沼液兼养培养微藻潜力及不同有机碳源影响

作     者：管会博 韩挺 张茹菊 叶小梅 张应鹏 奚永兰 GUAN Huibo;HAN Ting;ZHANG Ruju;YE Xiaomei;ZHANG Yingpeng;XI Yonglan

作者机构：江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏省农业科学院畜牧研究所南京210014 农业农村部种养结合重点实验室南京210014 

出 版 物：《农业环境科学学报》 (Journal of Agro-Environment Science)

年 卷 期：2024年第43卷第6期

页      面：1411-1420页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：江苏省农业科技自主创新项目〔CX(21)3077〕 江苏现代农业产业技术体系建设项目(JATS〔2022〕439) 

主　　题：微藻 沼液 兼养 葡萄糖 乙酸钠 

摘      要：利用沼液培养微藻可在收获藻生物质的同时回收碳、氮、磷养分,是沼液资源化利用极具潜力的途径。与光合自养相比,兼养培养可实现藻生物量快速积累,且对光、碳利用灵活,与透光性不佳的沼液相性较好,但目前缺乏相关研究论证其可行性。本文首先选取了小球藻Chlorella sp.、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa、栅藻Scenedesmus sp.,以葡萄糖为碳源利用猪粪沼液对3株微藻进行了兼养培养。结果显示,兼养策略可在大幅强化藻生物量积累的同时协同提升沼液污染物去除。其中,Chlorella pyrenoidosa展现出最佳的生物量及养分去除优势,培养7 d生物量可达1.51 g·L^(-1),为光合自养的6.12倍,沼液COD、氨氮、总氮、总磷去除率较自养分别提高了20、36、41个和32个百分点。本研究进一步考察了具备两种典型碳代谢路径的有机碳源(葡萄糖-三羧酸循环,乙酸钠-乙醛酸循环)对Chlorella pyrenoidosa沼液兼养培养的影响,发现葡萄糖相较于乙酸钠更适宜作为沼液兼养培养的有机碳源,且葡萄糖浓度与利用效率呈负相关,1 g·L^(-1)葡萄糖浓度条件下Chlorella pyrenoidosa具有最高的单位有机碳生物量产率。此外,兼养微藻通过代谢葡萄糖可协同提升光合性能,使PSⅡ最大量子产量、实际量子产量、调节性能量耗散量子产量等维持较高水平,既弥补了沼液弱透光下光能不足,也强化了持续光照后的光系统损伤恢复机制。因此,本研究认为以添加1 g·L^(-1)葡萄糖的沼液兼养培养Chlorella pyrenoidosa是克服沼液养藻光衰减等不利因素,强化微藻生物量产量及养分回收效率的有效方式,在畜禽养殖场沼液生物消纳与资源化利用方面有较好的应用前景。