一種利用耐鹽細菌固沙的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種具有固化作用的耐鹽細菌利用沙漠地下鹽水固定可移動沙丘的 方法，屬于生物環境工程技術領域。
【背景技術】
[0002] ±地荒漠化是指由于氣候變化和人類不合理的經濟活動等因素，使干旱、半干旱 和具有干旱災害的半濕潤地區的±地發生了退化，即±地退化，也叫"沙漠化"。在人類諸多 的環境問題中，荒漠化是最為嚴重的災難之一，全球沙化±壤正W每年5到7萬平方公里的 速度擴展，有10億W上的人、40%W上的陸地表面受到荒漠化的影響。隨著荒漠化的逐漸 加劇，我國北方地區出現沙塵暴的次數逐年增加。僅在2000年3、4月間，北京市就出現了 8 次強沙塵暴天氣。如今在我國，沙塵暴波及的范圍越來越廣，造成的損失也越來越嚴重，已 經成為我國亟待解決的環境問題。
[0003] 現有文獻表明，沙漠中的微生物結皮能有效減少風蝕和水蝕的影響。Kinnell、 El化idgeandGreene、AlexanderandCalvin的研究表明微生物結皮能有效抵御雨水徑 流對地表的沖刷，減少被侵蝕的沉積物，并且隨著微生物結皮厚度的增加，總的侵蝕量呈指 數遞減。Leys等通過實驗發現微生物結皮增加了±表的粗糖度，能有效減少沙丘表面的風 蝕，與無微生物結皮地表相比，微生物結皮減少的風蝕量是前者的5倍。然而天然形成的沙 漠結皮需要在非常嚴格的小氣候條件下才能形成，而要人工操控藍藻等沙漠結皮的形成非 常困難，迄今為止還沒有成功的應用案例。
[0004] 尿素水解菌MICP與操控藍藻等沙漠結皮的形成相比具有很大的優勢：易操作、見 效快、成本低、不受制于小氣候等。而與使用固化劑等傳統的固沙方法相比，微生物誘導碳 酸巧沉淀（MIC巧利用環境中的天然原料，通過生物礦化作用固沙，綠色環保。細菌是干旱 荒漠環境中廣泛存在的微生物類型，在生物結皮的形成過程中發揮著及其重要的作用，諸 多研究發現某些特殊細菌在適當條件下能夠通過固化作用固化上壤。而固沙工程中，成本 最高的就是實際操作過程中用到的淡水資源，本發明所用水資源是沙漠的地下鹽水，運使 得運用本發明固沙，操作簡單，高效經濟，也為荒漠化治理提供了新的思路。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，提供一種一種利用耐鹽細菌固沙的方法，該方法選取細菌為 己氏芽抱桿菌Sporosarcinapasteurii，菌株來自美國菌種保藏中屯、，保藏號ATCC11859， 將菌株置于營養肉湯培養基中，得到馴化富集后的細菌菌液，將菌液置于尿素、巧離子和鹽 度的沙漠地下鹽水中，培養，得到具有誘導固化作用的菌液，再將菌液噴灑在沙±表面，將 噴灑菌液后的沙±置于自然干燥環境下培養，自然風干，細菌利用沙漠地下鹽水通過固化 作用將沙±表面的沙粒膠結固定，阻止表層沙±在風力作用下遷移。該方法綠色環保、成本 低，可廣泛用于移動半移動沙丘的固定。
[0006] 本發明所述的一種利用耐鹽細菌固沙的方法，該方法在尿素和巧離子存在的條件 下，利用沙漠地下鹽水，通過礦化作用將表層沙±固定，具體操作按下列步驟進行：
[0007] a、細菌來源及培養：選取細菌為己氏芽抱桿菌Sporosarcinapasteurii，菌株來 自美國菌種保藏中屯、，保藏號ATCC11859，將菌株置于營養肉湯培養基中，復蘇后轉接至含 有50ml營養肉湯培養基的錐形瓶中，抑調節為4-11，然后將錐形瓶置于轉速為130轉/分， 溫度30°C的條件下，培養48小時，得到馴化富集后的細菌菌液；
[0008] b、具有誘導固化作用菌液的制備：將步驟a得到的細菌菌液置于含質量百分比 為1-20%的尿素、質量濃度為0.4-2%巧離子和質量百分比為1% -5%鹽度的沙漠地下鹽 水中，培養1-3天，得到具有誘導固化作用的菌液，其中菌液菌密度為l〇4-l〇SCFU/ml，抑為 4-11 ;
[0009] C、菌液固沙：將步驟b得到的具有誘導固化作用的菌液，按照每100g沙加入 20-100ml菌液，噴灑在沙±表面，將噴灑菌液后的沙±置于自然干燥環境下培養7-15天， 自然風干，細菌通過固化作用得W固定沙±，阻止表層沙±在風力作用下遷移。
[0010] 本發明所述的一種利用耐鹽細菌固沙的方法，該方法中所選用的細菌培養基為營 養肉湯培養基和含有尿素與巧離子的沙漠地下鹽水；其中營養肉湯培養基為市售產品，購 買于北京奧博星生物技術有限責任公司；所選用的沙±為新疆干旱荒漠區地表沙±，沙± 經過細菌固化作用后表層可形成一層堅硬的外殼，可耐風速為30-70米每秒；所選用的細 菌為己氏芽抱桿菌Sporosarcinapasteurii，菌株來自美國菌種保藏中屯、，保藏號ATCC 11859,能夠分解尿素且具有固化能力的耐鹽細菌。
[0011] 本發明的主要優點：①本發明所述方法用到的水資源是沙漠地下鹽水，運是本發 明的最大優點，相對于其他固沙方法，節約成本，操作簡單，可廣泛用于對干旱環境移動、半 移動沙丘的固定；②本發明所述方法采用具有耐鹽和固化作用的尿素水解細菌固定沙±， 其作用過程為細菌誘導礦物沉淀將沙±顆粒膠結形成堅硬穩定的結殼，經過固化后沙±表 面可耐風速為30-70米每秒。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明原始沙±圖；
[0013] 圖2為本發明細菌固化作用后的沙±圖。
【具體實施方式】
[0014] 本發明所述的一種利用耐鹽細菌固沙的方法，該方法在尿素和巧離子存在的條件 下，利用沙漠地下鹽水，通過礦化作用將表層沙±固定，具體操作按下列步驟進行：
[0015] a、細菌來源及培養：選取細菌為己氏芽抱桿菌Sporosarcinapasteurii，菌株來 自美國菌種保藏中屯、，保藏號ATCC11859，將菌株置于營養肉湯培養基中，復蘇后轉接至含 有50ml營養肉湯培養基的錐形瓶中，抑調節為4-11，然后將錐形瓶置于轉速為130轉/分， 溫度30°C的條件下，培養48小時，得到馴化富集后的細菌菌液；
[0016] b、具有誘導固化作用菌液的制備：將步驟a得到的細菌菌液置于含質量百分比 為1-20%的尿素、質量濃度為0.4-2%巧離子和質量百分比為1% -5%鹽度的沙漠地下鹽 水中，培養1-3天，得到具有誘導固化作用的菌液，其中菌液菌密度為l〇4-l〇SCFU/ml，抑為 4-11 ;
[0017] c、菌液固沙：將步驟b得到的具有誘導固化作用的菌液，按照每100g沙加入 20-100ml菌液，噴灑在沙±表面，將噴灑菌液后的沙±置于自然干燥環境下培養7-15天， 自然風干，細菌通過固化作用得W固定沙±，阻止表層沙±在風力作用下遷移。
[0018] 本發明所述方法的實施例W表的方式列舉：但不限于運些實施例
[0020] 通過本發明所述的方法，其作用過程為細菌誘導礦物沉淀將沙±顆粒膠結形成堅 硬穩定的結殼，經過固化后沙±表面可耐風速為30-70米每秒。
【主權項】
1. 一種利用耐鹽細菌固沙的方法，其特征在于該方法在尿素和鈣離子存在的條件下， 利用沙漠地下鹽水，通過礦化作用將表層沙土固定，具體操作按下列步驟進行： a、 細菌來源及培養：選取細菌為巴氏芽孢桿菌Sporosarcinapasteurii，菌株來自美 國菌種保藏中心，保藏號ATCC11859,將菌株置于營養肉湯培養基中，復蘇后轉接至含有 50ml營養肉湯培養基的錐形瓶中，pH調節為4-11，然后將錐形瓶置于轉速為130轉/分， 溫度30°C的條件下，培養48小時，得到馴化富集后的細菌菌液； b、 具有誘導固化作用菌液的制備：將步驟a得到的細菌菌液置于含質量百分比為 1-20%的尿素、質量濃度為0. 4-2%鈣離子和質量百分比為1%-5%鹽度的沙漠地下鹽水中，培 養1-3天，得到具有誘導固化作用的菌液，其中菌液菌密度為IO4-IO8CFU/ml，pH為4-11 ; c、 菌液固沙：將步驟b得到的具有誘導固化作用的菌液，按照每100g沙加入20-100ml 菌液，噴灑在沙土表面，將噴灑菌液后的沙土置于自然干燥環境下培養7-15天，自然風干， 細菌通過固化作用得以固定沙土，阻止表層沙土在風力作用下迀移。
【專利摘要】本發明涉及一種利用耐鹽細菌固沙的方法，該方法選取細菌為巴氏芽孢桿菌Sporosarcina？pasteurii，菌株來自美國菌種保藏中心，保藏號ATCC？11859，將菌株置于營養肉湯培養基中，得到馴化富集后的細菌菌液，將菌液置于尿素、鈣離子和鹽度的沙漠地下鹽水中，培養，得到具有誘導固化作用的菌液，再將菌液噴灑在沙土表面，將噴灑菌液后的沙土置于自然干燥環境下培養，自然風干，細菌利用沙漠地下鹽水通過固化作用將沙土表面的沙粒膠結固定，阻止表層沙土在風力作用下遷移。該方法綠色環保、成本低，可廣泛用于移動、半移動沙丘的固定。
【IPC分類】C09K105/00, E02D3/12, C09K17/00, C12N1/20
【公開號】CN105200979
【申請號】CN201510674365
【發明人】潘響亮, 陳飛, 宋文娟
【申請人】中國科學院新疆生態與地理研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月16日