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一种利用蓝藻固沙的方法

阅读：13发布：2020-05-17

专利汇可以提供一种利用蓝藻固沙的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种利用蓝藻固沙的方法，首先选取具有固化作用的蓝藻，将藻种置于适宜培养基中富集培养；然后将生长良好的藻液均匀搅拌并加入适量阳离子金属化合物得到具有固化作用的藻液，再将富集得到藻液分多次均匀喷洒于沙土表面，将喷有藻液的沙土置于自然干燥环境下培养数天后终止实验，蓝藻通过固化作用将沙土表面的沙粒胶结固定，使得表层沙粒不会发生迁移。该方法操作简便、易于控制，成本低，可广泛用于干旱区移动半移动沙丘的固定。，下面是一种利用蓝藻固沙的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用蓝藻固沙的方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、选取具有固化作用的蓝藻Nostoc linckia FACHB-103，采用常规的液体JM培养基在
2
温度为25℃，光照强度为45微摩尔/m/s光量子产量条件下进行富集培养7-30天，最终藻液在680纳米处的吸光度值为0.2-2；
b、将步骤a富集培养得到的藻液置于低速搅拌器上，转速为500-2000 转/分条件下搅拌30-120分钟，加入阳离子金属化合物MgCl2或MnCl2，配制成金属阳离子浓度为0.1-2摩尔/升的混合藻液；
c、调节步骤b中富集得到固化作用混合藻液的pH为4-11，然后将混合藻液喷洒于沙土表层，将喷洒藻液后的沙土置于日常干燥环境下培养7 -15天后，再次喷洒相同藻液1-3次，置于自然环境中自然风干后终止实验，蓝藻通过固化作用得以固定沙土表层，阻止表层沙土迁移。
2.根据权利要求1所述的利用蓝藻固沙的方法，其特征在于步骤c中所选用的沙土为干旱荒漠区地表层沙土，蓝藻作用后沙土表层可形成一定硬度的生物结皮，可耐风速为
5-25米/秒。

说明书全文

一种利用蓝藻固沙的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用蓝藻固沙的方法，属于生物环境工程技术领域。

背景技术

[0002] 土地沙漠化是一个世界性生态环境问题。中国是世界上沙漠面积较大、分布较广、沙漠化危害严重的国家之一。据1994-1996年全国的沙漠化普查结果，全国沙漠及沙漠化总面积占国土总面积的17.85%。长期以来由于气候干旱和人类活动的加剧，土地的不合理使用，对荒漠化治理投入的不足，造成严重的土地退化。据调查，从50年代至70年代,平均每年沙漠化土地增加1560 平方公里；70年代中期至80年代中期，平均每年沙漠化土地增加2100 平方公里，从80年代中期至90年代，平均每年沙漠化土地增加2460平方公里。目前仍呈继续扩大的趋势，在北方万里风沙线上，每年8级以上的大风沙日为30~100天，还经常出现强沙尘暴，我国三北防护林地区，包括中国西北大部、华北北部和东北西部，每年有大量农田和草场受风沙危害，,数以千计的水库和大批灌渠受风沙侵袭，800多公里铁路和数千公里公路经常受到风沙的侵袭和压埋。

[0003] 荒漠化不断扩展，沙尘暴越来越频繁，不仅对生产建设造成极大破坏，而且给人民生命财产带来重大损失。荒漠化破坏土地资源，使可利用土地减少，质量下降，造成农牧业生产减产甚至绝收。破坏交通、水利等生产基础设施，制约经济发展。荒漠化加剧了农牧民贫困程度，影响社会安定和民族团结，荒漠化使人类生存环境恶化，耕地、草场、林地等可利用土地资源质量下降或生产力丧失，破坏生产和生活设施；荒漠化使生物质量变劣，物种丰度降低，对生物多样性构成严重威胁。因此，荒漠化是干旱、半干旱地区产生贫困的重要因素。

[0004] 目前我国正在对沙漠化进行积极整治，并且在局部地区出现了人进沙退的可喜局面，但总体来看还是沙进人退，荒漠化土地人在不断扩大，耕地、草场减少，环境恶化，严重的制约了国民经济发展，荒漠化形势十分严峻。目前，固沙常用技术主要有工程(或物理/机械)固沙、生物固沙、化学固沙及综合固沙。

[0005] 工程治沙主要采取机械途径，通过对风沙的阻、输、导、固工程达到减轻风沙作用，防止风沙危害的目的。目前以有的工程治沙技术包括两大类：（1）铺设草方格，建立立体栅栏，设置各种材料网膜的固沙工程技术；（2）引水拉沙，治沙造田技术。它是利用河流、海（湖泊）、水库的水源，自流引水或机械抽水，以水力冲拉沙丘，既消除沙害，又扩大耕地的办法。这是中国陕北沙区群众的创举，并在其他有水源的地方推广应用。

[0006] 生物固沙是通过封育，营造植物等手段，达到防治沙漠、稳定绿洲，提高沙区环境质量和生产潜力的一种技术措施。主要有以下几种固沙技术：（1）天然植被的保护与合理利用技术（即封育技术），这是目前保护天然植被及其生物多样性的最主要途径；（2）飞播治沙技术，是利用飞机在沙区或沙化地区进行播种的机械化造林方法，适于人口稀少的偏远沙区的治理，而且飞播治沙面积大，防风固沙成效好；（3）营造防风固沙林技术，我国在三北地区营造的防风固沙林带我国防治风沙侵蚀的一项巨大工程，现己初具规模，对防止风沙侵蚀起到了很好的作用；（4）人工种草和改良草地技术；（5）农田防护林网技术；（6）营造灌木群落技术；（7）五带一体的防沙治沙技术，建立封沙育草带，前沿阻沙带，草障植物带，灌溉造林带，固沙防火带，采用植物沙障和机械沙障相结合的办法，建成坚固的防风固沙体系，主要用于铁路、公路两侧。如穿过腾格里沙漠的包兰铁路，在宁夏沙坡头一带采用该技术在沙海建立了一条长达30多公里的绿色屏障，锁住了流沙，确保了包兰铁路的畅通。

[0007] 化学固沙是在风沙环境下，利用化学材料与工艺，对易发生沙害的沙丘或沙质地表建造一层能够防治风力吹扬又具有保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境，提高沙地生产力的技术措施。化学固沙技术，包含了沙地固结技术和保水增肥两大内容，它和植物固沙相结合可大大提高植物的成活率。国外化学固沙研究始于20世纪30年代，国内始于20世纪60年代，世界上已有46个国家研制出100多种化学制剂，用于流沙的土壤改良，主要有以下四大类：水泥浆、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物高吸水树脂类等固沙材料。

[0008] 各种单一的固沙措施都有其特点和局限性，工程固沙虽快速有效，但成本高且与生物环境相容性差；生物固沙虽有很好的生态环境保护作用，但因沙漠或沙地恶劣的气候水文条件，通常使植物无法种植或种植后无法存活；化学固沙虽成本低廉、施工快速方便、生物相容性好，但通常固沙周期较短；就大面积治理而言，现代防沙工程要求高效廉价、快速方便。

[0009] 大量科学研究证明，藻类作为一类在生物进化史上具有特别意义的生物类群，在荒漠化综合治理方面具有特殊的作用。藻类作为拓殖生物，不仅能在多数生命形式无法生存的严酷环境中生长与繁殖，而且还以其特有的生活、代谢方式影响并改善着自然环境。藻类生物结皮在防风固沙、防止土壤侵蚀和改变水分分布状况等方面，扮演着重要的角色。在荒漠化日益严重的今天，利用荒漠藻类改良土壤，防风固沙，具有积极的意义。我国的科技人员从长期的生产实践中，发现流动沙丘固定后，生态环境条件最明显的变化是沙地形成完整的结皮层，同时结皮层对降水在近地表的再分配以及植物群落的结构组成产生影响。荒漠藻类作为沙漠中的先锋生物，可以改变沙漠土壤中的物质循环，促进土壤异养微生物的生长，改变沙漠生境中的生物多样性，改变其土壤结构和水分分布状况，从而促进土壤的发育。同时沙漠藻类在生长过程中分泌的多糖不仅提供能源，而且在防风固沙和土壤生态演替过程具有重要的作用。

[0010] 荒漠藻综合固沙技术就是利用荒漠藻生物结皮的固定沙表和抗风蚀的作用，与传统的生物治沙措施相结合，将荒漠藻接种到高等植物的株（行）间，通过养护成活，在高等植物的株（行）间形成生物结皮，由于生物结皮的形成固定了沙表面，为其它植物的定居和生长创造了条件，高等植物的株（行）间的草本植被也迅速发育形成，最终形成藻类、草本、灌木（乔木）相结合的稳定的植被生态系统，覆盖整个沙表面，起到防风固沙的作用，大大提高了防风固沙效果。荒漠藻种属于固氮蓝藻，为土壤藻如微鞘藻（Microcoleus），伪枝藻(Scytonema)，念珠藻(Nostoc)，席藻(Phormidium)等。研究证明在干旱、半干旱荒漠地区天然形成的藻结皮形成速度缓慢，人工培育的荒漠藻结皮可以在一年时间内完成自然过程需要 13 年才能完成的生物结皮过程。沙漠生物结皮人工接种固沙技术是利用荒漠藻的拓殖固沙作用，在传统固沙植被带内人工接种荒漠藻类，促进荒漠藻生物结皮的形成，并因地制宜地建立不同类型的藻类、草本、灌木、乔木稳定的复合生态系统为目标的综合治沙技术，开辟荒漠化治理的新途径。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于，提供一种利用蓝藻固沙的新方法，该方法首先对选取的蓝藻进行富集培养；然后将富集培养得到的藻液均匀搅拌，并加入阳离子金属化合物得到具有固化作用的藻液；最后，将富集得到的藻液分多次均匀喷洒于沙土表面，将喷有藻液的沙土置于自然干燥环境下培养数天后终止实验，蓝藻通过固化作用将沙土表面的沙粒胶结固定，使得表层沙粒不会发生迁移。该方法操作简便、易于控制，成本低，可广泛用于干旱区移动半移动沙丘的固定。

[0012] 本发明所述的一种利用蓝藻固沙的新方法，按下列步骤进行：

[0013] a、选取具有固化作用的蓝藻Nostoc linckia FACHB-103，采用常规的液体JM培养2
基在温度为25℃，光照强度为45微摩尔/m/s光量子产量条件下进行富集培养7-30天，最终藻液在680纳米处的吸光度值为0.2-2；

[0014] b、将步骤a富集培养得到的藻液置于低速搅拌器上，转速为500-2000 转/分条件下搅拌30-120分钟，加入阳离子金属化合物MgCl2或MnCl2，配制成金属阳离子浓度为0.1-2摩尔/升的混合藻液；

[0015] c、调节步骤b中富集得到固化作用混合藻液的pH为4-11，然后将混合藻液喷洒于沙土表层，将喷洒藻液后的沙土置于日常干燥环境下培养7 -15天后，再次喷洒相同藻液1-3次，置于自然环境中自然风干后终止实验，蓝藻通过固化作用得以固定沙土表层，阻止表层沙土迁移。

[0016] 步骤c中所选用的沙土为干旱荒漠区地表层沙土，蓝藻作用后沙土表层可形成一定硬度的生物结皮，可耐风速为5-25米/秒。

[0017] 本发明所述的一种利用蓝藻固沙的新方法，该方法中选取的蓝藻，分类命名：海星念珠藻，拉丁名：Nostoc linckia（FACHB-103），购买自中国科学院淡水藻种库，购买时间：2013年10月15日。

[0018] 本发明所述方法中所选用的沙土为新疆维吾尔自治区古尔班通古特沙漠阜康北沙窝表层沙土，蓝藻作用后沙土表层可形成一层生物结皮，可耐风速为5-25米/秒；所选取的蓝藻能适应高盐碱高紫外辐射的干旱荒漠环境。

[0019] 本发明所述一种利用蓝藻固沙的新方法，该方法的主要优点：采用具有固化作用的蓝藻固定沙丘表面，其作用过程为蓝藻诱导金属阳离子形成矿物沉淀，在沙粒表面形成稳定的生物结皮，其固沙效果稳定且环保；对干旱环境移动半移动沙丘的固定应用广泛，操作简单，节约成本。附图说明

[0020] 图1为本发明原始沙土；

[0021] 图2为本发明实施例1效果图；

[0022] 图3为本发明实施例2效果图。

具体实施方式

[0023] 本发明不限于以下实施例；

[0024] 实施例1

[0025] a、选取具有固化作用的蓝藻Nostoc linckia FACHB-103，采用常规的液体JM培养2
基在温度为25℃，光照强度为45微摩尔/m/s光量子产量条件下进行富集培养7天，最终藻液在680纳米处的吸光度值为0.2；

[0026] b、将步骤a中富集培养得到的藻液置于低速搅拌器上，转速为500 转/分条件下2+
搅拌30分钟，加入阳离子金属化合物MgCl2，配制成金属阳离子Mg 浓度为2摩尔/升的混合藻液；

[0027] c、调节步骤b中富集得到固化作用混合藻液的pH为4，然后将20毫升混合藻液喷洒于100 g干新疆维吾尔自治区古尔班通古特沙漠阜康北沙窝地表沙土表层，将喷洒混合藻液后的沙土置于日常干燥环境下培养7 天后，再次喷洒相同混合藻液1次，置于自然环2+
境中自然风干后终止实验，体系中Mg 相对于其中藻细胞的生长处于饱和状态，蓝藻诱导碳酸镁沉淀，同时在蓝藻胞外聚合物的作用下，沙土表层可形成一定硬度的生物结皮，可耐风速为5米/秒，蓝藻通过固化作用得以固定沙土表层，阻止表层沙土迁移。

[0028] 实施例2

[0029] a、选取具有固化作用的蓝藻Nostoc linckia FACHB-103，采用常规的液体JM培养2
基在温度为25℃，光照强度为45微摩尔/m/s光量子产量条件下进行富集培养15天，最终藻液在680纳米处的吸光度值为1.0；

[0030] b、将步骤a中富集培养得到的藻液置于低速搅拌器上，转速为1000 转/分条件下2+
搅拌60分钟，加入阳离子金属化合物MnCl2，配制成金属阳离子Mn 浓度为1摩尔/升的混合藻液；

[0031] c、调节步骤b中富集得到固化作用混合藻液的pH为7，然后将30毫升混合藻液均匀喷洒于100 g新疆维吾尔自治区古尔班通古特沙漠阜康北沙窝地表沙土表层，将喷洒混合藻液后的沙土置于日常干燥环境下培养10天后，再次喷洒相同混合藻液2次，置于自然2+
环境中自然风干后终止实验，体系中Mn 相对于其中藻细胞的生长处于饱和状态，蓝藻诱导碳酸锰沉淀，同时在蓝藻胞外聚合物的作用下，沙土表层形成相对稳定的生物结皮，其耐受风速为10米/秒，蓝藻通过固化作用得以固定沙土表层，阻止表层沙土迁移。

[0032] 实施例3

[0033] a、选取具有固化作用的蓝藻Nostoc linckia FACHB-103，采用常规的液体JM培养2
基在温度为25℃，光照强度为45微摩尔/m/s光量子产量条件下进行富集培养20天，最终藻液在680纳米处的吸光度值为1.5；

[0034] b、将步骤a中富集培养得到的藻液置于低速搅拌器上，转速为1500 转/分条件下2
搅拌90分钟，加入阳离子金属化合物MgCl2，配制成金属阳离子Mg浓度为0.1摩尔/升的混合藻液；

[0035] c、调节步骤b中富集得到固化作用混合藻液的pH为10，然后将20毫升混合藻液喷洒于100 g新疆维吾尔自治区古尔班通古特沙漠阜康北沙窝地表沙土表层，将喷洒混合藻液后的沙土置于日常干燥环境下培养12天后，再次喷洒相同混合藻液3次，置于自然环2+
境中自然风干后终止实验，体系中Mg 相对于其中藻细胞的生长处于饱和状态，蓝藻诱导碳酸镁沉淀，同时在蓝藻胞外聚合物的作用下，沙土表层可形成一定硬度的生物结皮，可耐风速为15米/秒，蓝藻通过固化作用得以固定沙土表层，阻止表层沙土迁移。

[0036] 实施例4

[0037] a、选取具有固化作用的蓝藻Nostoc linckia FACHB-103，采用常规的液体JM培养2
基在温度为25℃，光照强度为45微摩尔/m/s光量子产量条件下进行富集培养7-30天，最终藻液在680纳米处的吸光度值为2；

[0038] b、将步骤a中富集培养得到的藻液置于低速搅拌器上，转速为2000 转/分条件下2
搅拌120分钟，加入阳离子金属化合物MnCl2，配制成金属Mn浓度为1.5摩尔/升的混合藻液；

[0039] c、调节步骤b中富集得到固化作用混合藻液的pH为11，然后将30毫升混合藻液均匀喷洒于100 g新疆维吾尔自治区古尔班通古特沙漠阜康北沙窝地表沙土表层，将喷洒混合藻液后的沙土置于日常干燥环境下培养15天后，再次喷洒相同藻液3次，置于自然环2+
境中自然风干后终止实验，体系中Mn 相对于其中藻细胞的生长处于饱和状态，蓝藻诱导碳酸锰沉淀，同时在蓝藻胞外聚合物的作用下，沙土表层形成相对稳定的生物结皮，其耐受风速为25米/秒，蓝藻通过固化作用得以固定沙土表层，阻止表层沙土迁移。

[0040] 按本发明所述方法，经过在新疆维吾尔自治区古尔班通古特沙漠阜康北沙窝实验表明：均可达到固沙效果。

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