养殖尾水处理系统填料生物膜氮循环微生物功能特征

为探讨填料生物膜在养殖尾水处理中对水体氮循环的影响机制,采用16S rRNA基因扩增子测序和宏基因组测序技术,对填料生物膜、水体细菌的群落结构及其与氮循环相关的功能基因丰度差异特征进行了研究.结果显示,填料生物膜微生物主要参与氮代谢活动.在属水平上,Pseudomonas、Spirochaeta、Opitutus和Syntrophus是填料生物膜氮素转化过程的重要功能微生物类群.与水体相比,填料生物膜的碳代谢活动能力较强(P<0.05);填料生物膜上固氮功能基因nifH、硝化功能基因hao、反硝化和异化硝酸盐功能基因napA、nirS、norB、norC、nrfA、nirB和氮代谢调控基因ntrC及其相应的关键酶均显著高于周围水体(P<0.05),且对含氮污染物有显著去除效果.研究表明,养殖尾水处理系统内复合填料生物膜具有比周围水环境更强的氮周转能力,主要通过关键功能物种介导的固氮和反硝化作用实现养殖尾水氮素的转化和迁移.研究结果作为野外实验证据,可为复合填料生物膜系统在水产养殖尾水治理中的应用提供理论依据.