近日，漁業(yè)工程研究所綠色低碳養(yǎng)殖工程與裝備集成技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（RAS）物質(zhì)循環(huán)與調(diào)控領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。相關(guān)研究成果以題為“Coupled nitrogen and phosphorus cycles mediated by coordinated variations of functional microbes in industrial recirculating aquaculture system”發(fā)表在水研究領(lǐng)域國際頂級期刊《Water Research》上（Nature Index期刊、JCR/中科院1區(qū)、IF實(shí)時=12.4、水研究領(lǐng)域排名第1），漁業(yè)工程研究所為本文唯一通訊單位，楊光為通訊作者，安申群為第一作者。
氮-磷平衡是生態(tài)系統(tǒng)維持穩(wěn)定的基礎(chǔ)，保證其健康運(yùn)轉(zhuǎn)。然而在人工RAS中，主要依賴傳統(tǒng)水處理技術(shù)/設(shè)備保障各單元功能的方式往往存在效率提升難、養(yǎng)殖成本高等問題，難以滿足可持續(xù)養(yǎng)殖的要求，限制RAS的推廣應(yīng)用。因此，探索新型的綠色、高效水處理技術(shù)勢在必行，明晰系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)規(guī)律尤為關(guān)鍵。
基于此，本團(tuán)隊(duì)在工廠化凡納濱對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)中開展物質(zhì)循環(huán)相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)氮、磷循環(huán)相關(guān)基因高度耦合，進(jìn)而創(chuàng)新性地提出RAS中“微生物介導(dǎo)氮、磷耦合循環(huán)”假說，并結(jié)合生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)理論及宏基因組測序手段對該假說進(jìn)行驗(yàn)證，主要得出以下結(jié)論：① 養(yǎng)殖池微生物較于硝化池具有更豐富的氮、磷循環(huán)功能基因，這些功能基因在降解有機(jī)氮磷、硝酸鹽還原等方面具有較大潛力。② 通過功能基因豐度驗(yàn)證了養(yǎng)殖水體氮、磷循環(huán)耦合由其宿主協(xié)同變化介導(dǎo)，并鑒定出多種兼具氮、磷循環(huán)功能基因的細(xì)菌，為通過調(diào)控該類微生物實(shí)現(xiàn)水質(zhì)精準(zhǔn)管控提供依據(jù)。
該研究通過揭示氮磷元素協(xié)同作用機(jī)制，為 RAS 水質(zhì)聯(lián)控及系統(tǒng)優(yōu)化開辟了基于菌群生態(tài)調(diào)控的新路徑，為工廠化低碳、高效、可持續(xù)養(yǎng)殖提供了理論基礎(chǔ)；有望據(jù)此開發(fā)新型生物水處理技術(shù)，提升RAS水處理效率，推動漁業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。
本研究得到了漁工所所級基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)“工廠化對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)N-P平衡對水體自凈能力的指示”（2024HY-ZC004）、海南省重點(diǎn)研發(fā)“揭榜掛帥”專項(xiàng)“馮家灣高層立體智能化養(yǎng)殖建筑的設(shè)計(jì)及配套裝備研發(fā)”（ZDYF2023XDNY176）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123726
日期：2025-05-16
氮-磷平衡是生態(tài)系統(tǒng)維持穩(wěn)定的基礎(chǔ)，保證其健康運(yùn)轉(zhuǎn)。然而在人工RAS中，主要依賴傳統(tǒng)水處理技術(shù)/設(shè)備保障各單元功能的方式往往存在效率提升難、養(yǎng)殖成本高等問題，難以滿足可持續(xù)養(yǎng)殖的要求，限制RAS的推廣應(yīng)用。因此，探索新型的綠色、高效水處理技術(shù)勢在必行，明晰系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)規(guī)律尤為關(guān)鍵。
基于此，本團(tuán)隊(duì)在工廠化凡納濱對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)中開展物質(zhì)循環(huán)相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)氮、磷循環(huán)相關(guān)基因高度耦合，進(jìn)而創(chuàng)新性地提出RAS中“微生物介導(dǎo)氮、磷耦合循環(huán)”假說，并結(jié)合生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)理論及宏基因組測序手段對該假說進(jìn)行驗(yàn)證，主要得出以下結(jié)論：① 養(yǎng)殖池微生物較于硝化池具有更豐富的氮、磷循環(huán)功能基因，這些功能基因在降解有機(jī)氮磷、硝酸鹽還原等方面具有較大潛力。② 通過功能基因豐度驗(yàn)證了養(yǎng)殖水體氮、磷循環(huán)耦合由其宿主協(xié)同變化介導(dǎo)，并鑒定出多種兼具氮、磷循環(huán)功能基因的細(xì)菌，為通過調(diào)控該類微生物實(shí)現(xiàn)水質(zhì)精準(zhǔn)管控提供依據(jù)。
該研究通過揭示氮磷元素協(xié)同作用機(jī)制，為 RAS 水質(zhì)聯(lián)控及系統(tǒng)優(yōu)化開辟了基于菌群生態(tài)調(diào)控的新路徑，為工廠化低碳、高效、可持續(xù)養(yǎng)殖提供了理論基礎(chǔ)；有望據(jù)此開發(fā)新型生物水處理技術(shù)，提升RAS水處理效率，推動漁業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。
本研究得到了漁工所所級基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)“工廠化對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)N-P平衡對水體自凈能力的指示”（2024HY-ZC004）、海南省重點(diǎn)研發(fā)“揭榜掛帥”專項(xiàng)“馮家灣高層立體智能化養(yǎng)殖建筑的設(shè)計(jì)及配套裝備研發(fā)”（ZDYF2023XDNY176）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123726
日期：2025-05-16
