一種放線菌固沙的新方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種放線菌固沙的新方法，該方法選取內(nèi)氏放線菌Actinomycesnaeslundii，然后將放線菌置于含尿素和鈣離子的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基中富集得到具有誘導(dǎo)固化作用的放線菌菌液，再將富集得到固化作用放線菌菌液分多次均勻噴灑于沙土表層，將噴有菌液的沙土置于自然干燥環(huán)境下培養(yǎng)數(shù)天后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通過固化作用將沙土表層的沙粒膠結(jié)固定，使得表層沙粒不會發(fā)生遷移。該方法操作簡便、易于控制，成本低，可廣泛用于干旱區(qū)移動半移動沙丘的固定。
【專利說明】一種放線菌固沙的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種放線菌固沙的新方法，尤其是具有固化作用的放線菌固定可移動 沙丘的方法，屬于生物環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 土地沙漠化是一個世界性生態(tài)環(huán)境問題。中國是世界上沙漠面積較大、分布較廣、 沙漠化危害嚴(yán)重的國家之一。據(jù)1994-1996年全國的沙漠化普查結(jié)果，全國沙漠及沙漠化 總面積占國土總面積的17.85%。長期以來由于氣候干旱和人類活動的加劇，土地的不合 理使用，對荒漠化治理投入的不足，造成嚴(yán)重的土地退化。據(jù)調(diào)查，從50年代至70年代， 平均每年沙漠化土地增加1560km2 ;70年代中期至80年代中期，平均每年沙漠化土地增加 2100km2,從80年代中期至90年代，平均每年沙漠化土地增加2460km2。目前仍呈繼續(xù)擴(kuò)大 的趨勢，在北方萬里風(fēng)沙線上，每年8級以上的大風(fēng)沙日為30?100天，還經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)沙塵 暴，我國三北防護(hù)林地區(qū)，包括中國西北大部、華北北部和東北西部，每年有大量農(nóng)田和草 場受風(fēng)沙危害，，數(shù)以千計的水庫和大批灌渠受風(fēng)沙侵襲，800多公里鐵路和數(shù)千公里公路 經(jīng)常受到風(fēng)沙的侵襲和壓埋。
[0003] 荒漠化不斷擴(kuò)展，沙塵暴越來越頻繁，不僅對生產(chǎn)建設(shè)造成極大破壞，而且給人民 生命財產(chǎn)帶來重大損失?；哪茐耐恋刭Y源，使可利用土地減少，質(zhì)量下降，造成農(nóng)牧業(yè) 生產(chǎn)減產(chǎn)甚至絕收。破壞交通、水利等生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展?；哪觿×宿r(nóng)牧民 貧困程度，影響社會安定和民族團(tuán)結(jié)，荒漠化使人類生存環(huán)境惡化，耕地、草場、林地等可利 用土地資源質(zhì)量下降或生產(chǎn)力喪失，破壞生產(chǎn)和生活設(shè)施；荒漠化使生物質(zhì)量變劣，物種豐 度降低，對生物多樣性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，荒漠化是干旱、半干旱地區(qū)產(chǎn)生貧困的重要因 素。
[0004] 目前我國正在對沙漠化進(jìn)行積極整治，并且在局部地區(qū)出現(xiàn)了人進(jìn)沙退的可喜局 面，但總體來看還是沙進(jìn)人退，荒漠化土地人在不斷擴(kuò)大，耕地、草場減少，環(huán)境惡化，嚴(yán)重 的制約了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，荒漠化形勢十分嚴(yán)峻。目前，固沙常用技術(shù)主要有工程（或物理/ 機(jī)械）固沙、生物固沙、化學(xué)固沙及綜合固沙。
[0005] 工程治沙主要采取機(jī)械途徑，通過對風(fēng)沙的阻、輸、導(dǎo)、固工程達(dá)到減輕風(fēng)沙作用， 防止風(fēng)沙危害的目的。目前以有的工程治沙技術(shù)包括兩大類：（1)鋪設(shè)草方格，建立立體 柵欄，設(shè)置各種材料網(wǎng)膜的固沙工程技術(shù)；（2)引水拉沙，治沙造田技術(shù)。它是利用河流、海 (湖泊）、水庫的水源，自流引水或機(jī)械抽水，以水力沖拉沙丘，既消除沙害，又?jǐn)U大耕地的 辦法。這是中國陜北沙區(qū)群眾的創(chuàng)舉，并在其他有水源的地方推廣應(yīng)用。
[0006] 生物固沙是通過封育，營造植物等手段，達(dá)到防治沙漠、穩(wěn)定綠洲，提高沙區(qū)環(huán)境 質(zhì)量和生產(chǎn)潛力的一種技術(shù)措施。主要有以下幾種固沙技術(shù)：（1)天然植被的保護(hù)與合理 利用技術(shù)（即封育技術(shù)），這是目前保護(hù)天然植被及其生物多樣性的最主要途徑；(2)飛播 治沙技術(shù)，是利用飛機(jī)在沙區(qū)或沙化地區(qū)進(jìn)行播種的機(jī)械化造林方法，適于人口稀少的偏 遠(yuǎn)沙區(qū)的治理，而且飛播治沙面積大，防風(fēng)固沙成效好；（3)營造防風(fēng)固沙林技術(shù)，我國在 三北地區(qū)營造的防風(fēng)固沙林帶我國防治風(fēng)沙侵蝕的一項(xiàng)巨大工程，現(xiàn)己初具規(guī)模，對防止 風(fēng)沙侵蝕起到了很好的作用；(4)人工種草和改良草地技術(shù)；（5)農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)技術(shù)；(6) 營造灌木群落技術(shù)；（7)五帶一體的防沙治沙技術(shù)，建立封沙育草帶，前沿阻沙帶，草障植 物帶，灌溉造林帶，固沙防火帶，采用植物沙障和機(jī)械沙障相結(jié)合的辦法，建成堅固的防風(fēng) 固沙體系，主要用于鐵路、公路兩側(cè)。如穿過騰格里沙漠的包蘭鐵路，在寧夏沙坡頭一帶采 用該技術(shù)在沙海建立了一條長達(dá)30多公里的綠色屏障，鎖住了流沙，確保了包蘭鐵路的暢 通。
[0007] 化學(xué)固沙是在風(fēng)沙環(huán)境下，利用化學(xué)材料與工藝，對易發(fā)生沙害的沙丘或沙質(zhì)地 表建造一層能夠防治風(fēng)力吹揚(yáng)又具有保持水分和改良沙地性質(zhì)的固結(jié)層，以達(dá)到控制和改 善沙害環(huán)境，提高沙地生產(chǎn)力的技術(shù)措施?；瘜W(xué)固沙技術(shù)，包含了沙地固結(jié)技術(shù)和保水增肥 兩大內(nèi)容，它和植物固沙相結(jié)合可大大提高植物的成活率。國外化學(xué)固沙研究始于20世紀(jì) 30年代，國內(nèi)始于20世紀(jì)60年代，世界上已有46個國家研制出100多種化學(xué)制劑，用于流 沙的土壤改良，主要有以下四大類：水泥漿、水玻璃類、石油產(chǎn)品類和高分子聚合物高吸水 樹脂類等固沙材料。
[0008] 各種單一的固沙措施都有其特點(diǎn)和局限性，工程固沙雖快速有效，但成本高且與 生物環(huán)境相容性差；生物固沙雖有很好的生態(tài)環(huán)境保護(hù)作用，但因沙漠或沙地惡劣的氣候 水文條件，通常使植物無法種植或種植后無法存活；化學(xué)固沙雖成本低廉、施工快速方便、 生物相容性好，但通常固沙周期較短；就大面積治理而言，現(xiàn)代防沙工程要求高效廉價、快 速方便。
[0009] 我國的科技人員從長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)流動沙丘固定后，生態(tài)環(huán)境條件最明 顯的變化是沙地形成完整的結(jié)皮層。生物結(jié)皮在荒漠化治理中的作用主要體現(xiàn)在遏制土壤 荒漠化以及為荒漠化地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)提供良好的基礎(chǔ)環(huán)境。生物結(jié)皮中細(xì)菌、真菌、地 衣和苔蘚植物的地下菌絲和假根能夠粘結(jié)土壤顆粒，并形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)、無機(jī)復(fù)合層， 從而改變荒漠化土壤表面單一、勻質(zhì)、松散的原始狀態(tài)，使土壤表面趨于固定化。生物結(jié)皮 有效地減小了風(fēng)和水對荒漠化地表的侵蝕，從而一定程度上遏制了荒漠化進(jìn)程。因此，荒漠 化治理工作中，生物結(jié)皮的出現(xiàn)和發(fā)展指示了流動沙地向固定和半固定沙地轉(zhuǎn)化的重要階 段，可被用作生態(tài)環(huán)境健康評價指標(biāo)。早在1900年，生態(tài)學(xué)家就開始重視生物結(jié)皮的多種 作用（Johansen，1993)，這種作用主要包括固定土壤的能力；影響?zhàn)B分循環(huán)和維管植物群 落等。近年來，越來越多的研究者正在探討生物結(jié)皮是怎樣適應(yīng)干旱和半干旱的土地生態(tài) 系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上研究沙漠生物結(jié)皮人工接種固沙技術(shù)，該技術(shù)是利用荒漠藻的拓殖固沙 作用，在傳統(tǒng)固沙植被帶內(nèi)人工接種荒漠藻類，促進(jìn)荒漠藻生物結(jié)皮的形成，并因地制宜地 建立不同類型的藻類、草本、灌木、喬木穩(wěn)定的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為目標(biāo)的綜合治沙技術(shù)，開辟 荒漠化治理的新途徑。細(xì)菌是干旱荒漠環(huán)境中廣泛存在的微生物類型，在生物結(jié)皮的形成 過程中發(fā)揮著及其重要的作用，諸多研究發(fā)現(xiàn)某些特殊細(xì)菌在適當(dāng)條件下能夠通過固化作 用固化土壤，這為荒漠化治理提供了新的思路。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明的目的在于，提供一種放線菌固沙的新方法，該方法選取的內(nèi)氏放線菌 Actinomyces naeslundii，然后將放線菌置于含尿素和f丐離子的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基中富集得到 具有誘導(dǎo)固化作用的放線菌菌液，再將富集得到固化作用放線菌菌液分多次均勻噴灑于沙 土表面，將噴有菌液的沙土置于自然干燥環(huán)境下培養(yǎng)數(shù)天后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通過固化作 用將沙土表面的沙粒膠結(jié)固定，使得表層沙粒不會發(fā)生遷移。該方法操作簡便、易于控制， 成本低，可廣泛用于干旱區(qū)移動半移動沙丘的固定。
[0011] 本發(fā)明所述的一種放線菌固沙的新方法，按下列步驟進(jìn)行：
[0012] a、放線菌來源及培養(yǎng)：選取內(nèi)氏放線菌Actinomyces naeslundii，將菌株置于營 養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中復(fù)蘇后轉(zhuǎn)接至含有50mL營養(yǎng)湯培養(yǎng)基的錐形瓶中，pH調(diào)節(jié)為4-11，然后將 錐形瓶置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)48小時，得到放線菌菌液；
[0013] b、誘導(dǎo)固化作用放線菌馴化富集：將步驟a得到的放線菌菌液置于質(zhì)量含量為 1-20%的尿素、0. 01-0. 5摩爾/升鈣離子的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基中混合，將混合液置于轉(zhuǎn)速為130 轉(zhuǎn)/分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)5-7天富集得到固化作用菌液，菌液pH為4-11 ;
[0014] c、誘導(dǎo)固化作用放線菌固沙：將步驟b富集得到具有固化作用的放線菌菌液按 10-100毫升/100克沙的比例噴灑在沙土表層，其中菌液中菌密度為104-108CFU/毫升，將 噴灑菌液后的沙土置于自然干燥環(huán)境下培養(yǎng)7-15天后，再次噴灑相同菌液2-5次置于自然 環(huán)境中自然風(fēng)干后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通過固化作用得以固定沙土表層，阻止沙土在風(fēng)力作 用下遷移。
[0015] 步驟b中所述的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基為營養(yǎng)肉湯和淘米水。
[0016] 步驟c中所述的放線菌固化作用后沙土表層可形成一層堅硬的外殼，可耐風(fēng)速為 10-70 米 / 秒。
[0017] 步驟c中所述的放線菌通過水解尿素誘導(dǎo)礦物沉淀作用固沙。
[0018] 本發(fā)明所述的一種放線菌固沙的新方法，該方法中放線菌信息：分類命名：內(nèi)氏 放線菌，拉丁名：Actinomyces naeslundii，保藏單位和保藏號：美國模式菌種收集中心； 保藏號：ATCC 12104,中國代理商地址：北京市朝陽區(qū)東方東路11號北京中原公司，購買時 間：2013年9月8日。
[0019] 本發(fā)明所述的一種放線菌固沙的新方法，該方法是將具有誘導(dǎo)固化作用的放線菌 置于質(zhì)量含量為1-20%的尿素和0. 01-0. 5摩爾/升鈣離子的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基中富集得到具 有固化作用的放線菌菌液；再將富集得到固化作用的放線菌菌液10-100毫升均勻噴灑在 100-200克沙土表面，將噴灑菌液后的沙土置于日常干燥環(huán)境下培養(yǎng)7-15天后，再次噴灑 相同菌液后2-5次置于自然環(huán)境中自然風(fēng)干后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通過固化作用得以固定沙 土表層。
[0020] 本發(fā)明所述的一種放線菌固沙的新方法，該方法中放線菌來源及培養(yǎng)：選取內(nèi)氏 放線菌（Actinomyces naeslundii)，菌株來自來自美國模式菌種收集中心（ATCC 12104)， 將菌株置于營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基（NB)中復(fù)蘇后轉(zhuǎn)接至含有50mL營養(yǎng)湯培養(yǎng)基的錐形瓶中，pH 調(diào)節(jié)為4-11，然后將錐形瓶置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)48小時，得 到放線菌菌液；
[0021] 具有誘導(dǎo)固化作用放線菌馴化富集：將富集得到的放線菌置于質(zhì)量含量為 1-20%的尿素、0. 01-0. 5摩爾/升鈣離子的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基中，將混合液置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/ 分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)5-7天富集得到固化作用菌液，菌液pH為4-11 ;
[0022] 具有誘導(dǎo)固化作用放線菌固沙：將富集得到具有固化作用的放線菌菌液按照 10-100毫升/100克沙的比例噴灑在沙土表層，其中菌液中菌密度為104-108CFU/毫升，將 噴灑菌液后的沙土置于自然干燥環(huán)境下培養(yǎng)7-15天后，再次噴灑相同菌液2-5次置于自然 環(huán)境中自然風(fēng)干后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通過固化作用得以固定沙土表層，阻止沙土在風(fēng)力作 用下遷移。
[0023] 本發(fā)明所述的方法中所選用的放線菌培養(yǎng)基為營養(yǎng)肉湯和淘米水；所選用的沙土 為新疆維吾爾自治區(qū)古爾班通古特沙漠阜康北沙窩表層沙土，放線菌固化作用后沙土表層 可形成一層堅硬的外殼，可耐風(fēng)速為10-70米/秒；所選用的放線菌為能夠水解尿素且具有 誘導(dǎo)固化作用。
[0024] 本發(fā)明所述方法主要優(yōu)點(diǎn)：①該方法采用具有固化作用的尿素水解放線菌固定沙 丘表面，其作用過程為放線菌誘導(dǎo)礦物沉淀將沙土顆粒膠結(jié)形成穩(wěn)定的結(jié)殼，其固沙效果 穩(wěn)定且環(huán)保；②該方法對干旱環(huán)境移動、半移動沙丘的固定應(yīng)用廣泛，操作簡單，節(jié)約成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明原始沙土圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明細(xì)菌固化作用后的沙土圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明不限于以下實(shí)施例：
[0028] 本發(fā)明一種放線菌固沙的新方法，按下列步驟進(jìn)行：
[0029] a、放線菌來源及培養(yǎng)：選取內(nèi)氏放線菌Actinomyces naeslundii，將菌株置于營 養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中復(fù)蘇后轉(zhuǎn)接至含有50mL營養(yǎng)湯培養(yǎng)基的錐形瓶中，pH調(diào)節(jié)為4-11，然后將 錐形瓶置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)48小時，得到放線菌菌液；
[0030] b、誘導(dǎo)固化作用放線菌馴化富集：將步驟a得到的放線菌置于質(zhì)量含量為1-20% 的尿素、〇. 01-0. 5摩爾/升鈣離子的營養(yǎng)湯為營養(yǎng)肉湯和淘米水培養(yǎng)基中混合，將混合液 置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)5-7天富集得到固化作用菌液，菌液pH 為 4-11 ;
[0031] c、誘導(dǎo)固化作用放線菌固沙：將步驟b富集得到具有固化作用的放線菌菌液按照 10-100毫升/100克沙的比例噴灑在新疆維吾爾自治區(qū)古爾班通古特沙漠阜康北沙窩沙 土表層，其中菌液中菌密度為io4-io8cfu/毫升，將噴灑菌液后的沙土置于自然干燥環(huán)境下 培養(yǎng)7-15天后，再次噴灑相同菌液2-5次置于自然環(huán)境中自然風(fēng)干后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通 過水解尿素誘導(dǎo)礦物沉淀固化作用得以固定沙土表層，形成一層堅硬的外殼，可耐風(fēng)速達(dá) 10-70米/秒，阻止沙土在風(fēng)力作用下遷移；具體實(shí)施例采用表格形式說明：
[0032] 下面是誘導(dǎo)固化作用的放線菌固沙的方法的具體實(shí)施例：
[0033]
【權(quán)利要求】
1. 一種放線菌固沙的新方法，其特征在于按下列步驟進(jìn)行： a、 放線菌來源及培養(yǎng)：選取內(nèi)氏放線菌Actinomyces naeslundii，將菌株置于營養(yǎng)肉 湯培養(yǎng)基中復(fù)蘇后轉(zhuǎn)接至含有50mL營養(yǎng)湯培養(yǎng)基的錐形瓶中，pH調(diào)節(jié)為4-11，然后將錐 形瓶置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)48小時，得到放線菌菌液； b、 誘導(dǎo)固化作用放線菌馴化富集：將步驟a得到的放線菌菌液置于質(zhì)量含量為1-20% 的尿素、0. 01-0. 5摩爾/升鈣離子的營養(yǎng)湯培養(yǎng)基中混合，再將混合液置于轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/ 分、溫度為30°C的條件下培養(yǎng)5-7天富集得到固化作用菌液，菌液pH為4-11 ; c、 誘導(dǎo)固化作用放線菌固沙：將步驟b富集得到具有固化作用的菌液按10-100毫升 /100克沙的比例噴灑在沙土表層，其中菌液中菌密度為1〇 4-1〇8 CFU/毫升，將噴灑菌液后的 沙土置于自然干燥環(huán)境下培養(yǎng)7-15天后，再次噴灑相同菌液2-5次置于自然環(huán)境中自然風(fēng) 干后終止實(shí)驗(yàn)，放線菌通過固化作用得以固定沙土表層，阻止沙土在風(fēng)力作用下遷移。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放線菌固沙的新方法，其特征在于步驟b中所述的營養(yǎng) 湯培養(yǎng)基為營養(yǎng)肉湯和淘米水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放線菌固沙的新方法，其特征在于步驟c中所述的放線 菌固化作用后沙土表層可形成一層堅硬的外殼，可耐風(fēng)速為10-70米/秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放線菌固沙的新方法，其特征在于步驟c中所述的放線 菌通過水解尿素誘導(dǎo)礦物沉淀作用固沙。
【文檔編號】E02D3/12GK104264658SQ201410555699
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】潘響亮, 宋文娟, 張道勇 申請人:中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所