6月5日，珠江水产研究所谢骏团队在国际期刊《Frontiers in Microbiology》发表了题为“Water treatment effect, microbial community structure, and metabolic characteristics in a field-scale aquaculture wastewater treatment system”的研究论文。该研究应用池塘工程思维构建了规模化养殖尾水多级处理系统，通过优化系统水动力条件获得了较好的水处理效果；从微生物活性和功能角度，阐明了尾水处理单元中生物膜固定化微生物脱氮的微生态机制，为集中连片池塘尾水综合治理及池塘工程学科提供了新的工艺模式方案和理论指导。
图1 Water treatment process in the field-scale aquaculture wastewater treatment system
创建了适应连片集约化养殖池塘尾水处理模式。本研究始于2013年，对珠三角东江流域的惠州养殖基地600亩连片集约化养殖小区进行工程化升级改造，因地制宜将废弃排水渠和池塘改造成多级水处理系统，形成了沉淀池、生态沟渠、生物膜过滤池（生态基水处理、生物浮床、生物刷过滤等）多级水处理生态单元。应用工程系统思维，通过优化系统水动力条件（水体流速、固体颗粒沉降速率、生物膜表面剪切力等）获得了较好的水处理效果，污染物去除率为COD (74.4- 91.2%)、总氮(66.9- 86.8%)、总磷(76.2- 95.9%)，为集中连片集约化池塘尾水综合治理提供了新的工艺方案。
阐明了尾水处理系统中生物膜固定化微生物脱氮的微生态机制。研究团队采用宏基因组测序和微生物功能评价技术对尾水处理系统各单元水体及生物膜微生物群落活性与功能进行高通量分析，从微生物代谢微观层面发现了生物膜固定化微生物增强对水体污染物质的同化能力，其中反硝化菌和聚磷菌群落丰度和代谢活性增强显著。同时，通过氮、磷代谢通路功能基因测定发现大多数的反硝化功能基因在生物膜上有不同程度的上调，证明了生物膜微生物群落通过增加反硝化的细菌数量和代谢能力来强化养殖尾水氮的去除。该研究将为养殖尾水处理系统生物膜微生物群落脱氮强化调控提供了理论依据。
图2 Alpha-diversity indices (A) and dominant phylum compositions (B and C) of microbiota in the different sections of thefield-scale aquaculture wastewater treatment system
图3 Nitrogen metabolism pathways showing the changes of relative abundance of functional genes in the microbiota from the different sections of the field-scale aquaculture wastewater treatment system
该研究成果可为广东乃至全国推进水产养殖业绿色发展“五大行动”的实施提供重要支撑和指导。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省省级促进经济发展专项等项目的资助。珠江水产研究所李志斐为该论文第一作者，谢骏、王广军研究员为通讯作者。全文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.00930
