本文選題：藍(lán)藻結(jié)皮 + 苔蘚結(jié)皮��； 參考：《蘭州交通大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：沙漠化是當(dāng)今全球面臨的主要生態(tài)環(huán)境問題之一,不但對社會經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響,還嚴(yán)重威脅到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。由于生態(tài)環(huán)境的破壞,目前我國成為世界上沙漠化面積較大及危害程度較嚴(yán)重的國家之一。因此,研制各項新型固沙材料對于沙漠化的防治具有重要的理論及實際意義。生物結(jié)皮是由土壤微生物、藻類結(jié)皮、地衣結(jié)皮和苔蘚結(jié)皮等與土壤形成的一個復(fù)合的生物土壤層,它的存在、發(fā)展對于沙漠化環(huán)境的改善具有重要價值,如可以加強(qiáng)沙漠化土壤表面的抗侵蝕能力,保持沙漠化土壤水分,改善沙漠化土壤的養(yǎng)分條件,為沙漠化地區(qū)植被的恢復(fù)創(chuàng)造有利條件等,因此一直是沙漠學(xué)研究的重要領(lǐng)域,受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。凹凸棒土特殊的鏈層狀晶體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)使凹凸棒土具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),凹凸棒土經(jīng)酸改性后帶有活性羥基,可通過吸附架橋作用引入不同的高分子,生成帶有某些特定官能團(tuán)的高分子,從而賦予凹凸棒土新的性能,使其具有更好的吸水性、保水性和吸附性。由于沙漠地區(qū)較高的晝夜氣溫差異和較大范圍的溫度波動,使單純的生物結(jié)皮在干燥的環(huán)境條件下存活率下降,從而影響其固沙效果。但將制備的復(fù)合高分子材料(過硫酸鉀-丙烯酰胺-凹凸棒土復(fù)合物)與人工生物結(jié)皮按一定質(zhì)量比配比、在系列環(huán)境條件下進(jìn)行復(fù)配,是否能制備出對環(huán)境無二次污染,更具有營養(yǎng)性及固沙性的新型固沙材料呢?因此,本研究擬以人工培養(yǎng)的沙漠生物結(jié)皮、功能化的凹凸棒土及高分子材料為材料,通過實驗測定其生物活性和不同環(huán)境條件下的自繁殖能力,探索沙漠生物結(jié)皮的優(yōu)化擴(kuò)增基質(zhì)和控制因素,確定功能化凹凸棒土與高分子材料的優(yōu)化復(fù)合條件。并根據(jù)實驗結(jié)果,將生物結(jié)皮、功能化的凹凸棒土、高分子材料三者進(jìn)行優(yōu)化復(fù)配,制備具有自繁殖能力的生物型高分子固沙材料。主要研究內(nèi)容如下:通過將藍(lán)藻結(jié)皮和苔蘚結(jié)皮接種到5種不同的培養(yǎng)液(MS、Knop、Beneck、BG11和BBM)中生長15天,依據(jù)藍(lán)藻結(jié)皮和苔蘚結(jié)皮生長狀況,用光鏡觀察細(xì)胞的死亡,破損、污染數(shù)量和污染程度,確定藍(lán)藻結(jié)皮和苔蘚結(jié)皮的培養(yǎng)基為BBM和MS,然后在光照培養(yǎng)箱中大量培養(yǎng)。通過不同時間、溫度和光照強(qiáng)度對藍(lán)藻結(jié)皮的葉綠素a含量、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量以及可溶性糖含量的變化分析,得出25℃的溫度和120μE·m-2·s-1的光照強(qiáng)度是光照培養(yǎng)箱內(nèi)適合藍(lán)藻結(jié)皮生長的最佳環(huán)境條件,在此環(huán)境條件下藍(lán)藻結(jié)皮受到的環(huán)境脅迫最小并且能夠快速生長。通過不同時間、溫度和光照強(qiáng)度對苔蘚結(jié)皮的葉綠素a含量、MDA含量、可溶性蛋白含量以及可溶性糖含量的變化分析,得出30℃的溫度和120μE·m-2·s-1的光照強(qiáng)度是光照培養(yǎng)箱內(nèi)適合苔蘚結(jié)皮生長的最佳環(huán)境條件,在此環(huán)境條件下苔蘚結(jié)皮受到的環(huán)境脅迫最小并且能夠快速生長。通過用1 mol·L-1、2 mol·L-1、3 mol·L-1、4 mol·L-1、5 mol·L-1和6 mol·L-1硫酸改性凹凸棒土,研究其吸水性能、保水性能及pH變化對吸水率的影響,得出4 mol·L-1硫酸改性的凹凸棒土具有最好的吸水性能和保水性能,4 mol·L-1硫酸改性的凹凸棒土的吸水率受pH值的變化影響最大;并進(jìn)一步用X衍射以及掃描電鏡分析其表征,得出3 mol·L-1和4 mol·L-1硫酸改性的凹凸棒土具有最好的吸附性。通過研究不同濃度的硫酸改性凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性能、保水性能及pH值變化對吸水率的影響,得出4 mol·L-1硫酸改性的凹凸棒基高分子固沙材料具有最好的吸水性能和保水性能,4 mol·L-1硫酸改性的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水率受pH值的變化影響最大;并進(jìn)一步用X衍射以及掃描電鏡分析不同濃度硫酸改性的凹凸棒基高分子固沙材料的表征,得出3 mol·L-1和4 mol·L-1硫酸改性的凹凸棒基高分子固沙材料具有最好的吸附性。通過藍(lán)藻結(jié)皮和4 mol·L-1硫酸改性后的凹凸棒基高分子固沙材料以不同質(zhì)量比復(fù)配后的生物活性的研究,得出藍(lán)藻結(jié)皮與4 mol·L-1硫酸改性后的凹凸棒基高分子固沙材料以1:3質(zhì)量比配比生長情況最佳;進(jìn)一步研究400 g·m-2和500 g·m-2兩種噴灑量對結(jié)皮生長過程中葉綠素a含量、MDA含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量產(chǎn)生不同影響,得出噴灑量為500 g·m-2的藍(lán)藻結(jié)皮復(fù)配4 mol·L-1硫酸改性后的凹凸棒基高分子固沙材料的生理特性最好。通過苔蘚結(jié)皮和4 mol·L-1硫酸改性后的凹凸棒基高分子固沙材料以不同質(zhì)量比復(fù)配后的生物活性的研究,得出苔蘚結(jié)皮與4 mol·L-1硫酸改性后的凹凸棒基高分子固沙材料以1:4質(zhì)量比配比生長情況最佳;進(jìn)一步研究400 g·m-2和500 g·m-2兩種噴灑量對結(jié)皮生長過程中葉綠素a含量、MDA含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量產(chǎn)生不同影響,得出噴灑量為500 g·m-2的苔蘚結(jié)皮復(fù)配4 mol·L-1硫酸改性后的凹凸棒基高分子固沙材料的生理特性最好。通過實驗結(jié)果,本研究找出了一套生物型復(fù)合高分子固沙材料的優(yōu)化制備方法,制備出了具有自繁殖能力和生物活性的新型的藍(lán)藻型和苔蘚型凹凸棒基高分子固沙材料,而且制備需要的原材料豐富、便宜、易得,因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Desertification is one of the main ecological environmental problems facing the world today. It not only has a significant negative impact on the social and economic benefits, but also seriously threatens the survival and sustainable development of human beings. Because of the destruction of the ecological environment, China has become one of the countries with greater desertification area and serious harm in the world. Various new sand fixing materials have important theoretical and practical significance for the prevention and control of desertification. Biological crust is a composite soil layer formed by soil microorganism, algae crust, lichen crust and moss crust. Its existence and development are of great value for the improvement of desertification environment, such as strengthening the desertification environment. The anti erosion ability of desertification soil surface, maintaining the soil moisture of desertification soil, improving the nutrient conditions of desertification soil, creating favorable conditions for the restoration of vegetation in the desertification area, has been an important field in the study of desert science, and has been paid much attention by scholars at home and abroad. The special chain layer crystal structure of attapulgite soil has made the concave and convex structure. The rod soil has many unique physical and chemical properties. The attapulgite soil has the active hydroxyl group after acid modification. It can be introduced to different polymers by adsorption and bridging to produce polymers with certain functional groups, which endows the attapulgite soil with new properties, so that it has better water absorption, water retention and adsorption. Higher day and night temperature difference and large range of temperature fluctuation make the survival rate of simple biological crust decrease under the dry environment, which affects its sand fixing effect. But the composite polymer material (potassium persulfate acrylamide - attapulgite complex) and artificial biological crust are proportioning to a certain quality ratio in a series of environment. Is it possible to prepare a new type of sand fixing material which has no two pollution to the environment and is more nutritious and sand fixing? Therefore, this study is to use the cultivated desert biological crusts, functionalized attapulgite and polymer materials as materials, and determine their biological activity and self reproduction under different environmental conditions by experiments. The optimized matrix and control factors of the desert biological crust were explored, and the optimized compound conditions of the functional attapulgite and polymer were determined. According to the experimental results, the biological crust, the functional attapulgite soil and the polymer materials were optimized and mixed to prepare the biotype polymer solid sand fixing material with self reproduction ability. The main contents are as follows: by inoculating cyanobacteria crust and moss crust to 5 different cultures (MS, Knop, Beneck, BG11 and BBM) for 15 days, according to the growth status of cyanobacteria crust and moss crust, the cell death, damage, pollution quantity and degree of pollution are observed by light microscope, and the culture medium of cyanobacteria crust and moss crust is determined to be BBM And MS, and then in the light culture incubator, the content of chlorophyll a, the content of malondialdehyde (MDA), the soluble protein content and the soluble sugar content of cyanobacteria were analyzed at different time, temperature and light intensity. The temperature of 25 C and the light intensity of 120 mu E. M-2. S-1 were suitable for cyanobacteria in the incubator. Under the environment conditions, the cyanobacterium crust was subjected to minimal environmental stress and can grow rapidly. The temperature and light intensity were used to analyze the chlorophyll a content, MDA content, soluble protein content and soluble sugar content of moss crust by different time, temperature and light intensity. The temperature of 30 C and 120 E. M-2. S-1 were obtained. Light intensity is the best environmental condition suitable for the growth of lichen crust in a light incubator. Under the environment, the bryophyte crust has the smallest environmental stress and can grow rapidly. The water absorption and water retention properties of the 1 mol. L-1,2 mol. L-1,3 mol. L-1,4 mol. L-1,5 mol L-1 and 6 mol L-1 sulphuric acid modified attapulgite are studied. And the effect of pH change on the water absorption, it is concluded that the attapulgite soil modified by 4 mol. L-1 has the best water absorption and water retention properties. The water absorption of 4 mol. L-1 modified attapulgite soil is affected most by the change of pH value, and the characterization of 3 mol. L-1 and 4 mol. L-1 sulphuric acid modification is obtained by X diffraction and scanning electron microscopy. The attapulgite soil has the best adsorbability. By studying the water absorption properties, water retention property and the influence of the change of pH value on the water absorption of different concentration of sulphuric acid modified attapulgite based polymer sand fixing material, it is concluded that the 4 mol. L-1 modified attapulgite based polymer sand fixing material has the best water absorption and water retention property, and 4 mol. L-1 sulphuric acid modification. The water absorption of the attapulgite based polymer sand fixing material is most affected by the change of pH value, and the characterization of the attapulgite based polymer sand fixing material with different concentration of sulfuric acid modified by different concentrations is analyzed by X diffraction and scanning electron microscope, and the best adsorbability of the attapulgite based polymer sand fixing material of 3 mol. L-1 and 4 mol. L-1 sulphuric acid modification is obtained. The attapulgite based polymer solid sand material based on cyanobacterial crust and 4 mol L-1 sulphuric acid was studied with the biological activity of different mass ratios, and the best of the attapulgite based polymer sand fixing material after the modification of the cyanobacterial crust and 4 mol. L-1 sulfate was obtained with the ratio of 1:3 mass ratio, and the further study of 400 g m-2 and 500 g. M-2 two Different spraying amounts have different effects on the content of chlorophyll a, MDA content, soluble protein content and soluble sugar content during the growth process of the crust. It is concluded that the physiological characteristics of the attapulgite based polymer sand fixing material with 500 g / m-2 of cyanobacteria crust and 4 mol. L-1 sulphuric acid modification is the best. By the moss crust and 4 mol. L-1 sulphuric acid modification After the study of the bioactivity of the attapulgite based polymer sand fixing material with different mass ratio, it is concluded that the attapulgite based polymer sand fixing material after the modification of the moss crust and 4 mol L-1 sulfuric acid is the best in the ratio of 1:4 mass ratio, and further studies the two kinds of spraying amount of 400 g. M-2 and 500 g. M-2 in the growth process of the crust. The content of a, the content of MDA, the content of soluble protein and the content of soluble sugar have different effects. It is concluded that the physiologic characteristics of the attapulgite based polymer sand fixing material with 500 g / m-2 moss crust compound and 4 mol. L-1 sulphuric acid modification is the best. The optimization of a set of biological composite polymer sand fixing materials is found through the experimental results. A new type of cyanobacteria and moss attapulgite based polymer sand fixing materials with self reproduction ability and bioactivity are prepared, and the raw materials for preparation are rich, cheap and easy to obtain. Therefore, it has a broad application prospect.
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S288

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本文編號：2078706