[发明专利]一种促进水体微生物固氮的方法

说明书

技术领域

本发明属于水体微生物研究领域，特别涉及一种促进水体微生物固氮的方法。

背景技术

生物固氮技术在陆生植物——豆科植物中的表现已为民众熟知，其为土壤肥力的增加提供了保证。而随着研究的深入，越来越多的固氮生物被发现并被利用。在目前的全球气候变暖及温室气体尤其是二氧化碳(CO₂)浓度升高的趋势下，碳素与水体富营养、生物固氮作用联系在了一起。

对水体生物固氮作用机理研究方面，已有关于海洋方面的研究认为随着大气中CO₂浓度升高，海水中生物固氮能力也提高，即CO₂浓度的升高促进了海水中固氮微生物的出现与繁殖；也有研究认为水体中氮素浓度很低的情况下，会激发水体的固氮作用；还有研究认为水体的固氮作用与水体中氮跟磷的比例及光照条件有关。总之，由于地球上生态系统的多样性，各种环境因子的差异导致多种条件下均有可能出现生物固氮作用，而这些现象或研究为生物固氮机制的了解及人类更好利用生物固氮作用提供了好的基础。

已有关于室内培养基中添加葡萄糖等糖类的方法进行生物固氮作用研究，研究表明固氮菌不仅具有固氮作用，还具有溶磷作用。产生的固氮微生物可作为贫瘠土地生物固氮的微生物种源，比如可用于我国采矿后的贫瘠土地的生态环境改善。同时，可用于生物氮肥的研制。比如，利用废弃的或残败的蔬菜、瓜果以及树木的落叶等含纤维素丰富的废弃物为原料，并添加相关物质，引入固氮微生物后可进行生物固氮发酵，提高这些废弃物中氮、磷等活性营养物质的浓度，从而可作为茶树、果树等肥效持久、浓度适宜的生物肥料，促进相应作物的优质生产。

生物固氮是自然界生态系统中氮的主要来源，与工业固氮相比，它具有耗能低、效率高、无污染、分布广等一系列优点。在农业上，固氮细菌能增强土壤肥力，提高农作物产量和质量；同时它能够减少化肥、农药使用量，从而能够净化环境、维持生态平衡、促进可持续发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种促进水体微生物固氮的方法，该方法步骤简单，便于实施，能显著促进水体中的固氮菌的生长，可作为贫瘠土地生物固氮的微生物种源。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种促进水体微生物固氮的方法，其步骤包括，

(1)选取富营养水体，置于温度为18℃-40℃的有正常太阳光照射的温室环境或室外开敞环境中，该水体初始总氮含量为6-50mg/L，水体初始总磷含量为0.05-5mg/L；

(2)在步骤(1)中的水体中添加有机碳为碳源，使得水体中的溶解性有机碳含量与总氮含量的质量比为5:1-30:1；

(3)对水体进行持续曝气，使得水体的溶解氧饱和度为80％-110％，溶解氧的浓度为6-10mg/L；

(4)曝气约10天后，水体中固氮微生物出现并形成优势。

所述步骤(1)中，水体初始总氮含量为8-30mg/L，水体初始总磷含量为0.1-3.0mg/L。水体中初始总氮和总磷的合理持有量，有利于保证水体含有多种营养元素，从而有利于为相关的微生物生长提供物质基础。

所述步骤(2)中的有机碳为葡萄糖、糖蜜或蔗糖中的一种或几种。

所述步骤(2)中，水体中的溶解性有机碳含量与总氮含量的质量比为10:1-25:1。优选的，所述水体中的溶解性有机碳含量与总氮含量的质量比为15:1-20:1。

所述步骤(4)中，曝气期间，间隔5-15天补充碳源，保持水体中的溶解性有机碳含量与总氮含量的质量比为5:1-30:1。优选的，保持水体中的溶解性有机碳含量与总氮含量的质量比为10:1-25:1。更优选的，保持水体中的溶解性有机碳含量与总氮含量的质量比为15:1-20:1。有机碳的使用及合适的碳氮比调节，有利于固氮微生物更好生长，从而在利用水体中有机碳的同时具备固氮作用。

所述步骤(4)中的固氮微生物为固氮菌Azotobacter。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的促进水体微生物固氮的方法的操作步骤简单，便于实施。而且我国绝大部分城市的富营养小水体满足相应的氮、磷营养盐条件，选用的曝气条件易获取。

(2)采用本发明的方法，水体中的优势菌种固氮菌Azotobacter的相对丰度可高达30％以上，固氮效果显著。

(3)本发明方法得到的固氮微生物可用于贫瘠土地生物固氮的微生物种源，改善贫瘠土地的生态环境。同时，也可用于生物氮肥的研制，促进农作物的优质生产。