草鱼混养生态系统细菌生产力和群落结构的实验研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanlaiyizhizailiula
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草鱼(Ctenopharyngodon idellus)是我国淡水养殖的四大家鱼之一,因生长迅速,饲料来源广,草鱼养殖业具有广阔的市场前景,但传统养殖易导致草鱼的发病率高,成活率低,有较大的风险,草鱼与适当的种类进行混养,既可以提高经济效益,又可增强养殖生态系统内生物群落的空间结构和层次、优化调节生态结构、提高物质和能量的利用效率,是一种收益更高、更环保、更健康的养殖新模式。微生物虽然个体微小、构造简单,却是水生生态系统的重要组成部分。其中,细菌既是分解者,又是生产者,在水体的物质循环和能量流动及全球生物地球化学循环中都起着十分重要的作用,早已引起了广大学者的重视。本研究比较了不同草鱼混养模式的细菌生产力状况,研究了浮游动物摄食对细菌生产力的影响,并对不同养殖模式水体中细菌群落的多样性以及细菌群落结构与水质环境因子的相关性进行了研究。本研究对于了解草鱼不同养殖模式细菌的生产力状况、正确评价细菌生产力在此生态系统中的作用、评价不同养殖生态系统结构与功能和养殖系统的运转状况均具有重要的意义。研究结果不仅丰富了草鱼混养生态系统结构与功能研究理论,也可以为草鱼混养池塘管理的实践提供依据。本研究所获得的主要研究结果如下:1.草鱼不同混养模式细菌生产力的初步研究利用陆基实验围隔,采用原位培养法,对比研究了草鱼单养、草鱼和鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)混养(GS)、草鱼和鲤鱼(Cyprinus carpio)混养(GC)以及草鱼与鲢鱼和鲤鱼混养(GCS1和GSC2)生态系统细菌生产力状况。结果表明:各处理细菌生产力波动在85.2±9.68~899.2±29.67μg C/L·d,平均为442.3±210.51μg C/L·d。总体上,各处理细菌生产力随时间呈现先升高后降低的趋势,细菌生产力在8月份达到最高值。其中,草鱼与鲢鱼和鲤鱼三元混养模式中细菌生产力显著高于其它处理(p<0.05)。细菌生产力总体上与水体初级生产力、DOC和POC含量及水温均呈显著正相关,与水体磷酸盐含量呈显著负相关。通过PCA方法分析发现,不同时间各水质因子对细菌的影响有所差异。其中,养殖前期水体无机氮、DOC和POC含量对细菌生产力贡献率高达44.058%,养殖中期DOC和POC含量对细菌生产力贡献率降为32.693%,而养殖后期无机氮、DOC和POC含量对细菌生产力的贡献率为45.921%。本研究表明,在养殖前期,DIN、DOC、POC是细菌生产力的关键因素;DOC、POC的重要作用使得养殖中期细菌生产力处在较高水平,但DIN、PO4-P含量成为养殖中期细菌生产力的限制因素;而低温限制了浮游植物的初级生产力,使得养殖后期较高的营养元素含量只能维持细菌较低的生产力。2.浮游动物摄食对细菌生产力的影响利用陆基实验围隔,采用原位培养法,对比研究了草鱼单养、草鱼和鲢鱼混养(GS)、草鱼和鲤鱼混养(GC)以及草鱼与鲢鱼和鲤鱼混养(GCS1和GSC2)生态系统浮游动物摄食对细菌生产力的影响。结果表明:各处理浮游动物对细菌的摄食量波动在75.19±4.97~886.45±44.67μg C/L·d,平均为404.93±40.52μgC/L·d,占细菌生产力的103%±19.4%。总体上,各处理浮游动物对细菌的摄食量随时间呈现先升高后降低的趋势,浮游动物对细菌的摄食量在8月份达到最高值。其中,GS处理组和GSC处理组中浮游动物对细菌的摄食量显著高于其它处理(p<0.05)。本研究表明,3μm以下的浮游动物对细菌的摄食作用不明显,水体中摄食细菌的主要为3μm以上的浮游动物。捕食压力使细菌数量降低的同时,也刺激了细菌的繁殖,使细菌的现存量处于生产-消耗的动态平衡当中;同时浮游动物通过捕食过程中对DOM的释放和对无机盐的再生,进而影响细菌对营养物质的吸收,促进浮游细菌的生长。3.草鱼不同混养生态系统细菌群落的DGGE分析利用PCR-DGGE技术对不同养殖时期的草鱼不同混养生态系统细菌群落进行了多样性分析,应用Quantity One软件对DGGE电泳图谱进行分析,并将条带回收测序,构建系统发育树。同时对主要水质环境因子进行测定,并利用典型相关分析(CCA)分析细菌群落结构与主要水质环境因子的相关性。结果表明,养殖中期细菌群落的多样性最大,而养殖前期和后期细菌的群落多样性较小。对细菌的鉴定分类显示,不同养殖系统细菌群落结构有较高的差异性。蓝藻纲均作为整个养殖期间的优势种出现。其中,养殖前期,优势种为蓝藻纲和α-变形菌纲;养殖中期,优势种为蓝藻纲、放线菌纲和放线菌纲;养殖后期,优势种为蓝藻纲、α-变形菌纲和拟杆菌纲。水质环境因子对于细菌群落结构的影响很大,其不均匀分布导致养殖水体中细菌群落随其变化而变化。本实验选取的主要水质环境因子,DOC、POC、磷酸盐、DIN和透明度与细菌群落结构均具显著相关性,而水温与细菌群落结构的相关性较小。其中,养殖前期,细菌群落结构与POC和透明度的相关系数均达到了0.6以上,其次是DOC、磷酸盐和DIN;到了养殖中期,DOC和磷酸盐与细菌群落的相关系数也达到了0.6以上,其次是透明度和DIN;而养殖后期,DIN与细菌群落的相关系数达到了0.7以上,其次是磷酸盐和透明度。这可以说明,整个养殖期间的水温对细菌生长较适宜,不是细菌生长及分布的决定性因素,不同时期其他水质环境因子的变化影响着细菌的群落结构,是细菌群落结构的决定性因素。养殖前期,各种营养物质的含量均不高,细菌的生长分布依赖于水中的颗粒有机物和光照;随着时间的推移,各种营养物质富集,养殖中期磷酸盐和DOC与POC一起成为决定细菌群落结构的关键因素,说明此时细菌对各种营养物质的需要处于均衡状态,而各种营养物质的含量的均衡也使得细菌的丰度和群落结构都处于最佳状态;养殖后期,各营养物质的含量略有降低,但氮元素的含量对细菌群落结构的影响最大,说明低水平的氮元素限制了细菌的群落结构。
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