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[水产微生态] 硝化细菌与枯草芽孢杆菌对养殖水质调控作用研究

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kk 发表于 2015-1-23 08:39:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
硝化细菌与枯草芽孢杆菌对养殖水质调控作用研究

——摘自《天津农学院学报》

      摘要:以硝化细菌和枯草芽孢杆菌为实验菌种,研究其对养殖水体的调控作用。结果表明,实验组养殖污水水质明显优于对照组,实验组DO均低于对照组,硝化细菌处理组NH3−N、NO2−N降低率分别为75.41%和92.22%,对COD影响不明显。枯草芽孢杆菌能降低COD,NH3−N、NO2−N的降低率分别为77.82%和87.60%。硝化细菌和枯草芽孢杆菌联合处理组对水质的调控效果优于单菌处理组,NH3−N、NO2−N降低率分别为82.16%和94.62%。
关键词:硝化细菌;枯草芽孢杆菌;水质;微生态制剂

      随着水产养殖业的快速发展,养殖水域环境质量日益下降,养殖过程中产生的粪便和残饵引起水质恶化,抑制了养殖生物的生长,甚至引发疾病、造成死亡。尤其对于高密度养殖的水体,由于养殖密度大、养殖面积受限、水体的自净能力不强,到了养殖的中后期,常常会因水质的恶化导致水生动物疾病的发生。近年来,微生态制剂(枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌和光合菌等的混合或单一制剂)广泛应用于水产养殖、水质净化和病虫害防治等领域,用微生物制剂改善养殖水体环境的研究受到人们越来越多的关注。
硝化细菌是一种好气性、自养型细菌,可用于各种海、淡水的水质改良,能通过硝化作用将水体中有毒的氨和亚硝酸加以分解去除,达到净化水质的作用。枯草芽孢杆菌是一种好氧的革兰氏阳性菌,在水中增殖后产生的许多胞外酶能把养殖水体和底泥中的淀粉、蛋白质及脂肪等有机质分解,从而达到降低养殖水体富营养化和减少底泥生成的作用。本实验向养殖水体中添加硝化细菌和枯草芽孢杆菌,研究其对水质的净化效果,为其在养殖水体水质的生态调控应用方面提供参考。

      1. 对水体中COD的影响

      化学耗氧量(COD)是在一定条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物和亚铁盐等,其中主要的是有机物。因此,化学耗氧量是衡量水中有机物质多少的指标,化学耗氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重。有机物质在水中的积累超过一定限度时,会使养殖水体呈富营养型,溶解氧降低,水质条件恶化,给鱼、虾生长带来不良影响。

      A组水体的COD变化不明显,B和C组均为下降趋势,而对照组一直处于升高的状态。各组处理效果由大到小为:B>C>A>D。推测其原因为,枯草芽孢杆菌是具有高活性消化酶系的异养菌,能迅速降解养殖水体中的有机物,包括残余饵料、水产动物的排泄物、死亡生物残体及池底淤泥,从而降低COD。而硝化细菌为化能自养型菌,以CO2为碳源,对水体的有机物影响效果不明显。

      2. 对水体中DO的影响

      溶解氧(DO)是评价水质的重要指标,水中溶解氧含量的多少直接或间接影响到水中生物的生存,严重缺氧可引起养殖生物浮头甚至窒息死亡;长期处于低氧状态的养殖生物虽然能存活,但其摄食量降低,生长速度减慢,饵料系数增大,发病率上升,甚至影响胚胎的正常发育。水中溶解氧还能决定很多化学物质的存在状态,影响化学物质的迁移转化。在养殖生产中,需要经常对溶解氧进行检测,了解溶解氧的变化。

      A组、B组和C组DO都处于下降状态,对照组实验前期DO数值变化不明显,第5天开始增大。实验组DO始终低于对照组。推测原因是:随着实验的进行,对照组中产生了一些藻类,藻类进行光合作用,释放部分氧气,使后期DO增大,而加入菌液的水样中由于细菌的新陈代谢作用消耗了氧气,使得DO下降。

      3. 对水体中氨氮的影响

      天然水体中的总氨氮存在形式有两种,包括非离子氨氮NH3−N和铵离子氮NH4+−N,构成危害的主要是非离子氨(NH3)。过高含量的NH3会损害水生生物的重要器官,抑制其生长发育,甚至造成死亡。因此,在水产养殖过程中,及时控制水中NH3−N的含量十分重要。

      实验组的NH3−N含量显著低于对照组,且实验组的NH3−N含量始终处于下降趋势,而对照组在观察期内的NH3−N变化不明显。实验结束后,A组、B组和C组的NH3−N降低率分别为75.41%、77.82%和82.16%,说明两种菌共同作用降低NH3−N的效果更加明显。推测原因可能是,硝化细菌能利用化能合成作用首先将水体中的氨氮氧化成亚硝态氮,这个阶段称为亚硝化作用或氨氧化作用,具体过程为:2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量; ADP+Pi+能量→ATP,进而再氧化成对水生生物无害的硝态氮,从而达到调控水质的目的。Gross等也报道,在生物过滤系统中加入高效硝化细菌,可缩短生物过滤系统成熟的时间,并能使水体中的氨氮含量快速下降,同时提高了鱼类的存活率和生长速度。而枯草芽孢杆菌利用芽孢繁殖, 投放于水样后,能迅速繁殖形成优势菌群, 直接或间接地抑制有害病菌的生长繁殖。杭小英等在罗氏沼虾养殖池塘中投放枯草芽孢杆菌,结果显示枯草芽孢杆菌能显著降低水体的氨氮含量,其中氨氮的最大降解率为59.61%。

      4. 对水体中亚硝酸氮的影响

      在池塘水,尤其底泥间隙水中常含有比较多的亚硝酸盐。养殖水体中的亚硝酸盐对水生动物具有较强的毒性,作用机理主要是:通过鱼类等动物的呼吸作用,亚硝酸盐由鳃丝进入血液,使正常的血红蛋白发生氧化,输氧功能受到影响,出现组织缺氧,从而导致鱼虾缺氧,甚至窒息死亡。亚硝酸盐还可与仲胺类物质反应生成致癌性的亚硝胺类物质。一些养殖池塘中常会出现鱼虾厌食现象,亚硝酸盐过高就是主要原因之一。因此,严格控制养殖水体中的亚硝酸氮含量具有重要的实际意义。

      实验组的亚硝酸氮含量显著低于对照组,且实验组的亚硝酸氮含量变化幅度较大。第5天,A、B和C组的亚硝酸氮降低率分别为92.22%、87.60%和94.62%,C组优于A组和B组。随着时间的推移,对照组亚硝酸氮含量也有所降低,说明水体自身有一定的自净作用。硝化细菌可以将亚硝酸盐氧化成硝酸氮,这是硝化细菌硝化作用的第二个阶段,具体反应是:2HNO2+O2→2HNO3+能量,从而使NO2−N降低。

      枯草芽孢杆菌能够直接利用水体中的亚硝酸盐,分解碳类、氮类及硫类化合物,从而起到改善养殖水质的作用。以往的研究也表明,硝化细菌和枯草芽孢杆菌能降低水体中亚硝酸氮的含量。朱清旭等在实验蟹池中使用高效复合枯草芽孢杆菌后3d,亚硝酸盐氮降低17.05%。姚秀清等在模拟养殖水体中加硝化细菌20 mL,亚硝酸氮降解率为97.2%。

      综上所述,硝化细菌能降低养殖污水中的NH3−N和NO2−N含量,而对COD影响不明显。枯草芽孢杆菌能降低COD、NH3−N和NO2−N,从而达到净化养殖污水的作用。两种菌联合处理组的效果优于单菌,尤其是NH3−N和NO2−N的降低率显著优于单菌。因此,在水产养殖净化方面可以利用复合菌互利共生关系达到优势互补的效果,避免采用单一菌群来调控水质存在的局限性,从而更有效地降低养殖水体中的有害物质,改善水体的生态环境。但是菌群之间的数量配比及二者之间的作用机理还有待进一步研究。


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