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用的制作方法
技術領域：
本發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藻改良鹽堿地的方法。
背景技術：
鹽堿地在世界各地分布很廣，遍及六大洲的30多個國家。主要分布在印度、巴 基斯坦、俄羅斯、南非等國家，總面積約9.56億公頃。其中印度和巴基斯坦兩國有809 萬公頃，俄羅斯750萬公頃。美國西部的鹽堿地面積占灌溉區面積的一半左右，每年因 鹽堿產量降低25%以上。土地鹽堿化是構成土地荒漠化的重要組成部分，嚴重威脅著當 地農牧業生產，民族經濟的繁榮與發展以及生態環境的改善一系列重大問題的解決。長 期以來，國內外科學家對鹽堿地的改良進行了多方面的探索與研究。在20世紀初對鹽 堿地的地理分布、形成原因、演變過程及發生學特性進行了多方面研究。30年代建立了 以水利工程、土壤改良為中心的灌溉、水質、防滲及排灌防鹽工程系統(挖渠、明溝、 暗管、打井提水等)。近40年來，前蘇聯、美國一些經濟較發達的國家用物理、化學及 農業措施改良鹽堿地，如施用工業副產品(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。但這些措施需要較大的物力，財力及大量淡水，也難以廣泛 應用。在上世紀50年代前蘇聯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 未應用于生產。我國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、西北地區的新疆、甘肅、寧夏、青海、華北的內蒙古、山西、河北和 東北三省，全國有17個省(區)有面積不等的鹽堿地，迄今為止還有80%左右鹽漬土尚 未得到開發利用。鹽堿地土壤結構黏滯，通氣性差，土壤中好氣性微生物活動性差。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%;(我國大多數以30厘米土壤耕層來計 算含鹽量。)現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 營養成分的缺失，且需要較大的物力和財力，而化學方法采用的施肥或者平衡酸堿容易 造成土壤板結和過高的治理費用。物理和化學的方法雖然可以暫時性的改變土壤的鹽堿 度，但并不能從本質上改變原來鹽堿地的土壤肥力。
發明內容
為了克服現有技術中水洗帶來的養分流失及化學處理法造成的土地板結的缺 陷，本發明提供了一種利用固氮藍藻生物改良鹽堿地增加土壤肥力的方法，根據固氮藍 藻的特征，篩選出幾種生物活性及固氮能力較強的藍藻藻種，通過調整培養基配方，對 其進行耐鹽度馴化、降低氮磷含量馴化以及適應待處理水質等馴化，經過逐級放大培養 后，將藻種引入鹽堿地中，固氮藍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，經過一段時間的養殖以后，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，此時微藻里含有豐富的氮 磷等營養元素，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 的微藻養殖水還可將土壤中的鹽堿帶走，經過反復多次的微藻改良處理，可使土壤肥力 逐漸得到增強，并可從根本上解決土壤鹽堿化的問題，最終達到改善生態環境的目的 (見圖1)。本發明的目的之一是提供一種養殖柱孢藻、念珠藻、螺旋藻或微鞘藻的培養 基；本發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。本發明所述的利用微藻進行生物改良，增加鹽堿地土壤肥力的方法，是通過以 下步驟實現的步驟1、篩選藻種首先選擇固氮藍藻作為改良鹽堿地的基本藻屬，本發明優 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塊，生物量 最高時可達到2.5g(干重)/L，細胞平均含氮量為8.1% (w/w)，柱孢藻經馴化后適合生 長在土壤、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 擴展成具皺褶的片狀，生物量最高時可達到2.2g(干重)/L，細胞平均含氮量為8.4% (w/ W)，念珠藻經馴化后適合生長在潮濕土壤、沙地、草地，適用于輕度或中度鹽堿地；螺 旋藻藻絲有規則的螺旋卷曲，生物量最高時可達到2.0g(干重)/L，細胞平均含氮量為 9.2% (w/w),螺旋藻經馴化后適合生長在靜止或流動的水體，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，生物量最高時可達到1.8g(干重)/L，細胞平均含氮量 為9.7% (w/w)，微鞘藻經馴化后適合生長在潮濕土壤上，適用于重度鹽堿地。本發明的 藻種采集于華北京津冀地區，經自行分離純化后，選取生長良好，遺傳性狀穩定，生長 周期短，積累的生物量高，培養條件寬泛，且具有固氮特性的微藻為優選藻種。根據不同的藻種配制培養基，并進行6-12天的生長繁殖。步驟2實驗室藻種馴化(1)耐鹽度馴化針對不同鹽堿地的鹽堿度選擇相應的藻種，并針對該藻種配 制培養基，培養條件為溫度23-33°C，光照8000-30000勒克斯，pH : 7-10,經過3-5 個生長周期的馴化后，選取鏡檢活性較強(色素體較完整，細胞形態優秀)的藻種做進一 步馴化。(2)逐步降低培養基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷濃度降低到待處理水質 濃度的5-2倍，培養條件在自然環境下，經過3-5個生長周期的馴化后，選取鏡檢活性較 強的藻種做進一步馴化。(3)將取自當地的水源經無菌過濾，作為馴化培養基，培養基的營養元素為當地 水源主要的營養元素。培養條件為自然環境下，經過3-5生長周期的馴化后，選取鏡檢 活性較強的藻種做進一步馴化。(4)用當地的水源，不做任何處理，作為馴化培養基。藻種培養條件為自然環境 下。經過3-5生長周期，馴化階段結束。步驟3、實驗室擴繁采用當地水源將藻種與培養基按體積比為1 4-1 9的比例接種，培養液體系為60-100L，培養條件為溫度24-33°C，光照10000-35000勒克 斯，pH為7-10，在密閉反應容器中培養5-9天后，培養液中微藻的細胞干重最高可達到 1.0-3.2g/L。步驟4、池塘開放培養將實驗室培養的藻種按1 80-1 200的比例投入到 微藻養殖池塘中，池塘體積優選在5-20m3，露天環境下養殖8-20天。池塘開放池中微 藻的細胞干重最高可達到0.5-2.7g/L。將池塘養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 一個處理單元，筑壩的高度優選30-40cm。步驟6、修建排灌設施除正常的排灌設施外，本發明還需要在處理單元內設 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置，也可交錯設置，或在 處理單元內的四周設置，平行管道的間距為5-8米，在排水管可設置排水口，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，排水管與排灌系統的排水 溝連通，排水溝的深度應大于排水管的深度，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、引入水源將當地的水源通過灌溉系統，引入鹽堿地的處理單元中， 維持水面深度3-8cm為宜。步驟8、引入藻種將擴大培養后的微藻從池塘養殖系統，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，每一個處理單元藻種接種量為 0.03-0.08g/m2。步驟9、微藻經過7-12天生長，大量吸收灌溉水及空氣中的氮、磷，同時鹽堿 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束。使用本發明方法，可根據鹽堿地的開發使用目的，重復上述6-9步驟。本發明藻種馴化和擴繁階段不受時間條件影響，鹽堿地改良處理階段一般在春 夏秋季節實施，如遇到極端氣候影響，則加大藻種投入量或者延長微藻生長周期。用本發明方法處理鹽堿地，可使鹽堿地表層土壤(10-15cm)的肥力明顯增 加，同時，養殖微藻用水在排出時還可將鹽堿地中的大量鹽份帶走，經測定，一次微 藻處理后，鹽堿地的中的氮含量，比不經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，本發明可根據待種植植物對土壤的需要進行 多次微藻處理，以增加處理單元中的微藻生物量，提高單位系統對鹽堿地的改善效果。 用本發明方法處理鹽堿地，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養元素丟失，又能夠有效避免長期施用 化肥對土地造成的板結作用及對水源和環境造成的二次污染。如果長期使用本發明方法 改良鹽堿地，可以逐步增加土壤肥力，提高種植效果。本發明處理鹽堿地的方法，將會 為加快鹽堿地土壤恢復、擴大沿海地區的耕種面積、進而改善整個鹽堿地區的生態環境 做出積極的貢獻。
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
具體實施例方式實施例1用柱孢藻處理天津濱海新區滄浪渠周邊的鹽堿地，該地區的土壤含氮量約為 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 的處理時間為春季3月-6月。步驟1、實驗室藻種培養配制養殖柱孢藻的基礎培養基，FN30培養基配方為硝酸銨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7天，選取鏡檢活性較強(色素體較完整，細胞形態優秀)的藻 種對其進行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對柱孢藻進行適應性馴化(1).耐鹽度馴化針對輕度鹽堿地的情況，逐漸增加基礎培養基中氯化鈉的含 量，對柱孢藻進行適應鹽堿度的培養，使其能夠逐漸適應越來越高的鹽度，并仍能保持 高速生長繁殖，其耐鹽度馴化培養基配方為硝酸銨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經耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強(色素體較完整，細胞形態優秀)的藻種做 進一步馴化。(2).逐步降低培養基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷等元素的終濃度降低 到當地水質的濃度，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硝酸銨參照當地水質中的氮含量逐級降低到當地水中的5-2倍；磷酸二氫鉀參照當地水質中的磷含量逐級降低到當地水中的5-2倍；培養條件在自然環境下，經過3-5個生長周期的馴化后，選取鏡檢活性較強的 藻種做進一步馴化。(3).將取自當地的水源經過無菌過濾，作為馴化培養基，培養基的營養元素為 當地水源主要的營養元素，培養條件為自然環境下，經過3-5個生長周期的馴化后，選 取鏡檢活性較強的藻種做進一步馴化。(4)用當地的水源，不做任何處理，作為馴化培養基，藻種培養條件為自然環境 下，經過3-5生長周期，馴化階段結束。將選取的鏡檢活性較強的藻種進行擴繁培養。步驟3、實驗室擴繁采用當地水源將藻種與培養基按體積比為1 9的比例接種，培養液體系為 80L，培養溫度為30°C，光照為10000勒克斯，pH為8.5。在密閉反應容器中培養7天 后，培養液中的柱孢藻達到細胞干重為1.0-2.5g/L。步驟4、池塘開放培養將實驗室培養的藻種按1 200的比例投入到微藻養殖 池塘中，池塘體積優選在10m3，露天環境下養殖8-12天。池塘中柱孢藻的細胞干重為 0.6-1.5g/L,將池塘養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米為一個處理單 元，筑壩的高度優選30cm，利用常規的排灌設施，將當地的水源引入鹽堿地的處理單元 中，維持水面深度8cm為宜，將擴大培養后的柱孢藻通過微藻引入管從池塘養殖系統引 入到鹽堿地處理單元中，微藻流速為60L/min，每一個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，排水管之間平行設置，管道間距為5米。步驟6、經過9天生長后，本輪次改良處理結束。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。經檢測，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)
本發明藻種馴化和擴繁階段不受時間條件影響，鹽堿地改良處理階段一般在春 夏秋季節實施。如遇到極端氣候影響，則加大藻種投入量或者延長微藻生長周期。實施例2用念珠藻山東煙臺周邊鹽堿地區，該地區的土壤含氮量約為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，較好的處理時間為 春季3月-6月。步驟1、實驗室藻種培養配制養殖念珠藻的基礎培養基，FN31培養基配方為硝酸鉀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8天，選取鏡檢活性較強(色素體較完整，細胞形態優秀)的 藻種對其進行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對念珠藻進行適應性馴化(1).耐鹽度馴化，其耐鹽度馴化培養基配方為硝酸鉀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經耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強的藻種做進一步馴化。(2).逐步降低培養基中氮、磷等大量元素的含量，使氮磷等元素的終濃度降低 到當地水質的濃度，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硝酸鉀參照當地水質中的氮含量逐級降低到當地水中的5-2倍；磷酸鹽參照當地水質中的磷含量逐級降低到當地水中的5-2倍；培養條件在自然環境下，經過3-5個生長周期的馴化后，選取鏡檢活性較強的 藻種做進一步馴化。(3).將取自當地的水源經過無菌過濾，作為馴化培養基進一步馴化，方法同實 施例1 ；
(4)用當地的水源，作為馴化培養基進一步馴化，方法同實施例1;將選取的鏡檢活性較強的藻種進行擴繁培養。步驟3、實驗室擴繁采用當地水源將藻種與培養基按體積比為1 8的比例接 種，培養液體系為80L，培養溫度為25°C，光照為10000勒克斯。在密閉反應容器中培 養9天后，培養液中的念珠藻細胞干重可達到1.5-2.0g/L步驟4、池塘開放培養將實驗室培養的藻種按1 150的比例投入到微藻養殖 池塘中，池塘體積優選在15m3，露天環境下養殖10-15天，池塘開放池中微藻的細胞干 重可達到0.6-1.5g/L。將池塘養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米為一個處理單元， 筑壩的高度優選32cm，利用常規的排灌設施，將當地的水源引入鹽堿地的處理單元中，維 持水面深度6cm為宜，將擴大培養后的念珠藻以50L/min的流速從池塘養殖系統引入到鹽 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，排水管交錯設置。步驟6、經過8天生長后，本輪次改良處理結束。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。經檢測，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)實施例3用螺旋藻處理天津濱海新區太平鎮養殖場周邊的鹽堿地，該地區的土壤含氮量 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，較好的處理時間為春季3月-6月。步驟1、實驗室藻種培養配制養殖螺旋藻的基礎培養基，FN32培養基配方為碳酸氫鈉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9天，選取鏡檢活性較強的藻種對其進行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對念珠藻進行適應性馴化(1).耐鹽度馴化，其耐鹽度馴化培養基配方為
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經耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強的藻種做進一步馴化。(2).逐步降低培養基中氮、磷等大量元素的含量，培養基配方為碳酸氫鈉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硝酸鈉參照當地水質中的氮含量逐級降低到當地水中的5-2倍；磷酸氫二鉀參照當地水質中的磷含量逐級降低到當地水中的5-2倍；培養條件在自然環境下，經過3-5個生長周期的馴化后，選取鏡檢活性較強的 藻種做進一步馴化。(3).將取自當地的水源經過無菌過濾，作為馴化培養基進一步馴化，方法同實 施例1 ；(4)用當地的水源，作為馴化培養基進一步馴化，方法同實施例1;將選取的鏡檢活性較強的藻種進行擴繁培養。步驟3、實驗室擴繁采用當地水源將藻種與培養基按體積比為1 6的比例接 種，培養液體系為80L，培養溫度為33°C，光照為30000勒克斯。在密閉反應容器中培 養8天后，培養液中的螺旋藻細胞干重可達到1.5-2.6g/L步驟4、池塘開放培養將實驗室培養的藻種按1 200的比例投入到微藻養殖 池塘中，池塘體積優選在18m3，露天環境下養殖9-14天。池塘開放池中螺旋藻細胞干 重可達到1.2-2.7g/L，將池塘養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米為一個處理單 元，筑壩的高度優選35cm，利用常規的排灌設施，將當地的水源引入鹽堿地的處理單元 中，維持水面深度4cm為宜，將擴大培養后的念珠藻以50L/min的流速從池塘養殖系統 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 處理單元內的四周。步驟6、經過9天生長后，本輪次改良處理結束。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。經檢測，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)實施例4用微鞘藻處理遼寧營口周邊的鹽堿地，該地區的土壤含氮量約為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，較好的處理時間為春季3月-6月。步驟1、實驗室藻種培養配制養殖微鞘藻的基礎培養基，FN33培養基配方為硝酸銨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8天，選取鏡檢活性較強的藻種對其進行耐鹽度馴化。步驟2 按鹽堿地的用途對微鞘藻進行適應性馴化(1).耐鹽度馴化，其耐鹽度馴化培養基配方為硝酸銨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經耐鹽度馴化后，選取鏡檢活性較強的藻種做進一步馴化。(2).逐步降低培養基中氮、磷等大量元素的含量，培養基配方為硫酸鎂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硝酸銨參照當地水質中的氮含量逐級降低到當地水中的5-2倍；磷酸氫二鉀參照當地水質中的磷含量逐級降低到當地水中的5-2倍；培養條件在自然環境下，經過3-5個生長周期的馴化后，選取鏡檢活性較強的 藻種做進一步馴化。(3).將取自當地的水源經過無菌過濾，作為馴化培養基進一步馴化，方法同實 施例1 ；(4)用當地的水源，作為馴化培養基進一步馴化，方法同實施例1;將選取的鏡檢活性較強的藻種進行擴繁培養。步驟3、實驗室擴繁采用當地水源將藻種與培養基按體積比為1 4的比例接 種，培養液體系為80L，培養溫度為25°C，光照為20000勒克斯。在密閉反應容器中培 養9天后，培養液中的微鞘藻細胞干重可達到1.5-3.2g/L。步驟4、池塘開放培養將實驗室培養的藻種按1 100的比例投入到微藻養殖 池塘中，池塘體積優選在15m3。露天環境下養殖15-20天，池塘開放池中微鞘藻細胞干重可達到0.5-2.0g/L。將池塘養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米為一個處理單 元，筑壩的高度優選40cm，利用常規的排灌設施，將當地的水源引入鹽堿地的處理單元 中，維持水面深度5cm為宜，將擴大培養后的微鞘藻以60L/min的流速從池塘養殖系統 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 行設置，管道間距為5米。步驟6、經過10天生長后，本輪次改良處理結束。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。經檢測，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)
權利要求
1.一種用于處理鹽堿地的微藻的培養基，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)篩選固氮能力強的微藻作為藻種；(2)針對不同藻種配制培養基，對所選藻種做適應性馴化培養，并選取鏡檢活性較強 的藻種進行擴大繁殖；(3)采用待處理地區水源作為培養基，將藻種與培養基按體積比為1 4-1 9的比 例接種，進行實驗室擴大繁殖培養；(4)將擴繁培養后的藻種投入到微藻養殖池塘中；(5)在待改良的鹽堿地單元周圍建壩圍欄，將當地的水源引入鹽堿地的處理單元中；(6)在處理單元內設置微藻引入管，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，設置排水管，排水管上安裝有閥門，排水管與排 灌系統的排水溝連通；(8)微藻在鹽堿地中經過7-12天生長繁殖后，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束。
3.如權利要求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的微藻優選柱孢藻、念珠藻、螺旋藻、微鞘藻。
4.如權利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于對藻種的適應性馴化 培養包括如下步驟(1)將培養基中氯化鈉的含量從0.25-4g/L逐漸提高到5-12g/L，進行耐鹽度馴化；(2)降低培養基中氮磷含量至待處理水質氮磷含量的5-2倍的馴化；(3)將待處理地區水源經無菌過濾后作為培養基進行適應環境的馴化；(4)用待處理地區水源不經處理作為培養基對微藻進行環境馴化；上述馴化均進行3-5個周期。
5.如權利要求2所述的利用微藻改良鹽堿地的方法，其特征在于實驗室擴繁是在溫度 為23-33°C，光照為8000-30000勒克斯，pH為7_10的條件下，在密閉反應容器中培養 5-9 天；
6.如權利要求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殖池塘 的體積優選在5-20m3，接種到養殖池塘中的藻種比例優選1 80-1 200，在露天環境 中養殖8-20天。
7.如權利要求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 的高度優選30-40cm，引入到鹽堿地處理單元中的水深為3-8cm。
8.如權利要求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 時的流速為40-60L/min，接種量為0.03_0.08g/m2。
9.如權利要求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 置，也可交錯設置，或在處理單元內的四周設置，排水管上每隔1-2米開有排水口，排 水管平行設置時管道間距優選5-8米。
10.如權利要求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，優選PVC材料。
全文摘要
本發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用，包括配制培養基，對篩選出的藻種進行耐鹽度馴化、降低氮磷含量馴化以及適應待處理水質等馴化，經過逐級放大培養后，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，經繁殖后將微藻養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養元素丟失，又避免了施用化肥對土地造成的板結及對水源和環境造成的二次污染，經多次處理可使土壤肥力逐漸得到增強，并可加快土壤恢復，最終達到改善生態環境的目的。
文檔編號C12N1/12GK102010829SQ20101026352
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月26日 優先權日2010年8月26日
發明者單東杰, 李濤 申請人:北京芳能科技有限公司