刺參池塘有機(jī)物降解菌固定化及其對(duì)水質(zhì)凈化作用研究.pdf

1、刺參(Apostichopus japonicus selenka)養(yǎng)殖業(yè)是我國(guó)新近迅速形成的一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益很高的產(chǎn)業(yè)。2009年我國(guó)全國(guó)刺參養(yǎng)殖面積達(dá)到15.5萬hm2,產(chǎn)量達(dá)到10.22萬t,產(chǎn)值超過200億元,成為我國(guó)北方海水養(yǎng)殖的重要特色支柱產(chǎn)業(yè)。然而,相對(duì)于其快速發(fā)展的養(yǎng)殖規(guī)模,與刺參養(yǎng)殖相關(guān)的相關(guān)研究、基礎(chǔ)設(shè)施、養(yǎng)殖方式還相對(duì)滯后,相繼出現(xiàn)了一系列問題,如種質(zhì)退化、養(yǎng)殖環(huán)境惡化、病害頻發(fā)等,嚴(yán)重阻礙了刺參養(yǎng)殖及其產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)

2、定、健康發(fā)展。研究刺參池塘養(yǎng)殖環(huán)境中殘餌和糞便等有機(jī)污染物的快速、安全降解途徑,對(duì)改善刺參池塘養(yǎng)殖環(huán)境條件、提高刺參的成活率和產(chǎn)量水平、促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。目前,微生態(tài)制劑憑借其無殘留、無毒副作用在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控和生境修復(fù)中已得到了廣泛應(yīng)用。然而,在刺參養(yǎng)殖的水質(zhì)環(huán)境調(diào)控中,微生態(tài)制劑的應(yīng)用卻還處于起步階段。刺參池塘中的土著微生物為微生態(tài)制劑在刺參養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供了廣闊的菌種資源,所以篩選出可以有效改善刺參池塘養(yǎng)殖

3、環(huán)境的有益微生物菌株,并生產(chǎn)出效果好、易保存的微生態(tài)制劑產(chǎn)品應(yīng)用到刺參池塘養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控中,有效改善并修復(fù)刺參養(yǎng)殖水體環(huán)境,對(duì)刺參健康養(yǎng)殖具有重要理論和實(shí)踐意義。本論文研究了多株分離自刺參養(yǎng)殖池塘的有機(jī)物降解菌的生物學(xué)特性,并進(jìn)行了分類鑒定。同時(shí),針對(duì)刺參底棲習(xí)性,進(jìn)一步對(duì)其中部分有機(jī)物降解菌的固定化方法進(jìn)行了研究和優(yōu)化,并比較了不同固定化方法對(duì)水質(zhì)凈化效果的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　 1四株刺參池塘有機(jī)物降解菌生物學(xué)特性及其

4、分類學(xué)鑒定
　　 結(jié)合采用形態(tài)學(xué)、生理生化指標(biāo)測(cè)定以及16S rDNA序列分析等方法對(duì)從刺參池塘篩選出的4株細(xì)菌CD、304、S2、S3進(jìn)行了分類學(xué)鑒定。其中,菌株CD被鑒定為蠟樣芽孢桿菌(B.cereus),菌株S2、S3被鑒定為枯草芽孢桿菌(B.Subtilis),菌株304被鑒定為幼小芽孢桿菌(B.infantis)。進(jìn)一步研究了各菌株之間的拮抗作用及溫度、pH和鹽度對(duì)各菌株生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,菌株CD、304和S2之間

5、沒有拮抗作用,但菌株S3對(duì)菌株304的生長(zhǎng)具有一定抑制作用。菌株CD的適宜生長(zhǎng)溫度為21～39℃,最適生長(zhǎng)溫度為24℃;菌株304適宜生長(zhǎng)溫度為21～39℃,最適生長(zhǎng)溫度為27℃;菌株S2和S3的適宜生長(zhǎng)溫度為27～39℃,最適溫度為27℃。菌株CD的適宜生長(zhǎng)鹽度范圍為0～35,菌株304適宜生長(zhǎng)鹽度范圍為0～15,最適生長(zhǎng)鹽度為5,菌株S2和S3鹽度耐受范圍最廣,適宜鹽度范圍為0～40。菌株CD、304和S2適宜生長(zhǎng)的pH值均為6.0

6、～9.0之間,菌株S3適宜生長(zhǎng)pH值為6.5～8.5之間。
　　 2刺參池塘有機(jī)物降解菌吸附法固定化研究
　　 本文以沸石粉等吸附劑作為固定化載體,對(duì)4株分離自刺參養(yǎng)殖池塘的有機(jī)物降解菌(菌株編號(hào)分別為DB11、304、S2和S3)的吸附法固定化技術(shù)進(jìn)行了初步研究,并比較了固定化后有機(jī)物降解菌對(duì)主要水質(zhì)參數(shù)的降解效果。結(jié)果表明,沸石粉對(duì)上述菌株菌體的吸附能力最強(qiáng)。固定化時(shí)間、溫度、pH和搖床轉(zhuǎn)速均顯著影響沸石粉對(duì)低溫菌株

7、DB11的吸附率(P＜0.05)。在本研究條件下,固定化時(shí)間90min、溫度16℃、pH值5.8和搖床轉(zhuǎn)速180rpm/min為沸石粉對(duì)DB11菌株的最佳固定化條件。與游離菌體相比,固定化低溫菌對(duì)COD、NH4+-N和NO2--N的降解率分別達(dá)到了56.2％、51.0％、78.3％,降解率則分別提高了11.2％、10.4％和5.29％;固定化常溫菌組合對(duì)COD的降解率達(dá)到了65.3％,降解率提高了22.4％。因此,以沸石粉作為載體對(duì)菌體

8、進(jìn)行固定化的技術(shù)在刺參池塘養(yǎng)殖的水質(zhì)和底質(zhì)環(huán)境修復(fù)實(shí)踐中可能具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
　　 3刺參池塘有機(jī)物降解菌包埋法固定化研究
　　 以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸鈉(SA)為包埋載體,并添加沸石粉、碳源,對(duì)2株分離自刺參養(yǎng)殖池塘的有機(jī)物降解菌(菌株編號(hào)分別為CD、DB11)的包埋法固定化技術(shù)進(jìn)行了初步研究,并比較了固定化后有機(jī)物降解菌及不同形式細(xì)菌制劑對(duì)主要水質(zhì)參數(shù)的降解效果。結(jié)果表明,固定化小球在添加碳源后能顯著提高菌

9、體對(duì)COD、NH4+-N和的NO2--N降解率(P＜0.05)。在本研究條件下,可溶性淀粉、細(xì)菌數(shù)量和沸石粉比例分別為12.5％、109cfu/g、1.5％時(shí),固定化菌株CD對(duì)氨氮的降解率最高。與游離復(fù)合菌體相比,固定化復(fù)合菌對(duì)COD、NH4+-N和N02--N的降解率分別達(dá)到了62.4％、65.5％、62.2％,降解率則分別提高了17.5％、13.0％和12.8％。向養(yǎng)殖廢水中添加沸石粉吸附的菌劑后,對(duì)COD、NH4+-N、NO2--