近年来,冷流水养殖模式应用越来越多,尾水排放带来的环境压力也越来越大,但其尾水处理却一直被忽视。冷流水养殖具有水温低和水交换速率高等特点。因此,依照异位处理模式建造冷流水养殖尾水处理设施的成本较高,所以原位处理可能是更适合的选择。水培植物与微生物联合应用于养殖尾水处理已有很多报道,但是水培植物与微生物的互作对尾水处理效果的影响及机制并不明确。因此,本研究旨在构建一套水培植物和微生物联合应用的复合原位处理系统,评估该系统对鲟鱼冷流水养殖尾水的处理效果,明确该系统中营养盐的去除途径,阐明水培植物与根际微生物互作对尾水处SB203580生产商理效果的影响及机制,为冷流水养殖尾水处理提供参考。获得结果如下:试验1:构建了一套水培植物和微生物联合应用的复合原位处理系统,并明确了其对鲟鱼冷流水养殖尾水的处理效果,筛选了低温尾水处理植物,检测了水体和生物膜中的微生物组成,分析了水质指标变化与细菌丰度的相关性,并测定了氮磷循环基因的绝对丰度。结果表明,系统对试验养殖鲟鱼产生的NH_4~+-N,NO_3~–N,TN,TP和COD的去除率分别为90%、100%、100%、100%和48%。相较于试验前期,试验后期在小白菜(Brassica rapa var.chinensis)、水芹(Oenanthe javanica)、西伯利亚鸢尾(Iris sibiZ-VAD-FMK抑制剂rica)和西芹(Apium graveolens)四种水培植物中小白菜和水芹生长显著,有助于去除尾水中的营养盐。另外,在生物膜中,变形菌门、拟杆菌门和疣微菌门成为门水平前三优势菌群,黄杆菌属、红育菌属、球衣菌属和几丁单胞菌是属水平优势菌群,门水平和属水平的优势菌均有利于反硝化和磷吸收,促进了尾水中氮和磷的去除。原核生物分类群功能注释分析(FAPROTAX)结果表明,在生物膜中碳和氮代谢相关功能序列占比最高,例如化学异养、好氧化学异养和硝酸盐还原。此外,反硝化基因膜结合异化硝酸盐还原酶G(nar G)和周质异化硝酸盐还原酶(nap A)的绝对丰度显著高于硝化相关基因亚硝酸盐氧化还原酶B(nxr B)和氨单加氧酶A(amo A),表明反硝化过程更活跃。综上所述,水培植物和微生物联合应用的复合原位处理系统可以有效去除冷流水养殖水体中的营养盐,且水培植物和富含反硝化菌的生物膜在这个过程中起到了至关重要的作用。试验2:探究了水培植物与根际微生物互作对氮营养盐去除的影响。在试验一基础上,继续进行了低温尾水处理植物的筛选,并发现豆瓣菜同样是适宜低温尾水probiotic supplementation处理的植物。因此,本试验采用豆瓣菜进行后续水培植物和根际微生物互作研究。分离鉴定了豆瓣菜根际反硝化菌,并检测了其反硝化脱氮效率;通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析了有无根际微生物条件下豆瓣菜根系分泌物的差异,鉴定了相对丰度较高的根系分泌物;进一步检测了不同浓度(20、40、60、80和100μM)分泌物处理对筛选反硝化菌的生长、生物膜形成以及脱氮能力的影响。结果表明,筛选的10株根际反硝化菌,除菌种1-1外,其余9株菌均具有较好的反硝化脱氮能力,能够在48 h内完全去除模拟尾水中100 mg/L的硝态氮,且并无亚硝态氮和氨氮积累。豆瓣菜根系相对丰度最高的分泌物为棕榈酸。80和100μM的棕榈酸处理反硝化脱氮能力不强的菌株1-1,可以促进菌株1-1生物膜的形成,并提高菌株1-1的脱氮能力。特别是24 h时,80μM和100μM处理组的TN去除效率达到了对照组和20μM处理组去除效率的1.5倍左右。综上所述,豆瓣菜可以通过根系分泌物影响根际微生物的脱氮能力。综上所述,本研究构建了一套水培植物和微生物联合应用的复合原位处理系统,且该系统可以有效去除鲟鱼冷流水养殖水体中的营养盐。此外,本研究还发现了豆瓣菜根系可以分泌棕榈酸,进而促进根际筛选反硝化微生物的生物膜形成以及脱氮效率。