低盐度条件下生物絮团的营养组分及凡纳滨对虾和银鲫对其摄食效率的研究

通过用稳定同位素^(15)N标记生物絮团菌体蛋白,研究了低盐度(1.08±0.07)‰海水混养模式下生物絮团的营养成分以及凡纳滨对虾、银鲫对生物絮团的摄食.结果表明:生物絮团能够将水体氨氮和亚硝氮固定为自身的有机氮;生物絮团含有养殖生物生长所需要的基本营养物质.而银鲫和凡纳滨对虾可以固定生物絮团中的有机氮为自身蛋白,即单位体重银鲫和凡纳滨对虾日固定氮量分别为(104.92±30.91)mg·kg^(-1)和(135.6±24.17)mg·kg^(-1),相当于单位体重银鲫和凡纳滨对虾每天摄食的生物絮团干重为1 907.36 mg·kg^(-1)和2 465.1 mg·kg^(-1),且鱼虾混养能够促进凡纳滨对虾对生物絮团的摄食;同时银鲫与凡纳滨对虾的生物排氮作用和生物絮团的固氮作用能够促进养殖池塘的氮循环;实验末期鱼虾组中总氨氮、亚硝酸盐氮含量显著降低,保持在(0.03±0.01)mg·L^(-1)和(0.325±0.035)mg·L^(-1).

基于PCR-DGGE技术分析生物絮团的细菌群落结构

在草鱼养殖过程中添加碳源(葡萄糖)维持水体C∶N为20∶1以培养生物絮团,通过对生物絮团细菌群落构成进行种类鉴定来评价生物絮团中功能微生物的组成。采用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)技术分析生物絮团形成第5、10和15天的细菌群落结构。DGGE指纹图谱结果分析表明:第5天和第10天的相似性最高,达67.4%;第5天和第15天相似性系数最低仅为40.5%。第10天时微生物多样性最高,第15天时多样性最低。对DGGE指纹图谱特征条带进行回收、克隆测序,结果表明,生物絮团培养过程主要微生物类群隶属于以下6个纲:α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、放线菌纲(Actinobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)、拟杆菌纲(Bacteroidetes),其中α-、β-及γ-变形菌占据主要位置。α-proteobacteria为3个阶段的共有优势菌,第5天时特异菌包括食酸菌属(Acidovorax)、气单胞菌属(Aeromonas)、土壤杆菌属(Agrobacterium),第10天和15天分别为芽孢杆菌属(Bacillus)与红球菌属(Rhodococcus)。研究首次发现,生物絮团应用于淡水养殖系统时细菌的组成和多样性都极其丰富,通过结合分析这些微生物的功能特点,为生物絮团技术在实际养殖生产中的进一步应用奠定基础。

生物絮团培养过程中养殖水体水质因子及原核与真核微生物的动态变化

在草鱼（Ctenopharyngodon idetta）养殖系统中维持碳氮比为20：1、水温（26．0~2．3）℃、pH7．2-7．8，24h不间断供氧以形成生物絮团，监测培养过程中养殖水体总氮（TN）、总固体悬浮物（TSS）浓度、碱度的动态变化及分析生物絮团的营养组分，并应用PCR．DGGE技术研究生物絮团的原核及真核微生物组成和动态变化。养殖水体TN变化范围为6．65-11．15mg／L，第9天达到峰值（10．11±1．05）mg／L，第12天后和第0天时的TN水平无显著性差异（P〉0．05）；TSS浓度在第9天达到最大值（419．67±11．5）mg／L，第15天后TSS稳定维持在244．67mg／L；碱度变化范围为136．68-239．20mgCaCO3／L，第6天达到峰值后逐渐下降并趋于平稳。生物絮团的粗蛋白含量为30％（干重）。生物絮团原核微生物主要由变形菌门（Proteobacterium）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和某些未知不可培养的细菌组成，蓝细菌（Cyanobacterium）只存在于生物絮团培养前期（第0、5、10天），产碱菌科细菌（A1caligenaceae）存在于生物絮团形成的整个过程，且是第5、10、15天的优势菌。组成生物絮团的真核微生物隶属于原生动物门的斜叶虫属（Loxophyllum）、隐藻纲的隐鞭藻科（Cryptomonadaceae）及Goniomonas属、硅藻纲的双头菱形藻属（Nitzschia）。其中双头菱形藻属为絮团培养初始第0天到15天特有；斜叶虫属在絮团培养后期分布较多。结论认为，生物絮团系统在养殖的15d左右达到稳定运行的状态，能有效调节养殖系统菌藻分布，控制养殖水质，维持整个系统的平衡与良性发展。

生物絮团在凡纳滨对虾封闭养殖试验中的形成条件及作用效果

本研究尝试将生物絮团技术应用到凡纳滨对虾试验性封闭养殖系统中,筛选生物絮团养殖所需的适宜碳源及其添加量,在此基础上研究生物絮团养殖系统中凡纳滨对虾的适宜养殖密度。结果表明,在养殖密度为150和300尾/m2的凡纳滨对虾养殖系统中,每天按照饲料(蛋白含量42%)投喂量的77%添加蔗糖,生物絮团4d即可形成,在84d的养殖期内,养殖水体的氨氮和亚硝酸氮浓度均维持在较低水平,对虾成活率在80%以上,取得较好的养殖收获。

不同放苗密度凡纳滨对虾生物絮团养殖的环境和产出效应

本研究尝试将生物絮团养殖技术(Bio-floc aquaculture technology,BFA)应用到凡纳滨对虾高密度养殖系统中,研究生物絮团在凡纳滨对虾不同放苗密度下的水质调控、对虾生长及存活等方面的作用效果。试验将200、400和600尾/m2的放苗密度分为传统养殖组(TF200、TF400和TF600)和絮团养殖组(BFA)(BF200、BF400和BF600)共6组,分别在18个室内水泥池中进行,其中BFA组通过添加益生菌和赤砂糖培养生物絮团,并在养殖过程中极少换水,而传统养殖组进行传统换水养殖管理。经过113d的养殖试验,随着放苗密度的增加,水质、对虾存活率和对虾特定增长率逐步下降,然而BFA在400尾/m2的凡纳滨对虾封闭式养殖中有良好效果。与400尾/m2的传统养殖组(TF400)相比,400尾/m2的BFA组(BF400)在养殖过程中生物絮团平均形成量提升3.25倍;水体中的亚硝酸氮和氨氮平均含量分别降低67.9%和72.7%,而用水量只有传统养殖组的33%左右;对虾的体重、存活率、特定生长率及单位产量分别提高了14.5%、156.3%、2.4%和194.1%;400尾/m2的BFA组对虾单位产量达到4.01±0.94kg/m2,具有最好的环境和产出效应。

基于生物絮团技术的碳源添加对池塘养殖水质的影响

为研究基于生物絮团技术的碳源添加对池塘养殖水质的影响,分别在长春、沈阳、天津选取养殖水体中氨氮、亚硝酸盐氮浓度较高的池塘,实时测定水体中氨氮浓度,并按照公式计算出所需碳源(糖蜜)添加量,用养殖池塘水溶解均匀后全池泼洒。结果发现,添加碳源后,在长春养殖站,试验组氨氮有明显下降趋势,而对照组逐渐升高;在沈阳养殖站,实验组亚硝酸盐氮有下降趋势,但对照组缓慢升高,实验组的COD一直处于下降趋势,对照组COD先降低后升高;在天津养殖站,试验组氨氮有明显下降趋势,而对照组却一直升高。研究结果表明,向水体中添加碳源可以明显降低池塘水体中过高的氨氮,并对降低亚硝酸盐氮和COD有一定的作用。

生物絮团中异养亚硝化菌的分离鉴定及其特性

采用富集培养、分离纯化等微生物学手段,从对虾养殖池的生物絮团中筛选出两株对氨氮具有高转化率的菌株.16S rRNA测序及系统发育分析结果表明,两株菌均属于盐单胞菌属,菌株2011072708与食物盐单胞菌Halomonas alimentaria有99％的同源性,而菌株2011072709与胜利盐单胞菌H.shengliensis有100％的同源性.比较研究了两株菌在不同温度、盐度、pH、碳氮比条件下对氨氮的转化率,菌株2011072708在温度37℃、盐度30～40、pH 8、碳氮比28的条件下对氨氮的转化率最高;菌株2011072709在温度27～42℃、盐度40～50、pH 6、碳氮比21的条件下对氨氮的转化率最高.研究结果表明,胜利盐单胞菌（2011072709）对温度、盐度、pH、碳氮比等各方面的适应性优于食物盐单胞菌（2011072708）,更适合在生物絮团技术中得到应用.

生物絮凝技术处理水产养殖用水效果的初步研究

在水产养殖中应用生物絮凝技术（BFT）,可以将养殖过程中产生的残饵和粪便转化为可被部分养殖对象重新摄食的絮体饵料,而且在絮凝体形成过程中对水体氨氮等物质的去除有明显作用。试验在自建的生物絮凝反应器中分别接种活性污泥和枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）,研究絮凝体形成过程中主要水质指标的变化情况。结果表明：接种活性污泥的装置中,氨氮、亚硝酸盐氮的去除率分别为72.25%、94.04%;接种枯草芽孢杆菌的装置中,氨氮、亚硝酸盐氮的去除率分别为81.53%、97.89%;同时接种活性污泥和枯草芽孢杆菌的装置中,氨氮、亚硝酸盐氮的去除率分别为40.85%、63.19%;对照装置中不接种任何物质,氨氮、亚硝酸盐氮的去除率分别为11.41%、70.56%。分别接种活性污泥和枯草芽孢杆菌的装置在去除氨氮、亚硝酸盐氮方面较好。试验装置中所形成的絮体颗粒直径在0.1~1.0 mm,粒径大小适合作为部分养殖鱼类稚鱼期的开口饵料。

三种凡纳滨对虾养殖模式的水质特征及养殖效果

本实验研究日常规换水（1次,总水体的1/3）、循环水和＂生物絮团＂三种凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei养殖模式中,水质指标的变化规律及对虾的存活与生长。在水温22~28℃、溶氧6mg/L左右、盐度6.8~8.9条件下,将体长为（2.70±0.15）cm的仔虾分为3组,饲养在6个容积为200L的圆形水槽中,每槽30尾（167尾/m3）,养殖80d。结果表明：3组水中氨氮含量均先升后降,后期稳定,各组氨氮含量的峰值分别为0.68mg/L、0.39mg/L和0.83mg/L;日常规换水组中的亚硝酸盐含量呈波动上升,中期时达到峰值1.63mg/L,而后下降至（0.85±0.03）mg/L左右波动,而循环水和＂生物絮团＂组的亚硝酸盐含量始终稳定在0.1mg/L左右;循环水组中的硝酸盐含量一直在累积上升,至实验结束时达到峰值3.9mg/L,而其他两组水中的硝酸盐含量基本未检出;3组的COD值均呈现波动上升趋势,上升幅度为：＂生物絮团＂组〉日常规换水组〉循环水组,各组峰值分别为13.33mg/L、11.41mg/L和14.41mg/L;养殖过程各组水体p H在7.6~8.6之间,日常规换水组p H维持在8.3左右,其他两组则呈下降趋势,至实验结束时出现最小值,分别为7.6和7.76。日常规换水、循环水和＂生物絮团＂组中对虾的存活率分别为78.33%、91.67%和93.33%,日常规换水组与其他两组差异极显著（P〈0.01）;对虾平均出池体质量分别为（7.23±0.8）g、（7.48±0.2）g和（8.26±0.06）g,＂生物絮团＂组与其他两组差异极显著（P〈0.01）。

生物絮团对仿刺参幼参消化与免疫酶活性的影响

水温18.2~21.9℃,盐度30--32,在室内200 L塑料水槽中添加不同的碳源（葡萄糖、蔗糖、玉米淀粉、地瓜粉等）形成生物絮团,养殖体重（0.9±0.1）g/只的仿刺参（Apostichopus japonicus）幼参2个月,探讨水体中的生物絮团对其体内主要消化酶和免疫酶活性的影响。结果表明,养殖水体中添加淀粉、蔗糖有利于提高幼参体内消化酶（淀粉酶、蛋白酶）的活性。复合碳源组（葡萄糖∶果糖∶蔗糖∶玉米淀粉∶地瓜粉=0∶3∶4∶2∶1）,幼参胃蛋白酶活性（10.63 U/mg）显著高于其它组,复合碳源更利于提高幼参胃蛋白酶活性。复合碳源组（葡萄糖∶果糖∶蔗糖∶玉米淀粉∶地瓜粉=1∶2∶4∶1∶2）,幼参体壁中ALP活性最高,为2.66 U/mg;而玉米淀粉组中,幼参体液中SOD活性（204.66 U/mg）显著高于其他各试验组（P〈0.05）。添加碳源后制得的生物絮团可以提高幼参机体的免疫功能。

一株絮凝剂产生菌的分离鉴定及其絮凝条件优化

【目的】从养殖水体的生物絮团中分离鉴定产絮菌,并对其絮凝条件进行优化。【方法】采用五点采样法采集生物絮团样品,平板划线法分离细菌,以4g/L高岭土悬浊液为絮凝率测定系统,根据目标菌株的形态特征、API系统鉴定以及16SrRNA序列分析以鉴定其种属,建立生长曲线以得到絮凝活性最佳培养时间,采用单因素试验方法对其培养条件(培养基初始pH、培养温度、摇床转速)和絮凝条件(高岭土悬浊液pH、发酵液投加量、助凝剂)等进行优化。【结果】分离筛选得到1株絮凝菌菌株G201441,该菌属于苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)(GenBank登录号为KP747687);培养48h后其发酵液絮凝效果最好;该菌最佳培养条件为:培养基初始pH值8.0,培养温度30℃,摇床转速150r/min;最佳絮凝条件为:高岭土悬浊液pH值7.0,发酵液投加量8%(体积分数),助凝剂为Ca2+。【结论】筛迭得到的产絮菌G201441具有较高的絮凝活性,最适条件下其发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率可达92%。

自生物絮团养殖池分离具有亚硝酸盐去除功能的细菌及其鉴定和特性

从凡纳滨对虾生物絮团养殖池排水渠中分离出一株对亚硝酸盐具有高效去除能力的菌株(201107290102),16S r RNA序列分析结果显示,该菌株与美丽盐单胞菌(Halomonas venusta)的相似度高达99%,初步鉴定为美丽盐单胞菌。其去除亚硝酸盐最适条件为碳氮比(C/N)=15、温度37℃、初始p H 10.0、盐度40,最高去除率达91.7%。研究结果表明,该菌株能高效利用亚硝酸盐,可改良生物絮团养殖环境。

微生物絮凝剂在水产养殖废水处理中的应用展望

微生物絮凝剂可降解、易分离,降解产物对环境无毒无害,不产生二次污染,广泛应用于水处理中。本文综述微生物絮凝剂产生菌(絮凝菌)的种类与培养、絮凝机理及其在工农业污水处理中的应用,尤其是在水产养殖废水处理中的应用,提出构建以生物絮团技术为基础的我国节水减排型池塘养殖模式。

生物絮团技术对室内培育小规格罗非鱼种的影响

本试验以罗非鱼鱼种[体质量(15.1±0.80)g]为对象,在罗非鱼养殖废水中添加合适的C:N,培养生物絮团,饲养罗非鱼鱼种,研究生物絮团对罗非鱼鱼种养殖效果。采用生物絮团的养殖系统培育罗非鱼鱼种,以不使用生物絮团系统的饲喂组为对照,56 d后,探讨生物絮团对罗非鱼鱼种生长性能、肌肉营养成分及水质的影响。结果显示:1生物絮团组罗非鱼鱼种增重率和特定生长率显著高于对照组(P<0.05)。2生物絮团组罗非鱼鱼种肌肉中粗蛋白含量显著高于对照组(P<0.05),粗脂肪含量相反(P<0.05),两组间水分和灰分无显著性差异(P>0.05)。3生物絮团可显著降低养殖水体氨氮含量(P<0.05),试验结束时生物絮团组水体中的氨氮含量比试验前含量下降了35.8%,对照组上升了44.7%。生物絮团完全可以作为一种蛋白饵料被罗非鱼鱼种摄食利用,提高生长性能,对实现养殖水体的重复利用具有重要意义。

自絮凝酵母颗粒连续发酵生产酒精的新工艺

用既有优良酒精发酵性能，又具有强自絮凝能力的融合酵母株ＳＰＳＣ，在单釜有效容积为１０ｍ３的四釜并联气升环流悬浮床生物反应器系统中，进行了连续发酵生产酒精的研究。以玉米为原料，双酶法制糖，过滤得到清糖液作为底物，在稀释速率为０１／ｈ的条件下，终点发酵液中酒精浓度为７０～８０ｇ／Ｌ，残余还原糖和残余总糖分别为２～３ｇ／Ｌ和３～５ｇ／Ｌ，悬浮床反应器的设备生产强度达到７～８ｇ（ＥｔＯＨ）／（Ｌ·ｈ）。

生物絮团在斑节对虾养殖系统中的形成条件及作用效果

为确定斑节对虾(Penaeus monodon)养殖系统中生物絮团形成所需的最适碳源及添加量,试验选取葡萄糖、蔗糖、糖蜜3种碳源按碳(C)与氮(N)比(C/N)为20∶1添加,再按日投饲量的0%、25%、50%、75%和100%添加蔗糖,以期获得其最适添加量。结果显示,添加3种不同糖作为碳源均可以显著提高斑节对虾的特定生长率(P<0.05),而添加蔗糖可以显著提高斑节对虾的成活率(P<0.05);与其他组相比,添加75%的蔗糖组可以显著提高斑节对虾的特定生长率和成活率(P<0.05),促进异养细菌和浮游植物的繁殖,水体氨氮(NH4-N)、亚硝酸氮(NO2-N)等有害物质的浓度较低,过多的添加蔗糖却会起到反作用。结果表明添加75%的蔗糖最适合生物絮团在斑节对虾养殖系统中形成,并促进斑节对虾的生长。

硝化型生物絮团的驯化培养

为培养硝化型生物絮团、减少碳源投加、提高絮团效率并缩短培养周期,文章采用养殖废水排污口底泥为接种污泥培养生物絮团,通过逐渐减少碳源投加,开展了硝化型生物絮团的定向培养,并结合高通量测序分析了生物絮团菌群变化。结果显示,排污口底泥主要优势菌群与其他报道的异养生物絮团一致,具有良好的微生物菌群基础,能够在7 d 内形成出水稳定的生物絮团。随着碳源减少,生物絮团微生物菌群结构随之改变,32 d后形成硝化型生物絮团。高通量测序结果显示,接种污泥和硝化型生物絮团主要优势菌群均为变形菌门和拟杆菌门。在纲水平上,原始污泥优势菌群为Gammaproteobacteria (γ-变形杆菌属)、Bacteroidia (拟杆菌属)和Deltaproteobacteria (δ-变形杆菌属),而硝化型生物絮团优势菌群为Bacteroidia、Gammaproteobacteria 和Anaerolineae(厌氧绳菌属)。硝化型生物絮团硝化菌总相对丰度对比原始污泥有了较大提高,出水水质稳定,能有效调控养殖后期水质并降低养殖成本。

低C/N驯化生物絮团的自养和异养硝化性能研究

为减少生物絮团培养过程中的碳源添加和溶氧消耗,节约成本,逐步将C/N比值从15降至7.9,进行低C/N驯化培养。在此基础上,对低碳条件下培育的生物絮团在无外加碳源和碳源充足时的氮去除、NO_2^--N积累、碱度消耗等情况进行了研究,综合评价其自养硝化(autotrophic nitrification,AN)和异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)效能。结果表明,低C/N驯化的生物絮团具有较高的AN活性和HN-AD活性,对NH_4^+-N去除率分别达97.10%和100.00%。氨氧化过程为AN的限速步骤,比氨氧化速率为13.17 mg·(g VSS·d)^(-1),小于比亚硝酸盐氧化速率[29.20 mg·(g VSS·d)^(-1)],HN-AD的比氨氧化速率达40.28 mg·(g VSS·d)^(-1),约为AN过程的3倍。由于同步硝化反硝化的存在,HN-AD的碱度消耗(3.34 g碱度·g^(-1)NH_4^+-N,以Ca CO_3计)小于AN(4.30 g碱度·g^(-1)NH_4^+-N),且HN-AD的TIN去除率达53.69%。HN-AD的NO_2^--N积累较多,最多达2.62 mg·L^(-1),积累率为46.37%,AN的NO_2^--N最高仅0.47 mg·L^(-1),积累率为3.31%。研究结果可为生物絮团定向驯化及其在水产养殖水处理中的应用提供理论参考。

罗非鱼藻菌共处型生物絮团养殖系统的初步探究

为建立高效的生物絮团养殖系统,设置藻菌共处型(实验组)和全菌型(对照组)生物絮团系统。实验组提供光照度为(9 056.67±89.63)lx,昼夜节律为12L∶12D,对照组无光照。养殖吉富罗非鱼(GIFT,Oreochromis niloticus)114 d,对比生物絮团系统的水质、鱼体生长和非特异免疫酶活性。结果发现:实验组叶绿素a(Chl a)显著高于对照组,总氨氮和NO-2-N浓度均在罗非鱼可以耐受的范围;NO-3-N前期低于对照组,后期高于对照组;磷酸盐低于对照组,总悬浮固体颗粒物(TSS)高于对照组。实验组罗非鱼的成活率、饵料系数、末均质量、终末密度、增重率、特定生长率和蛋白质效率与对照组均无显著性差异。结果表明,藻菌共处型生物絮团养殖系统有利于控制NO-3-N和PO 3-4-P,减少饲料成本,适合罗非鱼生长。

一株功能益生菌的简易发酵及其在凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生物絮团养殖中的应用

对一株有脱氮作用的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)进行简易发酵,以对虾饲料及赤砂糖为培养基,通过正交实验及发酵条件优化,在对虾饲料3 g/L、赤砂糖6 g/L、接种量1×10~8 CFU/ml、发酵温度31℃、装液量40%条件下,发酵24 h可获得活菌数为1.16×10^(10) CFU/ml的发酵产物。使用发酵得到的巨大芽孢杆菌进行凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生物絮团养殖实验。结果显示,添加芽孢杆菌和赤砂糖的增强絮团组的絮团形成速度较添加赤砂糖的絮团组及传统养殖的对照组明显提升(P<0.05),整体上增强絮团组的亚硝酸氮水平与絮团组和对照组差异显著(P<0.05)。养殖结束时,添加巨大芽孢杆菌组的对虾体长、体重水平均显著高于另2组。本研究建立了一种简单可行的功能益生菌发酵方式,并验证添加功能益生菌可提高生物絮团技术在对虾养殖中的效果。