葡萄糖對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響

2014-09-10 20:58:40李揚(yáng)海吳穎豪楊世平劉慧玲

河北漁業(yè) 2014年7期

關(guān)鍵詞：碳源

李揚(yáng)海+吳穎豪+楊世平+劉慧玲

摘〓要：研究葡萄糖的不同添加量（1.25～5×10-3 g/L）對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體水質(zhì)指標(biāo)（氨氮、活性磷）和微生物數(shù)量（總異養(yǎng)菌、弧菌）的影響。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，水體中添加葡萄糖能明顯提高異養(yǎng)菌、弧菌密度（P＜0.05），顯著降低養(yǎng)殖水體中氨氮、活性磷濃度（P＜0.05）。且在一定濃度范圍內(nèi)，葡萄糖濃度越高，氨氮、活性磷濃度越低，異養(yǎng)菌、弧菌密度越高。

關(guān)鍵詞：碳源；凡納濱對(duì)蝦；水質(zhì)中圖分類號(hào)：〗S942

近年來，對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)已成為我國主要的養(yǎng)殖業(yè)之一，其養(yǎng)殖產(chǎn)量占了全球?qū)ξr養(yǎng)殖產(chǎn)量的1/3。但是，隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，集約化、高密度、高產(chǎn)量的養(yǎng)殖方式導(dǎo)致水體污染日趨嚴(yán)重，甚至病害發(fā)生日益頻繁。水體中污染因素主要是養(yǎng)殖生物的排泄物、殘餌以及有機(jī)碎屑等，這些物質(zhì)不斷被氧化分解，導(dǎo)致氨氮等有害物質(zhì)的積累，可造成養(yǎng)殖生物中毒[1]。養(yǎng)殖水體的水質(zhì)調(diào)控已經(jīng)成為對(duì)蝦養(yǎng)殖者和科研工作者最關(guān)注的問題之一，去除氨氮等有害物質(zhì)常用的方法有換水、添加化學(xué)試劑和生物修復(fù)等。頻繁換水容易導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，人為添加化學(xué)試劑造成藥物殘留，污染海區(qū)，所以生物修復(fù)技術(shù)成為當(dāng)今水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理的研究熱點(diǎn)。生物修復(fù)，即通過生物-生態(tài)措施，修復(fù)受損的池塘生態(tài)系統(tǒng)，加速生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，增加水體溶氧，改善水質(zhì)和池塘自凈能力[2]。主要有向水體中投加有益微生物[3]，或定向培育有益微藻[4]等措施，加強(qiáng)對(duì)有機(jī)污染物的分解和提高池塘的自凈能力。但是水體中微藻的密度受天氣等各方面因素的影響，難以控制數(shù)量，如果微藻數(shù)量過大，而天氣連續(xù)陰雨，容易造成微藻大量死亡，敗壞水質(zhì)。向水體中投加有益微生物改善水質(zhì)，有其優(yōu)勢(shì)，容易大量培養(yǎng)，可操作性強(qiáng)，受到養(yǎng)殖戶的青睞，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用廣泛。但是微生物在水體中能否生存與繁殖，受到環(huán)境條件的限制。有研究表明，加入碳類物質(zhì)可以增加養(yǎng)殖系統(tǒng)中細(xì)菌生物量[5]，且在高碳氮比的情況下，異養(yǎng)菌所具有的優(yōu)勢(shì)更加明顯[6]，從而水體中的氮也消耗更多。近年來，少數(shù)研究者向養(yǎng)殖水體或富營(yíng)養(yǎng)化水體中加入碳源，達(dá)到降低水體中的氨氮的目的[7-11]。

葡萄糖是多糖最基本的組成單位，因此研究葡萄糖在廢水凈化中的作用就顯得更加重要[12]。李洪鵬等[12]等認(rèn)為葡萄糖添加量在一定范圍內(nèi)，氨氮等污染物的去除率均隨添加量的增加而升高，當(dāng)葡萄糖添加量高于某一臨界值時(shí)，去除率將隨葡萄糖的增加而下降。關(guān)于向?qū)ξr養(yǎng)殖水體中添加不同濃度的葡萄糖進(jìn)行水質(zhì)凈化的研究未見有報(bào)道。本文旨在研究葡萄糖的不同添加量對(duì)凡納濱對(duì)蝦（Litopeneaus vannamei）養(yǎng)殖水體水質(zhì)和微生物數(shù)量的影響，探討葡萄糖的添加量與水體中氨氮、活性磷濃度和微生物數(shù)量的關(guān)系，以期為對(duì)蝦養(yǎng)殖過程中的水質(zhì)調(diào)控提供理論參考。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

養(yǎng)殖對(duì)象為健康的凡納濱對(duì)蝦，平均質(zhì)量6 g。對(duì)蝦飼料為粵海牌2#對(duì)蝦料。葡萄糖為廣東光華科技有限公司生產(chǎn)。

1.2細(xì)菌培養(yǎng)基

異養(yǎng)菌培養(yǎng)基（2216E）：蛋白胨5.0 g，酵母膏1.0 g，磷酸鐵0.01 g，瓊脂16.0 g，陳海水1 000 mL，調(diào)pH 至7.6～7.8。

弧菌培養(yǎng)基（TCBS）：北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

1.3養(yǎng)殖管理

養(yǎng)殖容器為玻璃鋼桶，養(yǎng)殖水體100 L。養(yǎng)殖期間，連續(xù)充氧，保證水體中氧氣的充足，為防止充氣過大而將對(duì)蝦殘餌或糞便打散，造成實(shí)驗(yàn)誤差，氣石的擺放位置為養(yǎng)殖桶的邊緣。每天按8%的量投喂餌料，每天投喂時(shí)間8:00，12:00，17:00，22:00。每天每個(gè)桶吸污1次，吸污量為10 L。水溫（28±1） ℃，pH 8.0±0.2。

1.4實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)分為5個(gè)組，每組3個(gè)平行，每個(gè)實(shí)驗(yàn)桶放凡納濱對(duì)蝦40尾。每天早上投料后投放不同濃度的葡萄糖。葡萄糖的投放量根據(jù)投餌量確定（葡萄糖投放量見表1）。

每隔48 h檢測(cè)氨氮和活性磷一次。氨氮采用納氏試劑法[13]，活性磷采用磷鉬藍(lán)法[13]。每96 h檢測(cè)總異養(yǎng)菌和弧菌數(shù)量一次。

表1各實(shí)驗(yàn)組葡萄糖添加量

組1(對(duì)照)

組2

組3

組4

組5

葡萄糖添加量/g

0.125

0.25

0.375

0.5

2結(jié)果與分析

2.1添加不同濃度的葡萄糖對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體總細(xì)菌的影響?yīng)?/p>

在實(shí)驗(yàn)期間，所有實(shí)驗(yàn)組水體中總異養(yǎng)菌的數(shù)量隨養(yǎng)殖時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，說明添加葡萄糖有利于養(yǎng)殖水體中異養(yǎng)菌的增殖。在12 d時(shí)，組3、組4和組5的養(yǎng)殖水體中總異養(yǎng)菌的數(shù)量都顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。在16 d時(shí)，組5的養(yǎng)殖水體中的總異養(yǎng)菌的數(shù)量出現(xiàn)明顯下降，且低于對(duì)照組，但其余各組的養(yǎng)殖水體中的總異養(yǎng)菌的數(shù)量仍高于對(duì)照組。組5的細(xì)菌密度前期高而后期突然降低的原因，是由于實(shí)驗(yàn)開始時(shí)組5的外加碳源最多，細(xì)菌量因營(yíng)養(yǎng)豐富而迅速增加，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也因細(xì)菌量增加而消耗更多，但實(shí)驗(yàn)期間水體中的碳源不再補(bǔ)充濃度不斷降低，氮的來源還是與其他組一樣來自殘餌和糞便，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)后期細(xì)菌密度下降較快，見表2。

表2不同濃度葡萄糖對(duì)水體中總異養(yǎng)菌數(shù)量的影響lg(cfu/mL)

養(yǎng)殖時(shí)間/d

組1(對(duì)照)

組2

組3

組4

組5

4.781±0.011

5.223±0.017b

5.241±0.049b

5.230±0.069b

5.323±0.058b

5.529±0.123a

5.276±0.197a

5.489±0.248a

5.429±0.147a

5.399±0.187a

5.595±0.075a

5.382±0.083c

5.473±0.021bc

5.517±0.027b

5.533±0.049ab

5.627±0.054a

5.422±0.101ab

5.425±0.024ab

5.429±0.153ab

5.602±0.208a

5.307±0.023b

注：表中同一行數(shù)據(jù)上標(biāo)字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

表3不同濃度葡萄糖對(duì)水體中弧菌數(shù)量的影響lg(cfu/mL)

養(yǎng)殖時(shí)間/d

組1(對(duì)照)

組2

組3

組4

組5

3.002±0.080

3.272±0.200c

3.349±0.214c

3.503± 0.066bc

3.729±0.246ab

3.846± 0.020a

3.522±0.071bc

3.410±0.276bc

3.266±0.224c

3.802±0.192ab

4.059±0.078a

3.501± 0.074b

3.361±0.226b

3.507±0.234b

3.839±0.067a

4.015±0.168a

3.804±0.019b

3.296±0.067c

3.678±0.025b

3.850±0.212b

4.085±0.008a

注：表中同一行數(shù)據(jù)上標(biāo)字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

2.2添加不同濃度的葡萄糖對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體弧菌的影響?yīng)?/p>

在實(shí)驗(yàn)期間，所有實(shí)驗(yàn)組水體中弧菌的數(shù)量隨養(yǎng)殖時(shí)間的延長(zhǎng)也有所上升。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，添加葡萄糖也會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖水體中弧菌的數(shù)量的上升。組5在加入葡萄糖后的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)養(yǎng)殖水體中弧菌的數(shù)量都顯著高于對(duì)照組（P＜005），見表3。

2.3添加不同濃度的葡萄糖對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體氨氮的影響?yīng)?/p>

如圖1所示，由于養(yǎng)殖期間水體中殘餌和對(duì)蝦糞便的積累，在實(shí)驗(yàn)前期對(duì)照組和處理組的氨氮含量均呈上升趨勢(shì)；但添加葡萄糖后的8 d以后，對(duì)照組的氨氮含量繼續(xù)呈上升趨勢(shì)，而各處理組的呈下降趨勢(shì)，其中葡萄糖濃度高的組4、組5下降最明顯；第14 d的檢測(cè)結(jié)果顯示，組4、組5的氨氮含量顯著低于對(duì)照組（p＜0.05）。筆者認(rèn)為，葡萄糖的添加加速了水體中異養(yǎng)菌的繁殖和生長(zhǎng)，消耗了大量的氮源，從而氨氮含量下降，且葡萄糖濃度越高的組，氨氮濃度下降越明顯。

圖1葡萄糖對(duì)水體中氨氮濃度的影響?yīng)?/p>

注：圖中字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

2.4添加不同濃度的葡萄糖對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體活性磷的影響?yīng)?/p>

海水養(yǎng)殖的生態(tài)系統(tǒng)中，磷是物質(zhì)循環(huán)的重要組成成分，也是細(xì)菌的重要生長(zhǎng)因子，其存在形式和多寡，能促進(jìn)或限制生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化，是影響?zhàn)B殖水環(huán)境的重要因素。如圖2所示，由于餌料的添加，實(shí)驗(yàn)早期（6 d以內(nèi)）各組的養(yǎng)殖水體中活性磷的含量均呈上升趨勢(shì)，各組間差異不顯著；第6 d以后，對(duì)照組、組2和組3的活性磷含量繼續(xù)上升，而組4、組5的活性磷含量比較平穩(wěn)；第14 d檢測(cè)結(jié)果顯示，組2、組3的活性磷含量與對(duì)照組差異不顯著，組4、組5顯著低于對(duì)照組（p＜0.05）。說明在水體中添加葡萄糖后，葡萄糖濃度高的組水體中異養(yǎng)菌大量生長(zhǎng)和繁殖，明顯消耗大量的活性磷。

圖2不同濃度葡萄糖對(duì)水體中活性磷濃度的影響?yīng)?/p>

注：圖中字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

3討論

3.1對(duì)蝦養(yǎng)殖水體的水質(zhì)調(diào)控

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，水質(zhì)的好壞直接影響?zhàn)B殖生物的生長(zhǎng)與存活，從而影響?zhàn)B殖效益。隨著高產(chǎn)、高密度的對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)殖水體中常因池中殘餌、水生生物排泄物及尸體等的腐敗、分解，引起水質(zhì)惡化，使水中營(yíng)養(yǎng)元素N、P等發(fā)生非正常變化并產(chǎn)生有害物質(zhì)[14]。這些有害物質(zhì)被海水溶解或經(jīng)過微生物的分解和礦化作用產(chǎn)生可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入養(yǎng)殖水體，一部分被浮游植物利用，一部分通過換水進(jìn)入海區(qū)，還有一部分會(huì)在養(yǎng)殖水體中積累，在水體中積累到一定濃度后，將對(duì)養(yǎng)殖生物產(chǎn)生一定的毒害作用。楊世平等[14]通過對(duì)對(duì)蝦高密度養(yǎng)殖池中水質(zhì)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，認(rèn)為養(yǎng)殖水體的污染主要是含氮廢物的污染，在高密度養(yǎng)殖池養(yǎng)殖后期，水體中氨氮首先達(dá)到峰值2.32 mg/L，隨后亞硝酸鹽的含量也迅速達(dá)到峰值0.773 mg/L，在高密度養(yǎng)殖池中活性磷的含量也較高。Li等[15]認(rèn)為，水體中氨氮含量將隨著餌料中蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)投喂量的增加而增加。餌料在水中的降解過程中不斷的釋放氨氮和有機(jī)碳。潘云峰等[16]認(rèn)為水體中的氨氮有三個(gè)階段動(dòng)態(tài)的變化階段：第一階段微生物對(duì)氨氮的利用小于餌料降解的氨氮，造成氨氮不斷升高，第二階段微生物對(duì)氨氮的利用和餌料降解的氨氮相等，造成氨氮在水中殘留達(dá)到最大值，第三階段微生物對(duì)氨氮的利用大于餌料降解的氨氮，造成氨氮降低。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示，實(shí)驗(yàn)早期氨氮含量呈上升趨勢(shì)，濃度上升到一定高時(shí)開始降低。

針對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體的水質(zhì)污染，利用可控的人工措施，采用物理、化學(xué)或生物等方法調(diào)控水質(zhì)，改善養(yǎng)殖水體環(huán)境。常用物理方法包括物理過濾、沉淀、泡沫分離等，物理方法凈化水體的優(yōu)點(diǎn)在于無二次污染，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力。常見的化學(xué)方法包括絡(luò)合、氧化還原、臭氧消毒等，消毒效果不錯(cuò)，但使用不當(dāng)可能會(huì)對(duì)養(yǎng)殖水體造成二次污染。生物方法是利用微生物或自養(yǎng)性植物(如綠色藻類、高等水生植物)改良水質(zhì)，其原理是這些微生物和植物可以吸收利用水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(殘餌及水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的代謝產(chǎn)物)，有助于防止殘餌與代謝產(chǎn)物積累所引起的水質(zhì)敗壞[17]。由于生物方法處理水質(zhì)具有成本低、無污染等特點(diǎn)，近年來越來越受到人們的青睞，人們?cè)谔幚韺?duì)蝦養(yǎng)殖水體時(shí)，常引入細(xì)菌[18]或微藻[4,19]改善水質(zhì)。但是池塘中微藻的密度受天氣等各方面因素的影響，難以控制數(shù)量，藻種供應(yīng)商品化程度較低，相對(duì)而言細(xì)菌具有可操作性的特點(diǎn)，生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸都不存在問題，所以生產(chǎn)上應(yīng)用最多。但是，在實(shí)際操作過程中被投入到養(yǎng)殖水體的細(xì)菌能否存活和生長(zhǎng)，受到水體環(huán)境的影響，將直接影響水質(zhì)處理效果。人們發(fā)現(xiàn)在水體修復(fù)過程中，水體中可被生物利用有機(jī)物含量較低或缺乏氮、磷元素時(shí)，修復(fù)效果較差，添加某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以加強(qiáng)生物修復(fù)[20]。

3.2養(yǎng)殖水體中添加碳源對(duì)水質(zhì)的影響?yīng)?/p>

細(xì)菌所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與其細(xì)胞的化學(xué)構(gòu)成大致相同，大致有5 類：碳源、氮源、磷源、無機(jī)鹽和生長(zhǎng)因子[10]。水體中氨氮的去除，主要是通過細(xì)菌固定和轉(zhuǎn)化，但對(duì)于細(xì)菌來講，養(yǎng)殖池一般是屬于氮源過剩，而碳源缺乏的環(huán)境，經(jīng)常限制細(xì)菌生長(zhǎng)的是碳源[21]。故添加一定的碳源才有利于細(xì)菌對(duì)氨氮的轉(zhuǎn)化。近年來，許多研究者為降低水體中的氮污染，而向水體中添加碳源，取得了較好的效果。如李彥等[5]研究發(fā)現(xiàn)，向羅非魚養(yǎng)殖池塘添加碳源可以降低池塘水體氨態(tài)氮含量，趙志剛等也研究發(fā)現(xiàn)，定期向松浦鏡鯉養(yǎng)殖池塘添加碳源可顯著降低池塘水體氨態(tài)氮含量[8]。Hari[11]等研究碳源對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響，也認(rèn)為添加碳源可以顯著降低水體中氨氮濃度。常用的外加碳源有甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉和葡萄糖等[10]。其中葡萄糖是多糖最基本的組成單位，是一種重要的簡(jiǎn)單碳水化合物，它在主要的生化途徑中有重要作用。有研究已證明葡萄糖在水質(zhì)處理方面效果較好，如李洪鵬等[12]報(bào)道證實(shí)添加葡萄糖能提高原生態(tài)復(fù)合菌的凈化能力，張海杰等[22]研究證實(shí)葡萄糖作為外加碳源時(shí)微生物的硝化率最高。本實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組的氨氮含量一直呈上升趨勢(shì)，而處理組由于添加了葡萄糖作為細(xì)菌的碳源，氨氮因被細(xì)菌利用而含量出現(xiàn)不同程度的下降，且碳源濃度投放量高的處理組（組4、組5）氨氮濃度下降最為明顯。

向水體中添加葡萄糖等碳源后，水體中的氨氮濃度降低，氮源被細(xì)菌所利用變成細(xì)菌菌體的一部分，但是并沒有直接離開水體。那么，氮源會(huì)隨著細(xì)菌的代謝和死亡重新回到水體中嗎？有研究認(rèn)為細(xì)菌在生長(zhǎng)過程中會(huì)分泌多糖、多肽、蛋白質(zhì)、脂類及其復(fù)合物等胞外產(chǎn)物，與水中的一些懸浮物質(zhì)通過微生物分泌的胞外產(chǎn)物產(chǎn)生正負(fù)電荷吸引中和會(huì)形成絮凝體[23]，絮凝體容易被過濾或沉淀而離開養(yǎng)殖水體。而且形成的絮凝體還可能被魚類、蝦類重新攝食，提高餌料的利用率和凈化水質(zhì)[16]。所以向?qū)ξr養(yǎng)殖水體中添加適量的葡萄糖等碳源有利于水質(zhì)凈化和對(duì)蝦健康養(yǎng)殖。

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Effect of glucose on water quality of shrimp aquaculture

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LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling

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（Fisheries College of Guangdong Ocean University,Zhanjiang,524088）

Abstract：Effect the different level of glucose (1.25～5×10-3 g/L) on the water quality index (ammonia nitrogen and active pH ospH orus) and microbial populations (total heterotropH ic bacteria and vibrio) were investigated.Results showed that adding glucose to aquaculture water could increase significantly the density of total heterotropH ic bacteria and vibrio (P＜0.05),and reduce significantly the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus concentrations compared with the control group (P＜0.05).In a certain concentration range,The higher was the concentration of adding glucose,the lower was the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus and the higher was the density of heterotropH ic bacteria and vibrio.

Key words：carbon sources；Litopenaeus vannamei；water quality