發(fā)布時(shí)間：2018-05-07 12:33

  本文選題：池塘 + 稻田��； 參考：《長江大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：該論文通過對稻田進(jìn)行生態(tài)工程改造,將稻田既作為生產(chǎn)單元,又作為水和營養(yǎng)物質(zhì)再利用的水質(zhì)凈化單元,構(gòu)建形成了基于稻田異位修復(fù)的稻田-池塘復(fù)合循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。通過研究復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)池塘的水質(zhì)指標(biāo)、浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和代謝功能特征,解析稻田-池塘復(fù)合系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制,通過優(yōu)化漁農(nóng)復(fù)合模型提出了相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化策略,并對復(fù)合養(yǎng)殖模式的進(jìn)行了綜合評價(jià),為該系統(tǒng)模式的推廣和應(yīng)用提供依據(jù),并為我國傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖升級改造提供新的標(biāo)準(zhǔn)化改造模式。主要研究結(jié)果與結(jié)論如下:1、系統(tǒng)構(gòu)建和運(yùn)行優(yōu)化。參照澇漬地排水方法對稻田進(jìn)行生態(tài)工程改造,將池塘養(yǎng)殖尾水經(jīng)稻田異位凈化后回用,構(gòu)建形成了稻田-池塘復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)。稻田生態(tài)工程對精養(yǎng)池塘尾水的凈化回用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,2013年,進(jìn)水流量為7 m~3.h~（-1）,單獨(dú)表面流運(yùn)行方式下,稻田出水中DO顯著升高,NH_(4+)-N、NO_(2-)-N、TN、TP和COD_(Mn)的凈化效率分別為37.04%、39.39%、31.01%、27.74%和22.28%。2014年和2015年,進(jìn)水流量增加至12 m~3.h~（-1）,表面流+滲流聯(lián)合運(yùn)行式下,稻田生態(tài)工程出水中DO也顯著升高,稻田生態(tài)工程對養(yǎng)殖尾水中NH_(4+)-N、NO_(2-)-N、TN、TP和COD_(Mn)等的去除效率分別達(dá)到30.8%和34.5%、20.0%和20.1%、18.7%和19.2%、23.4%和25.0%和35.5%和36.7%�？傮w而言,經(jīng)稻田凈化的出水中DO含量高于9 mg.L~(-1),NH_(4+)-N和NO_(2-)-N含量分別低于0.8 mg.L-1和0.1 mg.L-1,可回用到養(yǎng)殖池塘進(jìn)行循環(huán)利用。運(yùn)行周期內(nèi),稻田截留的氮磷含量分別可達(dá)到6.24 kg~15.66 kg和2.16~2.5 kg。表面流+滲流大流量聯(lián)合運(yùn)行方式避免了單獨(dú)表面流出水中水溫升高和單獨(dú)滲流出水中DO降低的問題。因此,可以采取稻田表面流+滲流聯(lián)合運(yùn)行方式進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化。2、水質(zhì)調(diào)控效應(yīng)。2013年,復(fù)合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)塘水中pH值在7月顯著低于對照組,NH_(4+)-N含量和TN含量在8月份顯著低于對照塘,COD_(Mn)含量在7月份和8月份均顯著低于對照塘。2014年,實(shí)驗(yàn)塘水中pH值在7月和8月份顯著低于對照組,NH_(4+)-N含量在8月和9月份顯著低于對照塘,NO_(2-)-N含量在8月份顯著低于對照塘,TN含量在10月份顯著低于對照塘。2015年,實(shí)驗(yàn)塘水中DO在8月和10月份顯著高于對照塘,水溫在8月份顯著低于對照塘,Chla和TN含量在9月和10月顯著低于對照塘,COD_(Mn)含量在9月顯著低于對照塘。表明通過復(fù)合系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)池塘形成循環(huán)水養(yǎng)殖,使養(yǎng)殖中后期實(shí)驗(yàn)塘水中NH_(4+)-N和NO_(2-)-N含量等顯著低于對照塘,且池塘DO得到提升。且大流量條件下表面流+滲流聯(lián)合運(yùn)行方式對養(yǎng)殖池塘水中NH_(4+)-N和NO_(2-)-N的控制效果更好。采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(TSI)對池塘水質(zhì)隨養(yǎng)殖進(jìn)程的富營養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明,2013年對照塘和實(shí)驗(yàn)塘中營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)升高的幅度分別為5.21%和11.92%,2014年升高幅度分別為4.98%和10.61%,2015升高幅度分別為18.38%和25.12%。表明實(shí)驗(yàn)塘中綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)升高的幅度低于對照塘。因此,稻田-池塘復(fù)合養(yǎng)殖模式通過稻田對多余營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用降低了池塘水中營養(yǎng)物質(zhì)的含量,有效控制了池塘富營養(yǎng)化。3、對池塘浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的調(diào)控效應(yīng)。采用illuminamiseq第二代測序技術(shù)比較分析了稻田生態(tài)工程進(jìn)出水中浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異。在門水平上和屬水平上,稻田生態(tài)工程進(jìn)出水中優(yōu)勢浮游細(xì)菌均相同,但相對豐度均產(chǎn)生變化。優(yōu)勢門類均是藍(lán)細(xì)菌門、變形菌門、放線菌門、浮霉菌門和擬桿菌門。其中,藍(lán)細(xì)菌門的相對豐度在表面流出水和滲流出水中顯著降低,而變形菌門的相對豐度在滲流出水和表面流出水中顯著升高。屬水平上優(yōu)勢浮游細(xì)菌均是聚球藻屬,Subsection I_Family I_unclassified,Cyanobacteria_norank,CL500-3,hgcI_clade等屬。表面流出水中物種豐富度(Chao和Sobs)指數(shù)顯著提高,滲流出水中Shannon多樣性指數(shù)顯著提高,且Simpon多樣性指數(shù)顯著降低。表明稻田進(jìn)出水中浮游細(xì)菌群落組成和多樣性產(chǎn)生差異。實(shí)驗(yàn)塘和對照塘間優(yōu)勢浮游細(xì)菌均相同,但相對豐度均產(chǎn)生變化。聚類分析和PLS-DA分析結(jié)果表明,對照塘和實(shí)驗(yàn)塘的浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定差異。實(shí)驗(yàn)塘水中綠菌門(chlorobi)的相對豐度顯著低于對照塘,TM6、Spirochaetae和Gracilibacteria的相對豐度顯著高于對照塘。屬水平上,實(shí)驗(yàn)塘優(yōu)勢屬中hgcI_clade的相對豐度顯著高于對照塘,norank_f__OPB56的相對豐度顯著低于對照塘。另外有27種低豐度細(xì)菌屬的相對豐度也與對照塘差異顯著。實(shí)驗(yàn)塘的浮游細(xì)菌群落Sobs豐富度指數(shù)顯著高于對照塘。表明通過復(fù)合系統(tǒng)調(diào)控,改變了池塘浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),并提高了其物種豐富度。池塘水質(zhì)理化因子中PH、TN、TP、EC、NH_(4+)-N、Chla、T、COD_(mn)、SD和DO均與池塘浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相關(guān)。池塘養(yǎng)殖草魚產(chǎn)量與6月份浮游細(xì)菌群落ace指數(shù)正相關(guān),養(yǎng)殖總產(chǎn)量與8月份的浮游細(xì)菌sobs指數(shù)正相關(guān)。復(fù)合系統(tǒng)對池塘水中浮游細(xì)菌群落豐富度的提高也助于池塘獲得更好養(yǎng)殖效果。4、對浮游細(xì)菌群落代謝功能多樣性的調(diào)控效應(yīng)。比較分析了稻田-池塘復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)對池塘浮游細(xì)菌代謝模式和功能多樣性的影響。結(jié)果顯示,兩種不同運(yùn)行方式下,稻田出水中浮游細(xì)菌群落碳源代謝AWCD值均顯著高于進(jìn)水。各運(yùn)行方式出水中浮游細(xì)菌可利用碳源數(shù)s顯著高于進(jìn)水。d-葡萄胺酸、α-d-乳糖、α-環(huán)式糊精和苯乙基胺等碳源僅在稻田出水中得到利用。各運(yùn)行方式出水中浮游細(xì)菌群落對4-羥基苯甲酸和吐溫40的利用率顯著提高。7-8月份,稻田進(jìn)水的各多樣性指數(shù)均顯著低于各出水。表明,稻田出水中浮游細(xì)菌代謝活性和功能多樣性顯著提高,并改變了回用水中浮游細(xì)菌的碳源代謝模式。復(fù)合系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)塘浮游細(xì)菌的群落代謝活性AWCD值和Shannon指數(shù)在8月顯著高于對照組,碳源利用數(shù)S在7月和8月顯著高于對照塘。4-羥基苯甲酸、α-D-乳糖、D-蘋果酸和D-葡萄胺酸等碳源僅在實(shí)驗(yàn)塘中被利用。實(shí)驗(yàn)塘中浮游細(xì)菌群落對α-丁酮酸的利用率在7月或8月顯著高于對照塘,對D-半乳糖醛酸、D-纖維二糖、N-乙酰基-D-葡萄胺和D-半乳糖內(nèi)酯等碳源的利用率顯著低于對照塘。池塘浮游細(xì)菌群落碳源代謝多樣性與養(yǎng)殖效果的相關(guān)性結(jié)果表明,高產(chǎn)量池塘中浮游細(xì)菌碳源代謝特征是以丙酮酸甲脂、4-羥基苯甲酸、葡萄糖-1-磷酸鹽等碳源的高利用率和D-甘露醇、α-丁酮酸、D,L-α-甘油等碳源的低利用率為特征。池塘草魚養(yǎng)殖產(chǎn)量與浮游細(xì)菌McIntosh指數(shù)呈正相關(guān)。復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)池塘水中浮游細(xì)菌對4-羥基苯甲酸等碳源利用率的提高以及McIntosh指數(shù)的提高,可能有助于池塘獲得更好養(yǎng)殖效果。5、稻田-池塘復(fù)合系統(tǒng)綜合評價(jià)。初步優(yōu)化了漁農(nóng)復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)模型,模擬稻田與養(yǎng)殖池塘相互作用的生態(tài)過程,表征了系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)過程。實(shí)驗(yàn)塘養(yǎng)殖的異育銀鯽肌肉硬度、粗蛋白含量、血糖含量顯著高于對照塘,水分含量、血清總蛋白(TP)和膽固醇(TCHO)含量低于對照塘。表明稻田-池塘復(fù)合養(yǎng)殖模式下池塘養(yǎng)殖的異育銀鯽的肌肉的營養(yǎng)、嫩度、風(fēng)味等品質(zhì)得到提高。生態(tài)足跡分析結(jié)果表明,就單位利潤生態(tài)足跡量而言,傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖模式單位利潤生態(tài)足跡量為16.75 gha.萬元~(-1),而復(fù)合池塘養(yǎng)殖模式為7.10 gha.萬元~(-1),復(fù)合池塘養(yǎng)殖模式所耗費(fèi)的單位利潤生態(tài)足跡比傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式小,是一種可持續(xù)的池塘養(yǎng)殖模式。6、稻田-池塘復(fù)合系統(tǒng)的綜合調(diào)控機(jī)制。稻田-池塘復(fù)合系統(tǒng)通過稻田對池塘尾水中氮磷的循環(huán)利用和復(fù)氧作用,降低了循環(huán)池塘水中NH_(4+)-N和NO_(2-)-N等脅迫因子含量和富營養(yǎng)化水平,并提升池塘DO。另外,復(fù)合系統(tǒng)中通過稻田對浮游細(xì)菌種類的直接篩選作用和通過調(diào)控池塘水質(zhì)的間接作用,使復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)池塘浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能多樣性提高。因此,復(fù)合系統(tǒng)通過調(diào)控水質(zhì)和優(yōu)化浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能,調(diào)控了池塘微生態(tài)環(huán)境。
[Abstract]:The results and conclusions are as follows : 1 . The results and conclusions are as follows : 1 . The results and conclusions are as follows : 1 . The water inlet flow is 7 m ~ 3 . h ~ ( -1 ) . The results and conclusions are as follows : 1 . The water inlet flow is 7.04 % , 39.39 % , 31.01 % , 27.74 % and 22.28 % respectively . In 2014 and 2015 , the DO content in the paddy field is increased to 12 m ~ 3 . h ~ ( -1 ) . In the paddy field ecological engineering , the DO content in the paddy field is higher than 9 mg 路 L ~ ( -1 ) , NH _ ( 4 + ) - N and NO _ ( 2 - ) - N are respectively lower than 0.8 mg 路 L ~ ( -1 ) and 0.1 mg 路 L - 1 , which can be recycled to the cultivation pond for recycling . The results showed that the concentration of NH _ ( 4 + ) - N and NO _ ( 2 - ) - N in pond water was significantly lower than that of the control pond in August and August . The contents of NH _ ( 4 + ) - N and NO _ ( 2 - ) - N were significantly lower in the experiment pond than in the control pond in August and August . The results showed that the metabolic activity and function diversity of phytoplankton in ponds were significantly higher than that of control pond . The ecological footprint of the unit profits consumed by the compound pond culture model is smaller than that of the traditional culture mode , and is a sustainable pond cultivation mode .

【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S964.2

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本文編號：1856938