浮床空心菜对罗非鱼养殖池塘水体微生态环境影响方式分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0046

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (2): 142-151.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0046

所属专题：水产渔业

浮床空心菜对罗非鱼养殖池塘水体微生态环境影响方式分析

范立民¹^,²(), 王庆³, 陈曦¹^,², 裘丽萍¹, 孟顺龙¹(), 宋超¹, 苏永腾⁴, 胡庚东¹, 陈家长¹^,²()

¹ 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，农业农村部淡水渔业和种质资源利用重点实验室，江苏无锡 214081
² 南京农业大学无锡渔业学院，江苏无锡 214081
³ 无锡中粮工程科技有限公司，江苏无锡 214062
⁴ 江苏溢荟生物技术有限公司，南京 211225

收稿日期:2022-01-26 修回日期:2022-08-31 出版日期:2023-01-15 发布日期:2023-01-17
作者简介:
范立民，男，1978年出生，河北滦平人，副研究员，博士，主要从事渔业生态环境保护技术方面的研究。通信地址：214081 江苏省无锡市山水东路9号中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，E-mail：fanlm@ffrc.cn。
基金资助:
财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系资助(CARS-46); 江苏省自然科学基金青年基金项目(BK20170156)

The Way of Water Spinach Planting Affecting the Micro-ecological Environment of Pond Water Ecosystem

FAN Limin¹^,²(), WANG Qing³, CHEN Xi¹^,², QIU Liping¹, MENG Shunlong¹(), SONG Chao¹, SU Yongteng⁴, HU Gengdong¹, CHEN Jiazhang¹^,²()

¹ Freshwater Fisheries Research Center (FFRC), Chinese Academy of Fishery Sciences (CAFS), Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Utilization of Germplasm Resources of Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuxi, Jiangsu 214081
² Wuxi Fishery College of Nanjing Agricultural University, Wuxi, Jiangsu 214081
³ Wuxi COFCO Engineering and Technology Co., Ltd., Wuxi, Jiangsu 214062
⁴ Jiangsu Yihui Biotechnology Co., Ltd., Nanjing 211225

Received:2022-01-26 Revised:2022-08-31 Online:2023-01-15 Published:2023-01-17

摘要/Abstract

摘要：

探究浮床空心菜种植对罗非鱼养殖池塘水体微生态环境的影响方式，采用10%的浮床覆盖率进行空心菜种植作为处理塘，在空心菜旺盛生长以后，分别采集池塘水、对照塘水和空心菜根系样品，提取样品DNA，一部分进行细菌16S rRNA基因PCR扩增和高通量测序，研究其细菌群落结构，分析浮床空心菜对水中细菌群落结构的影响，分析空心菜根系和所在水中细菌群落结构的关系，另一部分采用荧光定量PCR方法测定固氮酶基因拷贝数，分析浮床空心菜对水体固氮酶基因的影响。结果表明，浮床空心菜种植对水中浮游细菌群落结构的直接影响不显著，空心菜根系生物膜作为池塘微生态环境重要组成部分发挥作用。空心菜根系生物膜还同时增加了池塘单位水体固氮微生物的数量。

关键词: 空心菜, 浮床, 罗非鱼养殖池塘, 细菌群落, 影响方式

Abstract:

In order to explore the way of water spinach planting in floating bed affecting the water micro-ecological environment of tilapia aquaculture ponds, water spinach floating beds were set up in the ponds under the 10% coverage. These ponds served as the treatment group, while the other ponds without floating beds served as the control group. After the vigorous growth of water spinach, the samples of water from treatment ponds, control ponds, and the samples of water spinach roots were collected respectively. The DNA of the samples was extracted, part of them was used to amplify the 16S rRNA genes and carry out the high-throughput sequencing, to investigate the effect of water spinach planting on the bacterial community structure in water, and analyze the relationship between the root system of water spinach and the bacterial community structure of surrounding water. Another part of DNA was used to conduct the fluorescent quantitative PCR to determine the copy number of nitrogenase gene, and analyze the effect of water spinach planting on the nitrogenase genes in tilapia aquaculture pond ecosystems. The results showed that the direct effect of water spinach planting on the community structure of planktonic bacteria in the water was not significant; however, the root biofilm of water spinach played an important role as a key part of the pond micro-environment. At the same time, water spinach root biofilm also increased the number of nitrogen-fixing microorganisms per unit volume in pond water.

Key words: water spinach, floating bed, tilapia aquaculture pond, bacterial community, affecting way

范立民, 王庆, 陈曦, 裘丽萍, 孟顺龙, 宋超, 苏永腾, 胡庚东, 陈家长. 浮床空心菜对罗非鱼养殖池塘水体微生态环境影响方式分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(2): 142-151.

FAN Limin, WANG Qing, CHEN Xi, QIU Liping, MENG Shunlong, SONG Chao, SU Yongteng, HU Gengdong, CHEN Jiazhang. The Way of Water Spinach Planting Affecting the Micro-ecological Environment of Pond Water Ecosystem[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(2): 142-151.

图/表 7

图1. 池塘采样点布设示意图 c1、c2和c3分别而代表每口对照塘中的3个采样点，t1、t2和t3分别代表每口空心菜种植塘中的3个采样点，黑色区域代表浮床种植空心菜的区域

图2. 水和空心菜根系细菌OTU及群落组成情况 (a)为Venn图显示的空心菜根系、空心菜种植塘水和对照塘水样品间OTU的分布情况；(b)为在空心菜根系、空心菜种植塘水和对照塘水样品中“门”水平的细菌群落组成；(c)为“纲”水平空心菜独有根系的细菌群落组成；(d)为空心菜根系和所在池塘水样间共有OTU的相对相对丰度上调和下调情况（红色代表上调、蓝色代表下调、灰色代表既不上调也不下调）；(e)代表“纲”水平共有细菌群落组成在空心菜根系和对应种植塘水中的分布情况

图3. 不同基质的丰富度和多样性指数注：来自于空心菜根系、空心菜栽培池塘塘水及对照塘水的样品分别用R、RW和W表示，不同字母代表差异显著

图4. 池塘系统中细菌群落的NMDS排序分析注：来自于空心菜根系、空心菜栽培池塘塘水及对照塘水的样品分别用R、RW和W表示，红色椭圆框起来的组别为空心菜根系样品，蓝色椭圆框起来的组别水样样品

环境因子	R²	Pr
无机碳	0.885	0.001*
氨氮	0.968	0.004*
亚硝态氮	0.561	0.021*
总碳	0.266	0.244
总磷	0.229	0.299
总氮	0.237	0.301
总有机碳	0.062	0.754
高锰酸盐指数	0.056	0.764

表1. 水中细菌群落与环境因子之间的关系

图5. 空心菜种植对池塘水质的影响

图6. 空心菜种植对单位体积池塘水固氮酶nifH基因拷贝数的影响

参考文献 31

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