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生物絮团技术是当前水产健康养殖的先进技术,也是当前的研究热点之一。该技术通过添加有机碳源,调节合适的C/N比,增加水体中的曝气量,提高水体中异养细菌的数量,利用微生物同化无机氮,将水体中的氨氮等养殖代谢产物转化成细菌自身成分,迸一步通过细菌等絮凝成颗粒物质以供养殖生物摄食利用,同时起到调控水质、促进营养物质循环、降低饲料系数的作用。 本研究在不换水条件下在50L水体中模拟放养凡纳滨对虾(Litope naeusvannamei)30尾(4g/尾),并按C/N=15添加碳源,探讨不同投饲率(3.8%、9.8%、13%、15%)和不同碳源种类(葡萄糖、蔗糖、糖蜜)对生物絮团形成过程和养殖水质的影响,同时采用实时定量PCR技术探索生物絮团中反硝化过程重要反应酶基因(nirK,nirS)量的变化,采用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析环境因子(pH,NH4+-N,NO2--N,NO3--N)与基因数目的相关性,分析基因变化的主要影响因子。 (1)生物絮团培养结果显示,絮团在5天内形成;在培养期间,絮团颜色由淡黄色向橙黄色、棕黄色、黄褐色转变;絮团结构疏松,主要由异氧细菌、有机质、藻类等聚集成团,浮游生物大多附着在表层;生物絮团的中位径40天的变化规律为先增大后变小,不同碳源添加的生物系统中生物絮团粒径达到峰值的时间不一致,其中葡萄糖添加的试验组在第25天达到峰值,糖蜜添加组在第30天达到峰值,蔗糖添加组在第35天达到峰值。其中蔗糖添加组的粒径最大达到400μm左右。 (2)综合絮团生物指标和水质理化因子,实验结果显示,投饲率为9.8%和13.0%的处理组絮团沉积量(FV)和总固体悬浮颗粒物浓度(TSS)显著大于对照组(P<0.05);处理组水体中无机氮浓度在中后期明显低于对照组,其中投饲率为9.8%和13%两个水平处理组水体中无机氮浓度更低。投饲率为13.0%的蔗糖添加组的FV和TSS在前40天显著大于其他所有组(P<0.05),同时FVI在第30天达到峰值381mL/g,显著高于其他组。对水质的影响方面,结果显示添加葡萄糖或蔗糖可以使水体中的氨氮、亚硝盐氮和硝酸盐氮在实验期间维持在较低的水平,其中投饲率为13.0%的蔗糖添加组的综合效果最优。综上,从生物絮团生成和水质控制上考虑,高密度凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖系统中应用生物絮团技术时选择投饲率13.0%,以蔗糖为碳源能达到最佳的效果。 (3)亚硝酸还原酶功能基因(nirK,nirS)的定量及其与环境因子的关系。本研究中功能基因nirK和nirS的检出率达100%,nirK和nirS的数量级为9或8。 ①nirK基因:试验组的基因拷贝数在第30天达到峰值,F3S组别的基因拷贝数数量最高,达到2.03×109copies/g,各组别的基因拷贝数情况为蔗糖组>葡萄糖组>糖蜜组>对照组。 ②nirS基因:所有试验组的基因拷贝数在第30天达到峰值,其中F3S组别的基因拷贝数数量最高,达到8.78×109copies/g,各组别的基因拷贝数情况为蔗糖组>葡萄糖组>糖蜜组>对照组。 ③RDA分析的结果显示,环境因子pH对亚硝酸还原酶功能基因(nirS,nir)数目的影响随着时间的变化产生波动情况;环境因子NO3--N与亚硝酸还原酶功能基因(nirS,nirK)丰度的相关性大于环境因子NO2--N;nirS基因与环境因子的相关性在整个养殖周期中存在波动情况,表明nirS基因与环境因子的关系存在环境和地点等的特异性。同种碳源添加的实验体系中亚硝酸还原酶功能基因(nirS,nirK)丰度的差异性小,不同碳源添加的以及无碳源添加体系之间的差异性较大。