-
专利名称
荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法
-
发明者
张丙昌, 张元明, 王敬竹
-
公开日
2012年7月4日
-
申请日期
2012年3月28日
-
优先权日
2012年3月28日
-
申请人
中国科学院新疆生态与地理研究所
-
文档编号
A01G31/00GK102524037SQ20121008496
-
关键字
-
权利要求
1.荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法，其特征在于，所述的方法如下(1)选用具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻6种从荒漠藻结皮分离的藻种；培养条件为，具鞘微鞘藻选用BG11培养基，室温，光照强度80 μ E ·πΓ2 ，通气培养，通气量为2L ^irT1 ；眼点伪枝藻选用BG110培养基，室温，光照强度80 μ E ·πΓ2 · s-1， 通气培养，通气量为2. 5L .mirT1 ；地木耳选用BG110培养基，室温，光照强度40μ E ·πΓ2 · s-1， 通气培养，通气量为1. 5L · HiirT1 ；集球藻和土生绿球藻采用BBM培养基，室温，光照强度 80 μ E · πΓ2 · s—1，通气培养，通气量为2L · miiT1 ；(2)选择与沙漠气候条件接近，即年降水量在70-150mm，年平均蒸发量在2000mm以上， 年均温6-10°C，高温在40°C以上的地点修建大棚；(3)大棚中土地经平整后，选择沙漠中质地较细的沙子，运回，平铺在大棚中，厚度 IOcm即可；(4)选择在土壤湿度在50%-80%，土壤温度在10-15°C，气温在10_20°C条件下进行接种；(5)在大棚中设3个样方，第一个样方不接种，作为空白对照；另外两个样方接种，将具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻的藻粉以重量比 16 1 1 1 1 1混合后，接种量为3g*m_2，藻种用水稀释，喷雾器均勻喷洒在样方中；(6)每天上午10点只对其中一个接种的样方进行施水处理，施水量为3L· πΓ2，连续施加15天，在一个月内可初步形成藻结皮；而不接种和接种未施加水分处理的样方无藻结皮形成；(7)上述步骤(1)所述的培养基中，每升BG11培养基组分如下=NaNO31. 5g，，K2HPO4 0. 04g，MgSO4 · 7H20 0. 07g, CaCl2 · 2H20 0. 036g,柠檬酸 0. 006g,柠檬酸铁胺 0. 006g,乙二胺四乙酸钠盐0. OOlg, CaCO3 0. 02g，微量元素A5溶液ImL ；其中，A5溶液组分每升重蒸水中加入 H3BO3 2. 86g, MnCl2 ·4Η20 1. 86g, ZnSO4 ·7Η20 0. 22g, Na2MoO4 · 2Η20 0. 39g，CuSO4 · 5Η20 0. 08g, Co (NO3) 2 · 6Η200· 05g ；每升 BG110 培养基组分如下=MgSO4 · 7H20 0. 2g，CaCl2 · 2H20 0. 025g，K2HP0415g, H3BO3 0. 6mg,ZnSO4 ·7Η20 0. 04mg,MnCl2 ·4Η20 0. 4mg,FeCl3 ·6Η20 2mg,Na2MoO4 0. 4mg,CuSO4 ·5Η20 0. 04mg ；每升 BBM 培养基组分如下=NaNO3 0. 25g,，K2HPO4 0. 075g, MgSO4 · 7H200. 075g, CaCl2 · 2H20 0. 025g, KH2PO4 0. 175g，NaCl 0. 025g，微量元素溶液 lml/L ；微量元素溶液组分每升重蒸水中加 VB1 lg, VB6 0. 5g, Na2EDTA 0. 05g, MnCl2 · 4H20 0. 0014g, FeSO4 · 7H20 8. 8g, MoO3 0. 71g, CaSO4 · 5H20 1. 57g, Co(NO3)2 · 6H20 0. 49g
-
技术领域
本发明涉及荒漠藻类的生物应用技术领域，具体的说，本发明涉及荒漠藻类在构建人工藻结皮时从室内到野外驯化的技术领域
-
背景技术
-
具体实施例方式
下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例本发明中选用的所有原辅材料、试剂和仪器都为本领域熟知的，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施实施例一荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法本发明具体提供了荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法，其具体方法步骤如下(1)藻种准备本发明选用6种从荒漠藻结皮分离纯化的藻种具鞘微鞘藻、席藻、 眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻；培养条件为，具鞘微鞘藻选用BG11培养基，室温， 光照强度80μ E · m_2 · s—1，通气培养，通气量为2L · mirT1 ；眼点伪枝藻选用BG110培养基，室温，光照强度80μ E · m_2 · 通气培养，通气量为2. 5L · mirT1 ；地木耳选用BGlltl培养基， 室温，光照强度40μ E · m_2 · s、通气培养，通气量为1. 5L · mirT1 ；集球藻和土生绿球藻采用BBM培养基，室温，光照强度80 μ E · πΓ2 · s—1，通气培养，通气量为2L · mirT1(2)地点选择选择与沙漠气候条件接近，即在年降水量在70_150mm，年平均蒸发量在2000mm以上，年均温6_10°C，高温在40°C以上的地点修建大棚，大棚主要是用来防风， 保持藻类生长基质的稳定性(3)大棚前期处理大棚中土地经平整后，选择沙漠中质地较细的沙子，运回，平铺在大棚中，厚度约IOcm即可(4)接种时间选择选择在土壤湿度在50% -80%，土壤温度在10_15°C，气温在 10-20°C条件下进行接种，在水分和温度上均有利于藻类的恢复和生长(5)将具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻的藻粉按 16 1 1 1 1 1比例混合后，接种量为3g*nT2，藻种用水稀释，喷雾器均勻喷洒在样方中(6)每天上午10点喷水，施水量为3L ·πΓ2，连续施加15天在一个月内可初步形成藻结皮本发明中，每升BG11 培养基组分如下=NaNO3 1. 5g，K2HPO4 0. 04g, MgSO4 · 7H20 0. 07g，CaCl2 · 2H20 0. 036g,柠檬酸0. 006g,柠檬酸铁胺0. 006g,乙二胺四乙酸钠盐0. OOlg, CaCO3 0.02g，微量元素、溶液ImL0其中，A5溶液组分每升重蒸水中加入H3BO3 2. 86g, MnCl2 · 4H20 1. 86g, ZnSO4 · 7H20 0. 22g, Na2MoO4 · 2H20 0. 39g, CuSO4 · 5H20 0. 08g, Co(NO3)2 · 6H20 0. 05g每升BG110 培养基组分如下=MgSO4 · 7H20 0. 2g，CaCl2 · 2H20 0. 025g，K2HP0415g, H3BO3 0. 6mg, ZnSO4 · 7H20 0. 04mg, MnCl2 · 4H20 0. 4mg, FeCl3 · 6H20 2mg, Na2MoO4 0. 4mg, CuSO4 · 5H20 0. 04mg每升BBM 培养基组分如下NaN03 0. 25g,，K2HPO4 0. 075g, MgSO4 · 7Η200· 075g, CaCl2 · 2H20 0. 025g, KH2PO4 0. 175g，NaCl 0. 025g，微量元素溶液 lml/L微量元素溶液组分每升重蒸水中加 VB1 lg, VB6 0. 5g, Na2EDTA 0. 05g, MnCl2 · 4H20 0. 0014g, FeSO4 · 7H20 8. 8g, MoO3 0. 71g, CaSO4 · 5H20 1. 57g, Co(NO3)2 · 6H20 0. 49g本发明中，具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻都为现有技术中常见藻类，本领域普通技术人员可通过外购或者沙漠荒漠自然环境中筛选，按照上述本发明提供的技术方案，即可实现本发明提供的荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法实施例二荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法效果评价本实验在大棚中设置3个2. 5mX 2. 5m的样方，铺上厚度为IOcm的流沙，然后分别采用不同的藻种处理A 不接种(空白对照)+无水处理，B 接种+无水处理，几种单藻种按一定比例混合，本发明优先采用具鞘微鞘藻席藻眼点伪枝藻地木耳小球藻土生绿球藻=16 1111 1 ;C接种+有水处理，藻种与B处理相同3个月后，在样方中随机取样，每个样方取样5个重复，测定藻类生物量、微生物量、结皮厚度、抗压强度、土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶)采用土壤中叶绿素a含量表示藻类生物量，测定方法参见文献(Xie et al. ,2007, Soil Biology&Biochemistry, 567-572)微生物量C采用熏蒸-280nm紫外比色法，具体方法参见文献(Nunan et al.,1998, Soil Biology&Biochemistry，30，1599—1603 ;Turner et al.,2001, Soil Biology&Biochemistry, 33，913-919)采用游标卡尺测定所形成藻结皮的厚度，抗压强度采用抗压力计(TE-3，南京，中国)进行测定，每个样方均5个重复土壤酶活性的测定参见文献(关松荫等，1986，土壤酶及其研究法；Zhou et al. ,2012, Soil Biology&Biochemistry,47,67-77)微生物量C用熏蒸-280nm紫外比色法将新鲜的土壤样品含水量调节至田间含水量的30% 50%，25°C下密封预培养7 10d，以保持土壤均勻和所得结果的可比性采用氯仿熏蒸，将欲熏蒸土样置于内径^cm可抽气的干燥器内隔板上，干燥器底部放置装有 30ml无乙醇氯仿的100ml烧杯，并另外放置1个装有蒸馏水的小烧杯，使熏蒸时土壤含水量不变随之抽气，直到氯仿出现气泡沸腾后持续5min，停止抽气，紧接着密闭干燥器，并将其置于室温(14 16°C)与黑暗处24h后取出土样，在通气良好的地方放置2 池，使残留土壤中的氯仿尽可能挥发不熏蒸的土样置于另一干燥器中，用蒸馏水代替氯仿，与用氯仿熏蒸一样处理，作为不熏蒸对照取熏蒸和未熏蒸的土样，转入100ml三角瓶中，按土水比1 4加0. 5mol L-IK2SO4溶液，振荡30min后过滤，立即在280nm紫外光下测定吸光度，熏蒸和未熏蒸作相同处理用单位土中的吸光度增量表示，即δ/g烘干土 = (abs熏/ G熏)_(abs未/G未)，其中abs代表280nm紫外光下的吸光度，G代表称的土重相当的烘干土重用Nunan et al. (1998)方法计算微生物量C蔗糖酶用3，5-二硝基水杨酸比色法，称5g风干土，注入15ml 8%蔗糖溶液，力口入5ml pH5. 5缓冲液，37°C下培养Mh，加入3，5-二硝基水杨酸后，50811111处比色测定，用Ig 土样每小时生成的葡萄糖数表示蔗糖酶活性脲酶用比色法测定，称取5g风干土，加入IOml 10%尿素溶液和20mlpH6. 7的缓冲液，37°C下培养Mh，取滤液加入苯酚钠和次氯酸钠溶液，578nm比色测定，用Ig土样每小时生成的NH3-N的数量表示脲酶活性碱性磷酸酶用磷酸苯二钠比色法测定，取5g风干土加入5ml 27g L-I的磷酸苯二钠溶液和IOml pHIO的缓冲溶液，37°C下培养3h，过滤后加入2，6- 二溴醌氯亚胺溶液， 600nm处比色测定，用Ig 土样每小时生成的苯酚数量表示磷酸酶活性结合参见附图1、2、3和4，通过上述实验及检测验证得出以下结论未接种的空白处理和接种未施加水分的处理样方无藻结皮形成；经过接种的在一个月内可初步形成藻结皮，3个月内形成稳定藻结皮3个月后形成藻结皮的藻类生物量、 微生物量碳、结皮厚度和抗压强度分别是5. 19士 1. 48mg叶绿素a · g—1干土、2. 36士0. 39mg C · g—1干土、2. 70士0. 46mm,2. 53士0· 31N · cm—2 ；3个月形成的藻结皮，其结皮生物量、抗压强度、土壤酶活性均显著高于未接种的空白处理和接种未施加水分的处理；保持了藻类生长基质的稳定性，接种量为3g · m_2，施水量是3L · m_2，施水时间在15天左右即可形成稳定的藻结皮标明本发明提供的荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法具有实现的效果和作用
专利名称：荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法沙漠化是荒漠化的主要类型之一，它是指干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。我国是世界上受荒漠化影响最为严重的国家之一(王涛等，2005，中国沙漠，25 =816-817 ；饶本强等，2009，水生生物学报， 33(4) :756-761)。荒漠化土地面积达沈4. 42万平方公里，占国土面积的27. 5%，每年直接经济损失达540亿元。因此，受损生态系统的修复与荒漠化治理是国家改善生态环境的迫切需求，生物结皮在荒漠生态系统中的作用愈发突出。生物结皮作为干旱荒漠地区特殊环境的产物，是由苔藓植物、细菌、真菌、蓝绿藻、地衣与土壤形成的有机复合体。生物结皮对于荒漠干旱半干旱地区具有诸多功能固氮作用，为荒漠植物和土壤微生态系统提供氮素；把金属螯合态转变为植物可吸收形态；提高土壤积聚能力，降低风蚀和沙土流失；构建一个粗糙表面，从而可以捕获水分或者养分含量丰富颗粒。这些功能决定了其在沙漠修复和植被管理中的重要作用。但沙漠生物结皮极易遭受破坏，一旦遭到破坏，会加速沙漠化进程。根据结皮大小，一块完整结皮自然恢复时间从几年到十几年不等，周期漫长。国内外生态学家在对生物结皮研究基础上，不断地探索生物结皮的人工培育及大量繁殖，开展其应用研究，为荒漠化地区的防沙治沙提供了低成本、高效益的新途径。在干旱沙漠区实现生物结皮的人工培植及大量快速繁殖，加速实用技术的开发应用，对沙漠治理及生态环境的改善具有重要的科学意义和现实意义。
针对降水稀少，蒸发量大，利用实验室内人工培养的荒漠藻类在野外沙漠环境中直接接种成活难度大等特点，本发明的目的在于提供一种荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法，本发明提供的方法简便易行，可操作性强，成功地解决了荒漠藻类从室内到荒漠环境的驯化问题，为利用荒漠藻类成功构建人工藻结皮提供了一种可行的途径。本发明具体提供荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法，具体方法如下(1)选用具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻6种从荒漠藻结皮分离的藻种；培养条件为，具鞘微鞘藻选用BG11培养基，室温，光照强度 80μΕ ·πΓ2 · s—1，通气培养，通气量为2L .mirT1 ；眼点伪枝藻选用BGlltl培养基，室温，光照强度80 μ E · m_2 · s—1，通气培养，通气量为2. 5L · mirT1 ；地木耳选用BGlltl培养基，室温，光照强度40 μ E · πΓ2 · s—1，通气培养，通气量为1. 5L · mirT1 ；集球藻和土生绿球藻采用BBM培养基，室温，光照强度80μ E · m_2 · s—1，通气培养，通气量为2L · mirT1。(2)选择与沙漠气候条件接近，即年降水量在70-150mm，年平均蒸发量在2000mm 以上，年均温6-10°C，高温在40°C以上的地点修建大棚。3(3)大棚中土地经平整后，选择沙漠中质地较细的沙子，运回，平铺在大棚中，厚度 IOcm即可。(4)选择在土壤湿度在50% -80%，土壤温度在10-15°C，气温在10_20°C条件下进行接种。(5)在大棚中设3个样方，第一个样方不接种，作为空白对照；另外两个样方接种，将具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻的藻粉按重量比是 16 1 1 1 1 1的比例混合后，接种量为3g*nT2，藻种用水稀释，喷雾器均勻喷洒在样方中。(6)每天上午10点只对其中一个接种的样方进行施水处理，施水量为3L · πΓ2，连续施加15天，在一个月内可初步形成藻结皮；而不接种和接种未施加水分处理的样方无藻结皮形成。本发明中，每升BG11 培养基组分如下=NaNO3 1. 5g,, K2HPO4 0. 04g，MgSO4 · 7H20 0. 07g，CaCl2 · 2H20 0. 036g,柠檬酸0. 006g,柠檬酸铁胺0. 006g,乙二胺四乙酸钠盐 O.OOlg，CaCO3 0.02g，微量元素、溶液ImL0其中，A5溶液组分每升重蒸水中加入H3BO3 2. 86g, MnCl2 · 4H20 1. 86g, ZnSO4 · 7H20 0. 22g, Na2MoO4 · 2H20 0. 39g, CuSO4 · 5H20 0. 08g, Co(NO3)2 · 6H20 0. 05g。每升BG110 培养基组分如下=MgSO4 · 7H20 0. 2g，CaCl2 · 2H20 0. 025g，K2HP0415g, H3BO3 0. 6mg, ZnSO4 · 7H20 0. 04mg, MnCl2 · 4H20 0. 4mg, FeCl3 · 6H20 2mg, Na2MoO4 0. 4mg, Cu SO4 · 5H20 0. 04mg。每升BBM 培养基组分如下NaN03 0. 25g,，K2HPO4 0. 075g, MgSO4 · 7Η200· 075g, CaCl2 · 2H20 0. 025g, KH2PO4 0. 175g，NaCl 0. 025g，微量元素溶液 lml/L。微量元素溶液组分每升重蒸水中加 VB1 lg, VB6 0. 5g, Na2EDTA 0. 05g, MnCl2 · 4H20 0. 0014g, FeSO4 · 7H20 8. 8g, MoO3 0. 71g, CaSO4 · 5H20 1. 57g, Co(NO3)2 · 6H20 0. 49g。本发明中，具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻为荒漠生物结皮中优势物种和常见物种，本领域普通技术人员可从荒漠自然环境中分离获得，按照上述本发明提供的技术方案，即可再现本发明提供的荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法。通过实施本发明具体的技术内容，可以达到以下有益效果。1.本发明未接种的空白处理和接种未施加水分的处理样方无藻结皮形成；接种处理中，在一个月内可初步形成藻结皮，3个月内形成稳定藻结皮，其结皮藻类生物量(叶绿素a)、微生物量C、结皮厚度、抗压强度、土壤酶活性均显著高于未接种的空白处理和接种未施加水分的处理；3个月后形成藻结皮的藻类生物量、微生物量碳、结皮厚度和抗压强度分别是 5. 19士 1. 48mg 叶绿素 a · 干土、2. 36士0. 39mg C · 干土、2. 70士0. 46mm, 2. 53 士 0. 3IN · CnT2·2.保持藻类生长基质的稳定性，接种量为3g · m_2，施水量是3g · L_2，施水时间在 15天左右即可初步形成藻结皮。本发明提供了利用实验室培养的荒漠藻类从室内向野外成功过度提供了一种有效的技术方案，对沙漠防风固沙、受损荒漠生态系统的人工恢复具有重要的理论意义和实践意义。图1为接种一个月形成的藻结皮图，图中，a为无接种，无水分；b为接种，无水分处理；c为接种，有水分处理。图2为为接种三个月形成的藻结皮图，图中，a为无接种，无水分；b为接种，无水分处理；c为接种，有水分处理。图3为接种3个月不同处理的叶绿素、微生物量、结皮厚度和抗压强度比较图，图中A 无接种+无水分处理；B 接种+无水分处理；C 接种+水分处理；不同小写字母表示不同处理差异极显著(P < 0. 01)。图4为接种3个月不同处理中土壤酶活性的比较图，图中A 无接种+无水分处理；B 接种+无水分处理；C 接种+水分处理；不同小写字母表示不同处理差异极显著(P < 0. 01)。
本发明公开了提供荒漠藻类从实验室到荒漠环境驯化的方法。通过选用具鞘微鞘藻、席藻、眼点伪枝藻、地木耳、集球藻，土生绿球藻6种从荒漠藻结皮分离纯化的藻种；选择与沙漠气候条件接近地点修建大棚；选用沙子平铺在大棚中，厚度10cm；选择土壤湿度50％-80％，土壤温度10-15℃，气温10-20℃进行接种；在大棚中设3个样方，第一个样方不接种，作为空白对照；另外两个样方接种，将6种藻的藻粉按16∶1∶1∶1∶1∶1比例混合后，接种量为3g·m-2，藻种用水稀释，均匀喷洒；每天施水量为3L·m-2，连续施加15天；本发明方法简便易行，成功地解决了荒漠藻类从室内到荒漠环境的驯化问题，具有重要的实用价值。
