墨瑞鳕循环水养殖系统中不同生物膜反应器水处理效率及微生物群落对比分析

固定床生物膜反应器(fixed-bed biofilm bioreactor, FBBR)和移动床生物膜反应器(moving- bed biofilm reactor, MBBR)在养殖水体氨氮(NH4+-N)和亚硝酸氮(NO2–-N)污染控制中已有较为广泛的研究,然而相关研究大多是在实验室完成的,目前尚缺乏实际生产的循环水养殖系统(recirculating aquaculture system, RAS)中FBBR和MBBR水体净化效能的对比研究。因此,本研究将FBBR (弹性毛刷滤料)和MBBR (PVC多孔环滤料)并联接入实际生产的墨瑞鳕(Macculochella peeli) RAS中,实现二者的同步连续运行(35 d),考察了其出水水质变化和微生物群落结构。出水水质变化表明,FBBR和MBBR中氨氧化能力的形成快于亚硝氮氧化能力,硝化能力渐趋成熟,可以有效控制养殖水体中的NH4+-N和NO2–-N浓度,但会导致养殖水体中硝酸氮(NO3–-N)积累和pH下降;单因素方差分析表明,FBBR出水中NH4+-N、NO2–-N、NO3–-N浓度和pH与MBBR出水无显著差异,两反应器的硝化效率相似。FBBR和MBBR在微生物群落上的相同点在于：优势菌门为变形菌门(Proteobacteria) (相对丰度分别为69.42%和86.92%),优势菌纲为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria) (40.71%和63.36%)和α-变形菌纲(α-Proteobacteria) (26.58%和21.74%),优势菌属为不动杆菌属(Acinetobacter) (27.50%和53.29%);硝化菌由亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和硝化螺菌属(Nitrospira)构成;硝化螺菌属的相对丰度远高于亚硝化单胞菌属,两反应器中可能存在完全氨氧化菌。两反应器在微生物群落上的不同点在于FBBR微生物群落的丰富度和多样性以及硝化菌的相对丰度均高于MBBR。本研究可以为RAS养殖水体净化提供技术支撑,助推循环水养殖模式的推广应用。     

凡纳滨对虾循环水养殖系统应用研究

以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)室内工厂化流水养殖(IIFA)为对照组,通过养殖场凡纳滨对虾循环水养殖(RAS)试验(85 d)比较不同养殖模式对凡纳滨对虾的生长性能、养殖水体水质影响,探究循环水养殖系统(RAS)的硝化效率变化。结果显示:RAS的凡纳滨对虾存活率(74.58%±1.74%)、饲料转化率(70.56%±3.82%)、产量(3.91±0.49 kg/m^3)显著高于IIFA的凡纳滨对虾存活率(66.90%±3.80%)、饲料转化率(67.14%±3.25%)、产量(3.47±0.42 kg/m^3)(P<0.05)。对虾RAS可以将养殖水体化学需氧量(COD)、氨氮(NH_4^+-N)和亚硝酸盐氮(NO_2^--N)质量浓度稳定在较低水平(5.92、0.60和1.14 mg/L);对照组的COD呈现上升趋势,最高升至15.37 mg/L,NH_4^+-N和NO_2^--N质量浓度在较大范围(0.20～2.90 mg/L和0.19～6.97 mg/L)内波动。然而,对虾RAS养殖水体NO_3^--N和总氮呈现逐渐上升的趋势,最高分别升至25.98和33.55 mg/L;对照组养殖水体NO_3^--N(0.94～2.85 mg/L)和总氮(5.95～14.01 mg/L)质量浓度变化则相对较小。对虾RAS对养殖水体硝化作用发挥着至关重要的作用,NH_4^+-N和NO_2^--N去除率分别为23.78%～91.43%和0～27.76%,NO_3^--N累积率则稳定在一定范围(0.57%～4.30%)。研究表明,对虾RAS的应用可有效控制凡纳滨对虾养殖水体关键水质指标,有利于对虾存活率的提高和养殖产量的增加。     

在循环水养殖系统中养殖密度对红鳍东方鲀应激反应和抗氧化状态的影响

养殖密度是影响养殖水体水质和鱼类生长性能的重要因素。通过红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)循环水养殖试验和硝酸盐氮急性处理试验,分别研究不同养殖密度(12.5~20.0 kg/m^3)和不同硝酸盐氮质量浓度(1.0、25.0、100.0和150.0 mg/L)对养殖水体水质、红鳍东方鲀生长性能、应激反应和抗氧化状态的影响。结果显示:不同养殖密度对红鳍东方鲀养殖水体的pH、氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度无显著性影响,但较高密度会导致硝酸盐氮质量浓度显著升高,最高升至24.5 mg/L。在较高养殖密度条件下,红鳍东方鲀的生长性能(终体质量、特定增长率和饲料转化率)和抗氧化能力(总抗氧化能力、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶)较弱,但其脂质过氧化(丙二醛)和应激反应(葡萄糖、乳酸和皮质醇)较强。此外,在硝酸盐氮急性处理试验中,红鳍东方鲀未出现死亡。当硝酸盐氮质量浓度为100.0和150.0 mg/L时,红鳍东方鲀抗氧化能力较弱,而应激反应较强。综上,当养殖密度为16.5 kg/m^3时,红鳍东方鲀的生长和抗氧化状态较好,且应激压力较小,这表明在较高密度条件下,养殖水体硝酸盐氮质量浓度的升高不是引起鱼类生长抑制的主要原因。     

不同进水硝酸盐浓度和温度下聚己内酯/玉米芯复合固体碳源的反硝化性能探究

以人工高分子聚合物+农业废弃物为复合碳源的反硝化系统兼具高效脱氮和低脱氮成本的优势。进水硝酸盐浓度(INC)和温度(T)是生物反硝化过程的重要影响因素,本研究以质量比为1∶1的聚己内酯(PCL)和玉米芯(CC)为复合碳源构建反硝化系统,设置3种INC和温度,测定了脱氮能效、有机物利用情况、微生物群落结构和功能基因丰度来判定这2个因素对反硝化的影响。实验结果显示,反应器最佳的INC为30 mg/L,60～90 d的平均硝酸盐去除率(NRE)达到99.12%,且无明显亚硝酸盐氮积累;在不同INC下,优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria),其丰度随INC升高而下降,分别为54.46%、39.96%和24.77%;T=25℃为最佳温度条件,其功能基因表达量除napA外均最高,后30 d的NRE为99.21%;T=30℃和T=25℃优势菌门均为变形菌门,丰度分别为55.86%和38.85%,而T=20℃的系统中丰度最高的为拟杆菌门(Bacteroidota)(28.87%);各系统的优势菌属都为红细菌属(Rhodobacter)。各系统产生的短链脂肪酸中,乙酸占比最高且其与丙酸的比...     

放养密度对凡纳滨对虾苗种中间培育效果的影响

通过对养殖场凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)实际苗种中间培育进行实验(21 d),探究了放养密度(1.50～2.25万尾/m~3)对凡纳滨对虾的生长性能、养殖水体水质以及细菌群落的影响。结果显示,当放养密度为1.50～2.25万尾/m~3时,放养密度的增加会提高凡纳滨对虾的产率、特定生长率、存活率及饵料转化率。实验期间,各养殖池内水体的pH逐渐下降,氨氮(NH_4~+-N)和化学需氧量(COD)浓度均呈逐渐上升趋势,弧菌(Vibrio)浓度则在一定范围内[(0.3～7.5)×10~4 CFU/ml]波动。放养密度的增加会导致养殖水体pH下降,NH4+-N和COD浓度升高,但对水体中的弧菌浓度没有明显影响。实验末期,放养密度较高的养殖池具有较高的细菌生物多样性,变形菌门(Proteobacteria)(56.52%～71.22%)和拟杆菌门(Bacteroidetes)(20.65%～38.23%)为各养殖池内主要细菌门类,而且弧菌属(Vibrio)(2.3%～9.4%)在各养殖池内均为优势菌属。在凡纳滨对虾苗种中间培育过程中,逐日增加换水量对水体pH和COD浓度具有一定的调节能力,但难以控制NH4+-N和亚硝酸氮(NO_2~--N)浓度的升高。