碳氮比调控对虾蟹混养系统细菌群落结构及其功能多样性影响的研究

发布时间：2017-11-13 18:38

  本文关键词：碳氮比调控对虾蟹混养系统细菌群落结构及其功能多样性影响的研究

  更多相关文章： C/N 混养 细菌生产力 PCR-DGGE BIOLOG 冗余分析

【摘要】：三疣梭子蟹和凡纳滨对虾是我国沿海的主要经济品种,具有生长快、经济价值高、养殖效果好等优点。虾蟹混养可以充分利用生态系统的时间和空间资源、可以提高饵料的利用率,但随着养殖密度的增大,养殖环境内残留了大量的残饵粪便,导致氨氮等有害物质的积累,引发理化环境和生态环境的恶化。生物絮团技术作为一种新型的生物调控技术,不仅可以用于改善养殖水体的环境、促进系统内异养细菌的生长,还可以提高养殖动物的存活率和饵料的利用率,目前在养殖系统中的应用受到越来越多的关注。作为生态系统组成部分的微生物,在养殖环境的物质循环和能量流动中发挥着非常重要的作用,在维持环境稳定,防治病害方面的作用也无法替代。因此对生态系统中微生物群落组成、结构和功能的研究具有十分重要的意义。本研究利用生物絮团原理,在虾蟹混养系统中添加碳源(糖蜜)调节C/N水平,初步研究了不同C/N对虾蟹混养系统细菌生产力和细菌群落结构的影响,并在此基础上将不同菌制剂应用到该混养系统中,分析了不同菌碳条件下异养细菌和弧菌数量的变动及细菌群落功能多样性的变化。以期从微生物学角度为菌碳调控技术在虾蟹混养池塘中的应用和推广提供一定的理论依据。主要结果如下：1.不同C/N对虾蟹混养系统细菌生产力的影响利用陆基围隔,采用原位培养法,研究了不同C/N水平对虾蟹混养系统细菌生产力的影响。结果表明：随着养殖时间的进行,糖蜜添加组的细菌生产力总体上呈上升的变化趋势(C4除外),而对照组CO则在八月最低。不同处理的波动范围为：(208.67±8.50)～(821±13.00)μgC/(L·d),平均值为：439.53μgC/(Ld)。实验前期,各处理细菌生产力无显著差异；实验中期,实验组显著高于对照组(P0.05),其中,处理组C2和C3较高；实验后期,处理组C2显著高于其它处理组(P0.05).RDA分析表明,虾蟹混养池塘细菌生产力和细菌数量的变化是多种环境因子综合作用的结果,其中影响细菌生产力和细菌数量的主要环境因子七月为：NH4+-N、NO2--N、NO3--N.TOC和Chlα,八月为：NH4+-N、 NO2--N、NO3--N、TN和TP,九月为:NH4+-N、NO2--N、NO3--N和PO4--P。2.不同C/N对虾蟹混养系统水体细菌群落结构的影响本研究利用PCR-DGGE技术和冗余分析(RDA)等方法,分析了不同C/N水平对虾蟹混养系统水体细菌群落结构的影响,探讨了水体微生物群落结构与不同环境因子间的关系。研究通过添加糖蜜调节水体C/N为10、15、20和25四个不同水平(分别命名为C1、C2、C3和C4组),以投喂基础饲料(CO)的处理作为对照组。研究结果表明,虾蟹混养池塘水体细菌类群主要由放线菌纲、蓝藻纲、α-变形菌纲、p-变形菌纲、γ-变形菌纲、6-变形菌纲、ε-变形菌纲、拟杆菌纲和芽孢杆菌纲等组成。在本研究中,C1、C2、C3和C4四个处理组的细菌群落结构相近,与对照组CO差异明显。各处理组的优势菌群相似,不同处理组的优势菌群相对含量存在一定差异,放线菌纲则在整个养殖过程中均占据优势地位。与对照组相比,实验组微生物群落多样性随着养殖时间的延长明显增加。各处理组分别于八月份检测到γ-变形菌纲和九月时检测到ε-变形菌纲和芽孢杆菌纲,而这些菌群均未在相应时间的对照组中出现。多样性指数随养殖时间均呈先升高后降低的变化趋势,在八月时的水平最高。各处理比较,Pielou均匀度指数变化不明显,但Shannon-Wiener指数随C/N水平的升高呈先上升后下降的变化趋势。九月,C/N为15的处理组明显高于其它处理组,而C/N为25处理组则最低。RDA分析表明,虾蟹混养池塘水体菌群结构的变化是多种环境因子综合作用的结果,其中影响细菌群落多样性的主要环境因子七月为：TOCTNNO3--N TP PO4--P NH4+-N;八月为：TP NH+-N NO2--N PO4-P,而九月为：NO2-N NO3-N PO4-P NH4+-N pH TN TOC。综合水质指标、菌群结构以及多样性分析结果,初步表明调节水体碳氮水平为15时,更有助于稳定水体微生物群落结构,从而有利于虾蟹混养系统的水质条件的优化。3.碳氮比调控对虾蟹混养系统微生物群落功能多样性的影响本实验利用传统培养法研究了碳菌调控条件下虾蟹混养系统异养细菌和弧菌数量的变化情况,并利用Biolog生态板对微生物群落功能多样性进行了探讨。实验通过添加菌制剂和糖蜜调节养殖水体,共设6个处理,分别命名为C2(短小芽孢杆菌)、C3(蜡样芽孢杆菌)、C4(硝化细菌)、C5(EM菌),以未添加菌制剂的处理为对照组C1,另外以未添加碳源和菌制剂的处理为对照组CO。研究结果表明,养殖过程中水体异养细菌和弧菌数量的波动较大。从时间尺度来看,水体异养细菌数量随养殖时间的进行呈先上升后下降的变化,而弧菌数则处于一直上升的变化趋势。从不同处理来看,处理组C3与对照组C1的异养细菌数相差不大,均显著高于C4组和对照组CO,而弧菌数量则以对照组CO为最高,显著高于碳源添加组。Biolog生态板分析表明,不同菌碳条件下细菌群落结构对碳源的利用数量和利用强度存在较大差异。随着养殖时间的延长,C3组在水体中的碳代谢活性和对六大碳源的利用强度总体上高于其它处理组,而C4组较低与对照组CO相差不大。PCA分析表明,不同处理的细菌群落处于动态变化之中,最终C3组和C4组的细菌群落组成和代谢特征与其它处理组存在显著差异,其中C3组的多样性指数如Simpson指数、Shannon指数和S-E均匀度指数均较高,而C4组最低。RAD分析表明,菌碳比调控下细菌群落碳代谢功能与环境因子之间具有很好的相关性,影响细菌群落碳代谢功能的主要环境环境因子七月为：Ch1α、PO4--P、NO2--N、NH+-N;八月为：NO3--N、NO2--N、TP、TN和P04--P；九月为：TP、Chlα、PO4--P和N02-N。综合水质指标、异养细菌和弧菌数量及细菌菌群对碳源代谢功能的分析结果,初步表明调节C/N水平为15,同时水体中添加蜡样芽孢杆菌时,更有助于细菌群落的多样性和对碳源的利用能力。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S917.1

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本文编号：1181926