温度、盐度和光照度对菌-藻联合体系氮吸收的影响

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大量氮盐输入容易造成对虾养殖水体富营养化,是阻碍对虾健康养殖可持续发展的主要原因之一。因此,如何有效处理养殖水体中过量氮盐以维持健康水质环境已经成为对虾养殖行业需要攻克的主要课题。微藻和细菌在维持养殖生态系统动态平衡、加速物质循环、净化养殖水质中扮演着重要角色。一方面,细菌和微藻可有效吸收利用对虾养殖池溏中过量溶解态氮,减轻水体富营养化程度,对维持健康水质环境具有重要作用。另一方面,细菌降解有机质产生的二氧化碳可为藻类提供碳源,而藻类光合作用释放的氧气又可促进细菌呼吸代谢,二者相辅相成。利用菌藻共生系统可以有效处理养殖废水中的氮污染。因此,科学构建菌藻联合体系有可能成为改善对虾养殖水质环境,发展绿色健康养殖的新策略。本论文主要研究了不同的温度、盐度和光照度水平下侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)和威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)联合体系对氨氮、硝态氮和尿素吸收的规律。并通过正交实验进一步确定菌藻联合体系分别对氨氮、硝态氮和尿素吸收的最佳温度、盐度和光照度条件。实验结果如下:(1)温度、盐度和光照度对菌-藻联合体系氨氮吸收的影响温度、盐度和光照度对菌-藻联合体氨氮吸收速率影响显著(P<0.05)。菌-藻联合体对氨氮的吸收速率随着温度的增加而增加,在25~35℃有较高的吸收速率,为667.98~818.45μg·g-1·h-1;在盐度20时吸收速率达最大值,为400.26μg·g-1·h-1。在实验光照度范围内,菌-藻联合体对氨氮的吸收速率随着光照度的增加而增加,在8000lx时吸收速率达到最大值,为562.15μg·g-1·h-1。正交实验结果显示,菌-藻联合体吸收氨氮的最佳组合为温度25℃,盐度25,光照度4000 lx。菌-藻联合体中侧孢短芽孢杆菌和威氏海链藻对氨氮的平均吸收贡献率在实验温度范围内分别为7.5%和92.5%,在实验盐度范围内分别为19.1%和80.9%,在实验光照度范围内分别为9.6%和90.4%,威氏海链藻在菌-藻联合体吸收氨氮中占主要贡献。(2)温度、盐度和光照度对菌-藻联合体系硝态氮吸收的影响温度、盐度和光照度对菌-藻联合体硝态氮吸收速率影响显著(P<0.05)。温度为35℃时,菌-藻联合体对硝态氮的吸收速率达到最大为143.86μg·g-1·h-1。在盐度35时吸收速率最大值达22.95μg·g-1·h-1。菌-藻联合体对硝态氮的吸收速率随着光照度的增加而减少,在500 lx时吸收速率最大达7.37μg·g-1·h-1。正交实验结果显示,菌-藻联合体吸收硝态氮的最佳组合为温度30℃,盐度35,光照度500 lx。菌-藻联合体中侧孢短芽孢杆菌和威氏海链藻对硝态氮的平均吸收贡献率在实验温度范围内分别为11.2%和88.8%,在实验盐度范围内分别为10.8%和89.2%,在实验光照度范围内分别为23.1%和76.9%,威氏海链藻在菌-藻联合体吸收硝态氮中占主要贡献。(3)温度、盐度和光照度对菌-藻联合体系尿素吸收的影响温度、盐度和光照度对菌-藻联合体尿素吸收速率影响显著(P<0.05)。菌-藻联合体对尿素的吸收速率随着温度的增加先增加后减少,在25~35℃时吸收速率较高,为313.81~351.68μg·g-1·h-1。菌-藻联合体对尿素的吸收速率在盐度25时吸收速率最大值达264.21μg·g-1·h-1。菌-藻联合体对尿素的吸收速率随着光照度的增加而增加,在4000~8000 lx时吸收速率较高,为296.13~321.52μg·g-1·h-1。正交实验结果显示,菌-藻联合体吸收尿素的最佳组合为温度30℃,盐度35,光照度800 lx。菌-藻联合体中侧孢短芽孢杆菌和威氏海链藻对尿素的平均吸收贡献率在实验温度范围内分别为2.4%和97.6%,在实验盐度范围内分别为14.6%和85.4%,在实验光照度范围内分别为6.4%和93.6%,威氏海链藻在菌-藻联合体吸收尿素中占主要贡献。综上所述,侧孢短芽孢杆菌和威氏海链藻所构建的联合体系应用于对虾养殖池塘水质调控,可在高温、高盐和强光环境下实现对氨氮和尿素的有效吸收,在高温、高盐和弱光环境下实现对硝态氮的有效吸收,在改善我国华南地区对虾养殖池塘的水质中具有广阔的应用前景。
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