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人类对于水产品的消费已经使得世界范围内渔业资源出现显著下降,无论淡水渔业资源还是海洋渔业资源均是如此。世界范围内水产养殖业的发展很好地缓解了这一问题。网箱养殖、集装箱养殖、集约化池塘养殖还是循环水养殖都为满足人们对水产品的消费和解决世界范围内的粮食安全问题做出了重要贡献。然而,绝大多数的这些水产养殖模式缺乏水体原位生物调控技术及尾水处理技术的应用。这使得养殖高峰期,水产养殖业面临着高浓度含氮废水的排放压力。本文分别研究了两种生物强化方法,生物浮床（薄荷）和组合填料（醛化丝）在池塘养殖中的应用。重点研究了其对浮游细菌群落,特别是氨氧化细菌群落及生物量的影响,研究了其各自对水质指标的影响。1.组合填料和浮床种植薄荷对养殖池塘浮游细菌群落的影响本研究中,采用高通量测序技术对采用了组合填料和浮床种植薄荷的草鱼及鲢鱼养殖池塘中浮游细菌群落进行了研究。经分析,共获得44个门或类的细菌群落,其中相对丰度较高的门或类包括变形菌门（Proteobacteria）（37.82%）、放线菌门（Actinobacteria）（14.14%）、Un-classified bacteria（11.35%）、拟杆菌门（Bacteroidetes）（8.34%）和疣微菌门（Verrucomicrobia）（6.57%）。差异分析表明 BRC1、Diapherotrites,Elusimicrobia,Euryarchaeota、Spirochaetes和Synergistetes 在对照塘中的相对丰度较高;而 Aminicenantes、Cyanobacteria、Deinococcus-Thermus 和Ignavibacteriae在组合填料处理塘中的相对丰度较高;Microgenomates,Thaumarchaeota和Thermotogae在浮床种植薄荷塘中的相对丰度较高。对从属于Acidobacteria门、Actinobacteria 门、Bacteroidetes 门、Chloroflexi 门、Planctomycetes 门、Proteobacteria 门和Verrucomicrobia门的一些属的分析揭示了它们在氮素降解的功能和机理。在浮床薄荷塘和组合填料处理塘之间进行比对表明,浮床薄荷处理塘水中细菌群落的丰富度、多样性等指标均显著高于组合填料处理塘;两者对水质指标的影响则相反,组合填料悬挂塘更有利于水质的改善。2.组合填料（醛化丝）及益生菌辅助对养殖系统水中浮游细菌群落的影响研究-一微宇宙模拟试验本研究中,分别设对照组、组合填料悬挂组、组合填料悬挂结合益生菌（乳酸菌、具有异养硝化功能的假单胞菌）组,采用高通量测序技术对对照组、组合填料悬挂组合组合填料+益生菌组处理组水中的浮游细菌群落进行了解析,采用荧光定量PCR对细菌丰度进行了研究。最终我们得到31个细菌门,其中丰度较高的包括变形菌门（Proteobacteria）（45.36%）、硬壁菌门（Firmicutes）（13.62%）、拟杆菌门（Bacteriodetes）（9.6%）放线菌门（Actinobacteria）（7.28%）、酸杆菌门（Acidobacteria）（3.87%）、浮霉菌门（Planctomycetes）（2.94%）、疣微菌门（Verrucomicrobia）（2.79%）和绿弯菌门（Chloroflexi）（2.63%）。组合填料的使用及益生菌辅助对总体水平的细菌群落多样性及细菌丰度影响不显著,但对水质指标产生了影响。相关分析表明,细菌群落多样性和水质总氮、高锰酸盐指数、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和溶氧显著相关。表明,组合填料及益生菌辅助尽管对基于高通量测序水中细菌群落组成影响不显著,但对具体的一些功能性细菌,如氮循环细菌,产生了一些影响,从而使水质指标得到了改善。3.浮床种植薄荷对养殖池塘水中氨氧化细菌群落时空分布的影响在本研究中,薄荷被用于在养殖池塘中进行浮床栽培,研究其对水中氨氧化细菌群落的影响。具体包括鲢鱼（HHypophthalmichthys molitrix）和草鱼（Ctenopharyngodon idella）集约化养殖池塘。水样DNA提取后,选择用于扩增氨氧化细菌的引物对CTO 189f-GC和 CT0654r对水中总DNA进行扩增,采用变性梯度凝胶电泳技术（denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE）对氨氧化细菌群落进行解析,采用荧光定量PCR技术对基因丰度进行研究。结果表明:水中“属”水平的氨氧化细菌优势菌群包括 Brevundimonas,Pseudarthrobacter,Methylobacillus,Methylophilus,和 Ralstonia。荧光定量PCR结果表明,浮床种植薄荷池塘氨氧化细菌基因丰度在一定程度上有所下。和对照塘相比,薄荷种植池塘水质指标中高锰酸盐指数（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）氨氮（NH4+-N）和叶绿素a的浓度均有所下降。4.组合填料对具有产甲烷功能的氨氧化细菌群落的影响——微宇宙试验在研究组合填料对淡水养殖系统中的氨氧化细菌群落研究过程中,发现大量的氨氧化细菌同时是产甲烷菌。在此基础上,对这些具有产甲烷功能的氨氧化细菌进行的多样性、分布状况及功能进行了分析。本试验中,采用巢式PCR-DGGE技术对组合填料对氨氧化细菌群落的影响进行了研究。对得到的5个优势氨氧化细菌组分（KB.13,KB.15,KB.16,KB.17 和 KB.18）进行解析表明,其分别对应Methylobacillus,Stanieria,Nitrosomonas,和Heliorestis。同时主要为具有产甲烷功能的类群。表明,水产养殖系统中氨氧化和甲烷产生这两个通路之间具有紧密的联系。RDA分析还表明,这些具有产甲烷功能的氨氧化细菌群落与水质因子总氮、高锰酸盐指数、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和溶解氧之间的相关性显著。