本发明涉及微藻养殖技术领域，尤其涉及一种微藻养殖方法。
背景技术：
在化石资源日益枯竭的现今，寻找可替代的绿色能源受到广泛重视。而微藻是一类具有重大应用价值的生物资源。
在微藻的养殖过程中，需要在营养液中补加无机盐和氮源磷源等成分。铵态氮在微藻体内可以直接被用来合成氨基酸，因而通常向营养液中添加铵态氮作为氮源。但微藻对铵态氮较为敏感，若铵态氮浓度较高，会对微藻细胞产生毒害作用，而若浓度较低则又无法满足微藻的生长需求。因而在微藻养殖过程中，通常通过频繁补加适宜浓度的铵态氮提供微藻生长所需的氮源，且常常还会由于补加不及时导致由于缺失氮源降低微藻产量。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于，提供一种微藻养殖方法，避免在微藻的养殖过程中频繁补加氮源，并且避免因氮源补加不及时导致微藻产量降低。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种微藻养殖方法，所述方法可以包括：
S1、根据待养殖微藻的特性，配置营养液A，所述营养液A不包含氮源，将所述营养液A的pH值调节至小于等于7.0，之后加入铵态氮和硝态氮作为氮源，配置成营养液B，其中营养液B中铵态氮的含量记为铵态氮初始含量，硝态氮的含量记为硝态氮初始含量，所述铵态氮初始含量低于所述硝态氮初始含量；
S2、向所述营养液B中接入所述待养殖微藻的藻种，进行养殖；
S3、养殖过程中监控养殖液中硝态氮的含量，若硝态氮的含量低于所述硝态氮初始含量，向养殖液中补加铵态氮，补加后养殖液中铵态氮的含量不高于所述铵态氮初始含量。
进一步的，S1中以氮元素计铵态氮与硝态氮的摩尔比为1∶3～1∶10。
进一步的，S3中，当硝态氮的含量低于所述硝态氮初始含量时，向养殖液中补加铵态氮和硝态氮的混合氮源，所述混合氮源中铵态氮的含量、硝态氮的含量、以及铵态氮与硝态氮的摩尔比分别与S1中所述铵态氮初始含量、所述硝态氮初始含量、所述摩尔比一致。
此外，S3还可以为，养殖过程中监控养殖液中铵态氮的含量，当铵态氮的含量低于所述铵态氮初始含量的10％时，向养殖液中补加铵态氮，并且补加后的铵态氮的含量不高于所述铵态氮初始含量。
进一步的，当铵态氮的含量低于所述铵态氮初始含量的40％，向养殖液中补加铵态氮。
优选的，S3中，在补加铵态氮之前，向养殖液中通入空气。
优选的，所述铵态氮选自尿素或者畜禽沼液。
进一步的，所述铵态氮选自畜禽沼液，所述畜禽沼液在使用前经过预处理，所述预处理为，将所述沼液的pH调整至10以上，然后过滤去除沉淀和杂质。
优选的，所述预处理的温度为5～30℃。
进一步的，S1中，将含有铁元素的化合物添加至营养液A中。
进一步的，所述含有铁元素的化合物为二价铁的乙二胺四乙酸络合物，或者二氯化铁、硫酸铁。
本发明提供一种微藻养殖方法，当将铵态氮和硝态氮同时作为氮源添加到营养液中时，在本发明提供的方法中，能保证微藻优先利用铵态氮，处于较优的生长状态，又能够避免铵态氮消耗完之后出现的氮缺失现象，确保氮源产量高。即可避免在微藻的养殖过程中频繁补加氮源，并且避免微藻耗尽铵态氮后，补加不及时使得细胞处于缺氮状态，导致微藻产量降低。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种微藻养殖方法，所述方法具体可以包括：
S1、根据待养殖微藻的特性，配置营养液A，所述营养液A不包含氮源，将所述营养液A的pH值调节至小于等于7.0，之后加入铵态氮和硝态氮作为氮源，配置成营养液B，其中营养液B中铵态氮的含量记为铵态氮初始含量，硝态氮的含量记为硝态氮初始含量，所述铵态氮初始含量低于所述硝态氮初始含量；
S2、向营养液B中接入所述待养殖微藻的藻种，进行养殖；
S3、养殖过程中监控养殖液中硝态氮的含量，若硝态氮的含量低于所述硝态氮初始含量，向养殖液中补加铵态氮，补加后养殖液中铵态氮的含量不高于所述铵态氮初始含量。
微藻在吸收铵态氮后，可以直接将其用于合成氨基酸，但铵态氮浓度高时对微藻细胞具有毒害作用；而吸收硝态氮时，需要经过硝酸还原酶作用还原为亚硝酸盐后再还原成铵态氮的反应过程，其中硝酸还原酶需要诱导才能产生，导致微藻生长速度低。本发明实施例提供一微藻养殖方法，将铵态氮和硝态氮混合使用，同时添加到营养液中用作氮源，且铵态氮的初始含量低于硝态氮的初始含量，这样微藻会选择性的优先利用铵态氮，铵态氮的“速效作用”与硝态氮的“缓释作用”相结合，即可避免在微藻的养殖过程中频繁补加氮源，并且避免在耗尽铵态氮后，补加不及时使得微藻细胞处于缺氮状态，生长缓慢，导致微藻产量降低。
其中，营养液，又可称之为培养液，是指供微藻生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微量元素)以及维生素和水等。本申请中，营养液A是指还没有添加任何氮源的营养液，而营养液B是指添加有铵态氮和硝态氮作为氮源的营养液。
术语“硝态氮”是指氮素以硝酸根的形态被微藻吸收的氮源，如硝酸盐，例如硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾等。
术语“铵态氮”是指氮素以铵离子(NH4+)的形态被微藻吸收的氮源，例如碳酸铵、硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、尿素等。
在本发明一实施例中，铵态氮优选可以为尿素、畜禽沼液。
畜禽沼液是指畜禽养殖废液发酵后的沼液，即畜禽粪便的发酵产物。该沼液中通常含有高浓度的氮、磷、钾、各类氨基酸等。
近年来，随着市场经济的快速发展，我国集约化、规模化畜禽养殖业也得到了迅猛的发展。目前，我国畜禽粪便年产量已经超过25亿吨，是工业废物的2.7倍，畜禽养殖环境污染成为我国面临的重要环境问题之一。在解决规模化畜禽养殖废物环境污染方面，通常将畜禽粪便的沼液作为有机肥施用于农田，可以增加作物产量，提高产品质量。但农作物对肥料需求量也是随着季节发生变化，而沼液存放困难，无害化处理成本高。在本发明一实施例中，将畜禽沼液用作氮源用于微藻养殖，由于微藻可以在各个季节养殖，因此微藻可将畜禽沼液进行资源化利用，生产的微藻还可用于饲料等用途。
为去除畜禽沼液中高浓度的磷元素和杂质等，畜禽沼液在使用前，即作为氮源加入到营养液B中或者补加到养殖液中之前，可进行一定的预处理。
所述预处理可以为：将所述沼液的pH调整至10以上，然后过滤去除沉淀和杂质。其中，通过将畜禽沼液的pH调整至10以上，可使得磷元素成为沉淀，然后通过过滤去除沉淀及其他颗粒状杂质，即可获得不含磷和颗粒状杂质的畜禽沼液。
进一步的，所述预处理优选在低温下进行。铵态氮与游离氨在水中呈可逆反应平衡，pH值的升高会使沼液中的铵态氮挥发，低温可抑制铵态氮的挥发。通常温度越低越有利于抑制铵态氮的挥发。在本发明一实施例中，预处理优选可以在5℃至30℃的温度下进行。
在本发明又一实施例中，在补加铵态氮之前，首先向养殖液中通入空气，以将游离态氨吹至空气中，降低养殖液中的游离氨浓度。游离氨过高会抑制细胞呼吸过程中的电子传递系统，尤其是NADH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(还原态))的氧化，从而降低细胞的生长代谢。这样，通过在补加氮源前向养殖液中通入空气，降低游离氨的浓度，减缓或者去除游离氨对细胞呼吸过程的抑制。
在本发明实施例提供的方法中，铵态氮和硝态氮混合使用，且铵态氮初始含量低于硝态氮初始含量，确保微藻选择性的优先选择铵态氮，通过在养殖过程中监控养殖液中硝态氮的含量可以确定养殖液中的铵态氮是否已被微藻消耗尽，及时补加氮源。
在本发明一实施例中，铵态氮初始含量与硝态氮初始含量之间的配比关系可以为，以氮元素计铵态氮与硝态氮的摩尔比为1∶3～1∶10，例如1∶3、1∶4、1∶5、1∶7、1∶8等。
在本发明又一实施例中，监控养殖液中硝态氮的含量并补加氮源的过程具体可以为，当检测到硝态氮的含量低于硝态氮初始含量时，可以向养殖液中补加铵态氮，补加后养殖液中铵态氮的含量不高于铵态氮初始含量。例如，当监测到微藻开始消耗硝态氮时，例如硝态氮的含量低于硝态氮初始含量的95％、90％、80％等时，向养殖液中补加铵态氮。或者，当监测到微藻已经消耗了部分硝态氮时，例如硝态氮的含量低于硝态氮初始含量的60％、30％、20％等时，向养殖液中补加铵态氮。或者，当监测到硝态氮快被消耗尽时，例如当硝态氮的含量低于硝态氮初始含量的5％～0％等，向养殖液中补加铵态氮。
该过程具体还可以为，当硝态氮的含量低于硝态氮初始含量时，向养殖液中补加铵态氮和硝态氮的混合氮源，补加后养殖液中铵态氮的含量不高于铵态氮初始含量。
进一步的，待补加的混合氮源中铵态氮的含量、硝态氮的含量、以及铵态氮与硝态氮的摩尔比分别与S1中铵态氮初始含量、硝态氮初始含量、铵态氮与硝态氮的配比一致。例如，当养殖液中硝态氮的含量低于硝态氮初始含量的5％～0％时，根据S1中铵态氮初始含量、硝态氮初始含量、铵态氮与硝态氮的配比补加铵态氮和硝态氮的混合氮源。
在本发明又一实施例中，步骤S3中也可通过直接监控铵态氮的含量确定补加氮源的时机。
具体可以为，养殖过程中监控养殖液中铵态氮的含量，当铵态氮的含量低于所述铵态氮初始含量的10％时，向养殖液中补加铵态氮，并且补加后的铵态氮的含量不高于所述铵态氮初始含量。在这种情况下，当铵态氮的含量低于所述铵态氮初始含量的10％时，向养殖液中补加铵态氮。进一步的，当铵态氮的含量低于所述铵态氮初始含量的40％，向养殖液中补加铵态氮。
进一步的，为了提高微藻利用铵态氮的效果，S1中，可以将含有铁元素的化合物添加至营养液A中。其中，含有铁元素的化合物可以为二价铁的乙二胺四乙酸络合物，或者二氯化铁、硫酸铁。
在本发明又一实施例中，在养殖过程中对养殖液的温度进行控制，使其不超过34℃，优选温度范围为20～26度。对养殖液的pH值进行监控，使其不高于7.0。
下面通过具体实施例以进一步阐述本发明实施例提供的微藻养殖方法。
其中，不论下述对比例还是实施例，藻株均选用莱因小球藻(Chlorella reinhardtii)。该小球藻为淡水藻。微藻养殖系统为跑道池，养殖面积为2平方米。
养殖过程中，从7点至17点钟连续接受光照，控制养殖温度在20～26℃范围内。
对比例1
营养液为BG11标准培养液，其中氮源为硝酸钠盐形式的硝态氮。
接种小球藻，进行养殖。从7点至17点钟连续接受光照，控制养殖温度在20～26℃范围内。
对比例2
营养液为BG11标准培养液，其中氮源为铵态氮形式的碳酸铵。
接种小球藻，进行养殖。从7点至17点钟连续接受光照，控制养殖温度在20～26℃范围内。
实施例1
配置营养液A-不含有氮源的BG11培养液，将其pH调节至小于等于7.0，之后加入碳酸铵与硝酸铵作为氮源，配置成含有氮源的营养液B-含有氮源的BG11培养液，其中以氮元素计碳酸铵与硝酸铵的摩尔比为1∶8。
接种小球藻，进行养殖。从7点至17点钟连续接受光照，控制养殖温度在20～26℃范围内。
监控硝酸铵的含量，当监测到硝酸铵的含量开始降低时，补加碳酸铵。
实施例2
配置营养液A-不含有氮源的BG11培养液，将其pH调节至小于等于7.0，之后加入碳酸铵与硝酸铵作为氮源，配置成含有氮源的营养液B-含有氮源的BG11培养液，以氮元素计碳酸铵与硝酸铵的摩尔比为1∶3。
接种小球藻，进行养殖。从7点至17点钟连续接受光照，控制养殖温度在20～26℃范围内。
监控硝酸铵的含量，当监测到硝酸铵的含量开始降低时，补加碳酸铵。
实施例3
配置营养液A-不含有氮源的BG11培养液，将其pH调节至小于等于7.0，之后加入碳酸铵与硝酸铵作为氮源，配置成含有氮源的营养液B-含有氮源的BG11培养液，以氮元素计碳酸铵与硝酸铵的摩尔比为1∶5。
接种小球藻，进行养殖。从7点至17点钟连续接受光照，控制养殖温度在20～26℃范围内。
监控硝酸铵的含量，当监测到硝酸铵被耗尽时，补加碳酸铵与硝酸铵的混合氮源，碳酸铵与硝酸铵的摩尔比为1∶5。
结果
养殖过程中，不论是对比例还是实施例，都呈现细胞增长的结果。
与对比例相比，三组实施例的微藻初期增长速度明显大于对比例。这样经过7天的养殖后，对比例1的日平均增量达到4.5克/反应器/日，对比例2由于铵态氮浓度过高导致对微藻成长的抑制作用，日平均增量仅达到1.5克/反应器/日，
而实施例日平均增量分别达到5.6、5.3、5.4克/反应器/日，与对比例1相比，实施例的微藻产量的提升效果分别达到24％、18％和20％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。