斑点叉尾鮰养殖池塘底泥微生物群落结构特征及其影响因素

微生物群落在水产养殖环境中起着重要作用,深入了解微生物群落组成及其构建机制对了解池塘生态功能具有重要意义。本研究通过高通量测序技术研究斑点叉尾鮰（）养殖池塘底泥中细菌群落机构特征,并分析了细菌群落的主要影响因素。结果显示,斑点叉尾鮰养殖池塘底泥细菌群落结构呈现出季节性变化,冬春季样品相似性较高。斑点叉尾鮰养殖池塘底泥优势菌群主要为变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）,与池塘水体细菌群落间有明显的差别。线性判别分析显示,冬、春和秋季的特异性优势菌群较为丰富,冬季和春季分布较为集中,分别集中于浮霉菌、拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门、拟杆菌门,秋季特异性优势菌群分布特别分散,而夏季优势细菌类群最少,只有绿弯菌门厌氧绳菌属1个属具有显著优势。环境因子中,透明度和总溶解性悬浮物与斑点叉尾鮰养殖池塘底泥细菌群落结构有显著相关（<0.05）,对细菌群落结构的影响也最大。本研究旨为斑点叉尾鮰池塘微生物群落的变化和调控提供借鉴。     

褐煤的碳缓释特征及其对池塘底泥脱氮作用的影响

厌氧氨氧化和反硝化作用是底泥生物脱氮的主要过程,碳源是调控厌氧氨氧化和反硝化作用的关键因子。本研究以褐煤为对象,对褐煤的静态碳释情况及其对池塘底泥中脱氮作用的影响进行了研究。结果显示,褐煤在室温条件下的碳释放规律符合二级动力学方程,具备作为反硝化碳源的可行性;在脱氮实验中,发现褐煤对底泥上覆水体中的亚硝酸盐氮(NNO₂^--N)的去除具有促进作用,NNO₂^--N的去除率随褐煤浓度的增加而升高,当褐煤质量浓度为40 g/L时,N\${\rm{O}}_2^ - $\-N去除率最高达99.61%,此时硝酸盐氮(NO₃^--N)的浓度也最低;同时发现,水体中氨氮(NH₄⁺-N)氧化的最适褐煤质量浓度为10 g/L,其去除率达99.39%;对底泥中的厌氧氨氧化菌群进行Illumina高通量测序发现,其中浮霉菌门占比最大(39.6%~71.8%),优势菌属为Candidatus Brocadia (13.9%~35.8%)和Desulfovibrio (17.1%~34.8%),添加褐煤组Candidatus Scalindua菌属比例高于未添加组;荧光定量PCR得出,随着褐煤质量浓度升高,底泥中的反硝化菌丰度呈增长趋势,而厌氧氨氧化菌丰度则低于无褐煤添加组,表明添加褐煤对底泥反硝化有促进作用,而对厌氧氨氧化有一定的抑制作用。研究表明,褐煤具备作为反硝化碳源的条件,可用于池塘养殖底泥脱氮作用。     

生态调控技术对异育银鲫养殖池底泥菌群多样性的影响

为探讨菌藻调控技术、底质改良技术及投饵区微孔增氧技术对异育银鲫养殖池塘底泥微生物群落结构多样性的影响,在江苏大丰地区选择3口总面积约42.93hm~2的异育银鲫精养池塘实施以上技术,同时两口总面积约30hm~2的池塘作为对照池,采用PCR-DGGE方法比较分析4—7月池塘底泥中的细菌多样性。试验结果显示,试验塘底泥细菌多样性指数为3.15~3.52,明显高于对照塘的2.20~2.74,表明了三大技术的实施有利于提高底泥中细菌多样性指数,同时底泥菌群多样性指数的平均值与异育银鲫的损失率呈正相关,一定程度上反应了三大技术的联用有利于提高精养池塘生态稳定能力,间接增加养殖效益。     

复合池塘循环水养殖系统微生物群落结构分析

于2008年6至10月逐月调查研究了新型复合池塘循环水养殖系统各塘水体理化和微生物分子特征.通过提取水样中细菌总DNA,扩增其16S rDNA基因V3区,再经DGGE分析获得图谱,选择其中主要的13条特征条带进行克隆测序.研究结果表现为,随水流方向(Pl→P5),各循环塘溶氧(DO)和透明度(SD)依次呈明显下降趋势,而NH4~+-N,TP和COD_Mn水平呈明显上升趋势;与对照塘相比,循环塘DO和SD升高,COD_Mn和营养盐水平降低.DGGE图谱分析显示,各养殖塘微生物种类丰富,循环塘与对照塘的群落结构存在明显差异,且差异主要表现在较弱的条带上;13条特征条带的测序结果表明,池塘优势菌群分属4个门:放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其中有2条属于蓝细菌门的条带特定分布于对照塘.典型对应分析(CCA)排序结果显示,DGGE图谱条带分布与理化因子密切相关.与传统池塘养殖相比,该养殖模式有助于改善养殖池塘微生态环境.本研究旨为池塘微生物群落结构及其功能关系研究提供借鉴.     

复合垂直流人工湿地基质理化性质对nirS和nirK型反硝化菌多样性的影响

采用Illumina高通测序技术,探讨喀斯特地区复合垂直流人工湿地基质理化性质对nirS和nirK型反硝化菌多样性的影响。结果表明,复合垂直流人工湿地中4个池子（即一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级垂直流下行池、二级垂直流上行池）的基质理化性质存在显著差异。其中,pH在中4个池子中均呈中性,DO呈先下降后升高趋势,下行池的基质电导率EC均比上行池要高;TN、TP含量随着人工湿地梯级呈显著下降趋势,未出现厌氧现象;NO3--N和NH4+-N含量在二级垂直流下行池中大量积累并达到峰值。在AlpHa和Beta多样性分析中,nirS、nirK型两类反硝化细菌丰度随着人工湿地梯级呈先降低后升高的趋势,多样性随人工湿地级数逐渐降低,且下行池丰度多样性显著高于上行池。基质中nirS型反硝化细菌鉴定为5门9属,nirK型为6门14属,变形菌门是nirS、nirK型反硝化菌群的共同优势菌门,相对丰度为55.36%~65.72%、30.06%~45.66%。其中,优势菌属为红杆菌属（Rhodobacter）、脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、红假单胞菌属（Rhodopseudomonas）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）和氏菌属（Bosea）。红杆菌属和脱氯单胞菌属相对丰度在空间上随着人工湿地级数升高总体呈上升趋势,红假单胞菌属、慢生根瘤菌属和氏菌属在空间上随人工湿地级数升高总体呈下降趋势,此2类优势菌属在空间上存在显著差异（P<0.01）。韦恩图表明nirS型反硝化菌群丰度明显高于nirK型,且各级池中反硝化菌群相似度较高。冗余分析表明基质中nirS和nirK反硝化菌群的构建主要受pH、NH4+-N、DO、TP、TN影响,且nirS型对pH,以及nirK型对NH4+-N的响应更为强烈。综上,本文研究了人工湿地nirS、nirK型反硝化菌多样性特征及其与环境因子的关系,为复合垂直流人工湿地高效脱氮提供理论依据。     

添加芽孢杆菌对池塘中理化因子和细菌群落结构的影响分析

为研究添加芽孢杆菌对池塘水体理化因子和细菌群落结构的影响,采用高通量测序技术分析了实验组(添加芽孢杆菌池塘)与对照组(普通池塘)水体和底泥细菌群落结构,同时分析了两种池塘水体和底泥的理化指标。结果显示,8、9月实验组池塘水体中TN、NH_4~+-N和NO_3~--N含量显著低于对照组,底泥中的NO_3~--N、NH_4~+-N、TN和TP含量显著高于对照组。实验组池塘水体中发酵单胞菌属(Zymomonas)、玫瑰单胞菌(Roseomonas)、脱氯单胞菌(Dechloromonas)和噬几丁质菌属(Chitinophaga)细菌丰度显著高于对照组。在这些细菌群落中,脱氯单胞菌、噬几丁质菌属有去除硝酸盐的作用,发酵单胞菌属、玫瑰单胞菌具有脱氮的功能。实验组池塘水体Chao1指数和Shannon指数显著高于对照组。水体中优势细菌群落中的噬氢菌属(Hydrogenophaga)、Geothermobacter、Haliscomenobacter与硝酸盐、总磷呈负相关性,与氨氮、总氮呈正相关性。研究表明,通过向池塘添加芽孢杆菌,可以改变水体中细菌群落的结构,从而实现对池塘理化因素的调节。研究结果为降低水产养殖尾水对水域环境的污染具有一定的借鉴意义。     

低温期养殖刺参腐皮综合征的发生与环境因子间的关系

为研究低温期养殖刺参腐皮综合征的发生与环境因子之间的关系,2006年1-5月在青岛周边地区3个养殖场刺参腐皮综合征发生的早期,采用异养菌总数TSB平板计数法、弧菌TCBS平板计数法对发病池塘的水质和池塘中异养菌总数和弧菌总数的数量与分布以及刺参肠道中的异养菌总数和弧菌总数进行了研究,同时比较研究了刺参病灶组织中优势菌与池塘环境及刺参肠道中优势菌的相关性.结果表明:发病池塘水体中细菌的数量较少,但底层水体中细菌总数普遍多于表层,水体中的优势菌与刺参病灶组织中的优势菌相关性不大;池塘表层底泥和刺参肠道中异养菌总数较多,弧菌总数较少,其优势菌与刺参病灶组织优势菌具有一致性.刺参腐皮综合征的发生与池塘水体分层引起的水质恶化和底泥中异养菌的数量密切相关.     

大莲湖水源地浮游动物和底栖动物的污染生物学特征与污染分析

采用浮游动物、底栖动物污染生物学指数方法分析大莲湖水源地不同区域的污染状况,结合水质指标分析不同生物学指数对水体污染的评价效果,运用成分分析法综合分析大莲湖水源地的污染特点.结果显示,夏秋季节大莲湖水源地不同区域的浮游动物Shannon Wiener 指数(H1)为0.3～1.8,Margalef多样性指数(D)为1.0 ～10.4;底栖动物Shannon Wiener指数(H2)为0.81 ～1.26,Goodnight指数(G)为0.30 ～ 0.88,均显示呈污染状态,对应水质指标和相关性分析结果,采用浮游动物Margalef多样性指数(D)和底栖动物的Goodnight修订指数(G)可以更好的反应水体污染状态.综合主成分分析结果,大莲湖水源地不同区域的污染程度依次为水森林＞内河＞池塘＞外河＞湖区,表明大莲湖水源地的湖区有一定的水质净化涵养作用,水源地的污染主要来自内部有机物淤积和池塘养殖,应采取地形塑造、底泥疏浚、水网沟通、控制池塘养殖等修复措施.     

精养池塘水中胞外酶动态特征及与环境因子的相关性

采用荧光模拟底物法监测了精养池塘水中碱性磷酸酶(AP)、β-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨肽酶(LAP)以及脂肪酶(LIP)活性动态变化特征,分析了胞外酶活性在不同粒径生物上的分布,并探讨了池塘水中酶活性与水质理化因子之间的相关性。结果显示:养殖周期内,草鱼池塘水中β-葡萄糖苷酶活性为0.18~1.63μmol/(L·h),亮氨酸氨肽酶活性范围为0.28~1.66μmol/(L·h),碱性磷酸酶活性为0.96~3.49μmol/(L·h),脂肪酶活性范围为1.48~2.68μmol/(L·h)。主成分分析结果表明,池塘水中胞外酶活性呈现明显的月份动态变化。4种典型胞外酶在池塘水中不同粒径生物上的酶活性分布不同。β-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨肽酶活性的主要来源是3μm粒径的浮游生物,碱性磷酸酶活性主要来源为0.22μm粒径的游离态,脂肪酶活性主要来源于0.22μm的游离态和3μm粒径浮游生物。养殖池塘水中β-葡萄糖酶活性与NH_4~+-N、TN、TP、IP、COD_(mn)、Chl.a呈极显著正相关,与DO呈极显著负相关;脂肪酶活性与DO呈极显著正相关,与pH呈极显著负相关;亮氨酸氨基肽酶活性与NH_4~+-N、NO-2-N、TN、TP、IP、COD_(mn)、Chl.a呈显著正相关,与T和pH呈显著正相关,与DO呈显著负相关。     

EM茵对海参养殖水体理化因子的影响

利用室内试验与池塘试验相结合的方法,研究了不同浓度的EM菌（有益微生物）原液对海参养殖水体理化因子的影响。结果表明,EM菌对水体的溶解性固体（TDS）和电导率无显著影响（P〉0．05）;能显著增加水体氧化还原电位（ORP）、溶解氧（DO）、透明度（SD）（P〈0．05）：其中添加EM菌原液4×10^9cfu／m^3的试验箱效果最好,ORP和DO分别平均增加3．39％和26．20％,试验池塘的ORP、DO和sD分别平均增加8．38％、18．58％和54．69％;pH在各试验箱均缓慢下降,但差别不显著（P〉0．05）,试验池比对照池平均下降3．94％,均值为7．79,仍在适宜范围内。     

硫铁矿人工湿地对微污染水源的水质净化效果

为进一步提升人工湿地在微污染水源条件下的同步脱氮除磷能力,以硫铁矿作为湿地填料设计构建了人工湿地装置,并采用挂膜法对硫铁矿进行硫自养型反硝化细菌表面负载,在此基础上研究硫铁矿人工湿地对水体中污染物的去除规律和去除机理,并通过高通量基因测序技术分析硫铁矿表面微生物的群落结构。结果显示,从UASB活性污泥中筛选出的硫自养型反硝化菌活性最高,脱氮效果最好;在微污染水源条件下,硫铁矿潜流人工湿地具有较好的同步脱氮除磷能力,在水力停留时间为60 h条件下,其对水体中的化学需氧量(COD_Cr)、氨氮(NH₃-N)、硝态氮(NO₃-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的平均去除率分别达到53.5%、60.9%、67.2%、49.2%、46.3%;矿石表面发现菌群群落达到13门以上,变形菌门(Proteobacteria)为矿石表面最为优势的功能微生物菌群,相对丰度比例占45%左右,硫杆菌属(Thiobacillus)为自养反硝化脱氮的主要功能菌属。研究表明,采用硫铁矿作为填料可显著提高人工湿地的脱氮除磷效果,对微污染水体有较好的水质净化效果,以硫源作为反硝化过程的电子供体可以提高低碳源条件下系统的反硝化效果。     

复合池塘循环水养殖系统生态足迹分析

生态足迹模型已广泛应用于可持续发展的评估中。将生物塘、人工湿地、生态沟渠等生态工程系统与传统养殖塘有机结合而构建形成的复合池塘循环水养殖系统,作为一种新养殖模式,它具有循环微流水养殖、种养结合、水陆交互作用的特点。本文运用生态足迹方法对这一新养殖模式进行了定量分析。结果表明:就单位利润生态足迹量而言,复合池塘循环水养殖模式为2.92 ghm2/万元,而传统池塘养殖模式为4.91ghm2/万元,复合模式具有更高的生态经济综合效益,更符合可持续发展要求。     

海水养殖尾水人工湿地处理系统及其脱氮过程研究进展和展望

利用人工湿地处理海水养殖尾水具有很大的应用前景,其中,脱氮是人工湿地的主要任务之一。基质上栽培的植物和附着的微生物参与的氮循环是人工湿地生物脱氮的主要路径,植物和多种氮代谢菌群在人工湿地内部相互协同与制约,构成了一个复杂的氮代谢网络。海水养殖尾水的高盐度和低碳氮比(C/N)又决定了此类人工湿地独特的处理环境和生物脱氮机制。同时,人工湿地的供氧模式、水力负荷(HRT)、水力停留时间(HLR)等水力条件参数对脱氮效能也有很大影响,对这些指标进行调控和优化,可以提高湿地的整体脱氮性能。本文从海水人工湿地的构建、基质的选取、耐盐植物的筛选、氮循环相关微生物以及运行参数调控四个方面,对近年来海水养殖尾水人工湿地生物脱氮方面的研究进展进行了综述和展望,以期为深入理解海水人工湿地脱氮机制和优化运行方式提供参考。     

高产鱼池中异养细菌的初步研究

对无锡市效区“河埒渔业一队”典型高产鱼池中异养细菌种类、数量及群落组成的分析测定,它表明在1984年3月至10月试验期间,试验鱼池水体中总细菌数和异养细菌数分别在1.30×10~5～15.90×10~5个/ml和1.56×10~4～14.50×10~4个/ml。鱼池淤泥中总细菌数和异常细菌数分别在1.20×10~6～68.0×10~5个/克和1.94×10~5～19.90×10~5个/克。同时经分析得知,试验鱼池中细菌数量的波动与鱼池水温等理化因子各有不同的相关关系。试验鱼池水体中共分离出11个属的异养细菌,其中优势菌为氮单胞菌属(Azomonas)等具固氮能力的菌属;淤泥中共分离出8个属的异养细菌,其中优势菌为芽孢杆菌属(Bacillus)等革兰氏阳性菌属。假单胞菌属(Pseudomonas)的细菌普遍存在于鱼池的水体及淤泥中。试验表明,高产鱼池中的细菌数量变化有一定规律性,细菌数量及异养细菌的群落组成与鱼池的鱼产量有一定的关系。     

An integrated recirculating aquaculture system (RAS) for land-based fish farming: The effects on water quality and fish production

To mitigate the serious water pollution caused by the rapid expansion of the aquaculture industry in recent years, the development of improved aquaculture systems with more efficient water usage and less environmental impact has become essential. In this study, a land-based recirculating aquaculture system (RAS) was established that consisted of purification units (i.e., a primary biological pond, two parallel horizontal subsurface flow constructed wetlands [CWs], and a long ecological ditch) and 4-5 series-connected recirculating ponds. This system was mainly designed to stock channel catfish (Ictalurus punctatus), fifteen spine stickleback (Spinibarbus sinensis) and yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco), and the culture efficacy was evaluated based on a 2-year field experiment covering two growing seasons. According to the results, the primary biological pond played a role in sedimentation or nutrient retention, although this was not as evident when the CWs were functioning. The water flowing through the wetland system at a hydraulic loading rate (HLR) of 600 mm/day displayed lower values for the temperature, pH, dissolved oxygen (DO), suspended solids, organic matter and nutrients, whereas the electrical conductivity (EC) was higher, suggesting the accumulation of dissolved solids in the system. Due to the recirculation treatment, the trophic status of the recirculating ponds increased gradually along the direction of the flow and was notably lower in comparison to the control. As a result, the fish production responded to the variation of the water quality, which was reflected in the measurements of culture efficacy (final weight, survival rate, SGR and yield). The three main rearing species showed a decreasing trend along the direction of the flow, which was higher compared to the control, whereas an opposite trend was observed for filter-feeding fish. A Pearson correlation analysis revealed that the main culture species were inclined to live in meso- or oligotrophic conditions, and the silver carp adapted to more eutrophic conditions. Because RAS can provide better environmental conditions year-round, the present culture method could be more suitable for species that are sensitive to water quality in typical subtropical areas.     

人工湿地联合塘内设施调控生产性虾塘水环境的效果与技术

研究了由表面流与水平潜流组成的复合人工湿地联合使用塘内曝气增氧机与人工净化网调控生产性淡水对虾养殖塘水环境的效果与技术。养殖中后期(约60 d后), 湿地以1.65 m/d水力负荷, 3次循环处理虾塘废水, 有效调控虾塘水质, 确保养殖成功。结果表明湿地对废水中有害物质均可程度不等地去除, 蓝绿藻得以控制, 出口水 -N与BOD5分别为极显著(P<0.01)与显著(P<0.05)去除, 去除率与去除速率分别为72.6%, 0.467 g/(m²·d)与29.7%, 2.651 g/(m²·d), -P为41.7%, 0.022 g/(m²·d), TN为26.1%, 2.619 g / (m2?d), CODMn为15.9%, 3.738 g/(m²·d), -N去除率仅3.6%, 但去除速率较高[0.462 g/(m²·d)]。湿地静止4 d期间, 废水中 -N与 -N去除率达96.8%与93.3%, 均极显著去除(P<0.01)。养殖周期试验塘水化学指标均维持在虾安全生长范围内, 收获虾8.81 g, 9.36 cm; 对照塘因爆发蓝绿藻仅养殖60 d, 收获虾3.06 g, 6.54 cm。试验表明, 在不用药、不换水条件下, 联合塘内设施, 人工湿地以较高水力负荷与低频率运转可有效调控虾塘水质, 确保养殖成功。     

细菌絮凝体对滤食性鱼类饵料效果的研究

本文叙述以放射性核素~(14)C为指标,测定滤食性鱼类对饵料消化吸收率的方法。用此方法测得的白鲢和罗非鱼对细菌絮凝体的消化吸收率平均分别为45.1％和81.4％。用不同培养基培养出的细菌絮凝体的蛋白质含量在36.5～50.1％之间,而且均含有对鱼类生长必需的氨基酸。平均体重为338.1mg的白鲢鱼种和252.7mg的罗非鱼鱼种,用细菌絮凝体饲养13天后平均增重率为67.3％和104.1％。结果表明,水生细菌对滤食性鱼类具有良好的饵料效果;且水生细菌不仅是水体生态系物质循环过程中的分解者,而且它还通过食物链发挥着重要的生产者的作用。     

Treatment of flow-through trout aquaculture effluents in a constructed wetland

A study on effluent treatment with sub-surface flow (SF) constructed wetlands was conducted in a small commercial scale Bavarian (Germany) flow-through trout farm. Under limited spatial and financial conditions a most suitable wetland was constructed. The wetland treatment efficiency at high hydraulic loading rates during raceway runoff and cleaning situation in comparison to sedimentation as initial treatment method was examined.

The constructional solution involved the alteration of six existing sedimentation basins (SB) to SF horizontal flow constructed wetlands with a pre-sedimentation area. As constructional materials only local, cheaply available materials were used in order to reduce the costs. The SF wetland had high treatment efficiencies in the two operational modes examined. During cleaning situation at a hydraulic loading rate (HLR) of 13.6 m/day treatment efficiency for total suspended solids (TSS) was highest and reached 68%. While during raceway runoff situation total ammonia nitrogen (TAN) treatment efficiency of 88% overtopped the efficiency of the other nutrients examined at a HLR of 10.6 m/day. In both treatment situations the SF wetland efficiency was significantly higher than the effect of the SB. SF constructed wetlands treating high hydraulic loading rates accompanied with short retention times were effective on dissolved nutrient treatment only for TAN and nitrite nitrogen (NO₂–N), while other dissolved nutrients like nitrate nitrogen (NO₃–N) and phosphate phosphorous (PO₄–P) showed no or even negative treatment effects through the wetland passage. To reduce these nutrients, other treatment conditions or wetland configurations are needed.