一种规模化培养荒漠蓝藻产量实时动态监测方法

1.本发明涉及一种监测方法，特别涉及一种规模化培养荒漠蓝藻产量实时动态监测方法，属于蓝藻培养技术领域。


背景技术：

2.人工生物土壤结皮沙化土地治理技术是目前国内外新兴的绿色、环保沙化土地治理技术，它是利用生物土壤结皮的固定沙表和抗风蚀的作用，将生物土壤结皮中的主要生物体(如荒漠蓝藻)进行人工培育并接种到沙地表面，通过养护成活，加速地表形成生物土壤结皮，起到防风固沙和生态恢复的作用，是目前受损沙化土地恢复研究的前沿和热点。通过荒漠蓝藻生物体的规模化培养是该技术的重要环境，是野外施工重要前提和保障。
3.然而，目前并为有对其规模化培养过程中产量实时监测的方法。因此，亟待发明一种规模化培养荒漠蓝藻产量实时动态监测方法，为荒漠蓝藻生物体规模化培养监测提供依据，推动人工生物土壤结皮沙化土地治理技术大规模推广奠定基础。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种规模化培养荒漠蓝藻产量实时动态监测方法。
5.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
6.一种规模化培养荒漠蓝藻产量实时动态监测方法，包括如下步骤：
7.分别在多个初始水下光照强度条件下对多组蓝藻进行培养，记录多组蓝藻在不同时间段的样本干重以及光周期条件下当日平均水下光强，并以此构建当日平均水下光强-蓝藻样本干重标定曲线；
8.测量获得目标蓝藻培养池内光周期条件下当日平均水下光强，根据当日平均水下光强与标准曲线实现对目标蓝藻培养池内蓝藻样本干重的实时动态监测，以此推定蓝藻产量。
9.与现有技术相比，本发明的优点包括：
10.1)实现了荒漠蓝藻产量的实时动态监测；
11.2)使用方法简单、容易操作；
12.3)成本低、检测效率高。
附图说明
13.图1是当日平均水下光强i与蓝藻样本干重m的函数关系；
14.图2是当日平均水下光强i与蓝藻样本干重m的检索表。
具体实施方式
15.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的
技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
16.实施例1
17.分别在多个初始水下光照强度条件下对多组蓝藻进行培养，记录多组蓝藻在不同时间段的样本干重以及当日平均水下光强，并以此构建当日平均水下光强-蓝藻样本干重标定曲线；
18.测量获得目标蓝藻培养池内光周期条件下当日平均水下光强，根据当日平均水下光强与标准曲线实现对目标蓝藻培养池内蓝藻样本干重的实时动态监测，以此推定蓝藻产量。
19.具体步骤如下：
20.(1)将蓝藻与培养液充分混合，并在一指定的水下温度下培养24小时以上；
21.(2)每隔一指定时段采集一次步骤(1)中的包含蓝藻与培养液的混合体系，将其烘干并称量获得蓝藻样本的干重，测量获得蓝藻样本的干重当日的平均水下光照强度，并获得水下光照强度-蓝藻样本的干重标准曲线；
22.(3)将蓝藻与培养液充分混合，然后测定蓝藻混合液的平均水下光照强度，并与所述标准曲线对照，从而测得蓝藻混合液中的蓝藻样本的干重。
23.可理解的，在一指定的初始水下光照强度下，所述初始水下光照强度为1500-4000lux，将蓝藻与培养液充分混合，所述蓝藻选自鱼腥藻、具鞘微鞘藻、念珠藻、席藻、伪枝藻、爪哇伪枝藻、单歧藻中的一种或两种以上的组合。将上述的蓝藻以及培养液混合体系在一指定的水下温度下培养24小时以上。其中蓝藻培养池中指定的水下温度为25℃～30℃，在此温度下，蓝藻的生长状况最佳，当水体温度超过40℃应当及时采取降温措施。优选的，可每相隔一小时测量并记录一次水体温度，以便及时调整水体温度。每相隔一指定时段采集一次蓝藻与培养液的混合体系，并称量获得蓝藻样本的干重，此处的指定时段可以为12小时或24小时或48小时或72小时。同时测量并获取获得蓝藻样本的干重当日的平均水下光照强度，其获得方法可以为在24小时以内每相隔至少1小时测量一次水下光照强度，并将所测量的水下光照强度取其平均值得到当日平均水下光强。
24.更进一步地，在对包含蓝藻与培养液的混合体系进行培养过程中，使所述混合体系交替的处于光照或无光照的暗室条件下，光照时间和暗室时间的时长之比为9/15～12/12；优选的，所述混合体系内蓝藻的初始干重与培养液的质量配比为8g/t。
25.实施例2
26.(1)将蓝藻放置于蓝藻培养池中进行规模化培养
27.本组蓝藻此条件下培养：在12/12的光暗周期4000lux的初始光强下，水温维持温度在25℃，蓝藻以8g/t的初始生物量接种到培养液中，此时可记录为培养的第0小时。
28.(2)接种后，培养至第24小时后，每小时记录一次水下的光照强度(以下称：水下光强)，并将自0第24小时以后，每24小时测得的水下光强记录并整理为当日的平均水下光强，在第24小时后任意时间采集蓝藻培养池中蓝藻样本，并每隔一指定时段采集一次蓝藻样本；
29.(3)测定蓝藻培养池中采集的蓝藻样本的干重，将采集蓝藻样本时培养池的水下光照强度和蓝藻样本的干重建立函数关系。
30.在本实施例中，选取规格为15米
×
1米
×
1米(长
×
宽
×
高)的蓝藻培养池，在蓝藻
培养池中放入水深0.5米的培养液，以每1吨培养液配比干重为8g的蓝藻，将蓝藻接种于培养液中进行培养。
31.培养过程中，光暗周期为12/12，将初始水下光强设置为4000lux，水温维持温度在25℃。
32.培养至第24小时后，至少每小时记录一次水下光强，并自第24小时开始，将后续24小时内的水下光强整理并计算出这24小时内(当日的)光周期条件下的平均水下光强，记为i。蓝藻在培养液中繁殖时，随其数目的增长，在水下测得的水下光强将逐渐下降。优选的，在记录水下光强时，选取蓝藻培养池的不同区域进行测量，如在蓝藻培养池沿其长度方向设置的前端、中端、后端分别测量至少一次水下光强，并将测得的水下光强整理记录计算其平均值，记录为这24小时内(当日的)的平均水下光强，记为i。
33.在蓝藻培养至24小时后，可选取任意时间采集蓝藻样本。
34.所述蓝藻可以在实验室条件下进行无菌培养，进而采集无菌培养后的蓝藻样本，以初始干重为8g/t培养液转入蓝藻培养池内进行规模化培养。
35.在本实施例中，选取培养后的第34小时采集蓝藻培养池中的蓝藻样本，并测定其干重，记为m。干重测量时，自蓝藻培养池的不同位置均匀舀取1l(1升)的蓝藻样本，将蓝藻样品倒入玻璃瓶中置于80℃烘箱中烘干至恒重，取出后用干分之一电子天平称质量，此处测得的数据为蓝藻样品的干重m。
36.优选的，在蓝藻培养池沿其长度方向设置的前端、中端、后端分别舀取蓝藻液，并将蓝藻液混合从而形成此次采集的“蓝藻样本”。由于蓝藻在其培育过程中易发生沉降，沉降后的蓝藻与水下光照的接触面积减少，从而可能影响最终测量数据的准确性，因而可在所述蓝藻培养池中设置一个或多个扰动装置，所述扰动装置用以扰动或混合或搅拌蓝藻培养池中的蓝藻及培养液，使蓝藻与光照的接触面积增加，提高数据的准确性。优选的，所述扰动装置可以是潜水泵，所述潜水泵可通过时控开关控制扰动时长，如将扰动时长控制为每24小时扰动12小时，还可设定相应的扰动时段，在本实施例中，设置扰动时段为每天的7点至19点。同时本实施例提供的一种规模化培养荒漠蓝藻产量实时动态监测方法应用于蓝藻培养时，设置有的扰动装置可以增加蓝藻培养池中液体与二氧化碳的接触面积，二氧化碳有助于蓝藻的繁殖，因而能够提升单位时间内蓝藻的产量。
37.采集蓝藻相隔的“指定时段”可以为12小时或24小时或48小时或72小时，也可以为其他任意选定的时段，即每次采集蓝藻时相隔时段固定即可。选取“指定时段”为48小时，即每次的采集蓝藻样本的时间相隔48小时。第一次采集的蓝藻样本的干重记为m1，与第一次采集相隔48小时后所采集的蓝藻样板的干重记为m2，并以此类推将后续所采集的蓝藻样品干重记录为m3、m4、m5。第一次采集蓝藻样本其干重为m1时的当日平均水下光强记为i1，并以此类推，后续采集蓝藻样品时的当日平均水下光强为i2、i3、t4、i5。请参阅表1，表1为每次的采集蓝藻样本的时间相隔48小时，蓝藻样本干重m与当日平均水下光强i的记录表。
[0038][0039]
表1
[0040]
在此条件下，蓝藻的产量随时间的增长数量逐渐增加，测得的当日平均水下光强逐渐减少。
[0041]
培养条件与上述相同，选取“指定时段”为72小时，并重复上述记录方法，采集5次数据，得出以下表2，表2为每次的采集蓝藻样本的时间相隔72小时，蓝藻样本干重m与当日平均水下光强i的记录表。
[0042][0043]
表2
[0044]
在此条件下，蓝藻的产量随时间的增长数量逐渐增加，测得的当日平均水下光强逐渐减少，在蓝藻产量达到某一数值时，蓝藻样本干重m下降。
[0045]
更具体的，每组蓝藻培养过程中，可选择两个或两个以上的蓝藻培养池规模化培养蓝藻，多个所述蓝藻培养池设置在同一密闭腔室中，如多个所述蓝藻培养池设置在同一温室中。使所述蓝藻培养池受日光照射，多个所述蓝藻培养池所受光照强度不同，以相同的时间测量不同蓝藻培养池中的当日平均水下光强以及蓝藻样本干重的数据，采集时不同蓝藻培养池所获得的当日平均水下光强差值在50-100lux，所得蓝藻样本干重差值在5～10g，因而可判断在同一密闭腔室中蓝藻的增长速率大致相同。
[0046]
培养条件与上述相同，选取“指定时段”为48小时，并重复上述记录方法，连续采集15次数据，得出以下表3，表3为每次的采集蓝藻样本的时间相隔12小时，蓝藻样本干重m与当日平均水下光强i的记录表。
[0047][0048][0049]
表3
[0050]
在此条件下，蓝藻的产量随时间的增长数量逐渐增加，测得的当日平均水下光强逐渐减少，在蓝藻产量达到2000lux数值附近时，伴随时间的增长，蓝藻样本干重m开始下降。参阅表格中记录的数据可知，蓝藻在12/12的光暗周期4000lux的初始光强下，水温维持温度在25℃，蓝藻以8g/t的初始生物量接种到培养液中，蓝藻的生长处于整体上升的趋势，样本干重m逐渐增加；后期蓝藻则处于衰亡过程中，且蓝藻的衰亡速率大于蓝藻的生长速率，使得蓝藻样本干重m逐渐下降。
[0051]
据此，将当日平均水下光强与蓝藻样本干重进行曲线拟合，建立函数关系：
[0052]
m＝185.57 0.058i-0.0013i2[0053]
通过统计学的方法，建立当日平均水下光强和蓝藻样本干重的函数关系，并制定当日平均水下光强-蓝藻样本干重标定曲线，如图1所示，图1中方块表述为实际采集的样本数据，图1中曲线表述为拟合的当日平均水下光强-蓝藻样本干重标定曲线。
[0054]
更进一步地，根据当日平均水下光强-蓝藻样本干重标定曲线建立当日平均水下光强-蓝藻样本干重实时产量检索表，如图2所示。在实际培养繁殖蓝藻时，使其在12/12的光暗周期4000lux的初始光强下，水温维持温度在25℃，蓝藻以8g/t的初始生物量接种到培
养液中，通过检测平均水下光强，就能够通过当日平均水下光强与蓝藻样本干重的函数关系获得即时的蓝藻样本干重数据，与常规的需舀取蓝藻再进行烘干称重相比，不仅便于及时的记录数据，且方法简单，容易操作，能够快速的获得当日平均水下光强下的蓝藻样本干重数据。
[0055]
更具体的，所述培养液优选为bg11培养液，bg11培养液中的浓度为mgso4·
7h2o的浓度为0.07g/l，k2hpo4的浓度为0.04g/l，cacl2·
2h2o的浓度为0.036g/l，nano3的浓度为1.5g/l，柠檬酸的浓度为0.006g/l，柠檬酸铁胺的浓度为0.006g/l，乙二胺四乙酸钠盐(edta)的浓度为0.001g/l，caco3的浓度为30.02g/l；微量元素a5 co溶液的浓度为1ml；其中，a5 co溶液中每升蒸馏水中：h3bo3的浓度为2.86g/l，mncl2·
4h2o的浓度为1.86g/l，znso4·
7h2o的浓度为0.22g/l，na2moo4·
2h2o的浓度为0.39g/l，cuso4·
5h2o的浓度为0.08g/l，co(no3)2
·
6h2o的浓度为0.05g/l。即在此配比的bg11培养液中对蓝藻进行培养，并制定而得当日平均水下光强-蓝藻样本干重标定曲线。
[0056]
更具体的，所述的蓝藻选自鱼腥藻、具鞘微鞘藻、念珠藻、席藻、伪枝藻、爪哇伪枝藻、单歧藻中的一种或几种。
[0057]
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。