一种藻毯及其制备方法与流程

本发明涉及一种环保领域，尤其涉及一种藻毯及其制备方法。

背景技术：

随着荒漠化扩展，以及交通、开矿和建筑等工程形成的大量裸地出现，各国政府和各学科专家都在寻求较好的治理流沙地、水土流失地、劣地和裸地的措施。

大量的工程的、化学的、生物和综合措施已被采用，但工程方法存在时效性，化学试剂存在土地再利用困难等问题。

生物综合治理本是最长效的治理荒漠化、改善环境的途径，但目前这一领域仅限于高等植物的优化选择和合理配置。特别是在200mm以下的荒漠地带，高密度的大面积造林，虽然生态环境短期改善，但因缺水导致人工林很快衰退，造成了生态进一步退化和资源的浪费。水分承载力是不同生态条件下植被类型存在的关键，而微生物结皮需要的水分相对较少，可达到全面覆盖，可使土壤侵蚀量降低到零。荒漠地带由维管束植物组成的植被盖度≤30％(Townshend等，1986)，而微型生物结皮的盖度≥70％(Belnap等，1994)。因此，世界范围内的荒漠区微生物结皮研究备受关注，从微生物结皮的组成、结构演替、作用等多方面多层次进行了广泛深入的研究，并将其尝试应用于流沙固定等方面。魏江春院士提出了沙漠生物地毯工程，胡春香等提出了“荒漠藻对流沙的固定方法”(CN1282511A)：是将筛选的藻种直接喷于流沙，制造人工结皮。刘永定等提出的“一种生物固定流沙和修复荒漠化土地的方法(CN1561698A)”，将荒漠藻与草本和灌木结合起来固定流沙。上述微生物结皮研究与应用只限于结皮自身及其微生物的直接应用。而无论是流沙地还是工程裸地，其物理和化学性质对生物生存都是严酷的，将微生物直接喷或撒到地表，生长比较困难。如果将荒漠藻与其生长基质结合，形成人工荒漠藻生长系统，让荒漠藻在适应的基质中生长，形成生长微环境，通过人工调控荒漠藻生长基质，增强荒漠藻存活、扩繁和应用能力，提高荒漠藻治理生态环境的效率。目前也有植被毯和生物毯应用于生态建设，但这种生物毯都是以草本植物为主体，利用藻类做成的人工生物结皮——藻毯至今没有专利文献。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有应用藻类治理生态环境技术的不足，提供一种藻毯及其制备方法，应用藻毯全覆盖或行列式铺设等方式治理流沙地、劣地和工程裸地的生物方法，适用于快速、长效治理裸地。

技术方案：一种藻毯，从上到下依次包括上层保护纤维织物层、藻种层、基质层、定型支撑网和底层粘结带,

所述上层保护纤维织物层、所述定型支撑网、所述底层粘结带采用缝编线缝接或用改性淀粉胶粘接，

所述基质层与所述定型支撑网粘接，

所述藻种层与所述基质层粘接，

所述底层粘结带为纤维织物，其两侧分别比定型支撑网的两侧宽2cm，作为藻毯相互粘接的粘接带。

进一步地，所述上层保护纤维织物层的厚度为0.2～0.3mm。

进一步地，所述藻种层的厚度为0.2～0.3mm。

进一步地，所述基质层的厚度为2.4～2.6mm。

进一步地，所述定型支撑网厚度为2.0～2.5mm。

进一步地，所述底层粘结带的厚度为0.2～0.3mm。

一种上述藻毯的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备营养液

(11)配备营养物：

称取0.8～2.5质量份硝酸钠、0.02～0.05质量份磷酸氢二钾、0.06～0.09质量份硫酸镁、0.02～0.05质量份氯化钙、0.004～0.008质量份柠檬酸、0.004～0.008质量份柠檬铁铵、0.001～0.003质量份乙二胺四乙酸二钠盐、0.01～0.04质量份碳酸钠，将上述原料混合均匀得到混合粉体，备用；

(12)配备微量元素溶液

将2.86质量份H₃BO₃、1.81质量份MnCl₂·H₂O、0.222质量份ZnSO₄·7H₂O、0.079质量份CuSO₄·5H₂O、0.390质量份Na₂MoO₄·2H₂O、0.049质量份Co(NO₃)₂·6H₂O加入适量水中定容成1000质量份的微量元素溶液，

(13)将步骤(11)得到的混合粉体与步骤(12)得到的微量元素溶液按质量比(1.4～1.8)：1配备，混和均匀，配制成营养液；

(2)制备基质

(21)将2.0质量份改性纤维素、0.1质量份改性淀粉、20.0质量份棉毛纤维、1.0质量份步骤(1)得到的营养液、10.0质量份凹凸棒粉和66.9质量份水混合均匀得到混合物；

(22)将步骤(21)得到的混合物搅拌均匀，制成胶体材料，即得到基质；

(3)制备荒漠藻

(31)藻种获取

(311)将干旱区带有荒漠藻的土壤结皮研磨，无菌水浸泡后培养，将培养的藻种用解剖针挑出，在无菌载玻片上灭菌，接入琼脂培养皿，无菌培养5～10天，得到分离和纯化后藻种；

(312)将步骤(311)得到的分离和纯化的藻类接入装有步骤(1)得到的培养液的培养瓶中，然后在温度22～35℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下，培养10～20天得到藻种；

(32)制备藻泥

(321)将步骤(31)得到的藻种接入装有步骤(1)得到的营养液的培养瓶，接种比例为每升营养液0.2～0.5克藻种，在温度22～35℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下,通气培养藻群10～20天得到荒漠藻；

(322)将步骤(321)得到的荒漠藻倒入过滤筛，过滤获得藻浆，再将藻浆经过离心机离心去水，制成藻泥；

(4)制备藻毯

(41)将植物纤维织物铺平整，使之成为底层粘结带，

(42)将植物纤维网平铺在步骤(41)得到的底层粘结带上，形成定型支撑网，底层粘结带两侧分别与定型支撑网的两侧宽2cm；

(43)将步骤(2)得到的基质摊压到定型支撑网上，形成基质层；

(44)将步骤(3)得到的藻泥均匀喷或涂敷在基质层上，形成藻种层；

(45)在藻种层上侧覆盖植物纤维织物，使之成为上层保护织物层；

(46)将上层保护纤维织物层、带有藻种和基质的定型支撑网、底层粘结带缝合或粘合到一起，形成一个整体，阴干后即得到藻毯。

有益效果：本发明公开的一种藻毯及其制备方法具有以下有益效果：

1、以纤维网为定型支撑网，将荒漠藻和改性植物纤维素保水材料等多种材料，通过生产流水线一次加工而成。将藻毯铺于地面，可形成微生物结皮，覆盖地表、防治流沙、保持水土、储存地表水分，实现流动地表的固化，治理恶劣环境的裸地，可减轻水和风的侵蚀；

2、藻毯可应用于干旱区的流动沙地、山坡、崖、工程裸地等治理，其结构简单，操作方便，设置快速，能够在短时间内大面积的布设藻毯形成连片的固定地表，起到良好的防风固沙、保持水土及减灾作用。

附图说明

图1为本发明公开的一种藻毯的结构示意图；

图2为本发明公开的一种藻毯的制备方法的流程图；

其中：

1-上层保护纤维织物层 2-藻种层

3-基质层 4-定型支撑网

5-底层粘结带

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

具体实施例1

如图1所示，一种藻毯，从上到下依次包括上层保护纤维织物层1、藻种层2、基质层3、定型支撑网4和底层粘结带5,

上层保护纤维织物层1、定型支撑网4、底层粘结带5采用缝编线缝接或用改性淀粉胶粘接，

基质层3与定型支撑网4粘接，

藻种层2与基质层3粘接，

底层粘结带5为纤维织物，其两侧分别比定型支撑网4的两侧宽2cm，作为藻毯相互粘接的粘接带。

进一步地，上层保护纤维织物层1的厚度为0.2mm。上层保护纤维织物层1为可降解植物纤维织物，为单层或多层植物纤维织物。保护纤维织物要求寿命大于30天，保护藻种及其基质，利于藻种生长。

进一步地，藻种层2的厚度为0.2mm。藻种为适应工程区气候条件的多种藻组合。在我国干旱荒漠区则主要为具鞘微鞘藻、爪哇伪枝藻、单岐藻、念珠藻、席藻和原球藻。荒漠藻的建群藻种为具鞘微鞘藻和爪哇伪枝藻，其比例占藻种组成的60％-90％。

进一步地，基质层3的厚度为2.4mm。为改性纤维素高分子吸水材料，起吸水保水作用，给藻提供水份、营养和着生床,要求保水能力衰减慢、易降解、不板结、对环境无害。

进一步地，定型支撑网4厚度为2.0mm。定型支撑网4是植物纤维网。

进一步地，底层粘结带5的厚度为0.2mm。底层粘结带5为可降解植物纤维织物，为单层植物纤维织物。粘结带要求寿命大于30天，保护藻种及其基质，利于藻种生长。

如图2所示，一种上述藻毯的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备营养液

(11)配备营养物：

称取0.8质量份硝酸钠、0.02质量份磷酸氢二钾、0.06质量份硫酸镁、0.02质量份氯化钙、0.004质量份柠檬酸、0.004质量份柠檬铁铵、0.001质量份乙二胺四乙酸二钠盐、0.01质量份碳酸钠，将上述原料混合均匀得到混合粉体，备用；

(12)配备微量元素溶液

将2.86质量份H₃BO₃、1.81质量份MnCl₂·H₂O、0.222质量份ZnSO₄·7H₂O、0.079质量份CuSO₄·5H₂O、0.390质量份Na₂MoO₄·2H₂O、0.049质量份Co(NO₃)₂·6H₂O加入适量水中定容成1000质量份的微量元素溶液，

(13)将步骤(11)得到的混合粉体与步骤(12)得到的微量元素溶液按质量比1.4：1配备，混和均匀，配制成营养液；

(2)制备基质

(21)将2.0质量份改性纤维素、0.1质量份改性淀粉、20.0质量份棉毛纤维、1.0质量份步骤(1)得到的营养液、10.0质量份凹凸棒粉和66.9质量份水混合均匀得到混合物；

(22)将步骤(21)得到的混合物搅拌均匀，制成胶体材料，即得到基质；

(3)制备荒漠藻

(31)藻种获取

(311)将干旱区带有荒漠藻的土壤结皮研磨，无菌水浸泡后培养，将培养的藻种用解剖针将藻种挑出，在无菌载玻片上灭菌，接入琼脂培养皿，无菌培养5天，得到分离和纯化后藻种；

(312)将步骤(311)得到的分离和纯化的藻类接入装有步骤(1)得到的培养液的培养瓶中，然后在温度22℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下，培养10天得到藻种；

(32)制备藻泥

(321)将步骤(31)得到的藻种接入装有步骤(1)得到的营养液的培养瓶，接种比例为每升营养液0.2克藻种，在温度22℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下,通气培养藻群10天得到荒漠藻；

(322)将步骤(321)得到的荒漠藻倒入过滤筛，过滤获得藻浆，再将藻浆经过离心机离心去水，制成藻泥；

(4)制备藻毯

(41)将植物纤维织物铺平整，使之成为底层粘结带，

(42)将植物纤维网平铺在步骤(41)得到的底层粘结带上，形成定型支撑网，底层粘结带两侧分别与定型支撑网的两侧宽2cm；

(43)将步骤(2)得到的基质摊压到定型支撑网上，形成基质层；

(44)将步骤(3)得到的藻泥均匀喷或涂敷在基质层上，形成藻种层；

(45)在藻种层上侧覆盖植物纤维织物，使之成为上层保护织物层；

(46)将上层保护纤维织物层、带有藻种和基质的定型支撑网、底层粘结带缝合到一起，形成一个整体，阴干后即得到藻毯。

具体实施例2

一种藻毯，从上到下依次包括上层保护纤维织物层1、藻种层2、基质层3、定型支撑网4和底层粘结带5,

上层保护纤维织物层1、定型支撑网4、底层粘结带5采用缝编线缝接或用改性淀粉胶粘接，

基质层3与定型支撑网4粘接，

藻种层2与基质层3粘接，

底层粘结带5为纤维织物，其两侧分别比定型支撑网4的两侧宽2cm，作为藻毯相互粘接的粘接带。

进一步地，上层保护纤维织物层1的厚度为0.3mm。上层保护纤维织物层1为可降解植物纤维织物，为单层或多层植物纤维织物。保护纤维织物要求寿命大于30天，保护藻种及其基质，利于藻种生长。

进一步地，藻种层2的厚度为0.3mm。藻种为适应工程区气候条件的多种藻组合。在我国干旱荒漠区则主要为具鞘微鞘藻、爪哇伪枝藻、单岐藻、念珠藻、席藻和原球藻。荒漠藻的建群藻种为具鞘微鞘藻和爪哇伪枝藻，其比例占藻种组成的60％～90％。

进一步地，基质层3的厚度为2.6mm。为改性纤维素高分子吸水材料，起吸水保水作用，给藻提供水份、营养和着生床,要求保水能力衰减慢、易降解、不板结、对环境无害。

进一步地，定型支撑网4厚度为2.5mm。定型支撑网4是植物纤维网。

进一步地，底层粘结带5的厚度为0.3mm。底层粘结带5为可降解植物纤维织物，为单层植物纤维织物。粘结带要求寿命大于30天，保护藻种及其基质，利于藻种生长。

一种上述藻毯的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备营养液

(11)配备营养物：

称取2.5质量份硝酸钠、0.05质量份磷酸氢二钾、0.09质量份硫酸镁、0.05质量份氯化钙、0.008质量份柠檬酸、0.008质量份柠檬铁铵、0.003质量份乙二胺四乙酸二钠盐、0.04质量份碳酸钠，将上述原料混合均匀得到混合粉体，备用；

(12)配备微量元素溶液

将2.86质量份H₃BO₃、1.81质量份MnCl₂·H₂O、0.222质量份ZnSO₄·7H₂O、0.079质量份CuSO₄·5H₂O、0.390质量份Na₂MoO₄·2H₂O、0.049质量份Co(NO₃)₂·6H₂O加入适量水中定容成1000质量份的微量元素溶液，

(13)将步骤(11)得到的混合粉体与步骤(12)得到的微量元素溶液按质量比1.8：1配备，混和均匀，配制成营养液；

(2)制备基质

(21)将2.0质量份改性纤维素、0.1质量份改性淀粉、20.0质量份棉毛纤维、1.0质量份步骤(1)得到的营养液、10.0质量份凹凸棒粉和66.9质量份水混合均匀得到混合物；

(22)将步骤(21)得到的混合物搅拌均匀，制成胶体材料，即得到基质；

(3)制备荒漠藻

(31)藻种获取

(311)将干旱区带有荒漠藻的土壤结皮研磨，无菌水浸泡后培养，将培养的藻种用解剖针挑出，在无菌载玻片上灭菌，接入琼脂培养皿，无菌培养10天，得到分离和纯化后藻种；

(312)将步骤(311)得到的分离和纯化的藻类接入装有步骤(1)得到的培养液的培养瓶中，然后在温度35℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下，培养20天得到藻种；

(32)制备藻泥

(321)将步骤(31)得到的藻种接入装有步骤(1)得到的营养液的培养瓶，接种比例为每升营养液0.5克藻种，在温度35℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下,通气培养藻群20天得到荒漠藻；

(322)将步骤(321)得到的荒漠藻倒入过滤筛，过滤获得藻浆，再将藻浆经过离心机离心去水，制成藻泥；

(4)制备藻毯

(41)将植物纤维织物铺平整，使之成为底层粘结带，

(42)将植物纤维网平铺在步骤(41)得到的底层粘结带上，形成定型支撑网，底层粘结带两侧分别与定型支撑网的两侧宽2cm；

(43)将步骤(2)得到的基质摊压到定型支撑网上，形成基质层；

(44)将步骤(3)得到的藻泥均匀喷或涂敷在基质层上，形成藻种层；

(45)在藻种层上侧覆盖植物纤维织物，使之成为上层保护织物层；

(46)将上层保护纤维织物层、带有藻种和基质的定型支撑网、底层粘结带粘合到一起，形成一个整体，阴干后即得到藻毯。

具体实施例3

一种藻毯，从上到下依次包括上层保护纤维织物层1、藻种层2、基质层3、定型支撑网4和底层粘结带5,

上层保护纤维织物层1、定型支撑网4、底层粘结带5采用缝编线缝接或用改性淀粉胶粘接，

基质层3与定型支撑网4粘接，

藻种层2与基质层3粘接，

底层粘结带5为纤维织物，其两侧分别比定型支撑网4的两侧宽2cm，作为藻毯相互粘接的粘接带。

进一步地，上层保护纤维织物层1的厚度为0.25mm。上层保护纤维织物层1为可降解植物纤维织物，为单层或多层植物纤维织物。保护纤维织物要求寿命大于30天，保护藻种及其基质，利于藻种生长。

进一步地，藻种层2的厚度为0.25mm。藻种为适应工程区气候条件的多种藻组合。在我国干旱荒漠区则主要为具鞘微鞘藻、爪哇伪枝藻、单岐藻、念珠藻、席藻和原球藻。荒漠藻的建群藻种为具鞘微鞘藻和爪哇伪枝藻，其比例占藻种组成的60％-90％。

进一步地，基质层3的厚度为2.5mm。为改性纤维素高分子吸水材料，起吸水保水作用，给藻提供水份、营养和着生床,要求保水能力衰减慢、易降解、不板结、对环境无害。

进一步地，定型支撑网厚度为2.3mm。定型支撑网是植物纤维网。

进一步地，底层粘结带5的厚度为0.25mm。底层粘结带5为可降解植物纤维织物，为单层植物纤维织物。粘结带要求寿命大于30天，保护藻种及其基质，利于藻种生长。

一种上述藻毯的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备营养液

(11)配备营养物：

称取1质量份硝酸钠、0.04质量份磷酸氢二钾、0.07质量份硫酸镁、0.04质量份氯化钙、0.006质量份柠檬酸、0.006质量份柠檬铁铵、0.002质量份乙二胺四乙酸二钠盐、0.03质量份碳酸钠，将上述原料混合均匀得到混合粉体，备用；

(12)配备微量元素溶液

将2.86质量份H₃BO₃、1.81质量份MnCl₂·H₂O、0.222质量份ZnSO₄·7H₂O、0.079质量份CuSO₄·5H₂O、0.390质量份Na₂MoO₄·2H₂O、0.049质量份Co(NO₃)₂·6H₂O加入适量水中定容成1000质量份的微量元素溶液，

(13)将步骤(11)得到的混合粉体与步骤(12)得到的微量元素溶液按质量比1.6：1配备，混和均匀，配制成营养液；

(2)制备基质

(21)将2.0质量份改性纤维素、0.1质量份改性淀粉、20.0质量份棉毛纤维、1.0质量份步骤(1)得到的营养液、10.0质量份凹凸棒粉和66.9质量份水混合均匀得到混合物；

(22)将步骤(21)得到的混合物搅拌均匀，制成胶体材料，即得到基质；

(3)制备荒漠藻

(31)藻种获取

(311)将干旱区带有荒漠藻的土壤结皮研磨，无菌水浸泡后培养，将培养的藻种用解剖针将藻种挑出，在无菌载玻片上灭菌，接入琼脂培养皿，无菌培养8天，得到分离和纯化后藻种；

(312)将步骤(311)得到的分离和纯化的藻类接入装有步骤(1)得到的培养液的培养瓶中，然后在温度30℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下，培养15天得到藻种；

(32)制备藻泥

(321)将步骤(31)得到的藻种接入装有步骤(1)得到的营养液的培养瓶，接种比例为每升营养液0.3克藻种，在温度30℃，光强3500Lx，通气量3L/min的条件下,通气培养藻群15天得到荒漠藻；

(322)将步骤(321)得到的荒漠藻倒入过滤筛，过滤获得藻浆，再将藻浆经过离心机离心去水，制成藻泥；

(4)制备藻毯

(41)将植物纤维织物铺平整，使之成为底层粘结带，

(42)将植物纤维网平铺在步骤(41)得到的底层粘结带上，形成定型支撑网，底层粘结带两侧分别与定型支撑网的两侧宽2cm；

(43)将步骤(2)得到的基质摊压到定型支撑网上，形成基质层；

(44)将步骤(3)得到的藻泥均匀喷或涂敷在基质层上，形成藻种层；

(45)在藻种层上侧覆盖植物纤维织物，使之成为上层保护织物层；

(46)将上层保护纤维织物层、带有藻种和基质的定型支撑网、底层粘结带粘合到一起，形成一个整体，阴干后即得到藻毯。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。