CN116250501B - 一种珊瑚礁的修复方法及其复合人工礁体 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种珊瑚礁的修复方法及其复合人工礁体，其特征在于，包括如下步骤：以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，置于海中培育；所述复合人工礁体包括火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成。本发明以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，可以稳定覆盖破碎化礁盘增加石质基底覆盖率，减少碎石、珊瑚断枝对珊瑚造成的不利影响；复合人工礁体表面多孔结构及特殊的理化性质，有助于显著促进珊瑚幼体的附着，并增加珊瑚幼体补充量，提高珊瑚生物量；同时，复合人工礁体形成的三维结构，还有助于为藻类提供附着基，提高人工珊瑚礁生态系统的生产力。
Description
技术领域
本发明涉及生态修复领域，特别涉及一种珊瑚礁的修复方法及其复合人工礁体。
背景技术
热带珊瑚礁生态系统是海洋生态系统中生物多样性最高的海域，在全球气候变化和人类活动的双重压力影响下，世界范围内珊瑚礁生态系统已经开始不同程度地退化，活珊瑚覆盖度急剧降低，其中亚洲东南部珊瑚礁海域和印度洋珊瑚礁退化速度最快；珊瑚礁生态系统退化的另一个特征是群落生物多样性的降低。
因此，研发珊瑚礁生态系统中关键是珊瑚适应性问题，提高珊瑚适应性有助于加快珊瑚礁生态系统结构的稳定性和初级生产力的恢复，为维护海洋生态系统的稳定和可持续发展提供科学依据。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出一种珊瑚礁的修复方法及其复合人工礁体，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，置于海中培育；
所述复合人工礁体包括火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成。
进一步说明，所述在复合人工礁体上喷洒营养溶液，所述营养溶液由生物碱制备的乳化微球液而得；所述营养溶液的喷洒量为6-8wt％。
进一步说明，所述乳化微球液的制备方法，包括：在小檗碱中加入甘油葡糖苷和氯化钙溶液，超声处理，加入烷基苯磺酸钠，搅拌乳化，加入海藻酸钠，搅拌，得乳化微球液。
进一步说明，所述小檗碱、甘油葡糖苷、氯化钙溶液、烷基苯磺酸钠和海藻酸钠的质量比为1：0.3-0.4：5-6：0.2-0.3：2-3，所述氯化钙溶液的质量浓度为20-30％。
进一步说明，所述复合人工礁体的制备方法，包括：将火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶混合，在氮气中反应，球磨，剪切，焙烧，得复合人工礁体。
进一步说明，所述氮气中反应的温度为180-200℃，时间为3-5h。
进一步说明，所述火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶的质量比为1-2：1-2：1-2：1-2。
进一步说明，所述球磨的时间为1-2h；所述剪切的速率为8000-9000r/min，剪切的时间为1-2h。
进一步说明，焙烧的温度为220-250℃，焙烧的时间为40-60min。
本发明提供一种上述一种珊瑚礁的修复方法所用的复合人工礁体。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，置于海中培育，采用火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成复合人工礁体，结合由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液，可以稳定覆盖破碎化礁盘增加石质基底覆盖率，减少碎石、珊瑚断枝对珊瑚造成的不利影响；复合人工礁体表面多孔结构及特殊的理化性质，有助于显著促进珊瑚幼体的附着，并增加珊瑚幼体补充量，提高珊瑚生物量；同时，采用火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成复合人工礁体形成的三维结构，还有助于为藻类提供附着基，进一步丰富浮游植物和浮游动物的聚集生长，有助于提高人工珊瑚礁生态系统的生产力。
此外，本发明采用火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成复合人工礁体，结合由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液，获得的珊瑚礁修复方法，可提高珊瑚对30℃高温的耐受性，有助于降低轻微环境变化对珊瑚产生的环境压力。
本发明提供的珊瑚礁修复方式简单，且成本低。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒6wt％由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液后，置于海中培育；
其中，乳化微球液的制备方法为：取小檗碱100g，加入甘油葡糖苷30g和质量浓度30％氯化钙溶液500g，500W超声处理30min，加入烷基苯磺酸钠20g，搅拌乳化，加入海藻酸钠200g，搅拌，得乳化微球液。
复合人工礁体的制备方法为：将1kg火山石、1kg鸡血石、1kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，在氮气中200℃反应5h后，进行球磨1h，在8000r/min条件下高速剪切1h，于220℃进行焙烧40min，得复合人工礁体。
实施例2
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒6wt％由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液后，置于海中培育；
其中，乳化微球液的制备方法为：取小檗碱100g，加入甘油葡糖苷30g和质量浓度20％氯化钙溶液600g，500W超声处理30min，加入烷基苯磺酸钠30g，搅拌乳化，加入海藻酸钠300g，搅拌，得乳化微球液。
复合人工礁体的制备方法为：将2kg火山石、1kg鸡血石、1kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，在氮气中180℃反应4h后，进行球磨2h，在8000r/min条件下高速剪切2h，于220℃焙烧40min，得复合人工礁体。
实施例3
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒8wt％由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液后，置于海中培育；
其中，乳化微球液的制备方法为：取小檗碱100g，加入甘油葡糖苷40g和质量浓度22％氯化钙溶液600g，500W超声处理30min，加入烷基苯磺酸钠20g，搅拌乳化，加入海藻酸钠200g，搅拌，得乳化微球液。
复合人工礁体的制备方法为：将1kg火山石、2kg鸡血石、1kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，在氮气中200℃反应4h后，进行球磨2h，在9000r/min条件下高速剪切2h，于240℃焙烧50min，得复合人工礁体。
实施例4
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒8wt％由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液后，置于海中培育；
其中，乳化微球液的制备方法为：取小檗碱100g，加入甘油葡糖苷40g和质量浓度25％氯化钙溶液600g，500W超声处理30min，加入烷基苯磺酸钠20g，搅拌乳化，加入海藻酸钠200g，搅拌，得乳化微球液。
复合人工礁体的制备方法为：将1kg火山石、1kg鸡血石、2kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，在氮气中190℃反应4h后，进行球磨1.5h，在8500r/min条件下高速剪切2h，于230℃焙烧50min，得复合人工礁体。
对比例1
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以火山石和玄武岩为珊瑚幼虫附着培养基底，置于海中培育，放置的火山石和玄武岩等量，岩石块间存在缝隙。
经检测，珊瑚生物量为8.6mg/cm2。
对比例2
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒8wt％含生物碱营养溶液后，置于海中培育；
其中，含生物碱营养溶液为：小檗碱100g和甘油葡糖苷40g，加入600L水，得含生物碱营养溶液。
复合人工礁体的制备方法为：将1kg火山石、1kg鸡血石、2kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，在氮气中190℃反应4h后，进行球磨1.5h，在8500r/min条件下高速剪切2h，于230℃焙烧50min，得复合人工礁体。
经检测，珊瑚生物量为10.2mg/cm2。
实施例5
采集室内养殖模式评价复合人工礁体的修复效果，在复合人工礁体上随机选取8个点，作为移植珊瑚的移植点，每个位点移植5株，每个复合人工礁体共移植40株珊瑚，养殖1个月后进行测定。
珊瑚组织生物量：随机选取5个移植位点作为采样点，采集的健康珊瑚样品，于70℃下烘干24h，记录干燥后重量m0，采用铝铂纸包裹珊瑚骨骼表面，记录包裹重量m1，在马弗炉下500℃煅烧4h，记录煅烧后重量m2，m0与m2差值为珊瑚组织生物量，铝铂纸面积与重量成正比，通过铝铂纸重量间接估算珊瑚表面积，最后计算单位珊瑚表面积的组织生物量(mg/cm2)。
珊瑚礁系统内生物生长情况：采用多样性指数(H′)对浮游植物和浮游动物群落结构特征进行分析。Shannon-Wiener多样性指数计算公式如下：
式中：Pi＝ni/N；ni：第i种的个体数量(ind.·m-3)；N：珊瑚礁系统总生物数量(ind.·m-3)；S：出现生物总种数，随机选取5个移植位点以及周边作为采样点，测定多样性指数。
实验结果如表1：
由上表看出，实施例1-4珊瑚生物量为13.4～15.5mg/cm2，浮游植物和浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数处于中上水平，表明复合人工礁体可适应浮游动物和浮游植物的生长，以上结果表明本发明以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，置于海中培育，采用火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成复合人工礁体，可以稳定覆盖破碎化礁盘增加石质基底覆盖率，减少碎石、珊瑚断枝对珊瑚造成的不利影响；复合人工礁体表面多孔结构及特殊的理化性质，有助于显著促进珊瑚幼体的附着，并增加珊瑚幼体补充量，提高珊瑚生物量；同时，采用火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成复合人工礁体形成的三维结构，还有助于为藻类提供附着基，进一步丰富浮游植物和浮游动物的聚集生长，有助于提高人工珊瑚礁生态系统的生产力。
实施例6
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒8wt％由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液后，置于海中培育；
其中，乳化微球液的制备方法为：取小檗碱100g，加入甘油葡糖苷40g和质量浓度25％氯化钙溶液600g，500W超声处理30min，加入烷基苯磺酸钠20g，搅拌乳化，加入海藻酸钠200g，搅拌，得乳化微球液。
复合人工礁体的制备方法为：将1kg火山石、1kg鸡血石、2kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，粉碎，于230℃焙烧50min，得复合人工礁体。
实施例7
一种珊瑚礁的修复方法，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，在复合人工礁体上喷洒8wt％由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液后，置于海中培育；
其中，乳化微球液的制备方法为：取500mL的液体石蜡和200mL司盘80混合，加入小檗碱100g，加入甘油葡糖苷40g，搅拌至混合均匀，加入壳聚糖溶液(20g壳聚糖溶于500mL质量分数3％的盐酸溶液)，搅拌，升温至80℃，加入100mL京尼平，得乳化微球液。
复合人工礁体的制备方法为：将1kg火山石、1kg鸡血石、2kg玄武岩鳞片和1kg石墨烯气凝胶混合，在氮气中190℃反应4h后，进行球磨1.5h，在8500r/min条件下高速剪切2h，于230℃焙烧50min，得复合人工礁体。
实施例8
本发明在养殖一个月后，还设置间断高温模式，间断高温模式为：设置30℃养殖5d后，恢复26℃养殖5d，结果如下表2：
由上表看出，在间断高温模式下，本发明实施例4的珊瑚生物量下降较慢，表明本发明采用火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶制成复合人工礁体，结合由生物碱制备的乳化微球液的营养溶液，获得的珊瑚礁修复方法，可提高珊瑚对30℃高温的耐受性，有助于降低轻微环境变化对珊瑚产生的环境压力。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种珊瑚礁的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
以复合人工礁体为珊瑚幼虫附着培养基底，置于海中培育；
所述复合人工礁体的制备方法，包括：将火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶混合，在氮气中反应，球磨，剪切，焙烧，得复合人工礁体；
所述复合人工礁体在培育前还包括在所述复合人工礁体上喷洒营养溶液，所述营养溶液由生物碱制备的乳化微球液而得；所述营养溶液的喷洒量为6-8wt%；
所述乳化微球液的制备方法，包括：在小檗碱中加入甘油葡糖苷和氯化钙溶液，超声处理，加入烷基苯磺酸钠，搅拌乳化，加入海藻酸钠，搅拌，得乳化微球液；
所述小檗碱、甘油葡糖苷、氯化钙溶液、烷基苯磺酸钠和海藻酸钠的质量比为1：0.3-0.4：5-6：0.2-0.3：2-3，所述氯化钙溶液的质量浓度为20-30%。
2. 根据权利要求1所述的一种珊瑚礁的修复方法，其特征在于，所述氮气中反应的温度为180-200℃，时间为3-5 h。
3.根据权利要求1所述的一种珊瑚礁的修复方法，其特征在于，所述火山石、鸡血石、玄武岩鳞片和石墨烯气凝胶的质量比为1-2：1-2：1-2：1-2。
4.根据权利要求1所述的一种珊瑚礁的修复方法，其特征在于，所述球磨的时间为1-2h；所述剪切的速率为8000-9000r/min，剪切的时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的一种珊瑚礁的修复方法，其特征在于，焙烧的温度为220-250℃，焙烧的时间为40-60min。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种珊瑚礁的修复方法所用的复合人工礁体。
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