CN107278890B - 一种苔藓石质墙体绿化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种苔藓石质墙体绿化方法，将生长20天左右的苔藓配子体材料经过机械打磨粉碎至50‑100目，设置以BCD培养基为基础培养基的不同添加物条件进行墙体绿化实验，并设置3个加湿梯度，从苔藓附着、复绿、萌发生长等方面定期观测绿化状态，最终确定配子体在墙体最佳的培养条件。本发明针对苔藓墙体绿化方法的探索实验表明，在控制湿度为80％，16小时长日照下，添加2％香蕉的条件下可获得覆盖度最佳、繁殖效率最高的墙体绿植，在一个半月内绿化覆盖度100％，苔藓生物量增长5倍，为开发苔藓山体生态修复提供了技术基础，并为其用作山体绿化材料提供了基础。

Description

一种苔藓石质墙体绿化方法

所属领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种苔藓石质墙体绿化方法，尤其涉及一种促进苔藓覆盖垂直墙面、快速大量繁殖的培养基。

背景技术

随着城市化建设的加快，人类活动造成越来越严重的生态环境破坏，例如城市建房，交通建设等造成山体或者公路边坡裸露以及“五采区”(采石、采矿、采土、采沙、采小砖窑)。2015年我国国土资源公报显示，全国因建设占用、灾毁等原因减少耕地面积35.47万公顷。据报道，我国受采矿业影响土地大约为300万公顷，每年我国因为采矿而废弃的土地约为3.3万公顷，是巨大的资源损失。云南的问题尤其突出，云南在短短的20年内森林覆盖率下降了24.9％，云南省水土流失面积达14万hm²，占全省土地总面积的36.88％，是全国水土流失最严重的地区之一。云南是我国岩溶分布最为广泛省之一，根据云南省第二次石漠化监测结果，全省石漠化土地面积为284万hm²，占国土面积的15.35％，潜在石漠化面积为177.1万hm²，而水土流失等等状况导致石漠化加剧，自然灾害频发，例如山体滑坡，泥石流等(王世杰，2002；温庆忠等，2014)。土地生产力下降，水源枯竭等恶果，严重影响和制约了社会的安定和经济的发展，水土流失问题已成为头号环境问题。云南地处长江和珠江流域上游分水岭地区，水土涵养能力的降低也会危及长江、珠江中下游地区的生态安全。可见，修复与恢复生态系统对我国环境保护、生态建设、农业生产和社会经济可持续发展均具有重要的现实意义。

苔藓在生态系统中的作用至关重要，例如沙漠中苔藓结皮占据植被覆盖的40％以上(魏江春，2005)，有案例显示苔藓在干旱和半干旱地区对于水土保持和大气氮循环贡献巨大。2005年-2012年中科院水土保持所在黄土高原六道沟采取自然生长的苔藓结皮粉碎铺设到荒漠区形成人工结皮，测试苔藓生态修复效果，发现人工维护湿度1年后，测试区域土壤恢复自然生态，自然生长3年后，土壤含水量，氮含量显著高于未铺设结皮的对照区域(Xiao et al.,2015)。库布齐沙漠东缘的拉特旗天然植被以沙米和虫实为主，为了加速该地区生物结皮的形成以及生态环境的恢复，从2002年开始丝状蓝藻陆续被混合接种于流动沙丘表面，2-3年后形成苔藓结皮。随着结皮的发育演替，表土生物量、多糖含量、厚度以及孔隙度增加，而土壤容重减小；同时，形成结皮之后表土质地也发生了明显的变化，其中沙粒含量逐渐减少，粉粒、黏粒含量增加(Wu et al.,2014；Young&Reed,2017)。在有苔藓结皮的植被覆盖区明显比没有苔藓结皮的地方水土保持效果好，植被退化的问题弱。随着干旱和高温的加剧，人工植被面临着巨大的问题，例如甘肃河西沙区，大面积灌木林死亡，山西北部桑干河地区杨树停止生长，人工植被像抽水机一样吸干了地下水，而起不到防护作用，植被类型选择不当是主要原因。人工植被面临的衰退问题使人们思考寻找新的植物。大自然面临破坏，得到很多负面的反馈同时也在努力正面调节，植物在生态系统中的力量凸显出来。苔藓作为先锋植物，能在极端环境中生长，优于其他高等绿色植物(Baquiran etal.,2016；Deane-Coe&Stanton,2017)。

苔藓是变水性植物，体积小生长快的优势有利于山体、斜坡尤其是垂直区域恶劣环境的绿化。本发明利用苔藓的特性公开了一种促进墙面附着、繁殖的培养基和绿化方法，为将来开发苔藓山体生态修复提供了技术基础。

发明内容

本发明旨在提供一种苔藓石质墙体绿化方法，公开一种促进苔藓在墙面附着、繁殖的培养基配方，为后期开发苔藓山体生态修复提供了技术基础。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

苔藓石质墙体绿化方法，该方法包括将生长18-25天的苔藓配子体材料经过机械打磨粉碎，设置以BCD培养基为基础培养基的不同添加物条件进行墙体绿化，将培养基中各组分按照各自浓度称量好后依次在热水中煮至溶解，冷却后的培养基混合苔藓粉碎片，以20L:10g混匀，以毛笔均匀刷于墙面，在50％，80％，100％三个湿度条件下培养15-18小时，培养期间定期取样进行苔藓生长状态观测、生物量测量和分枝数统计。

如权利要求1所述人苔藓石质墙体绿化方法，其中所述BCD培养基配方为:MgSO₄.7H₂O 1μM，KH₂PO₄ 18.4μM，KNO₃ 10μM，FeSO₄.7H2O 45μM；CuSO₄.5H₂O 0.22μM，H₃BO₃10μM，CoCl₂.6H₂O 0.23μM，Na₂MoO₄.2H₂O 0.1μM，ZnSO₄.7H₂O 0.19μM，MnCl₂.4H₂O 2μM，KI0.17μM，5mM CaCl₂，酒石酸铵5mM，琼脂1％。

如所述的苔藓石质墙体绿化方法，所述的BCD培养基设置为在所述配方基础上添加培养基总重量1％椰糠和2％的香蕉。

如所述的苔藓石质墙体绿化方法，其中所述湿度条件为80％，进行16小时长日照培养。

如所述的苔藓石质墙体绿化方法，其中所述材料机器打磨是用中药粉碎机，采用50-100目打磨参数进行打磨。

如所述的苔藓石质墙体绿化方法，其中所述苔藓生长状态观测是采用体式显微镜进行新萌发分枝观测，并每天拍照记录，使用ImageJ测量生物量，统计分枝数，用student’st-test进行统计分析，对比每一种培养基添加物和加湿条件下生长状态。

如所述的苔藓石质墙体绿化方法，所述的培养基混合苔藓粉碎片定植后进行喷雾保护，第一个月维持空气湿度为80％。

本发明的苔藓绿化方法，是将生长20天左右的苔藓配子体材料经过机械打磨粉碎至50-100目，设置以BCD培养基为基础培养基的不同添加物条件进行墙体绿化实验，并设置3个加湿梯度，从苔藓附着、复绿、萌发生长等方面定期观测绿化状态，最终确定配子体在墙体最佳的培养条件。本发明针对苔藓墙体绿化方法的探索实验表明，在控制湿度为80％，16小时长日照下，添加2％香蕉的条件下可获得覆盖度最佳、繁殖效率最高的墙体绿植，期间定期取样进行生物量测量和分枝数统计。

本发明的苔藓绿化方法，在一个半月内绿化覆盖度100％，苔藓生物量增长5倍，极大的提高了后续作为山体绿化材料的应用基础。

附图说明：

图1为本发明苔藓绿化方法生长状态照片，左图为添加1％椰糠，右图为添加2％香蕉，生长时间为30天；

图2为不同湿度梯度下配子体生物量测量，从左至右分别为湿度50％，80％和100％。

具体实施方式

下面结合附图，用本发明的实施例来进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此来限定本发明。

实施例1：

1.材料和方法：

研究材料：

本发明使用材料为中国科学院昆明植物研究所实验基地内苔藓，采集地点具体位置是Alt.1942m，北纬25°8ˊ13〞，东经102°44ˊ37〞。

研究方法：

实验设计：首先将生长20天左右的苔藓粉碎成50-100目，然后将培养基中各组分按照各自浓度(按下一段的设置数量)称量好后依次在热水中煮至溶解，冷却后的培养基混合苔藓粉碎片，以20L:10g混匀，以毛笔均匀刷于墙面，在50％，80％，100％三个湿度条件下，16小时长日照条件下培养。

培养基设置：本发明利用BCD基础培养基作为背景培养基，该培养基配方为：MgSO₄.7H₂O 1μM，KH₂PO₄ 18.4μM，KNO₃ 10μM，FeSO₄.7H2O 45μM；CuSO₄.5H₂O 0.22μM，H₃BO₃10μM，CoCl₂.6H₂O 0.23μM，Na₂MoO₄.2H₂O 0.1μM，ZnSO₄.7H₂O 0.19μM，MnCl₂.4H₂O 2μM，KI0.17μM，5mM CaCl₂，酒石酸铵5mM，琼脂1％。在该培养基基础上添加1％椰糠和2％香蕉。

苔藓生物量测量：随机挑选每个时间点不少于5个显微照片，使用ImageJ测量生物量，统计分枝数，用student’s t-test统计分析。本发明使用的体式显微镜仪器型号：奥林巴斯SZX16。

2.结果

不同培养基添加物中苔藓覆盖和复绿状态：

苔藓是单倍体占优势的植物，其再生能力极强，经过植株材料的机械粉碎后接种培养基可进行大量繁殖。新生植物组织为配子体，通过不断地细胞分枝及细胞延长获得生物量的增加。分枝越多和生物量越大是绿化的最佳条件。本发明利用体式显微镜观测新生分枝判断植物材料的活力，发现两种添加物中都于5天时显著增长，主要体现在主枝无蔓延，分枝均有新生，2％香蕉添加物时分枝速度更快，但是1％椰糠添加物条件下喷雾损失40％苔藓组织，说明培养基在墙面附着力不够，2％香蕉添加物条件下喷雾仅有少量损失(图1)。

不同喷雾湿度下苔藓生物量：

统计结果显示，在16h长日照条件下，在80％湿度时，苔藓的生物量最高(图2)。星号显示t-test检测湿度生物量与50％实验组生物量在p<0.01水平上的显著性差异；数据表示为平均值±标准误，n≧5。

Claims (4)

1.苔藓石质墙体绿化方法，其特征在于该方法包括将生长18-25天的苔藓配子体材料经过机械打磨粉碎，设置以BCD培养基为基础培养基的不同添加物条件进行墙体绿化，将培养基中各组分按照各自浓度称量好后依次在热水中煮至溶解，冷却后的培养基混合苔藓粉碎片，以20L:10g混匀，用毛笔均匀刷于墙面，在80％湿度条件下进行16小时长日照培养，培养期间定期取样进行苔藓生长状态观测、生物量测量和分枝数统计；

所述BCD培养基配方为：MgSO₄·7H₂O 1μM，KH₂PO₄ 18.4μM，KNO₃ 10μM，FeSO₄·7H₂O 45μM；CuSO₄·5H₂O 0.22μM，H₃BO₃ 10μM，CoCl₂·6H₂O 0.23μM，Na₂MoO₄·2H₂O 0.1μM，ZnSO₄·7H₂O 0.19μM，MnCl₂·4H₂O 2μM，KI 0.17μM，5mM CaCl₂，酒石酸铵5mM，琼脂1％；

所述不同添加物条件为在所述配方基础上添加培养基总重量1％椰糠或2％的香蕉。

2.如权利要求1所述的苔藓石质墙体绿化方法，其特征在于所述机械打磨粉碎是用中药粉碎机，采用50-100目打磨参数进行打磨。

3.如权利要求1所述的苔藓石质墙体绿化方法，其特征在于所述苔藓生长状态观测是采用体式显微镜进行新萌发分枝观测，并每天拍照记录，使用ImageJ测量生物量，统计分枝数，用student’s t-test进行统计分析，对比每一种培养基添加物和加湿条件下生长状态。

4.如权利要求1所述的苔藓石质墙体绿化方法，其特征在于所述的培养基混合苔藓粉碎片定植后进行喷雾保护，第一个月维持空气湿度为80％。

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