CN108929703A

CN108929703A - 一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法

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Publication number: CN108929703A
Application number: CN201810726151.3A
Authority: CN
Inventors: 斯日古楞; 高瑜; 李驰; 王翠艳; 王燕星; 王晓荣; 刘昌军
Original assignee: Inner Mongolia University of Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Technology
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2018-12-04

Abstract

本发明公开一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其包括步骤：将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，逐级扩大培养；在待治理沙漠区内喷洒沙漠自源生物胶结剂，待治理沙漠区的表层沙土在沙漠自源生物胶结剂的作用下形成微生物覆膜层。沙漠自源生物胶结剂包括沙漠自源菌液、胶结营养液以及胶结颗粒；所述沙漠自源菌液由沙漠自源菌经过扩培而成。胶结营养液主要由CO(NH₂)₂、CaCl₂.2H₂O物质组成；胶结颗粒主要成分为可降解高分子吸水聚合物。胶结颗粒以每平方米50‑70克均匀喷洒入所述微生物覆膜沙土区内，一平方米的所述微生物覆膜沙土区喷洒5‑6升沙漠自源菌液，12‑15升的所述胶结营养液。本发明能对沙漠土进行原位覆膜，防止外来生物入侵压制和排挤本地生物，真正做到以沙治沙的目的。

Description

一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种沙漠的绿色生态治理方法，尤其涉及一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法。

背景技术

在全球各地因风沙问题引起的沙化、侵蚀现象造成了生物的减少以及环境的破坏，直接或间接的对国家和社会造成了重大经济损失和严重生态问题。因此，各国在防风固沙领域都投入了大量的人力和物力，目的在于创新沙漠治理机制，也因此收到了较好的成效。通过对沙漠的治理不仅能够改善生态环境和农牧业生产条件，更重要的是对促进经济结构调整和社会进步也具有重要意义。

沙漠风沙土是风成砂性母质上发育起来的特殊性土壤，颗粒细小、磨圆度较好、粒间无粘聚力、松散、易流动、易风蚀。国内外有诸多学者对于沙漠荒漠化治理控制治理问题进行了深入的研究，取得了较好的成果。公开号CN106717226A的专利申请公开了一种应用秸秆草毯进行沙漠绿化方法,利用秸秆草毯对沙漠进行治理,秸秆草毯内有草种、树种、花种、菜种等,并进行混播,这些种子生根、发芽,可以改善沙漠的绿化和生态。上述专利中治理模式是进行植被防护，植被防护的工作体现在对植物物种的选择上，不足之处在于完全依靠植物根系的包裹，因沙漠气候条件使得绿色植被成活困难，即使成活也只能使流动沙丘变成半固定沙丘，未能从根本上截断沙尘的源头。

采用化学加固也是沙漠工程中常用的治理措施，公开号CN 101548595B的专利申请公开了基于有机复合材料的化学固沙绿化技术的沙漠治理方法，在撒播植生用绿化物的沙或土层上，喷洒亲水性聚氨酯树脂固化剂溶液，形成多孔质固化沙层。但利用化学建材的灌浆来加固土壤，会带来严重的水土污染，对环境造成不良影响。

有机物质复合材料也是一种防沙治理手段，公开号CN106947492A的专利申请公开了一种复合固沙模型及其制备方法和应用，通过先在场地上喷播纤维丝，然后在其表面喷洒生物加固液，其使用的生物加固液为外来菌种，生长难以控制，破坏原生态系统的结构和工程，导致原有生物群落的衰退和消失，可能对环境造成不可逆转的污染。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法。用筛选自待治理区沙漠的自源菌种，对沙漠土进行原位覆膜，防止外来生物入侵压制和排挤本地生物，真正做到以沙治沙的目的。

本发明采用以下技术方案实现：一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其包括步骤：

步骤一：将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，逐级扩大培养；

沙漠自源菌的获取：从内蒙古沙漠中取地表30～50cm下的风沙土，放入液体培养基中振荡，制备成不同浓度的稀释溶液，分别涂布于固体培养基上，进行恒温培养，挑取单菌落反复划线，纯化培养3-5次，直至出现单菌落并选为所述沙漠自源矿化菌株；其中，所述液体培养基由10～15g酵母粉、0.01～0.1molCH₃COONa、0.05～0.1mol NH₄Cl、0.1～0.5molCO(NH₂)₂组成；所述固体培养基由10～15g酵母粉、0.01～0.1molCH₃COONa、0.05～0.1mol0.1NH₄Cl、0.1～0.5mol CO(NH₂)₂、15～20g/L琼脂粉组成；

步骤二：在待治理沙漠区内喷洒沙漠自源生物胶结剂，待治理沙漠区的表层沙土在沙漠自源生物胶结剂的作用下形成微生物覆膜层；

其中，所述沙漠自源生物胶结剂包括沙漠自源菌液、胶结营养液以及胶结颗粒；所述沙漠自源菌液由沙漠自源菌经过扩培而成；所述胶结营养液主要由CO(NH₂)₂、CaCl₂.2H₂O物质组成；所述胶结颗粒主要成分为可降解高分子吸水聚合物；所述沙漠自源菌液在制备时，将所述沙漠自源矿化菌株按照5％的接种量接种至培养基中震荡扩培制成菌液，其中，培养基成分为：10～30g/L酵母粉，2～10g/L NH₄SO₄，0～15.748g/L C₄H₁₁NO₃，0～3g/LNiC_l2；震荡扩培后的菌液去除原有的培养基，再用新鲜的培养基稀释，当菌液的OD₆₀₀值为0.5～1.0时停止稀释，获得的菌液为所述沙漠自源菌液；

所述胶结颗粒以每平方米50-70克均匀喷洒入所述微生物覆膜沙土区内；一平方米的所述微生物覆膜沙土区喷洒5-6升沙漠自源菌液，12-15升的所述胶结营养液；

以所述胶结颗粒喷洒日的后一日为第一日，在所述第一日，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液以体积比为1:2.5的比例交替进行喷洒，其交替顺序为先喷洒所述沙漠自源菌液，再喷洒所述胶结营养液，依次交替进行，所述第一日的4小时内共喷洒沙漠自源菌液与胶结营养液各2次；所述沙漠自源菌液与所述胶结营养液交替喷洒的间隔时间为1小时；第二、三、四日每日各自喷洒与第一日相同体积的胶结营养液。

作为上述方案的进一步改进，风沙土放入液体培养基中振荡为：

所述风沙土放入液体培养基中振摇15～60min后静置24h；

取上清液接种至新的所述液体培养基中，振荡温度30℃～35℃，150～200r/min，pH6.0～7.0，培养时长2d～3d，反复振荡培养3次；

梯度稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4、10^-5稀释度的土壤溶液作为所述不同浓度的稀释溶液。

作为上述方案的进一步改进，去除原有的培养基的方式为：震荡扩培后的菌液在30℃、200rpm条件下，离心20min。

作为上述方案的进一步改进，所述胶结营养液在制备时，配制完成时间保证在喷洒前不少于3个小时且不超过6个小时。

优选地，所述胶结营养液成分为0～3g/L的NaHCO₃，肉占3～5g/L的营养肉汤，摩尔浓度为0.5～1mol/L的尿素CO(NH₂)₂，摩尔浓度为0.5～1mol/L的CaCl₂.2H₂O组成；尿素和钙离子的摩尔比为Urea：Ca²⁺＝1:1。

作为上述方案的进一步改进，所述胶结颗粒从细胞分泌的胞外多糖或纯化后的多糖类制品中提炼而成。

作为上述方案的进一步改进，所述胶结颗粒的喷洒过程，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液这两种液体的配制过程与喷洒过程，各自通过不同喷灌设备分别完成。

作为上述方案的进一步改进，在步骤一中：将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，再接入摇瓶、种子罐及发酵罐逐级扩大培养。

作为上述方案的进一步改进，所述沙漠自源菌液由所述沙漠自源菌经过扩培并离心后加入新鲜培养基组成，所述新鲜培养基主要由酵母粉20克/每升、0.1～1molNaCl、0.05～1molNH₄Cl、0.1～1molCO(NH₂)₂物质组成。

作为上述方案的进一步改进，所述胶结营养液主要由0.4mol～1molCO(NH₂)₂、0.25mol～0.5molCaCl₂.2H₂O物质组成。

本发明的优点在于：

1.采用从待治理沙漠区的土壤中筛选的沙漠自源微生物固定待治理沙漠区的表层，形成性能稳定、强度高、保水性强的微生物覆膜，从根本上阻断沙尘的源头，同时自源微生物的使用减少了外来微生物对待治理沙漠区造成的影响，实现沙漠治理的原位微生物覆膜技术在沙漠绿色生态治理中的应用；

2.采用沙漠自源微生物固定沙漠表层沙土，添加可降解胶结颗粒所形成的微生物覆膜层具有良好的透水透气性能，可以将大气水汽或雨水等渗透到下部沙土层，为种植区植物根系提供足够水气滋养，使得植被的成活率大大得到提高。

附图说明

图1为本发明沙漠原位微生物覆膜层的制备方法的流程图。

图2为微生物覆膜层固定沙漠表层土，植物固定沙漠底层土结构示意图；

图3为采用本发明提供的方法制备的微生物覆膜层对微生物固定沙土层贯入阻力测试结果趋势图；

图4为对待治理沙漠区进行区域分割后示意图；

图5为沙漠原位微生物覆膜技术及其联合沙柳的绿色生态治理沙漠治理效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

自然界中部分微生物在新陈代谢的过程中可诱导生成碳酸钙，能将松散的砂土胶结成具有一定强度、渗透性良好的绿色新型人工材料。

由于沙漠土壤是微生物的良好载体，利用微生物可以在多孔介质中生长、运移和繁殖等特性，分离沙漠中具有固定、粘结效果的自源菌种，生成沙漠微生物覆膜层固定表层沙土，使得流动沙丘经固定覆膜而成为半固定、固定沙丘，从根本上阻断沙尘暴的源头。微生物覆膜层表现出与岩土基质亲和性、良好的透气透水性、保水性等特点，让它成为沙漠生态治理中“会呼吸的天然屏障”。

请参阅图1，本实施例公开一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其包括步骤。

步骤一：将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，逐级扩大培养。在本实施例中，将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，再接入摇瓶、种子罐及发酵罐逐级扩大培养。

菌株gy1#，已于2018年5月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称为CGMCC)，保藏中心登记号为CGMCC No.15633。该菌为革兰氏阳性，好氧性菌。

沙漠自源菌为具有胶结固化作用的自源微生物，自源微生物的提取防止了外来生物侵入适宜生长新区后菌群迅速繁殖导致破坏当地生态安全。所述沙漠自源菌液由所述沙漠自源菌经过扩培并离心后加入新鲜培养基组成，所述新鲜培养基主要由酵母粉20克/每升、0.1～1molNaCl、0.05～1molNH₄Cl、0.1～1molCO(NH₂)₂物质组成。

在本实施例中，所述沙漠自源菌液在制备时，所述微生物菌液的菌种为巴氏芽孢杆菌八叠球菌，将所述巴氏芽孢杆菌八叠球菌按照5％的接种量接种至培养基中震荡扩培制成菌液，其中，培养基成分为：10～30g/L酵母粉，2～10g/L NH₄SO₄，0～15.748g/LC₄H₁₁NO₃，0～3g/L NiC_l2；震荡扩培后的菌液去除原有的培养基，再用新鲜的培养基稀释，其中，去除原有的培养基的方式为：震荡扩培后的菌液在30℃、200rpm条件下，离心20min。当菌液的OD₆₀₀值为0.5～1.0时停止稀释，获得的菌液为所述沙漠自源菌液。

在本实施例中，按照5％接种量接种至培养基中震荡扩培制成菌液，其中培养基成分为10～30g/L酵母粉，2～10g/L NH₄SO₄，0～15.748g/L C₄H₁₁NO₃，0～3g/L NiCl₂,震荡扩培后的菌液在离心机以30℃、200rpm条件离心20min，去除原有培养基，用新鲜培养基稀释去除原有培养基后的巴氏芽孢杆菌八叠球菌，当紫外可见光分度计定量菌液的OD₆₀₀值(溶液在600nm波长处的吸光值，常用于表征菌液浓度)为0.5～1.0时停止稀释，此时获得菌液为所述矿化性能的微生物菌液。

步骤二：在待治理沙漠区内喷洒沙漠自源生物胶结剂，待治理沙漠区的表层沙土在沙漠自源生物胶结剂的作用下形成微生物覆膜层。

所述沙漠自源生物胶结剂包括沙漠自源菌液、胶结营养液以及胶结颗粒。所述沙漠自源菌液由沙漠自源菌经过扩培而成。所述胶结营养液主要由CO(NH₂)₂、CaCl₂.2H₂O物质组成，所述胶结营养液在制备时，配制完成时间保证在喷洒前不少于3个小时且不超过6个小时，所述胶结营养液成分为0～3g/L的NaHCO₃，肉占3～5g/L的营养肉汤，摩尔浓度为0.5～1mol/L的尿素CO(NH₂)₂，摩尔浓度为0.5～1mol/L的CaCl₂.2H₂O组成；尿素和钙离子的摩尔比为Urea：Ca²⁺＝1:1。所述胶结颗粒主要成分为可降解高分子吸水聚合物，可从细胞分泌的胞外多糖或纯化后的多糖类制品中提炼而成。

在本实施例中，制备胶结营养液由钙源营养液成分为0～3g/L NaHCO₃，3～5g/L营养肉汤，尿素，二水氯化钙组成。其中尿素与二水氯化钙的摩尔浓度均为0.5～1mol/L，尿素和钙离子最佳摩尔比为Urea：Ca²⁺＝1:1。根据配方配制钙源营养液，营养液配制完成时间应保证在喷洒前不少于3个小时且不超过6个小时。

所述胶结颗粒以每平方米50-70克均匀喷洒入所述微生物覆膜沙土区内；一平方米的所述微生物覆膜沙土区喷洒5-6升沙漠自源菌液，12-15升的所述胶结营养液。所述胶结颗粒为具有胶性的生物大分子的液体，这种具有胶性的生物大分子的液体从细胞分泌的胞外多糖或纯化后的多糖类制品中溶解而成。

以所述胶结颗粒喷洒日的后一日为第一日，在所述第一日，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液以体积比为1:2.5的比例交替进行喷洒，其交替顺序为先喷洒所述沙漠自源菌液，再喷洒所述胶结营养液，依次交替进行，所述第一日的4小时内共喷洒沙漠自源菌液与胶结营养液各2次；所述沙漠自源菌液与所述胶结营养液交替喷洒的间隔时间为1小时；第二、三、四日每日各自喷洒与第一日相同体积的胶结营养液。所述胶结颗粒的喷洒过程，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液这两种液体的配制过程与喷洒过程，各自通过不同喷灌设备分别完成。

如图2、3所示，对经过上述沙漠原位微生物覆膜层进行贯入仪测试；

贯入仪检测微生物覆膜沙土层的强度，为减小检测对覆膜效果造成的影响，检测过程从喷洒沙漠绿色生物胶结剂的第四日开始，直到第七日结束。如图3所示分别为贯入试验贯入阻力测试结果散点图和趋势图。

使用10cm长度贯入杆，检测时匀速下压贯入仪，记录贯入杆每厘米处贯入仪的读数。贯入速度一般为1-1.5cm/s，贯入阻力不应小于17N。现场检测结果显示，当在第五日对微生物覆膜沙土区进行检测时，所述微生物覆膜区的贯入阻力达到17N，当在第七日对微生物覆膜区进行检测时，所述微生物覆膜沙土区的贯入阻力达到47N。

测试结果的判定：当微生物覆膜沙土层贯入阻力达到14-17N时即认为沙漠原位微生物覆膜层的强度满足使用要求。

如图2、3所示，在待治理沙漠区均匀喷洒可降解胶结颗粒，所述的胶结颗粒具有高保水能力、所吸液体不被简单的物理方法挤出，并且可反复释液吸液形成“微型水库”，提高沙漠生物覆膜层和植物种植区保液能力，改善沙漠覆膜层材料脆性大的缺点；所述微生物覆膜沙土区在沙漠自源微生物作用下形成原位微生物固定层，形成的微生物覆膜沙土层可以从根本上阻断沙尘的源头，实现沙漠的生态治理，另外，采用从待治理沙漠区的土壤中提取的沙漠自源微生物形成的原位微生物覆膜层固定待治理沙漠区，可以做到以沙治沙，尽可能减少了外来生物物种对待治理沙漠区造成的不良影响；同时，通过对原位微生物覆膜层进行贯入仪测试，测试结果显示使用本发明所提出的方法，微生物覆膜层效果稳定，强度符合使用要求。

实施例2

本实施例的沙漠原位微生物覆膜技术及其联合沙柳的绿色生态治理方法包括以下步骤。

步骤一：对待治理沙漠区进行区域分割，将所述待治理沙漠区分割为多个植被种植区与多个微生物覆膜沙土区。

多个所述微生物覆膜沙土区与多个所述植被种植区最好相互交错分布，优选的为多个所述微生物覆膜沙土区阵列式布局，每个微生物覆膜沙土区的四角分别布局一个所述植被种植区。另外，多个所述微生物覆膜沙土区与多个所述植被种植区相互交错分布，还可满足当地沙漠景观设计的需求。

步骤二：将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，逐级扩大培养。

在本实施例中，将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，再接入摇瓶、种子罐及发酵罐逐级扩大培养。所述菌为具有胶结固化作用的自源微生物，自源微生物的提取防止了外来生物侵入适宜生长新区后菌群迅速繁殖导致破坏当地生态安全。

步骤三：在步骤一的基础上，在多个所述微生物覆膜沙土区内分别喷洒沙漠自源生物胶结剂，每个微生物覆膜沙土区在沙漠自源生物胶结剂的作用下形成微生物覆膜层，固定所述待治理沙漠区的表层沙土。

所述沙漠自源生物胶结剂包括沙漠自源菌液、胶结营养液以及胶结颗粒。所述沙漠自源菌液由步骤二的沙漠自源菌经过扩培而成，如所述沙漠自源菌液由所述沙漠自源菌经过扩培并离心后加入新鲜培养基组成，所述新鲜培养基由酵母粉20克/每升、0.1～1molNaCl、0.05～1molNH₄Cl、0.1～1molCO(NH₂)₂物质组成。；所述胶结营养液由CO(NH₂)₂、CaCl₂.2H₂O物质组成，如所述胶结营养液由0.4mol～1molCO(NH₂)₂、0.25mol～0.5molCaCl₂.2H₂O物质组成。所述胶结颗粒主要成分为可降解高分子吸水聚合物，均匀喷洒入所述微生物沙漠治理区的土壤内。

以所述胶结颗粒喷洒日的后一日为第一日，在所述第一日，自源菌液和胶结营养液以体积比为1:2.5的比例交替进行喷洒，具体交替顺序为先喷洒自源菌液，再喷洒胶结营养液，依次交替进行，所述自源菌液与胶结胶结营养液交替喷洒的间隔时间为1小时。第二、三、四日每日各自喷洒与第一日相同体积的胶结营养液。所述胶结颗粒的喷洒和两种胶结液的配制过程与喷洒过程各自通过不同喷灌设备分别完成。

在实施过程中，所述胶结颗粒以每平方米50-70克均匀喷洒入所述微生物覆膜沙土区内；一平方米的所述微生物覆膜沙土区喷洒5-6升沙漠自源菌液，12-15升的所述胶结营养液。以所述胶结颗粒喷洒日的后一日为第一日，在所述第一日，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液以体积比为1:2.5的比例交替进行喷洒，其交替顺序为先喷洒所述沙漠自源菌液，再喷洒所述胶结营养液，依次交替进行；所述沙漠自源菌液与所述胶结营养液交替喷洒的间隔时间为1小时；第二、三、四日每日各自喷洒与第一日相同体积的胶结营养液。所述第一日的4小时内共喷洒沙漠自源菌液与胶结营养液各2次。所述胶结颗粒的喷洒过程，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液这两种液体的配制过程与喷洒过程，各自通过不同喷灌设备分别完成。

微生物覆膜层的厚度可根据环境以及治理的目标进行调整。

步骤四：在所述多个植被种植区内分别种植多棵沙柳，每个植被种植区在相应的沙柳作用下形成植被层，固定所述待治理沙漠区的下部沙土层。

沙柳为少数可以在盐碱地生长的植物之一，枝条不怕沙压，萌芽力强，根系发达，是固定沙土的同时不破坏、不污染沙土本身的材料特性，又能固定沙土流失、稳定水系的首选植物。至于植被层的密度，可根据环境以及治理的目标进行调整。

通过本发明提供的一种沙漠原位微生物覆膜技术及其联合沙柳的绿色生态治理方法，对待治理沙漠区分割为多个植被种植区和多个微生物覆膜沙土区，所述微生物覆膜沙土区在沙漠自源生物胶结剂的作用下形成微生物覆膜层，固定所治理沙漠区的表层沙土，所述植被种植区在沙柳作用下形成植被层，固定所述待治理沙漠区的下部沙土层，二者结合，实现对待治理沙漠区的综合治理。

实施例3

由于沙漠土壤是微生物的良好载体，利用微生物可以在多孔介质中生长、运移和繁殖等特性，分离沙漠中具有固定、粘结效果的自源菌种，生成沙漠微生物覆膜层固定表层沙土，使得流动沙丘经固定覆膜而成为半固定、固定沙丘，从根本上阻断沙尘暴的源头。微生物覆膜层表现出与岩土基质亲和性、良好的透气透水性、保水性等特点，让它成为沙漠生态治理中“会呼吸的天然屏障”。进一步，甄选耐旱、耐贫瘠植物种植并实现其优化配置，实现原位微生物覆膜层与沙地绿色植物间相互依存、互为依托，并共同构建沙沙漠生态系统的新格局。

基于以上分析，本发明提供一种沙漠原位微生物覆膜技术及其联合沙柳的绿色生态治理方法，包括如下步骤。

步骤一：对待治理沙漠区进行区域分割，将所述待治理沙漠区分割为多个植被种植区2与多个微生物覆膜沙土区1。

如图4所示，多个所述微生物覆膜沙土区1与多个所述植被种植区2互相交错分布。多个所述微生物覆膜沙土区阵列式布局，在长宽均为10000米的区域内每隔长宽均为2000米设置阵列式的多个所述微生物覆膜沙土区1，每个微生物覆膜沙土区1的四角分别布局一个所述植被种植区2，所述植被种植区2的直径为300米。

步骤二：所述沙漠自源菌(CGMCC No.15633)种子活化，并接入摇瓶和罐逐级扩大培养。

步骤三：对所有所述微生物覆膜区1内喷洒沙漠自源绿色生物胶结剂，形成一定厚度的微生物覆膜层4，所述的沙漠自源生物胶结剂包括沙漠自源菌液、胶结营养液以及胶结颗粒。

在所述微生物覆膜区1内喷洒可降解胶结颗粒，为使微生物固定沙土区固定层具有良好强度、可塑性和渗透性，将胶结颗粒以每平方米50-70克均匀喷洒入所述所有待治理微生物覆膜沙土区的土壤内，所述胶结颗粒的主要成分为可降解高分子吸水聚合物。

以保水剂即所述胶结颗粒的喷洒日的后一日为第一日，所述第一日，自源菌液和胶结营养液以体积比为1:2.5的比例交替进行喷洒，具体为一平方米的微生物固化区喷洒5-6升的自源菌液，12-15升的胶结营养液，交替顺序为先喷洒自源菌液，再喷洒胶结营养液，依次交替进行，所述自源菌液与胶结营养液交替喷洒的间隔时间为1小时，即自源菌液喷洒完一小时后喷洒胶结营养液，再过一小时喷洒自源菌液，再过一小时喷洒胶结营养液，所述第一天4小时内共喷洒自源菌液与胶结营养液各2次。第二、三、四日每日各自喷洒与第一日相同体积的胶结营养液。所述胶结颗粒、自源菌液与胶结营养液的配制过程与喷洒过程各自通过不同喷灌设备分别完成。

所述的自源菌液由沙漠自源微生物经过扩培并离心后加入新鲜培养基组成，所述新鲜培养基由酵母粉20克/每升、0.1～1molNaCl、0.05～1molNH₄Cl、0.1～1molCO(NH₂)₂物质组成。所述的胶结营养液由0.4mol～1molCO(NH₂)₂、0.25mol～0.5molCaCl₂.2H₂O物质组成。

步骤四：在所有所述植被种植区2内分别种植沙柳，分别形成一定密度的植被层3。根据沙柳品种和数量为所有沙柳施用底肥，供给沙柳整个生长周期内所需养分。

所述沙柳品种选取耐旱、抗风蚀、耐沙埋、生长迅速、防风固沙、保持水土功效显著、1～3年生无病虫害、小头直径≥0.7cm的生长健壮的沙柳枝条，在春季进行扦插，扦插采用株行距2m×2m(约222株/亩)的配置模式，扦插前所有所述沙柳枝条使用ABT生根粉溶液进行预处理，扦插后的2年内分别在每年6月底之前进行一次施肥，所述施肥包括为所有沙柳施有机肥禽或畜粪便，同时配合施氮、磷、钾肥，有机肥施用量为1.5～3kg/株；氮、磷、钾肥0.2～0.3kg/株。

所有植被种植区2内的沙柳成长后形成密度合理的植被层，植被层3用于固定待治理沙漠区的地下土层即沙土层6，达到植物固定沙丘的效果。

所有的所述植被层3与所有的微生物覆膜层4共同作用固定所述待治理沙漠区，如图2、5所示。

对经过上述沙漠原位微生物覆膜技术及其联合沙柳的绿色生态治理方法处理过的沙漠覆膜层进行贯入仪测试；贯入仪检测微生物覆膜沙土层即微生物覆膜层4的强度，为减小检测对覆膜效果造成的影响，检测过程从喷洒沙漠绿色生物胶结剂的第四日开始，直到第七日结束。如图3所示分别为贯入试验贯入阻力测试结果散点图和趋势图。

如图2、5所示，通过本发明提供的沙漠原位微生物覆膜技术及其联合沙柳的绿色生态治理方法，在待治理沙漠区均匀喷洒可降解胶结颗粒，所述的胶结颗粒具有高保水能力、所吸液体不被简单的物理方法挤出，并且可反复释液吸液形成“微型水库”，提高沙漠生物覆膜层和植物种植区保液能力，改善沙漠覆膜层材料脆性大的缺点；对待治理沙漠区分割为多个植被种植区和多个微生物覆膜沙土区，所述微生物覆膜沙土区在沙漠自源微生物作用下形成原位微生物固定层，形成的微生物覆膜沙土层可以从根本上阻断沙尘的源头，实现沙漠的生态治理，另外，采用从待治理沙漠区的土壤中提取的沙漠自源微生物形成的原位微生物覆膜层固定待治理沙漠区，可以做到以沙治沙，尽可能减少了外来生物物种对待治理沙漠区造成的不良影响；所述植被种植区在沙柳作用下形成植被层3，沙柳发达的根系5固定所述待治理沙漠区的地下土层即沙土层6，微生物覆膜层4与植被层3相互依存、互为依托，共同构建沙漠生态系统的新格局，二者结合，实现对待治理沙漠区的综合固定，同时，通过对原位微生物覆膜层进行贯入仪测试，测试结果显示使用本发明所提出的方法，微生物覆膜层4效果稳定，强度符合使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，其包括步骤：

沙漠自源菌的获取：从内蒙古沙漠中取地表30～50cm下的风沙土，放入液体培养基中振荡，制备成不同浓度的稀释溶液，分别涂布于固体培养基上，进行恒温培养，挑取单菌落反复划线，纯化培养3-5次，直至出现单菌落并选为所述沙漠自源矿化菌株；其中，所述液体培养基由10～15g酵母粉、0.01～0.1molCH₃COONa、0.05～0.1mol NH₄Cl、0.1～0.5mol CO(NH₂)₂组成；所述固体培养基由10～15g酵母粉、0.01～0.1molCH₃COONa、0.05～0.1mol0.1NH₄Cl、0.1～0.5mol CO(NH₂)₂、15～20g/L琼脂粉组成；

其中，所述沙漠自源生物胶结剂包括沙漠自源菌液、胶结营养液以及胶结颗粒；所述沙漠自源菌液由沙漠自源菌经过扩培而成；所述胶结营养液主要由CO(NH₂)₂、CaCl₂.2H₂O物质组成；所述胶结颗粒主要成分为可降解高分子吸水聚合物；所述沙漠自源菌液在制备时，将所述沙漠自源矿化菌株按照5％的接种量接种至培养基中震荡扩培制成菌液，其中，培养基成分为：10～30g/L酵母粉，2～10g/L NH₄SO₄，0～15.748g/L C₄H₁₁NO₃，0～3g/L NiC_l2；震荡扩培后的菌液去除原有的培养基，再用新鲜的培养基稀释，当菌液的OD₆₀₀值为0.5～1.0时停止稀释，获得的菌液为所述沙漠自源菌液；

2.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，风沙土放入液体培养基中振荡为：

所述风沙土放入液体培养基中振摇15～60min后静置24h；

3.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，去除原有的培养基的方式为：震荡扩培后的菌液在30℃、200rpm条件下，离心20min。

4.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，所述胶结营养液在制备时，配制完成时间保证在喷洒前不少于3个小时且不超过6个小时。

5.如权利要求4所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，所述胶结营养液成分为0～3g/L的NaHCO₃，肉占3～5g/L的营养肉汤，摩尔浓度为0.5～1mol/L的尿素CO(NH₂)₂，摩尔浓度为0.5～1mol/L的CaCl₂.2H₂O组成；尿素和钙离子的摩尔比为Urea：Ca²⁺＝1:1。

6.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，所述胶结颗粒从细胞分泌的胞外多糖或纯化后的多糖类制品中提炼而成。

7.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，所述胶结颗粒的喷洒过程，所述沙漠自源菌液和所述胶结营养液这两种液体的配制过程与喷洒过程，各自通过不同喷灌设备分别完成。

8.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，在步骤一中：将沙漠自源菌CGMCC No.15633种子活化，再接入摇瓶、种子罐及发酵罐逐级扩大培养。

9.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，所述沙漠自源菌液由所述沙漠自源菌经过扩培并离心后加入新鲜培养基组成，所述新鲜培养基主要由酵母粉20克/每升、0.1～1molNaCl、0.05～1molNH₄Cl、0.1～1molCO(NH₂)₂物质组成。

10.如权利要求1所述的沙漠原位微生物覆膜层的制备方法，其特征在于，所述胶结营养液主要由0.4mol～1molCO(NH₂)₂、0.25mol～0.5molCaCl₂.2H₂O物质组成。