刺參池塘有機物降解菌固定化及其對水質凈化作用研究.pdf

1、刺參(Apostichopus japonicus selenka)養(yǎng)殖業(yè)是我國新近迅速形成的一個經濟效益很高的產業(yè)。2009年我國全國刺參養(yǎng)殖面積達到15.5萬hm2,產量達到10.22萬t,產值超過200億元,成為我國北方海水養(yǎng)殖的重要特色支柱產業(yè)。然而,相對于其快速發(fā)展的養(yǎng)殖規(guī)模,與刺參養(yǎng)殖相關的相關研究、基礎設施、養(yǎng)殖方式還相對滯后,相繼出現(xiàn)了一系列問題,如種質退化、養(yǎng)殖環(huán)境惡化、病害頻發(fā)等,嚴重阻礙了刺參養(yǎng)殖及其產業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)

2、定、健康發(fā)展。研究刺參池塘養(yǎng)殖環(huán)境中殘餌和糞便等有機污染物的快速、安全降解途徑,對改善刺參池塘養(yǎng)殖環(huán)境條件、提高刺參的成活率和產量水平、促進該產業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。目前,微生態(tài)制劑憑借其無殘留、無毒副作用在水產養(yǎng)殖環(huán)境調控和生境修復中已得到了廣泛應用。然而,在刺參養(yǎng)殖的水質環(huán)境調控中,微生態(tài)制劑的應用卻還處于起步階段。刺參池塘中的土著微生物為微生態(tài)制劑在刺參養(yǎng)殖中的應用提供了廣闊的菌種資源,所以篩選出可以有效改善刺參池塘養(yǎng)殖

3、環(huán)境的有益微生物菌株,并生產出效果好、易保存的微生態(tài)制劑產品應用到刺參池塘養(yǎng)殖環(huán)境調控中,有效改善并修復刺參養(yǎng)殖水體環(huán)境,對刺參健康養(yǎng)殖具有重要理論和實踐意義。本論文研究了多株分離自刺參養(yǎng)殖池塘的有機物降解菌的生物學特性,并進行了分類鑒定。同時,針對刺參底棲習性,進一步對其中部分有機物降解菌的固定化方法進行了研究和優(yōu)化,并比較了不同固定化方法對水質凈化效果的影響。主要研究結果如下:
　　 1四株刺參池塘有機物降解菌生物學特性及其

4、分類學鑒定
　　 結合采用形態(tài)學、生理生化指標測定以及16S rDNA序列分析等方法對從刺參池塘篩選出的4株細菌CD、304、S2、S3進行了分類學鑒定。其中,菌株CD被鑒定為蠟樣芽孢桿菌(B.cereus),菌株S2、S3被鑒定為枯草芽孢桿菌(B.Subtilis),菌株304被鑒定為幼小芽孢桿菌(B.infantis)。進一步研究了各菌株之間的拮抗作用及溫度、pH和鹽度對各菌株生長的影響。結果表明,菌株CD、304和S2之間

5、沒有拮抗作用,但菌株S3對菌株304的生長具有一定抑制作用。菌株CD的適宜生長溫度為21～39℃,最適生長溫度為24℃;菌株304適宜生長溫度為21～39℃,最適生長溫度為27℃;菌株S2和S3的適宜生長溫度為27～39℃,最適溫度為27℃。菌株CD的適宜生長鹽度范圍為0～35,菌株304適宜生長鹽度范圍為0～15,最適生長鹽度為5,菌株S2和S3鹽度耐受范圍最廣,適宜鹽度范圍為0～40。菌株CD、304和S2適宜生長的pH值均為6.0

6、～9.0之間,菌株S3適宜生長pH值為6.5～8.5之間。
　　 2刺參池塘有機物降解菌吸附法固定化研究
　　 本文以沸石粉等吸附劑作為固定化載體,對4株分離自刺參養(yǎng)殖池塘的有機物降解菌(菌株編號分別為DB11、304、S2和S3)的吸附法固定化技術進行了初步研究,并比較了固定化后有機物降解菌對主要水質參數(shù)的降解效果。結果表明,沸石粉對上述菌株菌體的吸附能力最強。固定化時間、溫度、pH和搖床轉速均顯著影響沸石粉對低溫菌株

7、DB11的吸附率(P＜0.05)。在本研究條件下,固定化時間90min、溫度16℃、pH值5.8和搖床轉速180rpm/min為沸石粉對DB11菌株的最佳固定化條件。與游離菌體相比,固定化低溫菌對COD、NH4+-N和NO2--N的降解率分別達到了56.2％、51.0％、78.3％,降解率則分別提高了11.2％、10.4％和5.29％;固定化常溫菌組合對COD的降解率達到了65.3％,降解率提高了22.4％。因此,以沸石粉作為載體對菌體

8、進行固定化的技術在刺參池塘養(yǎng)殖的水質和底質環(huán)境修復實踐中可能具有較大的應用價值。
　　 3刺參池塘有機物降解菌包埋法固定化研究
　　 以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸鈉(SA)為包埋載體,并添加沸石粉、碳源,對2株分離自刺參養(yǎng)殖池塘的有機物降解菌(菌株編號分別為CD、DB11)的包埋法固定化技術進行了初步研究,并比較了固定化后有機物降解菌及不同形式細菌制劑對主要水質參數(shù)的降解效果。結果表明,固定化小球在添加碳源后能顯著提高菌

9、體對COD、NH4+-N和的NO2--N降解率(P＜0.05)。在本研究條件下,可溶性淀粉、細菌數(shù)量和沸石粉比例分別為12.5％、109cfu/g、1.5％時,固定化菌株CD對氨氮的降解率最高。與游離復合菌體相比,固定化復合菌對COD、NH4+-N和N02--N的降解率分別達到了62.4％、65.5％、62.2％,降解率則分別提高了17.5％、13.0％和12.8％。向養(yǎng)殖廢水中添加沸石粉吸附的菌劑后,對COD、NH4+-N、NO2--