磷增加了 12%，盐碱度降低了 12%。(见图 2-4)
本发明藻种驯化和扩繁阶段不受时间条件影响，盐碱地改良处理阶段一般在春 夏秋季节实施。如遇到极端气候影响，则加大藻种投入量或者延长微藻生长周期。实施例2用念珠藻山东烟台周边盐碱地区，该地区的土壤含氮量约为0.17%，含磷量约 为0.073%，含盐量约为2.3%，含钾量约为0.52%，为较中度盐碱地，较好的处理时间为 春季3月-6月。步骤1、实验室藻种培养配制养殖念珠藻的基础培养基，FN31培养基配方为硝酸钾0.05_0.5g/L 氯化钙 0.003_0.03g/L磷酸氢二钾0.01_0.8g/L 氯化钠 0.25_2.0g/L磷酸二氢钾0.07_0.3g/L 氯化铁 0.001-0.0lg/L硫酸镁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为硼酸150_500mg 硫酸铜 2-lOmg氯化锰60_200mg 钼酸铵 1.5_7.5mg硫酸锌 4_20mg加蒸馏水定容至IL初始藻液OD为0.1，在2L三角瓶中，在温度为25°C，光照为10000勒克斯， pH为8.0的条件下，培养8天，选取镜检活性较强(色素体较完整，细胞形态优秀)的 藻种对其进行耐盐度驯化。步骤2 按盐碱地的用途对念珠藻进行适应性驯化(1).耐盐度驯化，其耐盐度驯化培养基配方为硝酸钾0.05-0.5g/L 氯化钙 0.003_0.03g/L磷酸氢二钾0.01_0.8g/L 氯化铁 0.001-0.0lg/L磷酸二氢钾0.07_0.3g/L 硫酸镁 0.02_0.06g/L萘乙酸 0.2_0.6mg/L氯化钠从2g/L逐渐增加到8g/L微量元素0.5_2ml/L经耐盐度驯化后，选取镜检活性较强的藻种做进一步驯化。(2).逐步降低培养基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷等元素的终浓度降低 到当地水质的浓度，微量元素不添加。氯化钙0.003_0.03g/L 氯化铁 0.001-0.0 lg/L硫酸镁0.02_0.06g/L 萘乙酸 0.2_0.6mg/L氯化钠6_8g/L硝酸钾参照当地水质中的氮含量逐级降低到当地水中的5-2倍；磷酸盐参照当地水质中的磷含量逐级降低到当地水中的5-2倍；培养条件在自然环境下，经过3-5个生长周期的驯化后，选取镜检活性较强的 藻种做进一步驯化。(3).将取自当地的水源经过无菌过滤，作为驯化培养基进一步驯化，方法同实 施例1 ；
(4)用当地的水源，作为驯化培养基进一步驯化，方法同实施例1;将选取的镜检活性较强的藻种进行扩繁培养。步骤3、实验室扩繁采用当地水源将藻种与培养基按体积比为1 8的比例接 种，培养液体系为80L，培养温度为25°C，光照为10000勒克斯。在密闭反应容器中培 养9天后，培养液中的念珠藻细胞干重可达到1.5-2.0g/L步骤4、池塘开放培养将实验室培养的藻种按1 150的比例投入到微藻养殖 池塘中，池塘体积优选在15m3，露天环境下养殖10-15天，池塘开放池中微藻的细胞干 重可达到0.6-1.5g/L。将池塘养殖的微藻作为盐碱地改良的种源。步骤5:在将被改良的盐碱地单元周围建坝围栏，以60X60米为一个处理单元， 筑坝的高度优选32cm，利用常规的排灌设施，将当地的水源引入盐碱地的处理单元中，维 持水面深度6cm为宜，将扩大培养后的念珠藻以50L/min的流速从池塘养殖系统引入到盐 碱地处理单元中，藻种接种量为0.04g/m2。在距地面深度为0.6米处，设置有潜水层排水 管，排水管上安装有阀门，在排水管上每隔2米开有排水口，排水管交错设置。步骤6、经过8天生长后，本轮次改良处理结束。开启排水管上的阀门，排干剩 余水份，念珠藻沉积在土壤表层。经检测，该单元表层土壤15cm处(10-20cm地表土)中的氮含量平均为0.2%， 磷含量为0.082%，盐碱度为1.7%，而未经过微藻处理的土壤氮含量为0.17%，磷含量为 0.073%,盐碱度为2.3%，改良后的土壤氮增加了 19%，磷增加了 13%，盐碱度降低了 25%。(见图 5-7)实施例3用螺旋藻处理天津滨海新区太平镇养殖场周边的盐碱地，该地区的土壤含氮量 约为0.13%，含磷量约为0.069%，含盐量约为4.4%，含钾量约为0.75%，为较重度盐碱 地，较好的处理时间为春季3月-6月。步骤1、实验室藻种培养配制养殖螺旋藻的基础培养基，FN32培养基配方为碳酸氢钠5_35g/L 氯化钠 0.5_3.0g/L碳酸钠l-9g/L 硫酸镁 0.05_0.2g/L磷酸氢二钾0.1_1.8g/L 氯化钙 0.01_0.09g/L硝酸钠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为硼酸l-5mg 氯化铁 150_800mg硫酸锌0.04-0.3mg 钼酸钠 5_40mg硫酸锰0.35_2.5mg 氯化钴 3.5-lOmg硫酸铜0.02_0.09mg加蒸馏水定容至IL初始藻液OD为0.1，在2L三角瓶中，在温度为33°C，光照为30000勒克斯， pH为9.0的条件下，培养9天，选取镜检活性较强的藻种对其进行耐盐度驯化。步骤2 按盐碱地的用途对念珠藻进行适应性驯化(1).耐盐度驯化，其耐盐度驯化培养基配方为
碳酸氢钠5_35g/L 硫酸镁 0.05_0.2g/L碳酸钠l_9g/L 氯化钙 0.01_0.09g/L磷酸氢二钾0.1_1.8g/L 赤霉素 0.05_0.4mg/L硝酸钠0.8_4.0g/L氯化钠从4g/L逐渐增加到10g/L微量元素0.5_2ml/L经耐盐度驯化后，选取镜检活性较强的藻种做进一步驯化。(2).逐步降低培养基中氮、磷等大量元素的含量，培养基配方为碳酸氢钠5_35g/L 硫酸镁 0.05_0.2g/L碳酸钠l_9g/L 氯化钙 0.01_0.09g/L赤霉素0.05_0.4mg/L 氯化钠 8.0_10g/L硝酸钠参照当地水质中的氮含量逐级降低到当地水中的5-2倍；磷酸氢二钾参照当地水质中的磷含量逐级降低到当地水中的5-2倍；培养条件在自然环境下，经过3-5个生长周期的驯化后，选取镜检活性较强的 藻种做进一步驯化。(3).将取自当地的水源经过无菌过滤，作为驯化培养基进一步驯化，方法同实 施例1 ；(4)用当地的水源，作为驯化培养基进一步驯化，方法同实施例1;将选取的镜检活性较强的藻种进行扩繁培养。步骤3、实验室扩繁采用当地水源将藻种与培养基按体积比为1 6的比例接 种，培养液体系为80L，培养温度为33°C，光照为30000勒克斯。在密闭反应容器中培 养8天后，培养液中的螺旋藻细胞干重可达到1.5-2.6g/L步骤4、池塘开放培养将实验室培养的藻种按1 200的比例投入到微藻养殖 池塘中，池塘体积优选在18m3，露天环境下养殖9-14天。池塘开放池中螺旋藻细胞干 重可达到1.2-2.7g/L，将池塘养殖的微藻作为盐碱地改良的种源。步骤5:在将被改良的盐碱地单元周围建坝围栏，以80X80米为一个处理单 元，筑坝的高度优选35cm，利用常规的排灌设施，将当地的水源引入盐碱地的处理单元 中，维持水面深度4cm为宜，将扩大培养后的念珠藻以50L/min的流速从池塘养殖系统 引入到盐碱地处理单元中，藻种接种量为0.05g/m2。在距地面深度为0.8米处，设置有 潜水层排水管，排水管上安装有阀门，在排水管上每隔2米开有排水口，排水管安置在 处理单元内的四周。步骤6、经过9天生长后，本轮次改良处理结束。开启排水管上的阀门，排干剩 余水份，螺旋藻沉积在土壤表层。经检测，该单元表层土壤15cm处(10-20cm地表土)中的氮含量平均为0.16%， 磷含量为0.077%，盐碱度为3.56%，而未经过微藻处理的土壤氮含量为0.13%，磷含量 为0.069%，盐碱度为4.4%，改良后的土壤氮增加了 23%，磷增加了 11%，盐碱度降低 了 19%。(见图 8-10)实施例4用微鞘藻处理辽宁营口周边的盐碱地，该地区的土壤含氮量约为0.12%，含磷 量约为0.064%，含盐量约为5.8%，含钾量约为0.83%，为重度盐碱地，较好的处理时间为春季3月-6月。步骤1、实验室藻种培养配制养殖微鞘藻的基础培养基，FN33培养基配方为硝酸铵0.5_4.0g/L 硫酸镁 0.01_0.08g/L磷酸氢二钾0.01_0.08g/L 氯化钙 0.01_0.06g/L乙二胺四乙酸二钠0.01_0.3g/L 氯化铁 0.001-0.01g/L蛋白胨0.6_1.5g/L 氯化钠l_4g/L微量元素0.5_2ml/L其中微量元素配制方法为硼酸1.5_4g 氯化锰 0.5_3.5g硫酸锌0.05_0.3g 硫酸铜 0.02-0.Ig硝酸钴0.01_0.8g加蒸馏水定容至IL初始藻液OD为0.1，在2L三角瓶中，在温度为25°C，光照为20000勒克斯， pH为8.0的条件下，培养8天，选取镜检活性较强的藻种对其进行耐盐度驯化。步骤2 按盐碱地的用途对微鞘藻进行适应性驯化(1).耐盐度驯化，其耐盐度驯化培养基配方为硝酸铵0.5_4.0g/L 硫酸镁 0.01_0.08g/L磷酸氢二钾0.01_0.08g/L 氯化钙 0.01_0.06g/L乙二胺四乙酸二钠0.01_0.3g/L 氯化铁 0.001-0.01g/L蛋白胨 0.6_1.5g/L氯化钠从6g/L逐渐增加到12g/L微量元素0.5_2ml/L经耐盐度驯化后，选取镜检活性较强的藻种做进一步驯化。(2).逐步降低培养基中氮、磷等大量元素的含量，培养基配方为硫酸镁0.01_0.08g/L 氯化钙 0.01_0.06g/L乙二胺四乙酸二钠0.01_0.3g/L 氯化铁 0.001-0.01g/L蛋白胨0.6_1.5g/L 氯化钠 10_12g/L硝酸铵参照当地水质中的氮含量逐级降低到当地水中的5-2倍；磷酸氢二钾参照当地水质中的磷含量逐级降低到当地水中的5-2倍；培养条件在自然环境下，经过3-5个生长周期的驯化后，选取镜检活性较强的 藻种做进一步驯化。(3).将取自当地的水源经过无菌过滤，作为驯化培养基进一步驯化，方法同实 施例1 ；(4)用当地的水源，作为驯化培养基进一步驯化，方法同实施例1;将选取的镜检活性较强的藻种进行扩繁培养。步骤3、实验室扩繁采用当地水源将藻种与培养基按体积比为1 4的比例接 种，培养液体系为80L，培养温度为25°C，光照为20000勒克斯。在密闭反应容器中培 养9天后，培养液中的微鞘藻细胞干重可达到1.5-3.2g/L。步骤4、池塘开放培养将实验室培养的藻种按1 100的比例投入到微藻养殖 池塘中，池塘体积优选在15m3。露天环境下养殖15-20天，池塘开放池中微鞘藻细胞干重可达到0.5-2.0g/L。将池塘养殖的微藻作为盐碱地改良的种源。步骤5 在将被改良的盐碱地单元周围建坝围栏，以100X 100米为一个处理单 元，筑坝的高度优选40cm，利用常规的排灌设施，将当地的水源引入盐碱地的处理单元 中，维持水面深度5cm为宜，将扩大培养后的微鞘藻以60L/min的流速从池塘养殖系统 引入到盐碱地处理单元中，藻种接种量为0.08g/m2。在距地面深度为0.5米处，设置有 潜水层排水管，排水管上安装有阀门，在排水管上每隔1米开有排水口，排水管之间平 行设置，管道间距为5米。步骤6、经过10天生长后，本轮次改良处理结束。开启排水管上的阀门，排干 剩余水份，微鞘藻沉积在土壤表层。经检测，该单元表层土壤15cm处(10-20cm地表土)中的氮含量平均为0.14%， 磷含量为0.074%，盐碱度为3.5%，而未经过微藻处理的土壤氮含量为0.12%，磷含量为 0.064%,盐碱度为5.8%，改良后的土壤氮增加了 20%，磷增加了 15%，盐碱度降低了 30%。(见图 11-13)
权利要求
1.一种用于处理盐碱地的微藻的培养基，其特征在于所述的微藻为柱孢藻、念珠 藻、螺旋藻或微鞘藻，其中柱孢藻的培养基配方为硝酸铵 0.5-4g/L 氯化钠 0.25-2.0g/L 磷酸二氢钾 0.01_0.09g/L 硫酸镁 0.01-0.05g/L 氯化钙 0.01-0.05g/L 乙酸钠 0.005-0.03g/L 尿素 0.02-0.08g/L 微量元素 0.5-2ml/L 念珠藻的配方为硝酸钾 0.05-0.5g/L 氯化钙 0.003-0.03g/L 磷酸氢二钾 0.01-0.8g/L 氯化钠 0.25-2.0g/L 磷酸二氢钾 0.07-0.3g/L 氯化铁 0.001-0.01g/L 硫酸镁 0.02-0.06g/L 萘乙酸 0.2-0.6mg/L 微量元素 0.5-2ml/L 螺旋藻的培养基配方为 碳酸氢钠 5-35g/L氯化钠 0.5-3.0g/L 碳酸钠 l_9g/L硫酸镁 0.05-0.2g/L 磷酸氢二钾 0.1-1.8g/L 氯化钙 0.01-0.09g/L 硝酸钠 0.8-4.0g/L 赤霉素 0.05-0.4mg/L 微量元素 0.5-2ml/L 微鞘藻的配方为硝酸铵0.5-4.0g/L 硫酸镁 0.01-0.08g/L磷酸氢二钾 0.01-0.08g/L 氯化钙 0.01-0.06g/L 乙二胺四乙酸二钠0.01-0.3g/L氯化铁0.001-0.01g/L 蛋白胨0.6-1.5g/L氯化钠 l_4g/L微量元素 0.5-2ml/L
2.如权利要求1所述的利用微藻改良盐碱地的方法，包括如下步骤(1)筛选固氮能力强的微藻作为藻种；(2)针对不同藻种配制培养基，对所选藻种做适应性驯化培养，并选取镜检活性较强 的藻种进行扩大繁殖；(3)采用待处理地区水源作为培养基，将藻种与培养基按体积比为1 4-1 9的比 例接种，进行实验室扩大繁殖培养；(4)将扩繁培养后的藻种投入到微藻养殖池塘中；(5)在待改良的盐碱地单元周围建坝围栏，将当地的水源引入盐碱地的处理单元中；(6)在处理单元内设置微藻引入管，通过微藻引入管将微藻投撒在盐碱地中；(7)在距地面深度为0.2-0.8米处，设置排水管，排水管上安装有阀门，排水管与排 灌系统的排水沟连通；(8)微藻在盐碱地中经过7-12天生长繁殖后，开启排水管上的阀门，排干剩余水 份，使微藻沉积在土壤表层，本轮次微藻改良过程结束。
3.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于所述的固氮能力强的微藻优选柱孢藻、念珠藻、螺旋藻、微鞘藻。
4.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于对藻种的适应性驯化 培养包括如下步骤(1)将培养基中氯化钠的含量从0.25-4g/L逐渐提高到5-12g/L，进行耐盐度驯化；(2)降低培养基中氮磷含量至待处理水质氮磷含量的5-2倍的驯化；(3)将待处理地区水源经无菌过滤后作为培养基进行适应环境的驯化；(4)用待处理地区水源不经处理作为培养基对微藻进行环境驯化；上述驯化均进行3-5个周期。
5.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于实验室扩繁是在温度 为23-33°C，光照为8000-30000勒克斯，pH为7_10的条件下，在密闭反应容器中培养 5-9 天；
6.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于所述的微藻养殖池塘 的体积优选在5-20m3，接种到养殖池塘中的藻种比例优选1 80-1 200，在露天环境 中养殖8-20天。
7.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于盐碱地处理单元筑坝 的高度优选30-40cm，引入到盐碱地处理单元中的水深为3-8cm。
8.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于在盐碱地中投撒微藻 时的流速为40-60L/min，接种量为0.03_0.08g/m2。
9.如权利要求2所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于排水管之间可平行设 置，也可交错设置，或在处理单元内的四周设置，排水管上每隔1-2米开有排水口，排 水管平行设置时管道间距优选5-8米。
10.如权利要求9所述的利用微藻改良盐碱地的方法，其特征在于排水管道选择抗压 以及抗盐碱腐蚀的材料，优选PVC材料。
全文摘要
本发明公开了一种柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的驯化方法及其应用，包括配制培养基，对筛选出的藻种进行耐盐度驯化、降低氮磷含量驯化以及适应待处理水质等驯化，经过逐级放大培养后，将藻种引入盐碱地中，微藻利用光合作用大量繁殖，并吸收固定大气及水源中的氮磷元素，经繁殖后将微藻养殖水排掉微藻沉积在土壤中，此藻含有大量的氮磷等元素，用本发明方法一次处理后，土壤中氮增加了18-23％，磷增加了11-15％，全盐量下降了12-30％，即避免了水洗法造成的营养元素丢失，又避免了施用化肥对土地造成的板结及对水源和环境造成的二次污染，经多次处理可使土壤肥力逐渐得到增强，并可加快土壤恢复，最终达到改善生态环境的目的。
文档编号C12N1/12GK102010829SQ20101026352
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者单东杰, 李涛 申请人:北京芳能科技有限公司