池塘養(yǎng)殖尾水經(jīng)稻田生態(tài)工程凈化后的浮游細菌群落特征

陶 玲，李曉麗，朱建強，李 谷

(1.長江大學(xué)濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025 ；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223； 3.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430070)

池塘養(yǎng)殖尾水經(jīng)稻田生態(tài)工程凈化后的浮游細菌群落特征

陶 玲1, 2,3，李曉麗2，朱建強1，李 谷2

(1.長江大學(xué)濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025 ；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223； 3.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430070)

為利用稻田生態(tài)工程對精養(yǎng)池塘尾水進行循環(huán)利用，采用Illumina MiSeq 第二代測序技術(shù)比較分析了稻田生態(tài)工程進出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異，以探討稻田生態(tài)工程凈化回用水中浮游細菌群落變化對池塘養(yǎng)殖的影響。結(jié)果顯示，稻田生態(tài)工程進出水中優(yōu)勢浮游細菌在門水平上的組成相同，均為藍細菌門(Cyanobacteria ) 、變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria )、浮霉菌門(Planctomycetes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)。但優(yōu)勢門類的相對豐度發(fā)生變化，藍細菌門的相對豐度由進水中的46.72%顯著降低至表面流出水中的41.82%和滲流出水中的34.77%；而放線菌門的相對豐度由3.90%增加至表面流出水中的5.65%和滲流出水中的6.45%。屬水平上優(yōu)勢浮游細菌組成也相同，但微囊藻屬(Microcystis)的相對豐度由0.83%顯著降低至滲流出水中的0.46%(P<0.05)。另外，稻田生態(tài)工程表面流出水中浮游細菌物種豐富度指數(shù)(Chao 1)顯著提高，滲流出水中Shannon多樣性指數(shù)顯著提高，且Simpson指數(shù)顯著降低(P<0.05)。

池塘養(yǎng)殖；生態(tài)工程；稻田；浮游細菌；高通量測序

我國淡水養(yǎng)殖目前普遍采用高密度集約化養(yǎng)殖模式，存在過量放養(yǎng)、餌料過剩等突出問題，導(dǎo)致養(yǎng)殖池塘水體富營養(yǎng)化嚴重和養(yǎng)殖病害頻發(fā)。池塘養(yǎng)殖的水環(huán)境污染問題已成為當(dāng)前淡水養(yǎng)殖發(fā)展的主要制約因素[1]。有效處理池塘養(yǎng)殖尾水，并對其再次利用，是實現(xiàn)池塘養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑之一。稻田在凈化水質(zhì)中具有獨特的作用[2-4]。水稻生長需肥旺盛時期與池塘需換水周期一致，利用稻田異位凈化精養(yǎng)池塘尾水，可使總氮、總磷、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的含量分別下降 65.2% 、72.0% 、87.3% 和 66.8%[5]。精養(yǎng)池塘中多余的營養(yǎng)物質(zhì)在稻田中被水稻吸收轉(zhuǎn)化而得到循環(huán)利用，使稻田常規(guī)施肥量節(jié)省20%[5]，種養(yǎng)系統(tǒng)間資源得到高效循環(huán)并使污染物減量排放[6]。同時，經(jīng)稻田凈化的出水滿足了養(yǎng)殖池塘用水水質(zhì)如：溶氧、氨氮、亞硝酸氮等指標(biāo)要求[7-9]，可回用到養(yǎng)殖池塘進行循環(huán)利用。

養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中浮游細菌與養(yǎng)殖生物的健康生長以及養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)系密切，是影響?zhàn)B殖池塘水質(zhì)和生態(tài)平衡的重要生態(tài)因子[10-11]。利用稻田生態(tài)工程對精養(yǎng)池塘尾水進行循環(huán)利用時，經(jīng)稻田凈化后的回用水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生怎樣變化，是否對池塘養(yǎng)殖水質(zhì)產(chǎn)生不利影響還不得而知。Illumina MiSeq測序平臺在微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)研究方面已獲得了廣大科研人員的認可[12-13]，該方法相較于傳統(tǒng)的純培養(yǎng)方法，能夠產(chǎn)生覆蓋深度更大的數(shù)據(jù)量，檢測到純培養(yǎng)技術(shù)未能發(fā)現(xiàn)的低豐度浮游細菌種類。本研究擬利用Illumina MiSeq 第二代測序技術(shù)比較分析稻田生態(tài)工程進出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異，以期明確池塘養(yǎng)殖尾水經(jīng)稻田生態(tài)工程處理后的回用水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)特征，為利用稻田生態(tài)凈化工程循環(huán)利用精養(yǎng)池塘尾水，實現(xiàn)稻作系統(tǒng)和養(yǎng)殖池塘系統(tǒng)的最優(yōu)生態(tài)耦合提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 稻田生態(tài)工程構(gòu)建

用于精養(yǎng)池塘尾水凈化和循環(huán)利用的稻田面積為420 m2，長×寬為30 m×14 m。依照池塘尾水在稻田中的水流狀態(tài)可將稻田異位凈化方式分為滲流凈化和表面流凈化。池塘養(yǎng)殖尾水在稻田土壤表面流動并經(jīng)由稻田表面出水，依靠稻田表面土壤、植物根莖的攔截及其上的生物膜降解達到凈化作用的處理方式為表面流凈化；養(yǎng)殖尾水進入稻田后滲入稻田土壤表面以下，并經(jīng)埋藏在土壤一定深度的收水管收集后流出稻田，通過稻田深層土壤和植物根部的攔截及其上的生物膜的降解達到凈化作用的方式為滲流凈化。按照兩種凈化方式要求對稻田進行生態(tài)工程改造。稻田滲流的改造方式如下：參照澇漬地排水方法，即在田間縱向開挖長×寬×深分別為20 m×0.3 m×0.6 m溝槽，內(nèi)置穿孔吸水管(直徑11 cm)，且吸水管四周用粗砂和谷殼包裹，防止顆粒物質(zhì)堵塞。田間吸水管間距為4 m，吸水管一端用集水管橫向連接，集水管開口于集水井，通過閘閥控制稻田水位(圖1)。應(yīng)用稻田表面流改造時，將稻田用防水土埂(土筑膜覆，寬×高為20 cm×30 cm)隔開，形成3 m×30 m的回型過流通道，增加水流路徑(圖2)。池塘養(yǎng)殖尾水經(jīng)水泵提取進入稻田，分別經(jīng)稻田表面流和滲流途徑進入集水管后再進入集水池，集水池與輸水生態(tài)溝相連，水流經(jīng)輸水溝再回用到養(yǎng)殖池塘。

1.2 系統(tǒng)運行和管理

池塘主養(yǎng)草魚，配養(yǎng)鰱鳙。草魚放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為100 g/尾和1 200 尾/667 m2，鰱放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為100 g/尾和120 尾/667 m2，鳙放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為100 g/尾和12尾/667 m2。按照魚體重的3%～5%投喂駱駝牌顆粒飼料，并視季節(jié)、水色、天氣、魚類攝食情況調(diào)整投餌量。

2015年7月1日開始，水稻處于分蘗期時，開啟水泵將池塘尾水泵入稻田進行凈化回用。采取表面流和滲流同時進行的運行方式，即表面流和滲流出水口同時打開，使表面流凈化和滲流凈化出水均回用到養(yǎng)殖池塘。稻田進水流量為12 m3/h，表面流和滲流出水流量分別為6.7 m3/h和3.6 m3/h。至2015年8月31日期間，每3d開啟水泵將池塘肥水泵入稻田，如遇下雨天順延。稻田盡量避免使用農(nóng)藥，無法避免時，使用低殘留、無毒、無公害的農(nóng)藥康寬(氯蟲苯甲酰胺)進行稻田殺蟲，且稻田噴施農(nóng)藥后5 d內(nèi)不開啟水泵。

圖1 稻田滲流田間工程示意圖Fig.1 Diagram of the subsurface flow engineering in the paddy field

圖2 稻田表面流田間工程示意圖Fig.2 Diagram of the surface flow engineering in the paddy field

1.3 樣品采集和DNA提取

根據(jù)天氣情況和水稻生育期，于2015年7月11日、7月29日和8月11日3次采集樣品作為平行樣品，分析稻田生態(tài)工程進出水浮游細菌群落特征。別在開啟水泵后8 h，采集稻田進水口、表面流出口以及滲流出水口的水樣各500 mL，并迅速帶回實驗室。從每個樣品中取100 mL水樣抽濾到0.22 μm孔徑的無菌纖維素濾膜上。將濾膜剪碎，用 OMEGA 公司的Water DNA Kit試劑盒按試驗步驟提取浮游細菌總DNA，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測后-20 ℃保存，盡快送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司在Illumina MiSeq平臺上進行高通量測序。

1.4 數(shù)據(jù)分析

測序得到的原始數(shù)據(jù)存在一定比例的干擾數(shù)據(jù)，為了使信息分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠，首先對原始數(shù)據(jù)采用Flash軟件融合雙末端序列，然后通過添加的barcode將序列拆分回歸到相應(yīng)樣品，并對序列進行預(yù)處理和質(zhì)量控制，去除引物序列及低質(zhì)量序列，然后進行序列分析。利用Usearch(vsesion 7.1 http://drive5.com/uparse/)軟件平臺進行OTU聚類，采用RDP classifier貝葉斯算法對97%相似水平的OTU代表序列進行分類學(xué)分析，并在各個水平上統(tǒng)計每個樣品的群落組成。分別利用香農(nóng)指數(shù)(Shannon)，辛普森指數(shù)(Simpson) 和物種豐富度指數(shù)(ACE，Chao 1) 公式計算浮游細菌生態(tài)多樣性指數(shù)。利用Excel軟件制作Venn圖。利用SPSS 軟件(17.0 版本)對數(shù)據(jù)做差異顯著性分析，設(shè)置差異顯著性水平P= 0.05，當(dāng)P<0.05 時表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 稻田生態(tài)工程進出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)特征

2.1.1 門水平上浮游細菌組成變化

在門水平上，本實驗檢測到的浮游細菌可分屬27個門。占優(yōu)勢的門類(相對豐度>5.0%)分別是藍細菌門(Cyanobacteria)，占總浮游細菌OTU數(shù)目的34.77%～46.72%，變形菌門(Proteobacteria))，占總OTU數(shù)目的27.67%～29.40%，擬桿菌門(Bacteroidetes)， 占總OTU數(shù)目的8.07%～10.08%，浮霉菌門(Planctomycetes)，占總OTU數(shù)目的6.14 %～8.54 %，放線菌門 (Actinobacteria) ，占總OTU數(shù)目的3.90%～6.46%，這5個門共計占了總OTU數(shù)目的89.03%～92.74%，是浮游細菌的主要類群，在養(yǎng)殖池塘水中的生物降解中發(fā)揮了主要作用，其相對豐度見圖3。其次還檢測到綠菌門(Chlorobi)、酸桿菌門(Acidobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、梭桿菌門(Fusobacteria)、疣微菌門(Verrucomicrobia ) 、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、Armatimonadetes、螺旋體門(Spirochaetae)、厚壁菌門(Firmicutes)、WCHB1-60、Candidate-division-OP3、Candidate-division-OP11、TM6、異常球菌-棲熱菌門(Deinococcus-Thermus)、Candidate-division-TM7、硝化螺菌門(Nitrospirae)、Elusimicrobia、CKC4、纖維桿菌門(Fibrobacteres)和OC31等。此外，還有0.21% ～ 0.25%的OTU分類地位尚不明確。

養(yǎng)殖池塘尾水在經(jīng)過稻田生態(tài)工程凈化后，出水中優(yōu)勢浮游細菌在門水平上的組成沒有變化，但其相對豐度發(fā)生變化。相對豐度降低的門類主要為藍細菌門，其相對豐度由進水中的46.72%顯著降低至表面流出水中的41.82%和滲流出水中的34.77%。而放線菌門的相對豐度由3.90%顯著增加至表面流出水中的5.65%和滲流出水中的6.45%(P<0.05)。變形菌門、浮霉菌門和擬桿菌門的相對豐度變化不顯著(P>0.05)。

圖3 門水平上優(yōu)勢浮游細菌相對豐度Fig.3 The relative abundance of dominate bacteriophankton at phylum levelIF代表進水，SF代表表面流出水，SSF代表滲流出水

2.1.2 屬水平上浮游細菌組成變化

在屬水平上對每個樣品的菌群結(jié)構(gòu)及分布進行了統(tǒng)計分析(圖4)?？梢?，稻田生態(tài)工程進出水中占優(yōu)勢的浮游細菌屬一致，均是聚球藻屬(Synechococcus)，SubsectionI-FamilyI-unclassified，Cyanobacteria-norank，CL500-3，hgcI-clade，叢毛單胞菌科未分類的新屬(Comamonadaceae-unclassified)，OPB56-norank，Snowella，多核桿菌屬(Polynucleobacter)，這些屬占浮游細菌總OTU數(shù)目均超過1%。但這些優(yōu)勢浮游細菌屬在稻田生態(tài)工程出水中相對豐度發(fā)生變化。其中，聚球藻屬的相對豐度由11.8% 顯著降低至滲流出水中的3.31%，SubsectionI-FamilyI-unclassified的相對豐度由7.52% 顯著降低至滲流出水中的2.69%，但這兩個屬的浮游細菌在表面流出水中的相對豐度與進水中差異不顯著(P>0.05)。hgcI-clade的相對豐度由1.63% 顯著升高至滲流出水中的2.71%，并顯著降低至表面流出水中的0.72%，Snowella的相對豐度由4.27% 顯著降低至滲流出水中的3.14% 和表面流出水中的1.94%，微囊藻屬的相對豐度由0.83% 顯著降低至滲流出水中的0.46%(P<0.05)，但在表面流出水中差異不顯著。

圖4 屬水平上浮游細菌相對豐度Fig.4 The relative abundance of bacteriophankton at genus level

2.2 浮游細菌群落相似性分析

用維恩圖可以比較直觀的表現(xiàn)稻田生態(tài)工程進出水樣品的OTU數(shù)目組成相似性及重疊情況。結(jié)果表明，稻田生態(tài)工程進水中獨有112個OTU，滲流出水中獨有118個OTU，表面流出水中獨有100個OTU。進水和滲流出水之間中共有的OTU為507個，占兩者OTU 總數(shù)的55.34%；進水和表面流出水之間共有的OTU為547個，占兩者OTU 總數(shù)的60.91%；表面流和滲流出水之間共有的OTU為518個，占兩者OTU 總數(shù)的57.30%。

2.3 浮游細菌群落多樣性特征

利用多樣性指數(shù)比較分析稻田生態(tài)工程進出水中浮游細菌群落多樣性。結(jié)果表明進水中浮游細菌的物種豐富度指數(shù)(ACE和Chao 1)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)分別為766、778、4.75和0.028，滲流出水中為767、782、4.97和0.019，表面流出水中為816、802、4.78和0.025。相比較于進水，稻田生態(tài)工程出水中多樣性指數(shù)雖然變化率幅度不大，但稻田生態(tài)工程表面流出水中物種豐富度(Chao 1)指數(shù)顯著提高，滲流出水中Shannon指數(shù)顯著提高，且Simpson指數(shù)顯著降低(P<0.05)。

圖5 浮游細菌Venn相似性Fig.5 Venn diagram of OTUs

表1 稻田進出水中浮游細菌群落多樣性Tab.1 Diversity of bacterioplankon communities in the inflow and outflow of the paddy field

3 討論

浮游細菌是水域生態(tài)系統(tǒng)重要的礦化者，同時也作為初級生產(chǎn)力成為部分微型浮游動物的餌料，其活躍的代謝促進了系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，維系著一個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。池塘中的細菌群落與池塘中營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、水質(zhì)狀況以及養(yǎng)殖生物的健康狀況等均具有重要的關(guān)系[12]。

本研究結(jié)果表明進入稻田生態(tài)工程的草魚養(yǎng)殖池塘尾水和回用出水中的優(yōu)勢浮游細菌組成相同，均為藍細菌門、變形菌門、放線菌門、浮霉菌門和擬桿菌門，與湖泊及養(yǎng)殖水體優(yōu)勢浮游細菌的研究結(jié)果較一致[13-16]。草魚投餌量大，殘餌和糞便產(chǎn)生量多，由此造成的過多的營養(yǎng)物質(zhì)輸入可能是造成藍細菌門相對豐度較大的原因。另外，不同區(qū)域養(yǎng)殖池塘水體的細菌群落組成有其自身的特點，也可能與不同采樣季節(jié)及水體氮磷水平等有關(guān)。稻田生態(tài)工程出水中優(yōu)勢浮游細菌相對豐度發(fā)生變化，其中藍細菌門的相對豐度顯著降低，放線菌門相對豐度顯著增加。藍細菌門相對豐度降低，這可能是由于藍細菌門中個體較大的藍藻能被稻田土壤過濾和吸附截留在稻田中。藍細菌是稻田主要微生物之一，其通過固氮作用在維持土壤肥力中起重要作用[17]。被截留到稻田中的藍細菌可能會增加稻田對氮肥的利用率和土壤肥力，但這還有待于進一步證實。放線菌廣泛分布于自然界，是一種有分枝傾向或能形成分枝菌絲且可產(chǎn)生孢子的特殊菌種類型，能夠產(chǎn)生種類繁多的抗生素、維生素和酶。它的生長能改善水體的氣味并對水體有消毒作用，對病原微生物有抑制作用，特別是能夠抑制腐敗菌的生長繁殖[18]。放線菌對養(yǎng)殖水體的氨氮有高效的去除效果[19]。本研究中回用水中放線菌相對豐度顯著增加，可認為對養(yǎng)殖池塘是有益的，可對池塘微生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定起到積極作用。

草魚養(yǎng)殖池塘水體中假單胞菌(Pseudomonas)和氣單胞(Aeromonas)菌是主要的優(yōu)勢菌[20]。草魚綜合養(yǎng)殖池塘中水體浮游細菌優(yōu)勢菌群為類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)[21]。本研究中檢測到草魚精養(yǎng)池塘水體中的優(yōu)勢屬與上述研究結(jié)果不盡相同，可能原因是不同養(yǎng)殖區(qū)域浮游細菌本底狀況不同，也有可能是樣品采集季節(jié)不同。另外，本研究中藍細菌門相對豐度占34%以上，也有可能使其它菌群的相對豐度差異不能體現(xiàn)。優(yōu)勢屬聚球藻屬，微囊藻屬和Cyanobacteria-norank均屬于藍細菌門，這些屬相對豐度的顯著降低與在門水平上藍細菌門相對豐度降低的結(jié)果一致，表明截留在稻田中的藍細菌主要為這些屬類。池塘水中過高的微囊藻屬含量會對養(yǎng)殖動物產(chǎn)生危害[22]。微囊藻屬相對豐度顯著降低，表明利用稻田生態(tài)工程回用池塘養(yǎng)殖尾水可直接去除微囊藻，從而可直接減少池塘水中微囊藻屬含量，降低養(yǎng)殖池塘發(fā)生微囊藻水華的可能性。

本研究中未檢測到熒光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)、柱狀黃桿菌(Flavobacteriumcolumnare)、溫和氣單胞菌(Aeromonassobria)、嗜水氣單胞菌(Aeromonashydrophila) 以及點狀產(chǎn)氣單胞菌(Aeromonaspunctata)等草魚常見的細菌病病原。表明本養(yǎng)殖系統(tǒng)在本實驗采樣期間內(nèi)具有較好的微生物環(huán)境，但也有可能是這些病原菌在池塘浮游菌群中所占比例很小。因此，稻田生態(tài)工程對這些潛在致病菌的影響還需要進一步采用其它方法，并在不同的養(yǎng)殖周期采樣進行分析研究。

多樣性指數(shù)是評價微生物群落多樣性的有效方法[23]。多樣性指數(shù)的變化與水體環(huán)境的變化有關(guān)，當(dāng)群落結(jié)構(gòu)從多樣性指數(shù)較高的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)向多樣性指數(shù)較低的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，對應(yīng)的環(huán)境變得相對脆弱，增大養(yǎng)殖病害暴發(fā)的幾率[24]。本研究中利用稻田異位凈化和回用池塘養(yǎng)殖尾水時，表面流出水中浮游細菌物種豐富度顯著提高，滲流出水中浮游細菌Shannon指數(shù)顯著提高，且Simpson顯著降低。表明兩種出水方式下，稻田生態(tài)工程出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)均更加穩(wěn)定。

比較兩種不同出水方式中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異，可以看出，不同運行方式下稻田生態(tài)工程對浮游細菌群落的影響程度不同。滲流出水中藍細菌門和微囊藻相對豐度的降低幅度和放線菌門相對豐度的提高幅度均大于表面流出水。其原因可能是不同運行方式下池塘尾水在稻田中流經(jīng)的路徑差異引起的。滲流出水方式中養(yǎng)殖尾水進入稻田后滲入稻田土壤表面以下，養(yǎng)殖尾水中的浮游細菌可能通過稻田深層土壤的攔截、植物根部及生物膜的作用而產(chǎn)生改變，且稻田土壤中部分微生物可能通過水流作用隨水流進入出水中，而表面流出水方式中池塘養(yǎng)殖尾水僅在稻田土壤表面流動，與稻田土壤的交換作用更小，因而對養(yǎng)殖尾水中浮游細菌的影響相對較小。綜合浮游細菌多樣性指數(shù)和群落結(jié)構(gòu)變化，相比較而言，稻田滲流出水中多樣性提高和微囊藻等有害微生物的降低程度更大，使回用水更加滿足養(yǎng)殖用水對微生物環(huán)境要求。但滲流出水流量(3.6 m3/h)低于表面流出水流量(6.7 m3/h)，表面流出水方式在相同能耗下能回用更多的養(yǎng)殖尾水。因此，在實際生產(chǎn)中，可針對池塘尾水特性和回用水量要求，通過改變稻田運行方式而調(diào)控出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)池塘養(yǎng)殖環(huán)境要求。

4 結(jié)論

(1)采用Illumina MiSeq 第二代測序技術(shù)比較分析了稻田生態(tài)工程進出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異。在門水平和屬水平上，稻田生態(tài)工程進出水中優(yōu)勢浮游細菌均相同，但相對豐度均產(chǎn)生變化。優(yōu)勢門類均是藍細菌門、變形菌門、放線菌門、浮霉菌門和擬桿菌門。其中，藍細菌門的相對豐度由進水中的46.72% 顯著降低至表面流出水中的41.82% 和滲流出水中的34.77%，而放線菌門的相對豐度由3.90% 增加至滲流出水中的5.65% 和表面流出水中的6.45%。屬水平上微囊藻屬的相對豐度由0.83% 顯著降低至滲流出水中的0.46%(P<0.05)。

(2)稻田生態(tài)工程表面流出水中物種豐富度(Chao 1)指數(shù)顯著提高，滲流出水中Shannon多樣性指數(shù)顯著提高，且Simpson多樣性指數(shù)顯著降低(P<0.05)，出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

(3)研究結(jié)果為利用稻田生態(tài)工程凈化和回用養(yǎng)殖池塘尾水，構(gòu)建魚稻耦合池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)和有價值的參考。實際生產(chǎn)中，可針對池塘尾水特性和回用水量要求，通過改變稻田運行方式而調(diào)控出水中浮游細菌群落結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)池塘養(yǎng)殖環(huán)境要求。

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(責(zé)任編輯：鄧 薇)

Characteristics of bacterioplankton communities in the outflow of ecological engineered paddy field recycling fishpond tail water

TAO Ling1,2,3, LI Xiao-li2,ZHU Jian-qiang1,LI Gu2

( 1.EngineeringResearchCenteronEcologyofWetlandandAgriculturalUse,MinistryofEducation,YangtzeUniversity,Jingzhou434025,China; 2 .YangtzeRiverFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Wuhan430223,China; 3.FreshwaterAquacultureCollaborativeInnovationCenterofHubeiProvince,Wuhan430070,China)

The community structure and diversity of bacterioplankton communities in the inflow and outflow of the engineered paddy field were analyzed and compared based on the Illumina MiSeq second generation high-throughput sequencing technology to characterize the effects of ecological engineed paddy field recycling the tail water from fishpond on the bacterioplankton communities.The results showed that the bacterioplankton community composition at phylum level in the inflow and outflow of the engineered paddy field was similar and the dorminatnt phylums were Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes and Bacteroidetes.However, their relative abundances were different.The relative abundance of Cyanobacteria was significantly decreased from 46.72% in the inflow to 41.82% in the surface outflow and 34.77% in the subsurface outflow.The relative abundance of Actinobacteria significantly increased from 3.90% in the inflow to 5.65% in the surface outflow and 6.45% in the subsurface outflow.The bacterioplankton community composition at genus level was also similar whereas the relative abundance ofMicrocystissignificantly reduced from 0.83% to 0.46% in the subsurface outflow(P<0.05).The species richness index (Chao 1) of bacterioplankton communities significantly increased in the surface outflow.The Shannon diversity index significantly increased and the Simpson index significantly decreased in the subsurface outflow(P<0.05).

pond aquaculture; ecological engineering; paddy field; bacterioplankton; high-throughput DNA sequencing

2016-04-07；

2016-10-08

“十二五”國家科技支撐計劃(2015BAD13B03，2012BAD25B05)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金(CARS-46)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費(201203083)

陶 玲(1981- )，女，四川什邡人，助理研究員，專業(yè)方向為池塘生態(tài)養(yǎng)殖。E-mail:taolingcjs@yfi.ac.cn

李 谷。E-mail:ligu667@yahoo.com

S959

A

1000-6907-(2017)01-0071-07