复合养殖系统微生物群落代谢和胞外酶活性特征

摘要

池塘养殖已成为我国水产养殖业中主要的养殖形式，但传统的池塘养殖模式池塘结构单一，水质易恶化，养殖病害频发，探究适宜的水处理设施净化回用养殖尾水对水产养殖持续发展至关重要。人工湿地作为一种生态水质净化技术，在池塘养殖尾水净化中越来越受到重视。通过研究湿地与池塘构成的复合养殖系统中水质理化特征、微生物代谢活性和几种典型胞外酶活性动态变化特征，以期为人工湿地在池塘尾水净化和循环利用中的应用提供科学指导。主要的结果如下：
　　1.探讨了两种不同组合的人工湿地对养殖池塘尾水的净化效果。2016年5月-10月，选择8口面积为660 m2的精养鱼塘，分为三组，系统Ⅰ由3口精养鱼塘与两级串联的潜流人工湿地组成，系统Ⅱ由3口精养鱼塘与一级潜流湿地串联一级表面流湿地组成，对照系统为2口传统精养鱼塘，研究了不同组合人工湿地对精养鱼池水质的调控效果。结果表明：经过人工湿地处理，池塘水体水质得到有效调控，复合池塘系统中水质稳定。系统Ⅰ水质理化参数的均值为：透明度（SD）23.48 cm，化学需氧量（CODMn）含量为16.93 mg/L，氨氮（NH4+-N）、亚硝态氮（NO2--N）和总氮（TN）分别为1.68 mg/L、0.04 mg/L和3.71 mg/L，总磷（TP）和无机磷（IP）为1.85 mg/L和1.16 mg/L，叶绿素a（c hl.a）为238.89 mg/m3；系统Ⅱ水质理化参数的均值为：透明度（SD）22.9 cm，化学需氧量（CODMn）含量为16.38mg/L，氨氮（NH4+-N）、亚硝态氮（NO2--N）和总氮（TN）分别为1.31 mg/L、0.07 mg/L和2.96 mg/L，总磷（TP）和无机磷（IP）为1.68 mg/L和1.10 mg/L，叶绿素a（c hl.a）为219.387 mg/m3。经统计分析表明，复合池塘水中的TN、TP、NH4+-N、CODMn和Chl.a含量显著低于对照池塘。
　　2.采用荧光模拟底物法研究了复合养殖系统池塘水中几种典型胞外酶活性动态变化特征。实验期间，系统Ⅰ，系统Ⅱ和对照池塘水中β-葡萄糖苷酶的变化范围分别为0.31～1.96μmol/L·h，0.14～1.65μmol/L·h和0.12～1.59μmol/L·h；碱性磷酸酶活性波动范围为1.16～3.38μmol/L·h，1.06～3.48μmol/L·h和0.93～3.78μmol/L·h；脂肪酶活性的波动范围1.28～4.48μmol/L·h，1.26～3.27μmol/L·h和1.29～3.32μmol/L·h；亮氨酸氨肽酶活性波动范围为0.48～1.73μmol/L·h，0.41～1.79μmol/L·h和0.47～1.87μmol/L·h。池塘水中不同胞外酶的粒径分布来源不同，葡萄糖苷酶活性的主要来源是＞3μm粒径的浮游生物，所占比例为54％~87%，碱性磷酸酶活性主要为＜0.22μm粒径的游离态，脂肪酶活性在不同粒径的分布所占比例相近，＞3μm浮游生物是亮氨酸氨肽酶活性主要来源，占70.61%~96.29%。
　　3.通过对不同系统池塘水中中胞外酶活性进行比较发现，6月-8月，复合系统Ⅰ池塘水中β-葡萄糖苷酶活性显著高于系统Ⅱ和对照系统；复合系统Ⅰ的碱性磷酸酶活性在养殖末期9月和10月显著高于对照系统；8月和10月，系统Ⅰ和系统Ⅱ的脂肪酶活性显著低于对照系统；6月和10月，系统Ⅱ的亮氨酸氨肽酶显著低于对照系统。表明，人工湿地-池塘复合系统对池塘水中胞外酶活性具有调控作用，主要体现在对亮氨酸氨肽酶活性的降低方面。
　　4.胞外酶活性与水质理化指标的相关分析结果表明，池塘水中葡萄糖苷酶活性与TN、CODMn和chl.a呈正相关，与DO呈负相关，碱性磷酸酶活性与TP、IP和chl.a呈正相关，脂肪酶活性与 DO呈正相关，与NH4+-N、TP、IP呈负相关，亮氨酸氨肽酶活性与 T、CODMn、异养菌总数、Chl.a呈正相关。池塘中的胞外酶活性反映了池塘水富营养化状态和水质动态，对养殖水体监测和综合评价起到一定指导意义。
　　5.研究了人工湿地对池塘水中微生物群落代谢多样性的影响。试验期间系统Ⅰ、系统Ⅱ和对照池塘水中异养菌总数均值分别为：5.8×103cfu/mL、3.2×103cfu/mL、4.1×103cfu/mL，微生物的代谢活性（AWCD）均值分别为：0.49、0.52、0.51，各池塘微生物对糖类的利用率最高，其次是多聚物类，羧酸类，胺类，氨基酸类和酚酸类。6月份试验初期，对照系统的多样性指数显著高于试验系统，系统Ⅰ和系统Ⅱ的Simpso n指数也有显著性差异。8月份试验中期，系统Ⅱ的Mc lntos h和S imp so n指数均有所提高，系统Ⅰ和对照系统的则降低，系统Ⅱ的Sha nno n和S impso n指数均显著高于对照系统，至养殖末期10月份，各个池塘S ha nno n指数、Mc lntos h指数和S impso n指数均有所提高，各试验系统之间没有显著差异。

目录

声明

第一章 文献综述

1. 1传统池塘养殖及其存在的问题

1.2 复合池塘养殖系统

1.3 池塘微生生物多样性研究方法

1.4 胞外酶研究

1.5 biolog方法在研究池塘微生物多样性中的应用

1.6 研究的目的与意义

第二章 试验系统设计与构建

2.1 试验系统Ⅰ

2.2 试验系统Ⅱ

2.3 对照系统

2.4 日常管理

第三章 复合池塘水质理化特征

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 讨论

第四章 复合池塘胞外酶特征

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

第五章 复合池塘微生物群落代谢特征

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究的不足之处

6.3 研究展望

参考文献

附录一 攻读硕士研究生期间参加的学术会议和发表的论文

致谢