一种基于作物藻共生作用的生态水培方法.pdf

发明提供了一种藻和作物共培养的生态水培方法，基于物种互恵作用，作物根系呼吸释放的二氧化碳促进藻的生长和光合作用，而藻的光合作用释放的氧气促进作物根系发育、养分和水分的吸收及作物的生长，因此作物和藻在生态水培系统中都能够快速生长。微藻能从根本上增加营养液中的氧气含量，增氧效果比人工充气更好，因此，生态水培系统无需人工增氧，并能同时培养作物和微藻，具有系统组成简单、运行和管理简便和产出特别高的优点。本系统生产的作物产量高、品质优，而且可以额外获得可观产量的微藻，而微藻可作为生物能源和生物医药的重要原材料，具有重要的社会经济价值。

权利要求书
1.  一种基于作物-藻共生作用的生态水培方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）在栽培容器中配制营养液：以水为溶剂，其中，KNO3的浓度约为0.6-0.7g/L；Ca(NO3)2·4H2O的浓度为0.7-0.8g/L；NH4H2PO4 的浓度为0.1-0.2g/L；K2HPO4的浓度约为0.1-0.2g/L；KCl的浓度约为0.02-0.04g/L；H3BO3的浓度约为0.01-0.02g/L；MnSO4· H2O 的浓度为0.003-0.004g/L；ZnSO4·7H2O的浓度约为0.005-0.006g/L；CuSO4·5H2O的浓度约为 0.001-0.002g/L；(NH4)2MoO4的浓度约为0.0001-0.001g/L；NaFe-EDTA的浓度为0.001-0.003g/L；
（2）作物定植：用海绵条将幼苗固定在栽培板上，并将栽培板置入栽培容器中；
（3）接种绿藻：将绿藻以0.125g/L的浓度接种到营养液中；
（4）在光照180μmol m-2 s-1，平均温度约为27.6 °C，相对湿度24.5–85.1%的条件下进行培养；每当营养液的电导率降至1000μS/cm时，更换营养液；直至收获。

2.  如权利要求1所述的一种基于作物-藻共生作用的生态水培方法，其特征在于，所述栽培容器的容积为4L。

3.  如权利要求1所述的一种基于作物-藻共生作用的生态水培方法，其特征在于，栽培容器为可透光的容器。

说明书一种基于作物-藻共生作用的生态水培方法
技术领域
本发明属于作物和藻生产领域，特别涉及一种基于作物-藻共生作用的作物和藻的生态水培方法。
背景技术
水培技术是全球范围内用于生鲜作物生产的重要现代农业技术。目前的水培生产系统主要有以下六种类型：（1）aeroponic system（雾培），（2）drip system（滴灌）（3）ebb and flow system（水循环营养平衡再利用系统），（4）nutrient film technique（营养液膜系统），（5）water culture system（深液流技术），（6）wick system（灯芯系统）。目前国际上水培生产系统的主要问题是操作成本高及废弃营养液排放对环境的污染。营养液中的氧气含量是影响水培能否成功的决定性因素，所以，现有的水培系统中必须有人工增氧的设备，如水泵，管道等。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可同时培养作物和绿藻的水培方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于作物-藻共生作用的生态水培方法，步骤流程如下：
（1）在栽培容器中配制营养液：以水为溶剂，其中，KNO3的浓度为0.6-0.7g/L；Ca(NO3)2·4H2O的浓度为0.7-0.8g/L；NH4H2PO4 的浓度为0.1-0.2g/L；K2HPO4的浓度为0.1-0.2g/L； KCl的浓度为0.02-0.04g/L； H3BO3的浓度为0.01-0.02g/L； MnSO4· H2O 的浓度为0.003-0.004g/L； ZnSO4·7H2O的浓度为0.005-0.006g/L； CuSO4·5H2O的浓度为 0.001-0.002g/L； (NH4)2MoO4的浓度为0.0001-0.001g/L； NaFe-EDTA的浓度为0.001-0.003g/L；
（2）作物定植：用海绵条将幼苗固定在栽培板上，并将栽培板置入栽培容器中；
（3）接种绿藻：将绿藻以0.125g/L的浓度接种到营养液中；
（4）在光照180μmol m-2 s-1，平均温度为27.6 °C，相对湿度24.5–85.1%的条件下进行培养；每当营养液的电导率降至1000μS/cm时，更换营养液；直至收获，完成培养。
进一步地，所述栽培容器的容积为4L。
进一步地，栽培容器为可透光的容器。
本发明的有益效果是：本发明基于藻和作物的物种互恵作用，将藻和作物在同一体系中进行培养，作物根系呼吸释放的二氧化碳促进藻的生长和光合作用，而藻的光合作用释放的氧气促进作物根系发育、养分和水分的吸收及作物的生长，从根本上增加营养液中的氧气含量，增氧效果比人工充气更好。本发明具有以下有益效果：（1）简化了水培系统的构成和运行管理，降低了水培生产的成本，并提高了作物的产量；（2）在收获作物的同时额外收获绿藻，产出高，经济效益高；（3）废弃营养液中氮磷等含量低，降低了水培生产对环境的污染。
附图说明
图1为实施例培养得到的生菜植株；左为对照组植株，右为实验组植株；
图2为实施例培养得到的绿藻；左为实验组含绿藻培养液，右为对照组不含绿藻培养液；
图3为实施例培养得到的番薯，左为对照组植株，右为实验组植株。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的方法、步骤或条件所做的修改或替换，均属于本发明范围，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟悉的常规手段。
实施例1：
本实施例用生态水培系统生产生菜。
（1）在两组栽培容器（每组为3个，培养容器容量为4L，为透明容器）中配制营养液：以水为溶剂，其中，KNO3的浓度为0.60g/L；Ca(NO3)2·4H2O的浓度为0.70g/L；NH4H2PO4 的浓度为0.10g/L；K2HPO4的浓度为0.10g/L； KCl的浓度为0.020g/L； H3BO3的浓度为0.010g/L； MnSO4· H2O 的浓度为0.0030g/L； ZnSO4·7H2O的浓度为0.0050g/L； CuSO4·5H2O的浓度为 0.0010g/L； (NH4)2MoO4的浓度为0.00010g/L； NaFe-EDTA的浓度为0.0010g/L。
（2）作物定植：用海绵条将6株处于四叶期的生菜幼苗固定在栽培板上，并将栽培板置入栽培容器中，每容器种植一株幼苗；
（3）接种绿藻：从废水中筛选的绿藻，将绿藻以0.125g/L的浓度接种到实验组的3个栽培容器中，对照组不加绿藻；
（4）将两组栽培容器均置于光照180μmol m-2 s-1，平均温度为27.6 °C，相对湿度24.5–85.1%的条件下进行培养，营养液的更换标准为电导率降至1000μS/cm。换液后，在相同条件下继续培养；培养23天后，收获生菜。如图1所示，实验组的生菜（右图）明显比对照组（左图）的个头大，进检测后，实验组3个生菜的鲜产量平均值为48.7±8.3g/L营养液，干藻的产量平均值为0.50±0.02g/L营养液，作为对照的常规水培，其生菜的鲜产量平均值为28.9±4.9g/L营养液。
实施例2：
本实施例用生态水培系统生产番薯。
在两组栽培容器（每组5个，培养容器容量为4L，为透明容器）中配制营养液：以水为溶质，其中，KNO3的浓度为0.70g/L；Ca(NO3)2·4H2O的浓度为0.80g/L；NH4H2PO4 的浓度为0.20g/L；K2HPO4的浓度为0.20g/L； KCl的浓度为0.040g/L； H3BO3的浓度为0.020g/L； MnSO4· H2O 的浓度为0.0040g/L； ZnSO4·7H2O的浓度为0.0060g/L；CuSO4·5H2O的浓度为 0.0020g/L； (NH4)2MoO4的浓度为0.0010g/L； NaFe-EDTA的浓度为0.0030g/L。
将已生根的番薯插条（长约10公分）进行移栽，每容器种植一株幼苗，藻为我们从废水中获取的绿藻，藻的接种浓度为每升营养液0.25g鲜绿藻，培养光照190μmol m-2s-1，平均温度为28.9 °C，相对湿度25.6–85.6%，经过59天左右的培养，如图3所示，番薯的鲜产量为44.2±3.9g/L营养液，干藻的产量0.86±0.52g/L营养液，作为对照的常规水培，其番薯的鲜产量为14.9±8.0（n=5）g/L营养液，藻产量为0。
由实施例1和2可知，本发明基于藻和作物的物种互恵作用，将藻和作物在同一体系中进行培养，两者相互促进，有效简化了水培系统的构成和运行管理，降低了水培生产的成本，并提高了作物的产量；且在收获作物的同时额外收获绿藻，产出高，经济效益高。