CN111642166A - 一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用，该方法包括：(1)选取高重碳酸盐废水，稀释，使其重碳酸盐含量为400‑500mg/L，NH4‑N<100mg/L，添加K2SO4使重碳酸盐废水K的含量达到15‑50mg/L，调pH至7.5‑8.0，装于透明容器中，然后按0.5‑1.0gFW/L接种根枝藻于透明容器中，在光照150‑300μmol m‑ 2s‑1，温度为15‑35℃，相对湿度36.7–90％的条件下进行培养；(2)在藻生长到对数生长期，且其果胶含量高于8％时进行收获；(3)将收获的藻风干，粉碎，过筛，制成藻粉。该制备方法制备得到的藻粉应用于沙漠土壤改良。通过本方法可显著改进沙漠土壤的颗粒组成，降低小粒径(≤0.1mm)颗粒的百分率，显著提高0.1‑0.25mm颗粒的百分率，同时提高土壤有机碳氮含量。特别地，藻粉对土壤无任何副作用。

Description

一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用
技术领域
本发明属于土壤改良领域，特别涉及一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用。
背景技术
全球沙漠占陆地总面积的20％左右,中国是世界上干旱区和半干旱区分布面积最大的国家之一,其中沙漠面积约占全国陆地总面积的13％。沙漠治理的技术主要有工程治沙、生物治沙、化学治沙、综合防沙治沙等。近年来,土壤改良剂在沙漠治理中的应用越来越广泛。土壤改良剂具有稳定沙土作用和改善沙土漏水漏肥特性,从而使得植物能存活和生长。
目前在研究和使用的土壤改良剂包括无机改良剂、有机改良剂、人工合成改良剂和生物改良剂。适用于沙漠治理的无机改良剂主要有膨润土、磷石膏、沸石和粉煤灰等，有机改良剂主要包括泥炭、生物炭、腐植酸和有机固体废物等，人工合成改良剂主要包括聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠和高分子保水剂等，而生物改良剂主要包括微生物菌剂和土壤动物等。
目前土壤改良剂的应用存在的主要问题:1)天然改良剂效果一般较差,施用量大且容易失效；2)部分改良剂(如粉煤灰、人工合成改良剂等)可能引起二次污染或对植物生长产生副作用；3)人工合成改良剂的研制过程复杂,成本高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用，土壤改良效果良好而且可改善土壤肥力和促进植物生长。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种藻粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)培养高果胶藻：选取高重碳酸盐废水，稀释，使其重碳酸盐含量为400-500mg/L，NH4-N<100mg/L，添加K2SO4使重碳酸盐废水K的含量达到15mg-50/L，调pH至7.5-8.0，装于透明容器中，然后按0.5g-1.0FW/L接种根枝藻于透明容器中，在光照150-300μmol m-2s-1，温度为15-35℃，相对湿度36.7–90％的条件下进行培养；
(2)收获藻生物质：在藻生长到对数生长期，且其果胶含量高于8％时进行收获；
(3)制备藻粉：将收获的藻风干，粉碎，过筛，制成藻粉。
进一步地，所述高重碳酸盐废水为养猪废水。
进一步地，所述高重碳酸盐废水中重碳酸盐的含量大于500mg/L。
进一步地，所述透明容器为200L。
进一步地，所述过筛的目数为100目。
第二方面，本发明还提供第一方面制备方法，制备得到的藻粉在改良沙漠土壤中的应用。
进一步地，以0.4-1.0g藻粉/kg土壤的施用量将藻粉施用于沙漠土壤，混匀，然后灌水使土壤湿润。
进一步地，灌水使土壤湿润，土壤含水量>10％。
本发明培养出高果胶藻生物质的基础上，基于藻粉中的果胶等物质能将沙漠土壤的胶体颗粒交联，增加大粒径颗粒的含量，降低了沙漠土壤的分散性，强化了土壤的保水保肥性，并增加了沙漠土壤的稳定性。同时，藻生物质碳氮含量高，可提高沙漠土壤的有机碳氮含量，从而改善土壤肥力，促进植物生长。特别地，藻粉对土壤无任何副作用，不产生二次污染。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本实施例中根枝藻Rhizoclonium sp.扫描电镜图；
图2为本实施例中施用藻粉对土壤机械组成的影响图，结果为三次重复平均值；
图3为本实施例中扫描能谱碳分布图，其中(A)为土壤、(B)为藻粉和(C)为施藻土壤；
图4为本实施例中扫描能谱氮分布图，其中(A)为土壤、(B)为藻粉和(C)为施藻土壤。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的方法、步骤或条件所做的修改或替换，均属于本发明范围，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟悉的常规手段。
实施例1：
本实施例提供一种藻粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)培养高果胶藻：选取高重碳酸盐废水(重碳酸盐的含量>500mg/L)，稀释，使其重碳酸盐含量为400mg/L，NH4-N<100mg/L，添加K2SO4使重碳酸盐废水K的含量达到15mg/L，调pH至7.5，装于透明容器中，然后按0.5gFW/L接种根枝藻Rhizoclonium sp.于透明容器中，在光照150μmol m-2s-1，温度为15℃，相对湿度36.7％的条件下进行培养；
(2)收获藻生物质：在藻生长到对数生长期，且其果胶含量高于8％时进行收获；
(3)制备藻粉：将收获的藻风干，粉碎，过100目筛，制成藻粉。
实施例2：
本实施例提供一种藻粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)培养高果胶藻：选取高重碳酸盐废水(重碳酸盐的含量>500mg/L)，稀释，使其重碳酸盐含量为500mg/L，NH4-N<100mg/L，添加K2SO4使重碳酸盐废水K的含量达到50mg/L，调pH至8.0，装于透明容器中，然后按1gFW/L接种根枝藻Rhizoclonium sp.于透明容器中，在光照300μmol m-2s-1，温度为35℃，相对湿度90％的条件下进行培养；
(2)收获藻生物质：在藻生长到对数生长期，且其果胶含量高于8％时进行收获；
(3)制备藻粉：将收获的藻风干，粉碎，过100目筛，制成藻粉。
实施例3：
本实施例提供由实施例1制备得到的藻粉在改良沙漠土壤中的应用，具体为，以0.4-1.0g藻粉/kg土壤的施用量将藻粉施用于沙漠土壤，混匀，然后灌水使土壤湿润(土壤含水量>10％)。
实施例4：
2019夏季年从浙江湖州一养猪场取回厌氧发酵养猪废水沼液，经稀释、补充K2SO4和调pH,用于藻培养的废水性质为：pH7.82,EC 1.79mS,HCO3 -461mg/L,NH4-N 86.5mg/L,P12.2mg/L,K18.8mg/L。按0.5gFW/L接种Rhizoclonium sp.于装有废水的200L透明玻璃容器中，在浙江大学农业实验站温室培养。Rhizoclonium sp.为我们从废水中分离的藻株，其细胞壁上有致密的果胶层(图1)，图1中(a)-单细胞图，PL指示果胶层,(b)-藻粉图，PL指示果胶层。
培养35天后收获，得鲜藻28.5 kg,藻生物质含果胶7.2％，C 35.4％,N 5.2％.将藻风干，磨细，过100目筛备用。
从南疆地区取沙漠土壤(棕漠土)，风干，设四个处理：1)CK,2)0.2g藻粉/kg土壤，3)0.4g藻粉/kg土壤和4)0.4g藻粉/kg土壤。土壤用量为1kg,每处理三次重复。将藻粉施用于土壤，充分混匀，然后浇水使其湿润，然后风干。用不同孔径土壤筛过筛，称重，测定各粒径颗粒的百分含量。另取CK和0.4g藻粉/kg土壤两处理土样进行扫描电镜能谱分析。
图2的结果表明，0.054-0.1mm粒径颗粒在沙漠土壤中占绝对优势(>70％)，说明该土壤主要由细沙组成。随着藻粉施用水平的提高，0.054-0.1mm粒径颗粒占比明显下降，而0.1-0.15mm和0.15-0.2mm两种颗粒的占比随藻粉的施用水平增加而增加。这些结果说明，藻粉对细沙有显著交联作用，增加了细沙颗粒的团聚。
以0.4g藻粉/kg土壤的藻粉施用量计算，施藻粉后土壤碳含量增加141.6mg/kg,氮含量增加20.8mg/kg。从扫描图谱可以看出，土壤施藻后其碳(图3)、氮(图4)含量明显提高。当然，施藻土壤的碳氮含量明显低于藻粉(图3、图4)。
因此，本实例说明，藻粉能显著改善土壤的物理结构(机械组成)，降低沙漠土壤的分散度，促进细沙的团聚，并提高有机碳氮含量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种藻粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)培养高果胶藻：选取高重碳酸盐废水，稀释，使其重碳酸盐含量为400-500mg/L，NH4-N<100mg/L，添加K2SO4使重碳酸盐废水K的含量达到15-50mg/L，调pH至7.5-8.0，装于透明容器中，然后按0.5g-1.0FW/L接种根枝藻于透明容器中，在光照150-300μmol m-2s-1，温度为15-35℃，相对湿度36.7–90％的条件下进行培养；
(2)收获藻生物质：在藻生长到对数生长期，且其果胶含量高于8％时进行收获；
(3)制备藻粉：将收获的藻风干，粉碎，过筛，制成藻粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高重碳酸盐废水为养猪废水。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高重碳酸盐废水中重碳酸盐的含量大于500mg/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透明容器为200L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过筛的目数为100目。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的藻粉在改良沙漠土壤中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，以0.4-1.0g藻粉/kg土壤的施用量将藻粉施用于沙漠土壤，混匀，然后灌水使土壤湿润。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，灌水使土壤湿润，土壤含水量>10％。
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