微生物制劑和碳源對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的影響及作用機(jī)制.pdf

1、通過微生物操縱改善養(yǎng)殖環(huán)境是近十多年來(lái)水產(chǎn)養(yǎng)殖研究的熱點(diǎn)。目前水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中采用的微生物調(diào)控手段包括添加外源微生物（微生物制劑）或外源營(yíng)養(yǎng)（碳）。有關(guān)微生物制劑改善養(yǎng)殖水質(zhì)的效果，特別是降解無(wú)機(jī)氮的方面的作用尚存在分歧，原因之一是對(duì)微生物制劑影響環(huán)境的作用途徑缺乏了解。添加微生物制劑不僅增加外源微生物，同時(shí)增加了有機(jī)碳，其對(duì)水環(huán)境的影響究竟是通過外源微生物在環(huán)境中定植、生長(zhǎng)和相應(yīng)的功能表達(dá)，還是通過改變?cè)形⑸锶郝浜凸δ?？回答這一問題

2、有助于正確評(píng)價(jià)微生物制劑改善水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的作用。本研究利用原位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探討了添加微生物制劑和碳源對(duì)魚類混養(yǎng)系統(tǒng)和蚌魚綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)中土著細(xì)菌、浮游植物群落以及水中無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化的影響，并分析了微生物制劑和碳源對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的交互影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1)采用16S rDNA測(cè)序分析了青魚（Mylopharyngodon piceus）、加州鱸（Micropterus salmoides）、黃顙魚（Pelteobagrus fulvi

3、draco）、三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）養(yǎng)殖池塘中的細(xì)菌多樣性。從12個(gè)池塘水體和底泥中分別獲得了3701和11150個(gè)OTU。底泥中的OTU數(shù)目、ACE指數(shù)、Chao1指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)均高于水層，表明底泥細(xì)菌的多樣性和穩(wěn)定性高于水層;水體中細(xì)菌優(yōu)勢(shì)門為Proteobacteria、Actinobacteria、Baeteroidetes，包括26個(gè)優(yōu)勢(shì)屬，底泥中細(xì)菌優(yōu)勢(shì)門為Proteobacteria、Chl

4、oroflexi、Bacteroidetes、Acidobacteria、Nitrospirae，包括25個(gè)優(yōu)勢(shì)屬。不同類型養(yǎng)殖池塘細(xì)菌組成在門水平上相似，在屬水平上表現(xiàn)出較大的差異。池塘中細(xì)菌群落與水體硬度、氨氮、總氮顯著相關(guān)。青魚、加州鱸、黃顙魚池塘中的氨氧化細(xì)菌(Nitrosomonadaceae_uncultured)相對(duì)豐度高于三角帆蚌池塘中，但池塘中氨氮濃度高于后者;青魚、加州鱸、黃顙魚池塘中的亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（Nitros

5、pinaceae_uncultured）相對(duì)豐度高于三角帆蚌池塘中，但池塘中亞硝氮濃度高于后者。上述結(jié)果表明養(yǎng)殖種類和管理方式對(duì)養(yǎng)殖池塘細(xì)菌多樣性具有顯著的影響。
　　2)通過80天的池塘原位實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)諾碧清生物氨硝凈、碧沃豐生物BZT清污、華元谷納豆芽孢桿菌、EM微生物環(huán)境改良劑四種商業(yè)微生物制劑對(duì)三角帆蚌，草魚（Ctenopharyngodon idellus）和鯽魚（Carassius gibelio）綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)量和水質(zhì)的

6、影響。添加微生物制劑后蚌產(chǎn)量下降，對(duì)魚產(chǎn)量無(wú)顯著影響，對(duì)水質(zhì)無(wú)明顯的改善作用，但影響水體中細(xì)菌和浮游植物群落。水中細(xì)菌主要以Actinobacteria,Chlorobi，Verrucomicrobia,Proteobacteria為主。總氮、總磷、CODMn、藍(lán)藻生物量對(duì)細(xì)菌群落具有顯著影響。上述結(jié)果表明微生物制劑對(duì)改善蚌魚綜合養(yǎng)殖的效果不明顯。
　　3)通過30天室外水槽實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了碳氮比(6，8，10，12，14)對(duì)三角帆蚌、

7、草魚、鯽魚和鰱（Hypophthalmichthys molitrix）綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)和細(xì)菌群落的影響。實(shí)驗(yàn)期間，每天投喂鯽魚配合飼料。第0天、10天、20天、30天采樣分析水質(zhì)指標(biāo)，第30天采集水體和底泥樣品分析細(xì)菌群落。實(shí)驗(yàn)中總氮、總磷、總有機(jī)碳逐漸積累。氨氮和亞硝氮隨著碳氮比升高而降低。水體和底泥中的細(xì)菌群落無(wú)論在門還是屬的水平上均隨著碳氮比升高而改變，導(dǎo)致水體和底泥中細(xì)菌群落明顯變化的碳氮比分別是10和12。碳氮比升高有利于潛

8、在益生菌和致病菌的生長(zhǎng)。高碳氮比提高了水體和底泥細(xì)菌中化能異養(yǎng)和碳水化合物降解功能團(tuán)的相對(duì)豐度，降低了硝化和反硝化功能團(tuán)的相對(duì)豐度。上述結(jié)果表明添加外源碳改變水中碳氮比可顯著影響蚌魚綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)中的細(xì)菌群落和水質(zhì)。
　　4)比較了添加碳源、添加微生物制劑、聯(lián)合添加碳源和微生物制劑對(duì)魚類混養(yǎng)系統(tǒng)環(huán)境和細(xì)菌群落的影響。實(shí)驗(yàn)利用設(shè)在養(yǎng)殖池塘中的2000L原位水槽進(jìn)行，每個(gè)水槽中放養(yǎng)2尾草魚、2尾鯽、1尾鰱。每天投喂配合飼料。當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到

9、40天時(shí)將水槽分為四組，一組作為空白對(duì)照，一組每6天添加葡萄糖60g，一組每6天添加諾碧清凈水劑和氨硝凈各2g，一組每6天添加葡萄糖60g、諾碧清凈水劑和氨硝凈各2g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:添加碳源能顯著降低氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽，添加微生物制劑不能降低無(wú)機(jī)氮，添加碳源和微生物制劑對(duì)降低無(wú)機(jī)氮無(wú)協(xié)同作用。添加處理前后，各處理組中無(wú)論在門或?qū)偎缴系膬?yōu)勢(shì)種均未發(fā)生變化。碳源和微生物制劑影響B(tài)acillus和hgcI_clade屬細(xì)菌的相對(duì)豐度且兩

10、者存在交互效應(yīng)。
　　5)分析了蚌魚綜合養(yǎng)殖池塘中銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）和血紅裸藻（Euglena sanguinea）水華中大型聚集物(直徑＞10μm)結(jié)合細(xì)菌、小型聚集物（直徑1-10μm）結(jié)合細(xì)菌、浮游細(xì)菌（直徑0.22-1μm）。兩種水華中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門為Proteobacteria和Bacteroidetes，而Actinobacteria門細(xì)菌的相對(duì)豐度在兩種水華水體中都有所降低。Gem

11、matimonadetes門細(xì)菌主要集中在大型聚集物上，Bacteroidetes門細(xì)菌主要集中在小型聚集物上，Candidate_division_TM7門細(xì)菌主要聚集在浮游細(xì)菌群落中。藍(lán)藻水華中細(xì)菌優(yōu)勢(shì)種為Chlorobi，Chloroflexi，F(xiàn)usobacteria門細(xì)菌;裸藻水華中細(xì)菌優(yōu)勢(shì)種為Deinococcus-Thermus門細(xì)菌。化能異養(yǎng)功能團(tuán)主要集中在小型聚集物上和浮游細(xì)菌中，而需氧氨氧化，硝化反應(yīng)、人體疾病相關(guān)功

12、能團(tuán)主要集中在藍(lán)藻水華中大型聚集物上。上述結(jié)果表明藻際環(huán)境提供了不同的細(xì)菌生態(tài)位，不同的細(xì)菌表現(xiàn)出功能分化。不同浮游植物種類水華中存在各自的特異性細(xì)菌群落。
　　6)在單種培養(yǎng)小球藻（Chlorella variabilis）中添加微生物制劑諾碧清（兩株活性菌種為Bacillus licheniformis和Bacillus sp.），在有光照和無(wú)光照的情況下分別監(jiān)測(cè)初級(jí)生產(chǎn)力和群落呼吸。結(jié)果表明添加外源細(xì)菌后顯著提高小球藻初級(jí)生

13、產(chǎn)力和群落呼吸，增加了小球藻豐度和藻液中細(xì)菌豐度，但對(duì)小球藻藻液中細(xì)菌群落未產(chǎn)生顯著影響。該研究表明外源細(xì)菌可以通過提高小球藻初級(jí)生產(chǎn)力和細(xì)菌豐度改善水質(zhì)，但未改變細(xì)菌群落組成。
　　7)分析了外源碳調(diào)控魚類混養(yǎng)系統(tǒng)中無(wú)機(jī)氮途徑及浮游植物和細(xì)菌對(duì)無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化的作用。利用2000L聚乙烯水槽構(gòu)建中型混養(yǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，每個(gè)水槽中放養(yǎng)1公斤草魚，3條鯽，1條鯉魚（Cyprinus carpio），1條鰱。每天投喂配合飼料。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30天后，按

14、照氨氮與外源碳1∶3和1∶6的比例設(shè)低碳源組和高碳源組，另設(shè)一組空白對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)照組、低碳源組、高碳源組中氨氮均顯著下降，對(duì)照組中以硝化作用為主，低碳組中兼有硝化作用和同化作用，高碳組中以同化作用占主導(dǎo)。低碳組中細(xì)菌群落內(nèi)差異程度顯著低于對(duì)照組和高碳組的組內(nèi)細(xì)菌群落差異。細(xì)菌Chloroflexi門及其門下的Roseiflexus屬相對(duì)豐度隨著碳源增加而增加。此外，利用500mL藍(lán)蓋玻璃瓶構(gòu)建原位微型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。一組不添加任何東

15、西作為空白對(duì)照;一組按氨氮∶外源碳=1∶6添加碳源;一組先將浮游植物過濾后再添加碳源;一組添加碳源同時(shí)添加抗生素抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碳源豐富情況下細(xì)菌和浮游植物對(duì)氨氮存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，細(xì)菌同化作用不但能利用氨氮還能利用亞硝酸鹽和硝酸鹽，浮游植物同化作用以氨氮為主，細(xì)菌同化作用很大程度上被浮游植物抑制。在碳源豐富的情況下細(xì)菌Proteobacteria門存在著競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而細(xì)菌Bacteroidetes和Spirochaetae門存在競(jìng)

16、爭(zhēng)劣勢(shì)。碳源豐富情況下，Planctomycetes、Acidobacteria、Firmicutes門細(xì)菌的生長(zhǎng)受浮游植物抑制。
　　根據(jù)本研究結(jié)果，得出如下結(jié)論:
　　1)在三角帆蚌，草魚和鯽魚綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)中添加諾碧清生物氨硝凈、碧沃豐生物BZT清污、華元谷納豆芽孢桿菌、EM微生物環(huán)境改良劑等四種商業(yè)微生物制劑不會(huì)明顯改善養(yǎng)殖產(chǎn)量和水質(zhì)。
　　2)在三角帆蚌、草魚、鯽魚和鰱綜合養(yǎng)殖以及草魚，鯽，鯉魚和鰱混養(yǎng)系統(tǒng)中添