粤东深澳湾养殖区微生物生态学研究

论文摘要

深澳湾是粤东地区重要的养殖基地之一,现已形成以牡蛎、龙须菜和网箱养殖为主的养殖格局。近年来随着深澳湾养殖环境恶化,养殖效益不断下降,因此对深澳湾进行生态调查就显得很有必要。本文于2007年1月份至2008年12月份间对该湾各生化因素进行连续的生态调查,逐月采样分析五个站位中表层水体和底质中异养细菌、弧菌、粪大肠杆菌和硫酸盐还原菌（SRB）以及表层底质沉积物中凯氏氮、总磷、酸可挥发性硫化物（AVS）等含量的时间和空间变化,研究其相互之间的关系以及对养殖活动的影响,同时对深澳湾养殖生态环境进行评估,为以后的治理和预防工作提供基础数据支持。表层沉积物中凯氏氮的变化范围为0.5332.038 mg/g,2007年和2008年的均值分别为1.191 mg/g和1.223 mg/g;表层沉积物中总磷的变化范围为0.0422.085 mg/g,2007年和2008年的均值分别为0.606 mg/g和0.222 mg/g。深澳湾养殖区表层底质中的凯氏氮无季节性变化,空间差异明显,养殖区含量明显高于非养殖区;总磷也无季节性变化,2007年底质中其含量要明显高于2008年。网箱养殖区明显高于牡蛎养殖区和非养殖区,但牡蛎养殖区和非养殖区之间没有明显的差别。现有的龙须菜养殖活动对降低底质中凯氏氮和总磷含量的作用不明显,从总磷的空间变化情况来看,底质中氮磷的含量主要与人类活动的密集程度有关。深澳湾表层底质氮磷的含量与周边的达濠和柘林湾养殖区相近,污染水平相当。表层沉积物中AVS的变化范围为1.1391250.990μg/g。从时间变化看,2008年AVS含量明显高于2007年,季节性变化明显:夏秋高温季节AVS含量明显高于冬春低温季节;从空间变化来看,鱼类养殖区>牡蛎养殖区>非养殖区,进行龙须菜养殖的区域,其AVS要显著性地低于其他养殖区域。和其他养殖区AVS的含量相比,深澳湾底质沉积物中总体AVS含量处于中等水平,但网箱养殖区底质沉积物中的AVS含量远远高于国家海岸带底质评价标准中允许进行鱼类养殖的硫化物含量的最大值（300μg/g）,也明显高于其他养殖区。表层水体中异养菌变化范围为1.20×1051.27×108cfu/L,季节性变化非常明显,夏秋高温季节其丰度明显高于冬春低温季节,与水体中N、P营养盐元素均呈现出明显的负相关性。从空间分布来看养殖区的丰度较非养殖区高出0.722.18倍,藻类的养殖促进异养细菌的生长,从而增强了水体的自净能力。表层底质中的异养菌变化幅度为2.73×1044.06×107 cfu/g,时间空间差异不明显。表层水体中的弧菌变化范围为1.00×1033.90×105cfu/L,变化极不规律,无明显的季节性变化。表层底质中的弧菌丰度变化范围为3.25×102cfu/g7.23×104cfu/g,总体呈现出下降的趋势,无季节性的变化。无论是在水体还是底质中,弧菌在养殖鱼类的S5站位中丰度最高,特别是在底质中,弧菌丰度的变化与动物养殖密度成正比。表层水体中的SRB丰度变化范围为2.00×102cfu/L1.60×105cfu/L,季节性变化明显,高温季节（69月份）明显高于低温季节（104月份）,进行动物养殖的区域明显高于其他养殖区。底质中SRB丰度的变化范围为2.81×1013.60×103cfu/g,季节性变化趋势不明显,其在2008年的丰度要明显高于2007年（P < 0.01）。相关性分析发现,底质沉积物中SRB丰度与AVS含量有显著的正相关性（r = 0.446,P = 0.029）,SRB在AVS的累积上起重要的促进作用。调查期间在深澳湾13次检测出大肠杆菌存在。在时间变化上,2008年的检出次数明显低于2007年,深澳湾内粪大肠杆菌污染呈现下降的趋势;在空间变化上,S5站位共检出9次存在,远远高于检出次数仅次的S2站位（2次）。表层水体中检测出11次存在,而在底质中仅仅检测出2次,说明底质中粪大肠杆菌污染要远远轻于水体,养殖活动能明显增加粪大肠杆菌的污染,而网箱养殖活动是最大的污染源头。对深澳湾各环境因子的时间变化进行主成份分析（PCA）发现所有的原始变量可以分成三个大的聚簇。分别代表了水化氮磷因子、底质生化因子和水体生化因子。反映出深澳湾养殖区环境可以分为这三种大的环境区间。对来自达濠和南澳两个养殖区共5份不同站位底质的样品进行DNA的提取和PCR-DGGE操作,结果表明顺利提取环境微生物总DNA并扩增出16S rDNA V3区DNA条带。对DGGE图谱进行离差平方和法（Ward method）相似性聚类分析发现达濠和南澳养殖区微生物种群多态性区分非常明显,进行网箱养殖的S5站位其微生物多态性完全区别于其他的站位和养殖区。而测序结果表明β-变形菌纲为S5站位所独有的菌群,可以作为网箱养殖对环境影响的指示因子。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 第1章 绪论
• 1.1 海洋微生物生态学研究方法
• 1.1.1 传统研究方法内容、特点及其应用
• 1.1.2 分子研究方法内容、特点及其应用
• 1.1.3 传统方法和分子方法的比较
• 1.2 对底质环境中氮磷硫等元素的研究进展
• 1.3 海洋微生物生态研究在生产实践上的应用
• 1.4 本文研究内容、目的和意义
• 第2章 材料和方法
• 2.1 调查海域概况
• 2.2 样品采集和分析
• 2.2.1 站位布设
• 2.2.2 现场采集过程
• 2.2.3 实验室处理过程
• 2.3 数据处理方法
• 第3章 结果分析与讨论
• 3.1 底质沉积物中N、P、S 的分布
• 3.1.1 N 的时空分布
• 3.1.2 P 的时空分布
• 3.1.3 S 的时空分布
• 3.1.4 讨论
• 3.2 异养细菌和弧菌的时空分布
• 3.2.1 表层水体中异养细菌的时空分布
• 3.2.2 表层底质中异养细菌的时空分布
• 3.2.3 表层水体中弧菌的时空分布
• 3.2.4 表层底质中弧菌的时空分布
• 3.2.5 讨论
• 3.3 硫酸盐还原菌和粪大肠杆菌的时空分布
• 3.3.1 表层水体中硫酸盐还原菌的时空分布
• 3.3.2 表层底质中硫酸盐还原菌的时空分布
• 3.3.3 粪大肠杆菌的时空分布
• 3.3.4 讨论
• 3.4 各环境因子时间变化的主成份分析（PCA）
• 3.5 PCR-DGGE 电泳结果
• 3.5.1 提取达濠和南澳养殖区底质中总DNA 的结果
• 3.5.2 总DNA 的PCR 扩增和DGGE 电泳结果
• 3.5.3 DGGE 条带的测序结果
• 3.5.4 讨论
• 3.6 小结
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况