微藻调控凡纳滨对虾工厂化养殖系统碳、氮效果研究

来源 :大连海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baomeng999
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凡纳滨对虾饲养周期短、易存活,是我国主要养殖对虾品种之一。工厂化养殖模式是一种集约化高密度养殖模式,土地利用率高,可显著提升对虾养殖产量,但也存在着较大的环境调控压力。随着养殖密度的不断提高,过量的饲料投喂导致对虾养殖系统中水环境调控压力巨大,尤其是对虾工厂化养殖过程中养殖废物的不断积累对凡纳滨对虾健康养殖造成重大影响,仅靠增加换水量的调控方式不仅会加大成本,对环境造成的污染也会不断加大。为解决以上问题,利用微藻调控养殖系统碳、氮等元素,优化养殖环境,开展如下研究:针对凡纳滨对虾工厂化换水和循环水两种代表模式,监测养殖系统水环境特征,利用高通量测序技术分析养殖系统微藻群落组成特征;利用不同浓度的微绿藻(Picochloru m)(1*10~4、2*10~4、4*10~4cells/ml,各处理组分别命名为KH_1、KH_2、KH_4,对照组K H_D)和不同种类的微藻(小球藻、卵囊藻、牟氏角毛藻,依次命名为RZ_Q、RZ_L、R Z_J,对照组RZ_D)优化对虾养殖水环境,通过计算投喂量、收获对虾重量以及收集沉积物等方法统计养殖系统碳收支情况,分析添加微藻对微藻群落、水质指标、碳收支、对虾生长的影响;利用三种微藻与芽孢杆菌等益生菌分别设置有益藻组(zao)、有益菌组(j un)、菌藻混合组(hun)调控对虾养殖水环境,分析各处理组对对虾养殖系统水质优化、微生物群落、对虾生长的影响。主要研究结果如下:1、对虾工厂化养殖系统微藻群落特征在属水平上分析两种对虾养殖模式微藻群落特征,换水模式中7%~20%的微藻无法分类或者占比极低。其中相对丰度前三的优势种群包括小环藻属(Cyclotella,19.45%)、微拟球藻(Nannochloropsis,15.74%)、聚球藻属(Synechococcus,6.84%);循环水养殖模式中约6%~40%的微藻无法分类或者占比极低。循环水养殖模式优势物种也包括微拟球藻(9.96%~25.4%),与换水组相比,优势种群结构发生了变化,优势种群增加了unclassifi ed_f__Akkermansiaceae(低循环率组,8.61%)、蓝枝藻属(Hyella,中循环率组,9.06%),且无法分类或者占比极低的微藻占比增加约20%,微拟球藻的占比为9.96%~25.4%。不同浓度微藻对微藻群落结构的影响,KH_D组绝对优势种群为等鞭金藻属(Isochrysis,69.59%),相对丰度显著高于KH_1、KH_2、KH_4(P<0.05),在养殖水体接种微藻后,KH_1、KH_2、KH_4组绝对优势种群皆为微绿藻属(Picochlorum),相对丰度分别为70.03%、71.69%、95.65%,且显著高于KH_D中微绿藻属的相对丰度(P<0.05)。KH_1组物种多样性、丰富度最高,但KH_2、KH_4组的物种多样性、丰富度均低于KH_D组。不同种类微藻对微藻群落结构具有显著影响,RZ_D组属水平相对丰度占比高于10%的物种包括微拟球藻(20.14%)、等鞭金藻属(25.75%),接种不同微藻对养殖水体微藻群落结构产生了一定影响,RZ_Q、RZ_L、RZ_J组微拟球藻相对丰度发生了显著变化,分别为95.79%、41.52%、8.24%,与对照组相比,RZ_Q、RZ_L组提高了75.65%、21.38%,RZ_J组降低了11.9%。不同养殖模式,以及在对虾养殖系统接种微藻均能显著影响水环境微藻群落特征,改变优势种群结构。2、对虾工厂化养殖系统基于微藻的水环境调控接种不同浓度的微绿藻皆可提升对虾养殖水环境,其中KH_4组对氨氮、亚硝酸盐、磷酸盐和COD去除效果最好,去除率分别为68.99%、85.57%、72.4%和60.82%;KH_4组对虾生长效果最好,生长率、特定生长率以及存活率分别为510.99%、6.03%、96.67%,各处理组凡纳滨对虾肝胰腺溶菌酶(LZM)和超氧化物歧化酶(SOD)酶活力与对照组相比分别提高了16.93%~73.74%、31.73%~78.05%。接种不同种类的微藻的处理组(RZ_Q、RZ_L、RZ_J)与RZ_D组相比,氨氮、亚氮、磷酸盐水平最高分别可降低86.37%、75.41%、78.63%,其中对水体COD也能降低50%以上;在对虾生长以及免疫相关酶活力方面,接种微藻的实验组均优于RZ_D组,与RZ_D组相比,凡纳滨对虾肝胰腺LZM、SOD酶活力最高提高了85.49%(RZ_J)、79.18%(RZ_Q),RZ_Q组对虾特定生长率最高(7.77)。利用微藻调控对虾养殖水环境能有效改善水质,能显著提升对虾免疫相关酶活力,提高对虾的增长率、特定生长率和存活率(P<0.05)。3、对虾工厂化养殖系统碳收支研究本研究中对虾养殖系统碳投入主要包括饲料投入、微藻添加以及虾苗投入;碳支出主要包括沉积物支出(残饵粪便、虾壳、池壁残留等)、对虾生长利用支出、浮游植物初级生产支出、水呼吸支出(微藻呼吸、浮游动物呼吸、细菌呼吸)、对虾呼吸支出、有机碳支出(DOC、POC)等。分析接种不同浓度微藻调控养殖系统中碳收支情况,其中碳投入部分各处理组均以饲料投入为主(占比89%以上),微藻添加投入占比约为0%~1.58%,虾苗投入占比约8.95%。四个处理组碳支出部分均以对虾生长利用支出、呼吸作用支出为主。KH_D组各部分支出依次为沉积物支出30.18%、对虾生长利用支出25.87%、浮游植物初级生产支出4.49%、呼吸作用支出36.06%、有机碳支出3.41%。在养殖水体接种不同浓度微藻,对虾生长利用支出部分占比最高提高了8.45%(KH_2),浮游植物初级生产支出部分占比最高提高了11%(KH_4)。分析接种不同种类微藻调控养殖系统中碳收支情况,碳投入部分同样以饲料投入为主(97%以上),微藻添加投入占比约为0%~1.68%,虾苗投入占比约0.52%。碳支出部分中RZ_D组各部分支出占比依次为沉积物支出30.91%、对虾生长利用支出29.78%、浮游植物初级生产支出7.26%、呼吸作用支出29.44%、有机碳支出2.61%。接种微藻的处理组(RZ_Q、RZ_L、RZ_J)各部分支出有一定变化,其中沉积物支出占比下降了9.86%~16.65%,浮游植物生产支出占比提高了7.25%~8.93%。呼吸作用支出占比也有一定提高(2.68%~6.75%)。本研究中RZ_Q组微藻固碳效果最好,微藻投入为养殖系统碳投入的0.90%,但占养殖系统碳支出的7.72%。KH_4组与RZ_Q、RZ_L、RZ_J组相比,各部分支出占比较小(5%以内),在对虾养殖系统接种微藻能显著影响养殖系统碳支出。4、菌、藻调控对凡纳滨对虾养殖水体及其生长影响在水质调控方面,与对照组相比,有益菌组、有益藻组、菌藻混合组均能有效去除凡纳滨对虾养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐、活性磷酸盐和化学需氧量(COD),其中有益藻组对氨氮、亚硝酸盐、COD去除效果最佳,试验结束时,相对于对照组分别降低了95.61%、65.86%、51.45%,有益菌组对活性磷酸盐去除效果最佳,相比对照组降低了89.94%;高通量测序分析显示,各处理组绝对优势菌群均为红杆菌科(Rhodobacteraceae),红杆菌科相对丰度分别为:有益菌组43.30%、有益藻组48.66%、菌藻混合组73.03%、对照组66.87%,有益菌和有益藻的添加皆提高了微生物群落的多样性、改变了微生物群落结构(P<0.05),有益菌的添加显著提升了有益菌组芽孢杆菌科(Bacillaceae)的相对丰度(3.69%);在对虾生长及免疫相关酶活力方面,三个处理组均不同程度的提高了对虾肝胰腺SOD、L ZM酶活性,促进了对虾的生长,其中有益藻组和有益菌组对对虾酶活和生长的促进作用显著高于菌藻混合组和对照组(P<0.05)。
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