本發(fā)明涉及一種基于微生物固持技術(shù)和農(nóng)田灌溉技術(shù)凈化沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的濕地系統(tǒng)，屬于微生物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)物質(zhì)生活質(zhì)量的提高，居民飲食中水產(chǎn)品的需求量逐年增加。由于沿海地區(qū)地多、污染少，大量水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)聚集在在沿海地區(qū)。因此，每年水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中的換水，產(chǎn)生大量的污染物，導(dǎo)致近海水體環(huán)境惡化。
近年國(guó)家將“生態(tài)文明建設(shè)”和“生態(tài)紅線保護(hù)”納入社會(huì)體系建設(shè)，將生態(tài)環(huán)境保護(hù)納入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合考量，因此，必須加大對(duì)沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的處理。
由于養(yǎng)殖水體水量巨大，相對(duì)于工業(yè)污水的點(diǎn)源、高濃度特性，養(yǎng)殖水體污染物濃度較低，處理十分困難。常見(jiàn)采用微生物凈化污水的方法，將污染物分解或者絮凝沉降到養(yǎng)殖塘體底部，但是污染物還存在于養(yǎng)殖塘底，隨時(shí)可以翻塘上涌，因此，原位微生物凈化養(yǎng)殖水體的技術(shù)受到大量的限制。濕地灌溉凈化、氧化塘、土壤過(guò)濾等技術(shù)，可以將污水中污染物分離出來(lái)，但是濕地、氧化塘或者過(guò)濾土地，需要占用大量的土地，而且處理污水周期較長(zhǎng)，所以采用生態(tài)濕地處理水產(chǎn)養(yǎng)殖污水的方法也有很大的局限性。
采用微生物及其代謝物固持水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中糞便、游離態(tài)氮素離子、飼料殘?jiān)?、微生物形成大的?fù)合體，再依托農(nóng)田濕地實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物復(fù)合體的截留，能夠高效實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的凈化。
迄今為止，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)涉及本發(fā)明主題的文獻(xiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
目的：為了實(shí)現(xiàn)近海生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，依托生物技術(shù)和農(nóng)田生態(tài)濕地凈化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的凈化，本發(fā)明提出一種基于微生物固持技術(shù)和農(nóng)田灌溉技術(shù)凈化沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的濕地系統(tǒng)。
技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于微生物固持技術(shù)和農(nóng)田灌溉技術(shù)凈化沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的濕地系統(tǒng)，包括微生物菌劑、農(nóng)田濕地系統(tǒng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖水體，通過(guò)利用微生物菌劑固持水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的糞便、游離態(tài)氮素離子、飼料殘?jiān)?、微生物形成大的?fù)合體，再依托農(nóng)田濕地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物復(fù)合體的截留，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的凈化。
優(yōu)選地，所述微生物菌劑通過(guò)解淀粉芽孢桿菌iae菌株制備而成，固持水體污染物的微生物菌劑有效菌落形成單位(cfu)≥5×108cfug-1，多聚谷氨酸量≥20gl-1。
所述的解淀粉芽孢桿菌iae的菌種保藏號(hào)為cctccno：m2013086，bacillusamyloliquefaciensiae，2013年3月15日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏地址為武漢市武昌珞珈山。
水產(chǎn)養(yǎng)殖水體換水前通過(guò)彌霧機(jī)設(shè)備將微生物菌劑均勻的噴布于養(yǎng)殖塘體水面，當(dāng)水體中微生物菌劑沉降30～50cm的時(shí)候，開始排放底層水體，夜間排放底層水體，白天從上層補(bǔ)充水。
優(yōu)選地，水產(chǎn)養(yǎng)殖水體換水前，將微生物菌劑用稀釋500～1500倍，通過(guò)彌霧機(jī)將菌劑均勻的噴布于養(yǎng)殖塘體水面，每畝塘面使用微生物菌劑10～50l。
所述農(nóng)田濕地系統(tǒng)由水稻或者小麥農(nóng)田組成，灌溉水量為不影響作物生長(zhǎng)的最大灌水量和最長(zhǎng)蓄水時(shí)間。
具體地，所述微生物菌劑通過(guò)如下方法制備得到：
1)將解淀粉芽孢桿菌iae接種到液體發(fā)酵培養(yǎng)基，制得解淀粉芽孢桿菌iae發(fā)酵液；
2)步驟1中的發(fā)酵液、玉米芯粉、碳酸鈣、乙酸按照體積質(zhì)量比100∶10～20∶5～10∶10～15(v∶w∶w∶v)粉徹底混勻，低溫保存，獲得的產(chǎn)品即為具有固持水產(chǎn)養(yǎng)殖水體污染物的微生物菌劑。
優(yōu)選地，發(fā)酵生產(chǎn)的條件為：初始ph范圍為6.5-7.2，培養(yǎng)溫度35-37℃，溶氧通氣量范圍為30～100％，120-180rpm，發(fā)酵18h，獲得解淀粉芽孢桿菌iae發(fā)酵液；解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵培養(yǎng)基，以配制1l培養(yǎng)基為例：葡萄糖67g，谷氨酸鈉72g，(nh4)2so47.1g，nacl2.2g，k2hpo42g，mnso40.25g，mnso40.03g，自來(lái)水1000ml，ph值自然，115℃滅菌30min。
優(yōu)選地，農(nóng)田濕地系統(tǒng)的農(nóng)田為長(zhǎng)條形的農(nóng)田，進(jìn)水處為條田一端，出水處一端為小出水口；農(nóng)田采用蓄水減排的模式，將水產(chǎn)養(yǎng)殖水體盡可能的多蓄于水稻田或者麥田中，同時(shí)增加蓄持時(shí)間，確?！熬w-代謝物-污染物”復(fù)合體被農(nóng)田濕地系統(tǒng)截留。
優(yōu)選地，所述水稻為采用直播技術(shù)播種的水稻，畝用種量大于3kg，種植后35天之后進(jìn)行污水灌溉，水稻不使用孕穗肥或者施用孕穗肥后30天進(jìn)行污水灌溉。
優(yōu)選地，所述的濕地系統(tǒng)的條田長(zhǎng)度大于1000m，寬度大于100m。
優(yōu)選地，所述的濕地系統(tǒng)的條田進(jìn)水端采用水渠漫灌，渠深20～50cm，寬度50～100cm；水渠上口一外沿與田埂同高，確保水不會(huì)流出農(nóng)田，水渠上口另一外沿與田面齊平。
優(yōu)選地，所述的濕地系統(tǒng)，所述條田出水口的口寬100～200cm，出水口比田面高10～25cm。
有益效果：本發(fā)明提供的一種基于微生物固持技術(shù)和農(nóng)田灌溉技術(shù)凈化沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的濕地系統(tǒng)，通過(guò)具有固持水產(chǎn)養(yǎng)殖水體污染物功能的微生物菌劑和農(nóng)田濕地系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的高效凈化，本發(fā)明的與常見(jiàn)的微生物凈化菌劑或者生態(tài)濕地發(fā)明相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1)該發(fā)明利用微生物菌劑，能夠快速將污水中污染物濃縮和固持，有利農(nóng)田系統(tǒng)土壤和植物的吸附和附著作用對(duì)污染物復(fù)合體的截留。
2)大量污染物進(jìn)入農(nóng)田濕地系統(tǒng)，很快被作物同化吸收利用，由于農(nóng)田系統(tǒng)的生物量巨大，其轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于常規(guī)的人工構(gòu)建的生態(tài)濕地，確保水體凈化速率的高效。
3)污水處理過(guò)程中，大量的污染物通過(guò)植物的同化作用，被植物利用，充分利用現(xiàn)有能源，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型社會(huì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)沿海生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
4)由于沿海人工開發(fā)，大量的植物、濕地被人工清除，對(duì)于沿海地區(qū)的動(dòng)物生存、氣候造成很大的影響。依托農(nóng)業(yè)種植構(gòu)建濕地能夠?yàn)檠睾５貐^(qū)動(dòng)物提供食物、同時(shí)凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候等，有利于近海生態(tài)環(huán)境保護(hù)。
附圖說(shuō)明
圖1基于微生物固持技術(shù)和農(nóng)田灌溉技術(shù)凈化沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的濕地系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明公開了一種基于微生物固持技術(shù)和農(nóng)田灌溉技術(shù)凈化沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的濕地系統(tǒng)，如圖1所示，包括微生物菌劑、農(nóng)田濕地系統(tǒng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖水體，通過(guò)利用微生物菌劑固持水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的糞便、游離態(tài)氮素離子、飼料殘?jiān)⑽⑸镄纬纱蟮膹?fù)合體，再依托農(nóng)田濕地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物復(fù)合體的截留，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的凈化。
具體在應(yīng)用時(shí)，首先制備微生物菌劑。
微生物菌劑采用解淀粉芽孢桿菌iae制備，解淀粉芽孢桿菌iae的菌種保藏號(hào)為cctccno：m2013086。將解淀粉芽孢桿菌iae接種到液體發(fā)酵培養(yǎng)基，制得解淀粉芽孢桿菌iae發(fā)酵液；其發(fā)酵生產(chǎn)的條件為：初始ph范圍為7.2，培養(yǎng)溫度37℃，溶氧通氣量范圍為30～100％，120rpm，發(fā)酵18h，獲得解淀粉芽孢桿菌iae發(fā)酵液；解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵培養(yǎng)基，以配制1l培養(yǎng)基為例：葡萄糖67g，谷氨酸鈉72g，(nh4)2so47.1g，nacl2.2g，k2hpo42g，mnso40.25g，mnso40.03g，自來(lái)水1000ml，ph值自然，115℃滅菌30min。發(fā)酵液、玉米芯粉、碳酸鈣、乙酸按照體積質(zhì)量比100∶15∶5∶10(v∶w∶w∶v)粉徹底混勻，低溫保存，獲得的產(chǎn)品即為具有固持水產(chǎn)養(yǎng)殖水體污染物的微生物菌劑。制備的解淀粉芽孢桿菌iae菌劑有效菌落形成單位(cfu)為6×108cfug-1，多聚谷氨酸量為22gl-1。
然后在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體換水前，將微生物菌劑用稀釋500倍，通過(guò)彌霧機(jī)將菌劑均勻的噴布于養(yǎng)殖塘體水面，每畝塘面使用微生物菌劑10l。在水體中微生物菌劑沉降50cm時(shí)候，開始排放底層水體，白天從上層補(bǔ)充水。
本實(shí)施例中農(nóng)田濕地系統(tǒng)為水稻田，長(zhǎng)條形的農(nóng)田，長(zhǎng)1000m，寬200m，進(jìn)水處水渠深50cm，寬100cm，出水處一端為100cm寬出水口，出水口距田面高度10cm；采用蓄水減排的模式，將養(yǎng)殖污水盡可能的多蓄于水稻田中，同時(shí)增加蓄持時(shí)間，確?！熬w-代謝物-污染物”復(fù)合體被稻田濕地系統(tǒng)截留。灌溉期間為水稻抽穗期，農(nóng)田土壤初始含水量為田間持水量的70％，蓄水上限為15cm，蓄水時(shí)間為72h。水產(chǎn)養(yǎng)殖污水進(jìn)入農(nóng)田濕地時(shí)，水體cod為361mgl-1，72h后測(cè)定農(nóng)田濕地排水cod為25mgl-1，對(duì)于cod凈化率為93％。
本發(fā)明利用微生物菌劑，能夠快速將污水中污染物濃縮和固持，有利農(nóng)田系統(tǒng)土壤和植物的吸附和附著作用對(duì)污染物復(fù)合體的截留。大量污染物進(jìn)入農(nóng)田濕地系統(tǒng)，很快被作物同化吸收利用，由于農(nóng)田系統(tǒng)的生物量巨大，其轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于常規(guī)的人工構(gòu)建的生態(tài)濕地，確保水體凈化速率的高效。污水處理過(guò)程中，大量的污染物通過(guò)植物的同化作用，被植物利用，充分利用現(xiàn)有能源，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型社會(huì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)沿海生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。由于沿海人工開發(fā)，大量的植物、濕地被人工清除，對(duì)于沿海地區(qū)的動(dòng)物生存、氣候造成很大的影響。依托農(nóng)業(yè)種植構(gòu)建濕地能夠?yàn)檠睾５貐^(qū)動(dòng)物提供食物、同時(shí)凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候等，有利于近海生態(tài)環(huán)境保護(hù)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。