一種促進水體微生物固氮的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水體微生物研宄領域，特別涉及一種促進水體微生物固氮的方法。
【背景技術】
[0002]生物固氮技術在陸生植物一一豆科植物中的表現(xiàn)已為民眾熟知，其為土壤肥力的增加提供了保證。而隨著研宄的深入，越來越多的固氮生物被發(fā)現(xiàn)并被利用。在目前的全球氣候變暖及溫室氣體尤其是二氧化碳(CO2)濃度升高的趨勢下，碳素與水體富營養(yǎng)、生物固氮作用聯(lián)系在了一起。
[0003]對水體生物固氮作用機理研宄方面，已有關于海洋方面的研宄認為隨著大氣中0)2濃度升高，海水中生物固氮能力也提高，即CO2濃度的升高促進了海水中固氮微生物的出現(xiàn)與繁殖；也有研宄認為水體中氮素濃度很低的情況下，會激發(fā)水體的固氮作用；還有研宄認為水體的固氮作用與水體中氮跟磷的比例及光照條件有關?？傊?，由于地球上生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，各種環(huán)境因子的差異導致多種條件下均有可能出現(xiàn)生物固氮作用，而這些現(xiàn)象或研宄為生物固氮機制的了解及人類更好利用生物固氮作用提供了好的基礎。
[0004]已有關于室內(nèi)培養(yǎng)基中添加葡萄糖等糖類的方法進行生物固氮作用研宄，研宄表明固氮菌不僅具有固氮作用，還具有溶磷作用。產(chǎn)生的固氮微生物可作為貧瘠土地生物固氮的微生物種源，比如可用于我國采礦后的貧瘠土地的生態(tài)環(huán)境改善。同時，可用于生物氮肥的研制。比如，利用廢棄的或殘敗的蔬菜、瓜果以及樹木的落葉等含纖維素豐富的廢棄物為原料，并添加相關物質(zhì)，引入固氮微生物后可進行生物固氮發(fā)酵，提高這些廢棄物中氮、磷等活性營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，從而可作為茶樹、果樹等肥效持久、濃度適宜的生物肥料，促進相應作物的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。
[0005]生物固氮是自然界生態(tài)系統(tǒng)中氮的主要來源，與工業(yè)固氮相比，它具有耗能低、效率高、無污染、分布廣等一系列優(yōu)點。在農(nóng)業(yè)上，固氮細菌能增強土壤肥力，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量；同時它能夠減少化肥、農(nóng)藥使用量，從而能夠凈化環(huán)境、維持生態(tài)平衡、促進可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種促進水體微生物固氮的方法，該方法步驟簡單，便于實施，能顯著促進水體中的固氮菌的生長，可作為貧瘠土地生物固氮的微生物種源。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]一種促進水體微生物固氮的方法，其步驟包括，
[0009](I)選取富營養(yǎng)水體，置于溫度為18°C -40°C的有正常太陽光照射的溫室環(huán)境或室外開敞環(huán)境中，該水體初始總氮含量為6-50mg/L，水體初始總磷含量為0.05-5mg/L ；
[0010](2)在步驟(I)中的水體中添加有機碳為碳源，使得水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為5:1-30:1 ；
[0011](3)對水體進行持續(xù)曝氣，使得水體的溶解氧飽和度為80% _110%，溶解氧的濃度為 6-10mg/L ；
[0012](4)曝氣約10天后，水體中固氮微生物出現(xiàn)并形成優(yōu)勢。
[0013]所述步驟⑴中，水體初始總氮含量為8_30mg/L，水體初始總磷含量為
0.1-3.0mg/Lo水體中初始總氮和總磷的合理持有量，有利于保證水體含有多種營養(yǎng)元素，從而有利于為相關的微生物生長提供物質(zhì)基礎。
[0014]所述步驟(2)中的有機碳為葡萄糖、糖蜜或蔗糖中的一種或幾種。
[0015]所述步驟(2)中，水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為10:1-25:1。優(yōu)選的，所述水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為15:1-20:1。
[0016]所述步驟(4)中，曝氣期間，間隔5-15天補充碳源，保持水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為5:1-30:1。優(yōu)選的，保持水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為10:1-25:1。更優(yōu)選的，保持水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為15:1-20:1。有機碳的使用及合適的碳氮比調(diào)節(jié)，有利于固氮微生物更好生長，從而在利用水體中有機碳的同時具備固氮作用。
[0017]所述步驟(4)中的固氮微生物為固氮菌Azotobacter。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0019](I)本發(fā)明的促進水體微生物固氮的方法的操作步驟簡單，便于實施。而且我國絕大部分城市的富營養(yǎng)小水體滿足相應的氮、磷營養(yǎng)鹽條件，選用的曝氣條件易獲取。
[0020](2)采用本發(fā)明的方法，水體中的優(yōu)勢菌種固氮菌Azotobacter的相對豐度可高達30%以上，固氮效果顯著。
[0021](3)本發(fā)明方法得到的固氮微生物可用于貧瘠土地生物固氮的微生物種源，改善貧瘠土地的生態(tài)環(huán)境。同時，也可用于生物氮肥的研制，促進農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步說明:
[0023]實施例1
[0024]采集了發(fā)生藍藻門微囊藻屬水華的水體，在溫度為25_40°C的玻璃溫室中進行實驗。該水體初始的總氮(TN)濃度約為18.2mg/L，總磷濃度約為2.0mg/L。將該水體引入到玻璃容器中后，按DOC (溶解性有機碳):TN(總氮)為20:1的比例添加葡萄糖，即添加葡萄糖后水體中DOC的瞬時濃度約為360mg/L。然后對該水體進行曝氣，曝氣后水體溶解氧飽和度為80%以上，溶解氧濃度在6-9mg/L。隨后在曝氣的第15天、第20天時補充葡萄糖，以恢復水體的DOC (溶解性有機碳):TN(總氮)為20:1。
[0025]對水體微生物的監(jiān)測分析表明，在曝氣第14天時，水體中已經(jīng)出現(xiàn)了大量的固氮微生物，其優(yōu)勢種類為固氮菌Azotobacter，其相對豐度可高達40%。
[0026]實施例2
[0027]采集了觀賞水體中水體，在溫度為18_40°C的玻璃溫室中進行實驗。該水體初始的總氮(TN)濃度約為10.0mg/L，總磷濃度約為0.4mg/L。將該水體引入到玻璃容器中后，按D0C(溶解性有機碳):TN(總氮)為20:1的比例添加葡萄糖，即添加葡萄糖后水體中DOC的濃度約為200mg/L。然后對該水體進行持續(xù)曝氣，曝氣后水體溶解氧飽和度為90%以上，溶解氧濃度在8-10mg/L。隨后在曝氣的第15天、第20天時補充葡萄糖，以恢復水體的DOC (溶解性有機碳):TN (總氮)為20:1。
[0028]對水體微生物的監(jiān)測分析表明，在曝氣第15天時，水體中已經(jīng)出現(xiàn)了大量的固氮微生物，其優(yōu)勢種類為固氮菌Azotobacter，其相對豐度可高達30%。
[0029]以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于該實施例所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
【主權項】
1.一種促進水體微生物固氮的方法，其步驟包括， (1)選取富營養(yǎng)水體，置于溫度為18°c-40°c的有正常太陽光照射的溫室環(huán)境或室外開敞環(huán)境中，該水體初始總氮含量為6-50mg/L，水體初始總磷含量為0.05-5mg/L ； (2)在步驟(I)中的水體中添加有機碳為碳源，使得水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為5:1-30:1 ； (3)對水體進行持續(xù)曝氣，使得水體的溶解氧飽和度為80%-110%，溶解氧的濃度為6-lOmg/L； (4)曝氣約10天后，水體中固氮微生物出現(xiàn)并形成優(yōu)勢。2.根據(jù)權利要求1所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:所述步驟(I)中，水體初始總氮含量為8-30mg/L，水體初始總磷含量為0.1-3.0mg/L。3.根據(jù)權利要求1所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的有機碳為葡萄糖、糖蜜或蔗糖中的一種或幾種。4.根據(jù)權利要求1所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為10:1-25:1。5.根據(jù)權利要求4所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:所述水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為20:1。6.根據(jù)權利要求1所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，曝氣期間，間隔5-15天補充碳源，保持水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為5:1-30:107.根據(jù)權利要求6所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:曝氣期間，間隔5-15天補充碳源，保持水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為10:1-25:1。8.根據(jù)權利要求1所述的促進水體微生物固氮的方法，其特征在于:所述步驟(4)中的固氮微生物為固氮菌Azotobacter。
【專利摘要】本發(fā)明屬于水體微生物研究領域，特別涉及一種促進水體微生物固氮的方法,首先選取富營養(yǎng)水體，置于溫度為18℃-40℃環(huán)境中，該水體初始總氮含量為6-50mg/L，水體初始總磷含量為0.05-5mg/L；在水體中添加有機碳為碳源，使得水體中的溶解性有機碳含量與總氮含量的質(zhì)量比為5:1-30:1；對水體進行持續(xù)曝氣，使得水體的溶解氧飽和度為80％-110％；曝氣10天后，水體中固氮微生物出現(xiàn)并形成優(yōu)勢，優(yōu)勢菌種固氮菌Azotobacter的相對豐度可高達30％以上，固氮效果顯著。本方法操作步驟簡單，便于實施，而且我國多地的天然水體或者養(yǎng)殖水體均滿足相應的氮、磷營養(yǎng)鹽條件，選用的曝氣條件易獲取。
【IPC分類】C02F3/02, C02F3/34
【公開號】CN104944569
【申請?zhí)枴緾N201510297319
【發(fā)明人】王小冬, 陸詩敏, 金嬌輝, 劉興國, 陳軍
【申請人】中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月3日