淡水養殖中復合菌群組配的水質改良劑的篩選

王 震，陳 薇，高書鋒，劉 標，尹紅梅，賀月林

（湖南省微生物研究院，湖南 長沙410009）

目前，微生物制劑在淡水養殖上的應用趨向多菌株復合使用，目的是使具有不同改良功能的菌株能共同發揮氨化、硝化等作用[1]，取長補短，以便更好地降解池塘污染物。單一微生物菌劑對淡水養殖污染物的降解效果并不理想[2]，原因是單一微生物菌劑很難在不斷變化的養殖環境中始終保持其競爭優勢。而復合微生物制劑中的各種菌株通過相互作用，可以隨水體環境的變化，適當地調整菌群結構及組成，保持菌群動態活性，持續發揮水體改良功效[3-4]。試驗根據不同菌株的降解率與降解底物的差異能動性構建菌群，通過檢測水體環境中的化學耗氧量（COD）、氨態氮（NH4-N）、亞硝態氮（NO2-N）和溶解氧等指標，以期篩選出高效混合菌群。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013年5月在岳陽市臨湘黃蓋湖千畝養殖魚塘進行，試驗菌株有芽孢桿菌C1和C5，酵母菌JM14和AT，枯草芽孢桿菌N419，假單胞菌53，所有試驗菌株均為實驗室分離鑒定保存。芽孢桿菌培養基：蛋白胨10 g，NaCl5g，牛肉膏3g，蒸餾水1 000m L，pH 7.0。酵母菌培養基：葡萄糖1 g，KCl 1.8 g，酵母浸膏2.5 g，醋酸鈉8.2 g，瓊脂20g，蒸餾水1000m L。

1.2 試驗方法

1.2.1 菌株選擇和菌群構建 前期試驗結果表明：芽孢桿菌C1、C5對COD降解效果好；酵母菌JM14、AT對NH4-N去除效果好，且能提供蛋白質、維生素和刺激有益菌生長；枯草芽孢桿菌N419和假單胞菌53對亞硝酸鹽消減能力強。根據上述菌株降解底物和降解效率差異能動構建不同菌群，具體見表1。每組菌群各菌種發酵液濃度調成1.0×108 cfu/m L，然后按體積比1︰1︰1混合均勻。

表1 菌群構建Table 1 Construction of microflora

1.2.2 室內養殖試驗設計 在自然光照、人工通氣條件（具體參數）下于玻璃魚缸內放養30尾羅非魚，每日定時投加人工飼料，取魚缸廢水作為試驗用水。水質初始情況：COD 162.75mg/L；NH4-N 12.05mg/L；NO2-N 5.33 mg/L；溶解氧4.32mg/L；pH值8.2。試驗設9個處理，處理1～8分別取2 000m L養殖廢水按表1添加1～8菌群，處理9為空白對照（CK），取1500m L廢水不添加任何菌液。待試驗15 d，取試驗水樣檢測COD、NH4-N、NO2-N及溶解氧的含量。每個試驗組設3次重復，試驗結果取3次重復的平均值。

1.2.3 室外養殖試驗設計 該試驗在岳陽市臨湘黃蓋湖千畝魚塘養殖場進行，試驗設4個處理。處理A：在魚塘中添加菌群3制劑（53︰JM14︰C1=1︰1︰1，質量比，下同）；處理B，在魚塘中添加菌群6制劑（N419︰AT︰C5=1︰1︰1）；處理C：在魚塘中添加菌群8制劑（N419︰JM14︰C5=1︰1︰1）；處理D（CK）：魚塘中不添加任何水質改良菌制劑。各處理水質改良菌制劑的添加量均為1m L/L，按水塘容水體積計算用量，然后均勻潑灑；所有試驗組不添加抗生素和其它藥物，按照常規方法進行養殖管理。其中，各菌株發酵液活菌濃度≥1×108CFU/m L。添加水質改良菌制劑后，每3 d取樣帶回實驗室測定各試驗組的COD、NH4-N、及NO2-N濃度。每個處理設3個取樣點（在每口魚塘的東南至西北方向取3個點A、B、C，其中B點為魚塘的中心點，A和C點均位于B點到對角的中點位置），最后的結果取3點的平均值。試驗當天計為0 d，試驗周期15 d。

2 結果與分析

2.1 不同水質改良劑對室內養殖廢水不同指標的影響效果

由表2可知，與對照相比，各菌群對養殖廢水COD均有不同程度降解效果，菌群8、菌群6和菌群3對養殖廢水COD的降解效果較好，降解率分別為92.67%、88.48%和84.80%；各菌群對養殖廢水的NH4-N均有不同程度消減效果，菌群6、菌群8和菌群3對養殖廢水NH4-N的降解效果較好，降解率分別為86.39%、84.07%和72.37%；各菌群對養殖廢水的NO2-N均有不同程度消減效果，菌群3、菌群8和菌群6對養殖廢水NO2-N的降解效果較好，降解率分別為91.37%、88.18%和84.80%；各菌群對養殖廢水的溶解氧均有不同程度的增加效果，菌群6、菌群3和菌群8對養殖廢水溶解氧的降解效果較好，降解率分別為44.44%、40.97%和35.42%。

上述結果表明，菌群3、菌群6和菌群8的組合對養殖廢水的凈化能力較強，水質改良效果較好。

2.2 不同水質改良劑對室外養殖廢水COD的影響效果

表2 不同水質改良劑處理15 d后對室內養殖廢水不同指標的影響效果Table 2 The effect of different purifying agents on different index of indoor breeding wastewater after treated 15 days

由表3可知，處理A～C的水質改良劑對養殖廢水COD的降解率分別比對照組的高62.8、67.9、75.7個百分點。不同水質改良劑處理3 d時，各處理養殖廢水的COD濃度差異不大；處理第6、9、12、15 d時，處理C（菌群8）的養殖廢水COD濃度明顯低于其他兩種菌群處理，分別比處理A和處理B的低為14.2和9.6、23.3和25.1、14.8和25.2、7.4和4.5mg/L，其降解率也分別比處理A和處理B的高12.9和7.8個百分點。這說明3種菌群中以菌群8對水體COD的降解效果最好。

2.3 不同水質改良劑對室外養殖廢水NH4-N的影響效果

由表4可知，處理A～C的水質改良劑對養殖廢水NH4-N的消減率分別比對照組的高76.3、67.2、89.4個百分點。不同水質改良劑處理3 d時，處理A（菌群3）和處理C（菌群8）的NH4-N濃度低于處理B（菌群6）；處理第6、9、12、15時，處理C的NH4-N濃度分別比處理A和處理B低0.55和0.42、0.29和0.94、0.26和0.66、0.36和0.61mg/L，其降解率也分別比處理A和處理B的高13.1和22.2個百分點。這說明3種菌群中以菌群8對水體NH4-N的消減效果最好。

2.4 不同水質改良劑對室外養殖廢水NO2-N的影響效果

由表5可知，處理A～C的水質改良劑對養殖廢水NO2-N的降解率分別比對照組高40.8、57.1、65.3個百分點。不同水質改良劑處理3 d時，各處理養殖廢水的NO2-N濃度差異不大；處理第6、9、12、15天時，處理C的NO2-N濃度分別比處理A和處理B低0.07和0.15、0.09和0.14、0.11和0.14、0.12和0.04mg/L，其降解率也分別比處理A和處理B的高24.5和8.2個百分點。這說明菌群8對水體NO2-N的降解效果最好。

表3 水質改良劑對COD的降解效果Table 3 The effect of purifying agent on COD degradation

表4 水質改良劑對NH4-N的消減效果Table 4 The effect of purifying agent on NH4-N reduction

表5 水質改良劑對NO2-N的消減效果Table 5 The effect of purifying agent on NO2-N reduction

2.5 不同水質改良劑對室外養殖廢水溶解氧的影響效果

由表6可知，處理A～C的水質改良劑對養殖廢水溶解氧濃度的提升率分別比對照組的高7.1、3.48、22.4個百分點。處理第12和15 d時，處理A（菌群3）和處理B（菌群6）的溶解氧濃度才高于對照，而處理C（菌群8）的溶解氧濃度從處理的第6天起就高于對照，處理15 d后，處理C的溶解氧濃度分別比處理A和處理B高0.80和0.99mg/L，其提升率也分別比處理A和處理B的高15.30和18.92個百分點。這說明3種菌群中以菌群8對水體溶解氧的提升效果最好。

3 討論

不同菌群對實驗室養殖廢水不同指標的影響效果表明：菌群3（53、JM14、C1組合）、菌群6（N419、AT、C5組合）和菌群8（N419、JM14、C5組合）的組合比較合理，對養殖廢水的凈化能力較強，水質改良效果較好；其對COD的降解率分別達到了84.80%、88.48%和92.67%，對NH4-N的消減率分別達72.37%、86.39%、84.07%，對NO2-N的消減率分別達91.37%、84.80%和88.18%，對溶解氧的提升率分別達40.97%、44.44%和35.42%。

表6 水質改良菌制劑對溶解氧的提升效果Table 6 The promotion effect of purifying agent on dissolved oxygen

不同菌群水質改良劑現場試驗對養殖廢水不同指標的影響效果表明：與對照相比，菌群3、菌群6和菌群8對養殖水質均有一定的改良效果，其中以菌群8的改良效果最好，處理15 d時，COD降解率達到92.6%，NH4-N消減率達到94.5%，NO2-N消減率達到81.6%，溶解氧提升22.80%。這可能與該菌群由N419、JM14、C5三種菌組合配制，含大量的芽孢菌和酵母菌，活菌數高，胞外酶活性強和芽孢形成率高有關[5-6]。

新的養殖水體環境中，影響菌群動態消長的因素較為復雜，菌群在養殖水體環境中的定殖與繁殖需要一個過程，對COD、NH4-N、NO2-N的降解和消解也需要一個過程[7-8]。因此，試驗跟蹤檢測了養殖水體中添加不同菌群后0、3、6、9和15 d時，養殖廢水各指標的動態效果，為進一步開發和應用水質改良劑提供依據。

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