CN105200979B - 一种利用耐盐细菌固沙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用耐盐细菌固沙的方法，该方法选取细菌为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii，菌株来自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC 11859，将菌株置于营养肉汤培养基中，得到驯化富集后的细菌菌液，将菌液置于尿素、钙离子和盐度的沙漠地下盐水中，培养，得到具有诱导固化作用的菌液，再将菌液喷洒在沙土表面，将喷洒菌液后的沙土置于自然干燥环境下培养，自然风干，细菌利用沙漠地下盐水通过固化作用将沙土表面的沙粒胶结固定，阻止表层沙土在风力作用下迁移。该方法绿色环保、成本低，可广泛用于移动半移动沙丘的固定。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有固化作用的耐盐细菌利用沙漠地下盐水固定可移动沙丘的方法，属于生物环境工程技术领域。
背景技术
土地荒漠化是指由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素，使干旱、半干旱和具有干旱灾害的半湿润地区的土地发生了退化，即土地退化，也叫“沙漠化”。在人类诸多的环境问题中，荒漠化是最为严重的灾难之一，全球沙化土壤正以每年5到7万平方公里的速度扩展，有10亿以上的人、40％以上的陆地表面受到荒漠化的影响。随着荒漠化的逐渐加剧，我国北方地区出现沙尘暴的次数逐年增加。仅在2000年3、4月间，北京市就出现了8次强沙尘暴天气。如今在我国，沙尘暴波及的范围越来越广，造成的损失也越来越严重，已经成为我国亟待解决的环境问题。
现有文献表明，沙漠中的微生物结皮能有效减少风蚀和水蚀的影响。Kinnell、Eldridge and Greene、Alexander and Calvin的研究表明微生物结皮能有效抵御雨水径流对地表的冲刷，减少被侵蚀的沉积物，并且随着微生物结皮厚度的增加，总的侵蚀量呈指数递减。Leys等通过实验发现微生物结皮增加了土表的粗糙度，能有效减少沙丘表面的风蚀，与无微生物结皮地表相比，微生物结皮减少的风蚀量是前者的5倍。然而天然形成的沙漠结皮需要在非常严格的小气候条件下才能形成，而要人工操控蓝藻等沙漠结皮的形成非常困难，迄今为止还没有成功的应用案例。
尿素水解菌MICP与操控蓝藻等沙漠结皮的形成相比具有很大的优势：易操作、见效快、成本低、不受制于小气候等。而与使用固化剂等传统的固沙方法相比，微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)利用环境中的天然原料，通过生物矿化作用固沙，绿色环保。细菌是干旱荒漠环境中广泛存在的微生物类型，在生物结皮的形成过程中发挥着及其重要的作用，诸多研究发现某些特殊细菌在适当条件下能够通过固化作用固化土壤。而固沙工程中，成本最高的就是实际操作过程中用到的淡水资源，本发明所用水资源是沙漠的地下盐水，这使得运用本发明固沙，操作简单，高效经济，也为荒漠化治理提供了新的思路。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种一种利用耐盐细菌固沙的方法，该方法选取细菌为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii，菌株来自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC 11859，将菌株置于营养肉汤培养基中，得到驯化富集后的细菌菌液，将菌液置于尿素、钙离子和盐度的沙漠地下盐水中，培养，得到具有诱导固化作用的菌液，再将菌液喷洒在沙土表面，将喷洒菌液后的沙土置于自然干燥环境下培养，自然风干，细菌利用沙漠地下盐水通过固化作用将沙土表面的沙粒胶结固定，阻止表层沙土在风力作用下迁移。该方法绿色环保、成本低，可广泛用于移动半移动沙丘的固定。
本发明所述的一种利用耐盐细菌固沙的方法，该方法在尿素和钙离子存在的条件下，利用沙漠地下盐水，通过矿化作用将表层沙土固定，具体操作按下列步骤进行：
a、细菌来源及培养：选取细菌为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii，菌株来自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC 11859，将菌株置于营养肉汤培养基中，复苏后转接至含有50ml营养肉汤培养基的锥形瓶中，pH调节为4-11，然后将锥形瓶置于转速为130转/分，温度30℃的条件下，培养48小时，得到驯化富集后的细菌菌液；
b、具有诱导固化作用菌液的制备：将步骤a得到的细菌菌液置于含质量百分比为1-20％的尿素、质量浓度为0.4-2％钙离子和质量百分比为1％-5％盐度的沙漠地下盐水中，培养1-3天，得到具有诱导固化作用的菌液，其中菌液菌密度为104-108CFU/ml，pH为4-11；
c、菌液固沙：将步骤b得到的具有诱导固化作用的菌液，按照每100g沙加入20-100ml菌液，喷洒在沙土表面，将喷洒菌液后的沙土置于自然干燥环境下培养7-15天，自然风干，细菌通过固化作用得以固定沙土，阻止表层沙土在风力作用下迁移。
本发明所述的一种利用耐盐细菌固沙的方法，该方法中所选用的细菌培养基为营养肉汤培养基和含有尿素与钙离子的沙漠地下盐水；其中营养肉汤培养基为市售产品，购买于北京奥博星生物技术有限责任公司；所选用的沙土为新疆干旱荒漠区地表沙土，沙土经过细菌固化作用后表层可形成一层坚硬的外壳，可耐风速为30-70米每秒；所选用的细菌为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii，菌株来自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC11859，能够分解尿素且具有固化能力的耐盐细菌。
本发明的主要优点：①本发明所述方法用到的水资源是沙漠地下盐水，这是本发明的最大优点，相对于其他固沙方法，节约成本，操作简单，可广泛用于对干旱环境移动、半移动沙丘的固定；②本发明所述方法采用具有耐盐和固化作用的尿素水解细菌固定沙土，其作用过程为细菌诱导矿物沉淀将沙土颗粒胶结形成坚硬稳定的结壳，经过固化后沙土表面可耐风速为30-70米每秒。
附图说明
图1为本发明原始沙土图；
图2为本发明细菌固化作用后的沙土图。
具体实施方式
本发明所述的一种利用耐盐细菌固沙的方法，该方法在尿素和钙离子存在的条件下，利用沙漠地下盐水，通过矿化作用将表层沙土固定，具体操作按下列步骤进行：
a、细菌来源及培养：选取细菌为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii，菌株来自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC 11859，将菌株置于营养肉汤培养基中，复苏后转接至含有50ml营养肉汤培养基的锥形瓶中，pH调节为4-11，然后将锥形瓶置于转速为130转/分，温度30℃的条件下，培养48小时，得到驯化富集后的细菌菌液；
b、具有诱导固化作用菌液的制备：将步骤a得到的细菌菌液置于含质量百分比为1-20％的尿素、质量浓度为0.4-2％钙离子和质量百分比为1％-5％盐度的沙漠地下盐水中，培养1-3天，得到具有诱导固化作用的菌液，其中菌液菌密度为104-108CFU/ml，pH为4-11；
c、菌液固沙：将步骤b得到的具有诱导固化作用的菌液，按照每100g沙加入20-100ml菌液，喷洒在沙土表面，将喷洒菌液后的沙土置于自然干燥环境下培养7-15天，自然风干，细菌通过固化作用得以固定沙土，阻止表层沙土在风力作用下迁移。
本发明所述方法的实施例以表的方式列举：但不限于这些实施例
通过本发明所述的方法，其作用过程为细菌诱导矿物沉淀将沙土颗粒胶结形成坚硬稳定的结壳，经过固化后沙土表面可耐风速为30-70米每秒。
Claims (1)
1.一种利用耐盐细菌固沙的方法，其特征在于该方法在尿素和钙离子存在的条件下，利用沙漠地下盐水，通过矿化作用将表层沙土固定，具体操作按下列步骤进行：
a、细菌来源及培养：选取细菌为巴氏芽孢杆菌Sporosarcina pasteurii，菌株来自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC 11859，将菌株置于营养肉汤培养基中，复苏后转接至含有50ml营养肉汤培养基的锥形瓶中， pH调节为11，然后将锥形瓶置于转速为130转/分，温度30℃的条件下，培养48 小时，得到驯化富集后的细菌菌液；
b、具有诱导固化作用菌液的制备：将步骤a得到的细菌菌液置于含质量百分比为1-20%的尿素、质量浓度为0.4-2%钙离子和质量百分比为1%-5%盐度的沙漠地下盐水中，培养1-3天，得到具有诱导固化作用的菌液，其中菌液菌密度为104-108 CFU/ml，pH为11；
c、菌液固沙：将步骤b得到的具有诱导固化作用的菌液，按照每100g沙加入20-100ml菌液，喷洒在沙土表面，将喷洒菌液后的沙土置于自然干燥环境下培养7-15天，自然风干，细菌通过固化作用得以固定沙土，阻止表层沙土在风力作用下迁移。
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