生物凈水柵對蝦塘養(yǎng)殖的影響及其應(yīng)用.pdf

1、生物凈水柵（biological water purification grid）——以聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET）為材質(zhì)通過纏繞成結(jié)而形成線性附著基質(zhì)作為微生物附著的載體，微生物在其表面不斷地聚集、生長、繁殖，逐漸形成一層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物膜。近年來，依托于包括凈水柵在內(nèi)的各種基質(zhì)或載體而發(fā)展起來的生物膜技術(shù)廣泛地應(yīng)用于污水處理中，而在養(yǎng)殖水體調(diào)控上的應(yīng)用才剛剛開始。經(jīng)過前期調(diào)查，本文將以PET為材

2、質(zhì)的三種生物凈水柵應(yīng)用于對蝦養(yǎng)殖池塘，通過跟蹤觀察生物膜形成過程及性質(zhì)分析篩選凈水效果最好的生物凈水柵，通過監(jiān)測養(yǎng)殖過程中水生態(tài)因子和對蝦生長情況，探討生物凈水柵對蝦塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的影響，并進(jìn)一步采用分子生物學(xué)方法比較不同水體、沉積物及蝦腸道之間微生物群落組成及多樣性，以探討生物凈水柵對養(yǎng)殖環(huán)境及蝦腸道微生物群落組成的影響。生物凈水柵的應(yīng)用有助于降低生產(chǎn)成本，減少病害發(fā)生，提高池塘養(yǎng)殖效益，成為綠色生態(tài)養(yǎng)殖的一個有效途徑，為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可

3、持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。
　　本文的主要研究結(jié)果如下：
　　1、2015年4月4日至2015年6月13日，開展了生物膜附著過程實驗。本實驗選取PET材質(zhì)的3種不同形狀的生物凈水柵來進(jìn)行生物膜附著過程實驗。實驗結(jié)果表明，生物膜的附著過程大體分為3個階段：發(fā)展階段，水體環(huán)境微生物附著生物凈水柵表面過程；成熟階段，生物凈水柵表面附著微生物迅速增長和緩慢增長并逐漸形成成熟生物膜的過程；穩(wěn)定階段，部分生物膜脫落后趨于穩(wěn)定的過程。實驗期間

4、，Biofilm-3生物膜濃度和膜上葉綠素a含量平均分別為42.00μg·cm-2、2.76μg·cm-2，均分別顯著高于Biofilm-1和Biofilm-2（p＜0.05）。生物膜上有機(jī)物質(zhì)積累以Biofilm-3最多，干物質(zhì)和無灰分干物質(zhì)含量平均分別為362.24mg·g-1和216.65mg·g-1，Biofilm-3膜上干物質(zhì)含量也顯著高于Biofilm-1和Biofilm-2（p＜0.05），Biofilm-3膜上無灰分干物

5、質(zhì)含量極顯著高于Biofilm-1和Biofilm-2（p＜0.01）。Biofilm-3膜上總菌數(shù)平均為10.56×109ind.·g-1，高于Biofilm-1和Biofilm-2（p＞0.05）。Biofilm-3膜上弧菌數(shù)平均為12.03cfu·g-1，顯著低于Biofilm-1和Biofilm-2(p＜0.05）。3種生物膜性質(zhì)參數(shù)表明，以Biofilm-3更適合應(yīng)用于蝦塘養(yǎng)殖。
　　2、分別于不同池塘設(shè)置實驗組（添加B

6、iofilm-3生物凈水柵）和對照組（未添加任何生物凈水柵），于2015年6月23日至2015年12月12日定期采集蝦池養(yǎng)殖水（一周一次）、浮游植物（三個月一次）、沉積物（兩周一次）及對蝦（一周一次）樣品，分析生物凈水柵對蝦塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境及凡納濱對蝦生長情況的影響。實驗結(jié)果表明，較養(yǎng)殖初期（6月23日至8月15日）相比，養(yǎng)殖末期（10月17日至12月12日）實驗池水體氨氮、硝氮、亞硝氮濃度分別下降了38.59％、43.66%、64.14

7、%。實驗池和對照池浮游植物平均豐度為3.62×108cells·L-1、5.17×108cells·L-1，實驗池浮游植物的Shannon-Wiener指數(shù)和均勻度指數(shù)分別高于對照池8.70%、6.45%（p＞0.05）。在養(yǎng)殖效果方面，實驗池凡納濱對蝦的平均體長、體重極顯著高于對照池6.13%、16.67%（p＜0.01），實驗池單位面積飼料用量極顯著低于對照池15.44%（p＜0.01）。生物凈水柵對蝦塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在

8、以下幾個方面：（1）生物凈水柵的使用有效地降低了養(yǎng)殖水體中無機(jī)氮等營養(yǎng)鹽含量；（2）在添加生物凈水柵的池塘內(nèi)，其浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)要高于對照池，提高了池塘生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；（3）生物凈水柵放置于池塘內(nèi)，促進(jìn)了凡納濱對蝦生長，減少了飼料用量，并且不需投藥，有效地降低了養(yǎng)殖成本，提高了池塘養(yǎng)殖效益。
　　3、采用Illumina Miseq高通量測序技術(shù)和生物信息學(xué)分析手段，采集生物膜、水體、沉積物和蝦腸道樣品，分析比

9、較有無生物凈水柵條件下水體、沉積物、蝦腸道微生物群落組成及多樣性的差異，以探討生物凈水柵對養(yǎng)殖環(huán)境及蝦腸道微生物群落組成的影響。實驗結(jié)果表明，有生物凈水柵池塘水體（T_Water）樣品的Shannon指數(shù)為4.25，高于無生物凈水柵水體（C_Water）樣品的4.12，有生物凈水柵池塘蝦腸道（T_Intestine）樣品的Shannon指數(shù)為2.04，高于無生物凈水柵池塘蝦腸道（C_Intestine）樣品的1.80?？梢?，生物凈水柵應(yīng)

10、用于蝦塘養(yǎng)殖，提高了水體和蝦腸道微生物物種豐富度。在細(xì)菌組成上，生物膜（Biofilm）樣品（44.94%）、T_Water樣品（51.92%）均以藍(lán)細(xì)菌門（Cyanobacteria）為最優(yōu)勢細(xì)菌門類，有生物凈水柵池塘沉積物（T_Sediment）樣品（34.20%）、C_Water樣品（32.19%）、無生物凈水柵池塘沉積物（C_Sediment）樣品（33.71%）則以變形菌門（Proteobacteria）為最優(yōu)勢細(xì)菌門類。在有

11、益微生物方面，芽孢桿菌屬（Bacillus）和乳球菌屬（Lactococcus）在T_Sediment中出現(xiàn)的比例分別為26.21%和17.54%，均高于在C_Sediment中出現(xiàn)的比例。另外，在Biofilm樣品（4.89%）和T_Intestine樣品（1.06%）中鑒定出紅桿菌屬（Rhodobacter），而在C_Intestine樣品中未鑒定出紅桿菌屬。硝化螺旋菌屬（Nitrospira）作為Biofilm特有的有益菌屬，占B