高含量芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化的控制

周建忠，路慶鵬，胡 芳，吳 偉

高含量芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化的控制

周建忠1，路慶鵬2，胡 芳2，吳 偉3*

（1. 蘇州市吳江區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站，江蘇 蘇州 215200；2. 江蘇綠科生物技術(shù)有限公司，江蘇 高郵 225600；3. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心, 江蘇 無錫 214081）

【目的】研究旨在解決當(dāng)前羅氏沼蝦養(yǎng)殖中存在的水體富營養(yǎng)化嚴重和藍藻水華頻發(fā)問題?！痉椒ā坎捎酶吆康目莶菅挎邨U菌進行富營養(yǎng)化水質(zhì)因子的調(diào)控和藍藻水華的快速治理，探討了芽孢桿菌的合理用量和作用方式。【結(jié)果】高含量芽孢桿菌應(yīng)用于羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體后，對富營養(yǎng)化水質(zhì)因子具有顯著的控制和改善作用，其可降低水體中TN、TP和高錳酸鹽指數(shù)的含量，穩(wěn)定水質(zhì)pH值。在試驗濃度范圍內(nèi)，2種不同含量的芽孢桿菌對水質(zhì)TN、TP和高錳酸鹽指數(shù)的最大轉(zhuǎn)化去除率分別為45.61%~51.00%、52.24%~62.69%和12.69%~14.15%，并可快速抑制藍藻的生長；間隔5 d經(jīng)2次使用芽孢桿菌后，水體中藍藻數(shù)量與初始相比降低了26.8%~71.7%，與同期未使用芽孢桿菌的水體相比下降了58.6%~81.9%，下降率與芽孢桿菌使用濃度呈一定的濃度-效應(yīng)線性關(guān)系。按每公頃（以1.5 m水深計）4.5×1013~1.5×1014個菌體加入養(yǎng)殖水體，富營養(yǎng)化可得到良好的改善和凈化，3 d便可減輕藍藻水華。芽孢桿菌的初始含量越高凈化效果越好?！窘Y(jié)論】高含量的枯草芽孢桿菌可為養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化提供生物防控的有效技術(shù)和手段，為中國水產(chǎn)綠色養(yǎng)殖提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。

芽孢桿菌；羅氏沼蝦；養(yǎng)殖水體；富營養(yǎng)化

【研究意義】羅氏沼蝦（）又稱淡水長臂大蝦，是長臂蝦科、沼蝦屬的動物，具有生長快、個體大、食性廣、生長周期短、易飼養(yǎng)等優(yōu)點，是一種理想的養(yǎng)殖品種。羅氏沼蝦的原產(chǎn)地為印度太平洋地區(qū)，自1976年引入中國大陸已有40多年歷史，目前已成為中國主要的養(yǎng)殖經(jīng)濟蝦類。2019年全國羅氏沼蝦年養(yǎng)殖產(chǎn)量為1.396 09×105t，已連續(xù)20年成為世界第一羅氏沼蝦養(yǎng)殖大國，其中江蘇、廣東和浙江分別以5.762 6×104、4.604 1×104和2.376 0×104t在全國17個養(yǎng)殖生產(chǎn)羅氏沼蝦的省份中位列前3位[1]，而江蘇省的羅氏沼蝦養(yǎng)殖主要集中在高郵市。根據(jù)《高郵市養(yǎng)殖水域灘涂規(guī)劃（2018—2030）》顯示，高郵水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)總面積達到32 643.03 hm2，主要以池塘養(yǎng)殖為主，池塘養(yǎng)殖23 622.37 hm2，其中羅氏沼蝦的養(yǎng)殖規(guī)模最大，已經(jīng)形成了上游、中游、下游一條龍的格局。高郵池塘養(yǎng)殖羅氏沼蝦采用的是高密度養(yǎng)殖模式，該模式采用大量施肥，全程投放高蛋白飼料，造成養(yǎng)殖水質(zhì)有機污染和富營養(yǎng)化污染嚴重，水體中藻類特別是藍藻數(shù)量劇增，水體易缺氧和衰敗，影響?zhàn)B殖成效，并對外環(huán)境造成污染影響。據(jù)2009年《第一次全國污染源排查—水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》的數(shù)據(jù)資料表明[2]，南方地區(qū)養(yǎng)殖1 kg羅氏沼蝦可產(chǎn)生TN 4.285 g、TP 3.584 g和COD 17.648 g。當(dāng)前養(yǎng)殖密度更大，產(chǎn)排污情況更嚴重。羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體的富營養(yǎng)化，一方面造成養(yǎng)殖生態(tài)功能的紊亂，加劇了對羅氏沼蝦的危害和應(yīng)激反應(yīng)，另一方面也使得養(yǎng)殖尾水對外環(huán)境的影響日益嚴重。近年來，羅氏沼蝦養(yǎng)殖環(huán)境的富營養(yǎng)化已成為限制羅氏沼蝦養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

【前人研究進展】為了控制羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘中的富營養(yǎng)化，近年來養(yǎng)殖業(yè)者進行多方面的嘗試和探索，如采用底泥清除、投放殺藻藥物、放養(yǎng)鰱魚螺螄等，雖均有一定的效果，但均存在種種弊端。而微生態(tài)制劑因使用方便、成本低等特點而得到廣泛的重視，應(yīng)用日益增多。陸軍等[3]利用江蘇、廣東產(chǎn)微生態(tài)制劑在上海規(guī)模化羅氏沼蝦養(yǎng)殖場中應(yīng)用，水質(zhì)和底質(zhì)凈化效果良好；韋翠珍[4]的應(yīng)用試驗表明，EM菌可使羅氏沼蝦養(yǎng)殖水質(zhì)pH保持在一個堿性的恒定范圍，且對氨氮和總氮具有明顯的凈化去除效果，可使高密度養(yǎng)殖池塘的水質(zhì)維持在羅氏沼蝦適宜的范圍內(nèi)；杭小英等[5]采用枯草芽孢桿菌制劑對養(yǎng)殖中后期的羅氏沼蝦池塘進行了改善水質(zhì)的試驗，發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌制劑對于水體中溶解氧含量和pH值的影響不明顯，但能顯著降低水體的化學(xué)需氧量、氨氮和亞硝酸態(tài)氮。其中氨氮的最大去除率為59.61%，亞硝酸態(tài)氮的最大去除率為86.70%。雖然目前微生態(tài)制劑的研究和應(yīng)用報道較多，也受到了養(yǎng)殖業(yè)者的歡迎，但在實際應(yīng)用中存在著微生態(tài)制劑活菌數(shù)含量和使用劑量、菌種組成不明確，使用效果不穩(wěn)定、不一致等問題，導(dǎo)致養(yǎng)殖者在使用上存在疑惑?！颈狙芯壳腥朦c及擬解決的關(guān)鍵問題】目前，高濃度芽孢桿菌因菌種組成明確、使用量小、效果顯著等特點而受到了國內(nèi)外的深入關(guān)注。本文以作者自主開發(fā)研制的高濃度芽孢桿菌為試驗材料，研究其對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體環(huán)境中富營養(yǎng)化因子的控制，并明確其使用方法、使用劑量和作用效果，為羅氏沼蝦富營養(yǎng)化的養(yǎng)殖生態(tài)控制提供有效的手段。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高含量粉狀芽孢桿菌制劑：由江蘇綠科生物技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)并提供，每個包裝為1 kg。分為2種，即枯草芽孢桿菌（）BS-01-01粉，活菌含量為1.0×1011CFU/g；枯草芽孢桿菌（）BS-01-02粉，活菌含量為2.0×1010CFU/g。

1.2 試劑及儀器

試劑：高錳酸鉀、硫代硫酸鈉、草酸鈉、硫酸、過硫酸鉀、硝酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、鉬酸銨、氯化亞錫和磷酸二氫鉀等均為分析純（A.R., 國藥集團化學(xué)試劑公司產(chǎn)品）。

儀器：METTLER AL104電子天平、PHS-3TC數(shù)顯pH計、721分光光度計、UV-1200紫外-可見分光光度計、BüCHIK-370全自動凱氏定氮儀、Nikon 90i光學(xué)顯微鏡、TOMY Autoclave SS-325全自動高壓蒸汽滅菌鍋、SHR-080恒溫生化培養(yǎng)箱、1 L采水器和浮游植物計數(shù)框等。

1.3 試驗方法

1.3.1 羅氏沼蝦的養(yǎng)殖 羅氏沼蝦養(yǎng)殖在江蘇高郵的某養(yǎng)殖場池塘中進行。每個池塘面積為10 000 m2，平均水深1.5 m，養(yǎng)殖前經(jīng)過嚴格的清塘消毒。3月初在溫棚中放入平均體長為0.75±0.05 cm的羅氏沼蝦蝦苗進行培育，5月初將溫棚中大規(guī)格蝦苗放入池塘水體中。每個池塘按最初蝦苗來算投放密度為7.5 萬尾/667m2。養(yǎng)殖全程投喂人工飼料，前期一日投喂3~4次（07:00, 12:00, 16:00及22:00），中后期一日投喂2~3次（07:00, 16:00及22:00），日投喂量根據(jù)進食情況和羅氏沼蝦體質(zhì)量的增加而進行適當(dāng)調(diào)整，一般前期投餌率為6%~10%，生長中后期4%~6%。試驗期間各池塘的養(yǎng)殖條件和日常養(yǎng)殖管理措施完全相同。

1.3.2 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中富營養(yǎng)化水質(zhì)因子的控制 應(yīng)用芽孢桿菌控制羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中富營養(yǎng)化水質(zhì)因子的試驗在5月10日—8月30日間進行，芽孢桿菌采用直接溶解潑灑的方法。剪開芽孢桿菌微生態(tài)制劑的包裝，取出相應(yīng)的用量置于容器中，加入一定量的池塘水溶解后全池潑灑。根據(jù)預(yù)試驗，芽孢桿菌的用量分別為：BS-01-01 0.01，0.03和0.05 mg/L；BS-01-02 0.05，0.15和0.25 mg/L。芽孢桿菌的使用選擇在10:00左右，初次使用為5月12日，后每隔10 d使用1次。試驗共設(shè)對照組1個，每個使用濃度設(shè)2個平行組。分別在試驗期間的每月10日和25日，用采水器從對照和試驗池塘四角和中心取水面下50 cm處的水樣各1 L，混勻后取1 L于普通樣品瓶中，運回實驗室，于4 ℃冰箱中冷藏保存，并在48 h內(nèi)完成相關(guān)水質(zhì)指標的測試。主要水質(zhì)測定項目為pH、TN、TP和高錳酸鹽指數(shù)。其中：pH采用傳感器現(xiàn)場測定，TN采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法測定，TP采用鉬酸銨分光光度法測定，高錳酸鹽指數(shù)采用酸性高錳酸鉀法測定[6]。

1.3.3 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中浮游植物的控制 應(yīng)用芽孢桿菌控制羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中浮游植物的試驗在7月2日~7月10日進行。芽孢桿菌的用量分別為：BS-01-01 0.05，0.07和0.10 mg/L；BS-01-02 0.25，0.35和0.50 mg/L。使用方法同1.3.2。首次于7月2日使用，5 d后再使用1次。7月2日、5日、7日和10日分別在各組池塘的四周及中心取水面下約0.5 m處的水樣各1 L，充分混勻，取1 L倒入聚乙烯塑料瓶，加入1.5%魯哥氏液現(xiàn)場固定，靜置24~48 h濃縮，用于浮游植物的定性與定量。取經(jīng)固定濃縮的樣品，在光學(xué)顯微鏡下按文獻[7-9]的方法于0.1 mL浮游植物計數(shù)框中進行定性鑒定與定量計數(shù)。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010軟件處理后，應(yīng)用SPSS 20.0軟件進行差異性顯著分析和雙變量相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘中水質(zhì)富營養(yǎng)化指標的控制

2.1.1 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘水質(zhì)TN和TP的控制 羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘水質(zhì)TN和TP的變化詳見圖1和圖2。

圖1 羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中TN的動態(tài)變化

圖2 羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中TP的動態(tài)變化

由圖1可見，在5—8月間，羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體TN對照組與試驗組的變化趨勢相近，但并非完全相同。對照組呈先升高后降低的趨勢，5—6月緩慢上升，6—7月快速增高，7月達到峰值，由5月份的2.36 mg/L升至6月的2.41 mg/L，再至7月的5.76 mg/L，隨后開始下降，8月份為3.53 mg/L。在整個試驗期間，對照組養(yǎng)殖水體中TN的含量均超過地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838—2002）中的Ⅲ類水標準，甚至是Ⅴ類水標準，說明羅氏沼蝦養(yǎng)殖中水質(zhì)TN的污染比較嚴重。這樣的變化趨勢主要與羅氏沼蝦的生長過程密切相關(guān)。5—6月羅氏沼蝦個體尚小，攝食、代謝少，水中殘餌不多。6—7月羅氏沼蝦已達成蝦標準，蝦的個體較前期顯著增大，攝食量也增大，因此所投飼料增多，飼料中的營養(yǎng)水平處于最高級別，水體中殘剩的飼料及代謝產(chǎn)物不斷地增多。8月份羅氏沼蝦已開始捕撈上市，投料減少，水中代謝物也減少。與此同時，試驗組呈先降后升再降的趨勢。試驗組在5月12日使用芽孢桿菌后，5—6月期間TN略有下降，但與對照組差異不大。之所以未有顯著性差異，這與芽孢桿菌使用與水質(zhì)測試時間有關(guān)。圖中每個月的水質(zhì)數(shù)據(jù)是10日與25日兩次測試的平均值，5月10日水質(zhì)初始值監(jiān)測時尚未使用芽孢桿菌，一些試驗組的初始數(shù)據(jù)甚至略高于對照組，而在25日監(jiān)測后2次數(shù)據(jù)平均值有了一定的下降。各試驗組TN的含量在1.46~5.22 mg/L，也不符合相應(yīng)的地表水環(huán)境質(zhì)量標準，但與對照相比還是有顯著下降的。其中BS-01-01的3個試驗濃度組在7—8月TN的下降率分別為6.52%~9.38%、21.25%~31.42%和50.17%~51.00%，3組的下降率間差異顯著（<0.05），0.05 mg/L BS-01-01組的效果最佳，達到50%的下降率。而BS-01-02的3個試驗濃度組在7—8月TN的下降率分別為3.68%~6.94%、15.58%~28.47%和45.31%~45.61%，3組間的下降率同樣存在顯著性差異（<0.05），0.25 mg/L BS-01-02組的效果最佳，達到45%的下降率。但BS-01-02由低到高的試驗組對TN的去除率要低于BS-01-01組3%~6%。實際上，0.01，0.03，0.05 mg/L BS-01-01組的菌體數(shù)量與相對應(yīng)的0.05，0.15，0.25 mg/L BS-01-02組是一樣的，但對TN的去除轉(zhuǎn)化則有差異，表明在使用芽孢桿菌凈化水質(zhì)時，除了要考慮使用濃度，也必須考慮菌粉的初始活菌含量。高含量的菌粉因提供的初始單位重量中的活菌數(shù)高而在進入養(yǎng)殖水體后能快速占據(jù)優(yōu)勢，從而提高了處理效果，但這種效果與菌含量并不呈比例。對于同一種含量的芽孢桿菌而言，經(jīng)過3個月的定期使用，對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中TN的去除率與使用濃度呈正相關(guān)，BS-01-01菌的相關(guān)方程為y=1 030.201-0.274 6（1為TN去除率，%；1為芽孢使用濃度，mg/L；1=0.999 7），BS-01-02菌的相關(guān)方程為y=930.712-0.761 0（2為TN去除率，%；2為芽孢使用濃度，mg/L；2=0.998 0）。

由圖2可知，試驗期間TP的變化趨勢與TN有一定的相似之處，但有其自己的特點。對照組的TP一直呈上升趨勢，5月為0.028 mg/L，6月為0.12 mg/L，上升了328.57%；7月達0.63 mg/L，相比6月上升了425%，8月為0.67 mg/L，相較7月上升了6.35%。而各試驗組在5—7月TP一路上升，8月則略有下降。TP的變化也與羅氏沼蝦的生長、代謝和投料有關(guān)。其中BS-01-01的3個試驗濃度組在7—8月TP的下降率分別為6.35%~14.93%、30.16%~41.79%和55.56%~62.69%，3組的下降率間差異顯著（<0.05），0.05 mg/L BS-01-01的組效果最佳，達到62%的下降率。而BS-01-02的3個試驗濃度組在7—8月TN的下降率分別為17.46%~25.37%、26.98%~34.33%和42.86%~52.24%，3組間的下降率存在顯著性差異（<0.05），0.25 mg/L BS-01-02的組效果最佳，達到52%的下降率。

由圖1~2可見，對照組水體中N/P在5—8月份一路下降，從84.29降至5.27；而使用芽孢桿菌后，水體的N/P在8月份達6以上，至少比對照組提高了13.85%。較低的N/P（質(zhì)量比）更適宜藍藻的生長[10]。因此芽孢桿菌可通過調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水體中TN、TP的含量并改變N/P來改善羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體的富營養(yǎng)化。

2.1.2 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘水質(zhì)pH值和高錳酸鹽指數(shù)的控制 羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘水質(zhì)pH值和高錳酸鹽指數(shù)的變化詳見圖3和圖4。

圖3 羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中pH的動態(tài)變化

圖4 羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中高錳酸鹽指數(shù)的動態(tài)變化

圖3所示，對照組和試驗組在5—8月間水體的pH呈偏堿性，整體水平符合漁業(yè)水質(zhì)標準（GB 11607-89） 6.5~8.5的要求。其中對照組的水體pH值變化范圍在7.17~8.39，呈先升后降的趨勢。最小值出現(xiàn)在5月份，5—6月緩升，6—7月快速上升，最大值出現(xiàn)在7月份，隨之開始下降。各試驗組的變化范圍在7.18~8.32，變化趨勢與對照組相同。除了BS-01-01 0.01 mg/L組和BS-01-02 0.05 mg/L組外，其它各試驗組的pH變幅比對照組小，特別是BS-01-01 0.05 mg/L組的變幅在7.20~8.06，BS-01-02 0.25 mg/L組的變幅在7.18~8.10，變幅不超過１個單位，顯著低于對照組（<0.05）。羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體的pH值與水體中浮游植物生長、水溫和光照等密切相關(guān)。5月份養(yǎng)殖剛開始，水體中殘剩飼料和生物代謝物相對較少，而后至7月份，隨著水溫和光照強度的不斷提升，羅氏沼蝦的攝食等活動加劇，水體營養(yǎng)增加，浮游植物快速增殖，浮游植物的生長使得光合產(chǎn)氧速率成倍增強，水體中的CO2被不斷消耗，pH值隨之上升，富營養(yǎng)化加劇。８月份因羅氏沼蝦成熟上市使得水體中的密度、投餌量和代謝產(chǎn)物等下降導(dǎo)致水體營養(yǎng)減少，雖然水溫和光照仍處于較高水平，但浮游植物的生長有所下降。而試驗組芽孢桿菌的加入后，改善了水體的菌群結(jié)構(gòu)，加速了對N、P和有機碳的利用，與浮游植物展開了營養(yǎng)競爭，使得浮游植物的生長受限，從而抑制了pH值的上升[11]。這一點與圖1~2中TN與TP有所降低是吻合的。由此可見，芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體的pH值具有穩(wěn)定作用，可防止水體的過度富營養(yǎng)化及pH值的劇變引起養(yǎng)殖生物不適，有利于養(yǎng)殖的正常開展。這種控制效果與芽孢桿菌的初始活菌含量和使用濃度相關(guān)，BS-01-01 0.05 mg/L組的控制效果要好于其它試驗組。至于芽孢桿菌對浮游植物的控制將在后續(xù)2.2中具體分析。

圖4顯示了羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體在5—8月間高錳酸鹽指數(shù)的具體變化情況，其變化趨勢與pH值相似，表現(xiàn)為先升后降，但5—6月的增幅較大。整個試驗期間，水體高錳酸鹽指數(shù)的含量均超地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838—2002）中Ⅲ類水的標準（6.0 mg/L），7月份對照組和2個試驗組還超IV類水的標準（10.0 mg/L）。其中對照組的變幅為7.55~10.32 mg/L，試驗組在7.32~10.12 mg/L。在試驗初始的5月份，對照組和試驗組的高錳酸鹽指數(shù)含量并無多少差異，但6月份開始，試驗各組的高錳酸鹽指數(shù)雖高于5月份，但對比同期的對照組，BS-01-01各濃度組下降了1.32%~6.49%、2.62%~14.15%和1.66%~11.31%；BS-01-02各濃度組下降了0.84%~5.17%、1.94%~12.69%和1.45%~8.30%。除了0.01 mg/L BS-01-01組和0.05 mg/L BS-01-02組外，其它各組在6—8月均與對照組差異顯著（<0.05）。高錳酸鹽指數(shù)是水中還原性物質(zhì)的總量，主要反映了水體的有機污染程度。羅氏沼蝦從5月開始入池養(yǎng)殖，至８月養(yǎng)成出池，在這幾個月中，隨著羅氏沼蝦的生長，其攝食和活動日益增加，故投餌量也在增加，導(dǎo)致水體中殘剩飼料、生物代謝排泄產(chǎn)物大量積聚。因羅氏沼蝦飼料為高營養(yǎng)飼料，主要由蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪等組成，故水體有機污染日趨嚴重。同時隨著浮游植物群體的進一步增殖，加大了水體有機負荷，高錳酸鹽指數(shù)也不斷走高[12]。８月份隨著羅氏沼蝦出池上市，相應(yīng)指標開始回落。養(yǎng)殖水體中加入芽孢桿菌后，芽孢桿菌不但可直接同化有機物，將其作為自身生長的營養(yǎng)物質(zhì)，并可通過氨化、好氧反硝化等作用過程來分解轉(zhuǎn)化有機物質(zhì)，同時其生長過程中可分泌酶等胞外物質(zhì)，加速有機物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，快速有效地降低水體中高錳酸鹽指數(shù)的污染。試驗中芽孢桿菌對高錳酸鹽指數(shù)的去除凈化效率要比TN和TP低，這一方面與養(yǎng)殖水體中有機物的來源廣、補充量大有關(guān)，還與高錳酸鹽的初始濃度高有關(guān)。至于具體的凈化處理途徑還有待進一步深入研究和探討。

2.2 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中浮游植物的控制

在浮游植物快速生長的7月進行了為期10 d的試驗，以了解高含量芽孢桿菌在快速控制養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化方面的效果，具體結(jié)果詳見表1。

表1 芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中藻類數(shù)量的影響

表中數(shù)據(jù)為平均值，同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著（<0.05）

從試驗中可見，在整個試驗期間，對照組和試驗組共檢出浮游植物6類42種，分別隸屬于藍藻門（Cyanophyta）、綠藻門（Chlorophyta）、硅藻門（Bacillariophyta）、隱藻門（Cryptophyta）、裸藻門（Euglenophyta）和金藻門（Chrysophyta），其中藍藻和綠藻為優(yōu)勢種群。對照組和試驗組在浮游植物的種類組成上無差異，但各種藻類在數(shù)量上存在顯著性的差異。表1的數(shù)據(jù)顯示，在試驗初始時各處理組水體中的浮游植物以藍藻和綠藻為優(yōu)勢種，對照組藍藻的占比為59.5%，綠藻占比為31.6%，其它藻類占比為8.9%，試驗組的情況與對照組相近，說明在7月高溫養(yǎng)殖高峰期，羅氏沼蝦養(yǎng)殖因高密度高投入而導(dǎo)致水體易產(chǎn)生藍藻水華。隨著試驗時間的推移，因持續(xù)高溫光照，對照組水體中藍藻快速增殖，3 d增加了34.0%，5 d增加了61.7%，8 d增加了76.6%，藍藻的數(shù)量在8 d內(nèi)從235×104ind/Ｌ增加至415×104ind/Ｌ，藻類總數(shù)也相應(yīng)增加了78.0%，故8 d后藍藻的占比仍保持在59%左右，并未改變，對照組水體中的浮游生物以藍藻為第一優(yōu)勢種群，各試驗組的情況則顯得明顯不同。因在2日和7日2次使用芽孢桿菌，故8 d后各試驗組水體中藍藻的占比為28.1%~40.3%，與對照組差異顯著（<0.05）。在第1次使用后3 d，對照組的藍藻與初始相比增加了34%，而各試驗組與初始相比則降低了8.3%~50.4%，與對照組同期相比則下降了28.6%~61.9%，差異顯著（<0.05）。與此同時，綠藻和其它藻類還有一定的增長。間隔5 d第2次使用后，這種效果更為明顯。對照組藍藻與初始比增加了76.6%，而各試驗組與初始相比則降低了26.8%~71.7%，與對照組同期相比則下降了58.6%~81.9%，且這種效果與使用濃度呈良好的濃度-效應(yīng)關(guān)系。BS-01-01組（為下降率/%，為使用濃度/mg·L-1）為=622.89-0.13（=0.999 5，3 d）和=851.11+8.37（=0.950 5，8 d）；BS-01-02組為：=115.9+0.27（=0.998 4，3 d）和=160.53+7.12（=0.960 8，8 d）。兩組高含量芽孢桿菌使用后3 d即有顯著抑制藍藻的效果，5 d后再使用1次，8 d后效果更佳。第1次使用后3 d時的濃度-效應(yīng)線性關(guān)系十分理想，8 d后因是2次使用效果的疊加，故相應(yīng)的濃度-效應(yīng)線性關(guān)系較3 d時略差。

芽孢桿菌對藍藻的抑制作用主要通過營養(yǎng)競爭和分泌胞外產(chǎn)物而進行。芽孢桿菌可分解羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體中的有機物，轉(zhuǎn)化利用N、P等植物性營養(yǎng)物質(zhì)，特別是改善了N/P，從而使得水體中供藍藻生長利用的營養(yǎng)物質(zhì)減少，且使藍藻可利用的營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)處于非適宜狀態(tài)，導(dǎo)致水體中藍藻的生長受到限制，減輕了水體的富營養(yǎng)化程度[13-14]。這與本研究的結(jié)論一致。同時，芽孢桿菌可分泌抗菌肽、酶、甚至微量抗生素等胞外產(chǎn)物[15,17]，抑制藍藻的生長。藍藻屬于原核生物，雖然隸屬于浮游植物，也曾經(jīng)一度以藍細菌之名劃入細菌一類中[18]，故抗菌肽、抗生素對其有效，本研究也證實了這一點。芽孢桿菌使用后，藍藻數(shù)量大大減少，但綠藻和其它藻并未受到影響，反而種群數(shù)量有所上升，說明除了營養(yǎng)競爭，胞外分泌產(chǎn)物的作用也不可忽視，但具體機制有待進一步研究。

芽孢桿菌作為微生態(tài)制劑在農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)業(yè)上已有廣泛應(yīng)用，但其在快速凈化水體藻華上的應(yīng)用并不多見，特別是對高含量芽孢的使用濃度一直不夠確定。本研究所用芽孢桿菌是通過連續(xù)補料-液體深層發(fā)酵得到高含量的活菌液體，然后通過離心濃縮，最后經(jīng)噴霧干燥獲得高含量高活性的菌粉。研究所用的1 000億/g和200億/g的菌粉，適宜使用質(zhì)量濃度分別為0.03~0.10 mg/L和0.15~0.50 mg/L，即每公頃水面每1.5 m水深使用450~1 500 g和2 250~7 500 g，具體活菌數(shù)為450 000~1 500 000億。雖然添加的活菌數(shù)相同，但初始菌粉含量高的效果更好。

3 小 結(jié)

（1）200億/g和1 000億/g高含量芽孢桿菌應(yīng)用于羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體后，對養(yǎng)殖池塘的富營養(yǎng)化水質(zhì)因子具有顯著的控制和改善作用，其降低水體中TN、TP和高錳酸鹽指數(shù)的含量，穩(wěn)定水質(zhì)pH值。在試驗濃度范圍內(nèi)，2種不同含量的芽孢桿菌對水質(zhì)TN、TP和高錳酸鹽指數(shù)的最大轉(zhuǎn)化去除率分別為45.61%~51.00%、52.24%~62.69%和12.69%~14.15%。

（2）羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體環(huán)境中共檢出浮游植物6類42種，試驗前水體主要優(yōu)勢種為藍藻和綠藻，其占比分別為59.5%和31.6%。試驗8 d后藻類總數(shù)增加了78.0 %，藍藻數(shù)量增加了76.6%，藍藻占比仍為59%；而間隔5 d經(jīng)2次使用芽孢桿菌后，試驗組水體藻類數(shù)量并無顯著增加，但藍藻數(shù)量與初始相比降低了26.8%~71.7%，與同期對照相比下降了58.6%~81.9%，且下降率與芽孢桿菌使用濃度呈一定的濃度-效應(yīng)線性關(guān)系。

（3）按每公頃（以1.5 m水深計）4.5×1013~1.5×1014個芽孢桿菌加入養(yǎng)殖水體，富營養(yǎng)化的羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體可得到良好的改善和凈化，3 d即可控制藍藻水華。按間隔5 d使用2次，效果顯著。芽孢桿菌初始含量越高效果越好。

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Control of Eutrophication inPond Water with High Content ofspp.

ZHOU Jianzhong1, LU Qingpeng2, HU Fang2, WU Wei3*

(1. Wujiang Fisheries Technology Extension Station, Suzhou, Jiangsu 215200, China; 2. Jiangsu Lvkee Biotechnology Co., Ltd. Gaoyou, Jiangsu 225600, China; 3. Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi, Jiangsu 214081, China)

[] This study wasto solve the serious problems of eutrophication and frequent occurrence of blue-green algae blooms inpond water. [] High content ofspp. was used to regulate eutrophication water quality indexes and rapid treatment with blue-green algae blooms. Then the reasonable dosage and action mode ofspp. were simultaneously tested. [] Results showed that the application of high-contentspp. inpond water significantly controlled and improved the eutrophication pond water quality indexes, reduced the contents of water TN, TP and permanganate index, and stabilized the pH value of water body. In the range of the tested experimental concentrations, the maximum conversion removal rates of TN, TP and permanganate index of these two different contents ofspp. were 45.61%~51.00%, 52.24%~62.69% and 12.69%~14.15%, respectively.spp. could quickly prevented the occurrence of blue-green algae blooms. After usingspp. twice at an interval of 5 days, the number of cyanobacteria in the water decreased by 26.8%~71.7%, comparing with the original levels, and decreased by 58.6%~81.9%, comparing with the water withoutspp. in the same duration. However, the decline rate showed a certain concentration-effect linear relationship with the concentration ofspp. When 4.5×1013~1.5×1014bacteria per hectare (calculated at 1.5 m water depth) has been added to the culture water, the phenomena of eutrophication can be well improved and simultaneously with water been purified. Therefore, blue-green algae bloom can be decreased within 3 days. The better the purification effect observed in the higher initial content groups ofspp. [] The study showed that high content ofspp. provided effective techniques and means for biological prevention and eutrophication control in aquaculture water, which also provided related technical support for green farming in China aquaculture.

spp. ;; aquacultural water body; eutrophication

S949; S968.22

A

2095-3704（2021）01-092-08

2021-03-08

高郵科技計劃項目（GY201911）

周建忠（1978—），男，高級工程師，主要從事水產(chǎn)養(yǎng)殖及水產(chǎn)環(huán)境保護的研究；*通信作者：吳偉，研究員，wuw@ffrc.cn。

周建忠, 路慶鵬, 胡芳, 等. 高含量芽孢桿菌對羅氏沼蝦養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化的控制[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2021, 44(1):92-99.