CN113317153A - 极地真藓的快速培育方法 - Google Patents

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毕银丽
郭芸
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Abstract

本发明公开了一种极地真藓的快速培育方法,在实验条件中设置土壤含水量为饱和含水量的80%‑100%,光照强度为7400LUX‑14800LUX,接种量为200‑350g/m2时,有助于促进极地真藓的快速生长。按照试验号10的方法培育的藓有着最好的藓植株密度和藓盖度。有利于在后续促进苔藓植株的生长;改善土壤性质;防风固沙;土地复垦;生态重建中的应用。

Description

极地真藓的快速培育方法
技术领域
本发明属于生态领域,涉及一种室内快速培养极地真藓的方法。
背景技术
我国煤炭主要分布在西部干旱半干旱地区,该区干旱缺水,土壤沙化严重。煤炭开采过程破坏了土壤结构,导致生物群落急剧减少,使生态环境更为恶化与脆弱,严重制约着该区地表植被生长与生态重建。生物土壤结皮是干旱、半干旱地区普遍存在的地被物,对土壤的稳定性,保水性,碳氮固定具有重要的作用。在干旱半干旱地区,生物结皮的形成一般要经历藻结皮、地衣结皮以及地衣及苔藓复合物结皮等不同阶段。在自然条件下生物结皮的形成过程极为缓慢,需要至少几年的时间才能形成稳定的生物结皮层。苔藓结皮是生物结皮的高级阶段,其不仅具有较强的蓄水保水及防风固沙的能力,而且在改善土壤性质,提高土壤抗冲性及抗雨滴溅蚀等方面具有十分显著的作用。
极地真藓能在长时间的干旱期后仍然存活,对降水反应迅速,并继续进行繁殖。基于这些特性,极地真藓有潜力成为一种极好的旱地修复材料,探索人工快速培育极地真藓的方法对采煤影响区的水土保持和防风固沙具有重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何快速培育极地真藓,最终提供极地真藓的最佳生长环境(光照强度、土壤含水量)与接种量。
为解决上述技术问题,本发明提供一种苔藓的快速培育方法,包括如下步骤:将苔藓植株的接种材料接种至培养基质上,在一定条件下培养实现苔藓植株的快速培养,所述苔藓植株为真藓科Bryaceae真藓属Bryum植物极地真藓Bryum arcticum(R.Br.)Bruch&Schimp。培养基质的含水量为培养基质饱和含水量的80%-100%;接种材料的接种量为200-350g/m2;接种材料中极地真藓植株的含量为118g/kg。
所述培养条件包括环境温度、环境湿度、光照周期、培养基质含水量、光照强度和接种量。
所述环境温度为昼夜温度20℃/10℃;所述环境湿度为相对空气湿度70%,光周期为12h光照/12h黑暗。
所述培养基质含水量为培养基质饱和含水量的80%;光照强度7400Lux(即遮阴50%);接种量350g/m2
所述培养基质含水量为培养基质饱和含水量的80%;光照强度14800Lux(即不遮阴);接种量200g/m2
所述培养基质含水量为培养基质饱和含水量的100%;光照强度14800Lux(即不遮阴);接种量200g/m2
所述苔藓植株的接种材料的制备方法为:将采集的极地真藓结皮自然阴干后,去除杂质,用粉碎机粉碎40s得到,碎片状的苔藓植株的接种材料。
所述培养基质为土壤。
所述土壤为极地真藓采集地的下伏土或适宜极地真藓生长的任何土壤。
所述的苔藓的快速培育方法的下述任一应用均应在本发明的保护范围之内:
1)促进苔藓植株的生长;
2)改善土壤性质;
3)防风固沙;
4)土地复垦;
5)生态重建。
本发明极地真藓快速培育及最佳生长环境与接种量确定的方法中,将接种材料均匀撒至培养基质表面,极地真藓10日可出苗,采用土壤含水量21.42%(培养基质饱和含水量的80%),光照强度7400Lux(遮阴程度50%),接种量350g/m2,昼夜温度20℃/10℃的培养条件后,极地真藓的盖度和株密度显著高于其他处理。本发明极地真藓培育及最佳生长环境与接种量的确定方法可以使极地真藓10日出苗,培养60日后盖度可达87%,株密度可达28株/m2,对于实现极地真藓的人工培育及大量快速繁殖具有积极的生态意义,也为矿区也为矿区土地复垦和生态重建提供一种技术支撑。
附图说明
图1为处理10极地真藓在培养第0天、12天、40天、55天的表观变化。
图2为各处理极地真藓盖度随时间的变化。
图3为试验末期(第55天)各处理极地真藓盖度。
图4为各处理极地真藓植株密度随时间的变化。
图5为试验末期(第55天)各处理极地真藓植株密度。
图6为极地真藓和银叶真藓盖度随时间的变化。
图7为试验末期(第55天)极地真藓和银叶真藓盖度。
图8为极地真藓和银叶真藓植株密度随时间的变化。
图9为试验末期(第55天)极地真藓和银叶真藓植株密度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南,并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的试验方法,如无特殊说明,均为常规方法,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的试验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、仪器等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复试验,结果取平均值。
下述实施例中,极地真藓的培养在人工气候箱中(RXZ智能型人工气候箱)。
实施例1、采煤复垦区极地真藓结皮人工培育方案设计
一、材料说明:
极地真藓(Bryum arcticum):由发明人于2020年7月20日从陕西省神木市大柳塔镇煤矿开采沉陷区国家水土保持示范园采集,该区处于黄土高原沟壑区向毛乌素沙漠的过渡地带。
二、极地真藓的培育方案设计
1、接种材料的采集与制备
利用小铲铲取极地真藓结皮连同1cm厚的土层,装入一次性培养皿中,运回室内自然阴干,人工挑出肉眼可辩的植物残渣、土块、石子等,将原状极地真藓结皮层用植物粉碎机粉碎40s,制成“种子土”作为接种材料。
2、接种材料生物量的测定
准确称取10g种子土,将其浸入水中,用0.1mm土壤筛过滤(苔藓茎叶直径均大于0.1mm,过滤中不会丢失),收集苔藓茎叶碎片,于烘箱中85℃杀青30min后,55℃烘至恒量,经测定,单位质量种子土中苔藓植株茎叶碎片质量为118g/kg。下文中所述的接种量,即单位面积接种“种子土”的质量,该“种子土”中含有的极地真藓植株的质量为118g/kg。
3、极地真藓培养
采用塑料容器(长17cm,宽11cm,高4cm)作为培养器皿,每个容器装基质土壤200g(该土壤为极地真藓采集地的下伏土或适宜极地真藓生长的任何土壤),将不同接种量的接种材料按照试验设计均匀撒至基质土壤表面,放入培养箱(RXZ智能型人工气候箱)培养。将人工气候箱内相对空气湿度设为70%,光周期为12h光照/12h黑暗,光照和黑暗下培养温度分别为20℃/10℃。并按照下述影响因素设计16组对比试验。
4.影响因素试验设计
利用L16(43)正交试验设计三因素四水平的试验(见表1),每个处理三个重复:
三个因素为:土壤含水量,光照强度和接种量
土壤含水量设置4个水平:饱和含水量的40%,60%,80%和100%;其中土壤的饱和含水率为26.78%,根据水分的设定值(见表1),通过称重法分别称取饱和含水量的40%,60%,80%和100%。
光照强度设置4个水平:不遮阴(对应光照强度14800LUX),遮阴50%(对应光照强度7400LUX),遮阴70%(对应光照强度10360LUX),遮阴90%(对应光照强度13320LUX)。通过控制极地真藓正上方遮阳网的遮阴面积实现不同光照强度(见表1)。
接种量设置4个:200g/m2,350g/m2,500g/m2,550g/m2;下文中所述的接种量,即单位面积接种“种子土”的质量,该“种子土”中含有的极地真藓植株的质量为118g/kg。根据培养容器的面积大小计算“种子土”的接种量。
表1 L16(43)正交表
Figure BDA0002941377460000041
实施例2、不同环境条件(光照强度、土壤含水量)和接种量对极地真藓生长的影响
分别按照实施例1中所述的条件和方法进行16组试验,每隔2日浇水,并测定极地真藓的盖度和植株密度。发现,苔藓在培养55天后极地真藓生长稳定,所有处理培养至10日时可出苗。
试验号10的处理在培养第0天、12天、40天、55天的表观变化如图1所示;试验号1-16的极地真藓盖度随时间的变化如图2所示;试验末期(第55天)试验号1-16的极地真藓盖度如图3所示。极地真藓盖度随时间的变化表明,不同处理间极地真藓盖度存在差异,以44天为例,处理9、10、13的盖度分别达到71.9%、85.5%和72.1%,而处理14、15、16的盖度分别仅为8.5%、8.1%、7.9%。图3中,柱长表示试验末期(第55天)每个处理盖度的平均值,标有不同小写字母的数据间有显著差异,标有相同小写字母的数据间无显著差异。从图3中可以看出,培养至55天时,处理10的盖度达到87.4%,均高于其他处理。试验号10的培养方法培育的极地真藓的覆盖度明显高于其他方法。整个培养期间极地真藓植株密度随时间的变化如图4所示:处理14和15在整个试验过程中均处于较低的水平(0.20-3.64株/cm2),处理9、10、13株密度均随时间增加。图5中,柱长表示试验末期(第55天)每个处理的株密度平均值,标有不同小写字母的数据间有显著差异,标有相同小写字母的数据间无显著差异。从图5中可以看出,试验末期(第55天)处理10的株密度显著高于其他处理(P﹤0.05),其株密度达到27.98株/cm2。试验号10的培养方法培育的极地真藓的植株密明显高于其他方法。
结合上述试验,可以看出设置土壤含水量为饱和含水量的80%,遮阴50%--7400LUX,接种量为350g/m2时,有助于促进极地真藓的快速生长。按照试验号10的方法培育的藓有着最好的藓植株密度和藓盖度。有利于在后续促进苔藓植株的生长;改善土壤性质;防风固沙;土地复垦;生态重建中的应用。
实施例3、最佳环境条件(光照强度、土壤含水量)和接种量对银叶真藓生长的影响
一、材料说明:
银叶真藓(Bryum argenteum Hedw):真藓科Bryaceae真藓属Bryum植物。由发明人于2020年7月20日从陕西省神木市大柳塔镇煤矿开采沉陷区国家水土保持示范园采集。
二、银叶真藓的培育方案设计
1、接种材料的采集与制备
接种材料的制备方法与上述极地真藓的一致。最终制成银叶真藓“种子土”作为接种材料。
2、接种材料生物量的测定
银叶真藓生物量的测定与极地真藓的测定方法一致。经测定,单位质量种子土中银叶真藓植株茎叶碎片质量为122g/kg。下文中所述的接种量,即单位面积接种“种子土”的质量,该“种子土”中含有的银叶真藓植株的质量为122g/kg。
3、银叶真藓培养
采用与极地真藓培养同样的方法,塑料容器(长17cm,宽11cm,高4cm),每个容器装基质土壤200g(该土壤为银叶真藓采集地的下伏土或适宜银叶真藓生长的任何土壤),将不同接种量的接种材料按照试验设计均匀撒至基质土壤表面,放入培养箱(RXZ智能型人工气候箱)培养。将人工气候箱内相对空气湿度设为70%,光周期为12h光照/12h黑暗,光照和黑暗下培养温度分别为20℃/10℃。并将培养极地真藓的最优方案作为培养条件。
4.影响因素试验设计
试验处理见表2,每个处理三个重复:
表2银叶真藓培养试验表
Figure BDA0002941377460000061
与极地真藓的培养方法一致,银叶真藓培养所用的土壤饱和含水率为26.78%,根据水分的设定值(见表2),通过称重法分别称取饱和含水量的80%和100%;通过控制银叶真藓正上方遮阳网的遮阴面积实现不同光照强度;接种量为单位面积接种“种子土”的质量,该“种子土”中含有的银叶真藓植株的质量为122g/kg,根据培养容器的面积大小计算“种子土”的接种量。
分别按照实施例3中所述的条件和方法进行3组试验,每隔2日浇水,并测定银叶真藓的盖度和植株密度。
处理条件(A、B、C)的极地真藓和银叶真藓盖度随时间的变化如图6所示;试验末期(第55天)处理条件(A、B、C)的极地真藓和银叶真藓盖度如图7所示。极地真藓和银叶真藓在三种条件下的盖度随时间的变化表明,两种真藓在三种条件下的盖度存在差异,以44天为例,极地真藓在处理A、B、C条件下的盖度分别达到71.9%、85.5%和72.1%,而银叶真藓在处理A、B、C条件下的盖度分别为7.8%、8.0%、7.9%。图7中,柱长表示试验末期(第55天)每个处理盖度的平均值,标有不同小写字母的数据间有显著差异,标有相同小写字母的数据间无显著差异。从图7中可以看出,培养至55天时,在处理A、B、C条件下极地真藓的盖度显著高于银叶真藓的盖度(P﹤0.05)。整个培养期间极地真藓和银叶真藓植株密度随时间的变化如图8所示:两种真藓类的株密度均随时间增加,但银叶真藓植株密度在处理A、B、C条件下的柱密度在1.03-8.96株/cm2,均低于极地真藓。图9中,柱长表示试验末期(第55天)每个处理的株密度平均值,标有不同小写字母的数据间有显著差异,标有相同小写字母的数据间无显著差异。从图9中可以看出,试验末期(第55天),在处理A、B、C条件下极地真藓的柱密度显著高于银叶真藓的柱密度(P﹤0.05)。极地真藓生长的最佳条件不能保证和其同一科的银叶真藓的最佳生长。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明的宗旨和范围,以及无需进行不必要的试验情况下,可在等同参数、浓度和条件下,在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例,应该理解为,可以对本发明作进一步的改进。总之,按本发明的原理,本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进,包括脱离了本申请中已公开范围,而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围,可以进行一些基本特征的应用。

Claims (9)

1.一种极地真藓的快速培育方法,其特征在于,包括如下步骤:将苔藓植株的接种材料接种至培养基质上,在一定条件下培养实现苔藓植株的快速培养,所述苔藓植株为极地真藓,培养基质的含水量为培养基质饱和含水量的80%-100%;接种材料的接种量为200-350g/m2;接种材料中极地真藓植株的含量为118g/kg。
2.根据权利要求1所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述培养条件包括环境温度、环境湿度、光照周期、培养基质含水量、光照强度和接种量。
3.根据权利要求2所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述环境温度为昼夜温度20℃/10℃;所述环境湿度为相对空气湿度70%,光周期为12h光照/12h黑暗。
4.根据权利要求3所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述培养基质含水量为培养基质饱和含水量的80%;光照强度7400Lux;接种量350g/m2
5.根据权利要求3所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述培养基质含水量为培养基质饱和含水量的80%;不遮阴即光照强度14800Lux;接种量200g/m2
6.根据权利要求3所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述培养基质含水量为培养基质饱和含水量的100%;不遮阴即光照强度14800Lux;接种量200g/m2
7.根据权利要求1-6任一所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述苔藓植株的接种材料的制备方法为:将采集的极地真藓结皮自然阴干后,去除杂质,用粉碎机粉碎40s得到,碎片状的苔藓植株的接种材料。
8.根据权利要求1-7任一所述的极地真藓的快速培育方法,其特征在于,所述培养基质为土壤。
9.权利要求1-8任一所述的极地真藓的快速培育方法的下述任一应用:
1)促进极地真藓植株的生长;
2)改善土壤性质;
3)防风固沙;
4)土地复垦;
5)生态重建。
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