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近年來,隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展,養(yǎng)殖品種的老化和退化,水產(chǎn)動(dòng)物疾病的頻繁發(fā)生,養(yǎng)殖水體環(huán)境的日益惡化,這三大問題已成為阻礙我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸。尤其是以投餌為主的養(yǎng)殖模式,殘餌、糞便、死亡生物的殘?bào)w、養(yǎng)殖池塘底物的沉積物、氮(N)、磷(P)等富營養(yǎng)因子排入水體,養(yǎng)殖水體中的化學(xué)需要量(COD)、生物需要量(BOD)嚴(yán)重超標(biāo),使水體日益嚴(yán)重惡化,水產(chǎn)動(dòng)物疾病頻繁發(fā)生。據(jù)報(bào)道,人工投餌輸入蝦池的氮占總輸入的氮的90%左右,其中僅有19%轉(zhuǎn)化為蝦體內(nèi)的氮,其余的62%~68%的氮積累于蝦池底部淤泥中,此外有8%~12%以懸浮顆粒氮溶解有機(jī)氮、溶解無機(jī)氮等形式存于池水中,這造成池塘水質(zhì)的嚴(yán)重惡化。改善水生養(yǎng)殖環(huán)境,實(shí)行生物修復(fù)勢在必行。
芽孢桿菌作為一種簡易的細(xì)菌(真細(xì)菌),是土壤中的優(yōu)勢種群,能強(qiáng)烈地分解碳系、氮系、磷系、硫系污染物,分解蛋白質(zhì)和復(fù)雜多糖,對水溶性有機(jī)物分解也有重要的作用,同時(shí)可以與養(yǎng)殖環(huán)境中的有害藻類及水產(chǎn)致病菌競爭,形成優(yōu)勢種群,抑制有害藻類及水產(chǎn)致病菌。由于它的特性與功能優(yōu)于光合細(xì)菌而有望成為光和細(xì)菌的替代品,已成為當(dāng)前國際凈水界的研究熱點(diǎn)。
芽孢桿菌的種類:
目前,可利用的芽孢桿菌有:枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、緩慢芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環(huán)狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌、東洋芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、芽孢乳桿菌、丁酸梭等。
芽孢桿菌對水質(zhì)凈化的作用機(jī)理：
芽孢桿菌類凈水微生物的使用,使養(yǎng)殖者在不中斷養(yǎng)殖過程的情況下,清除長時(shí)間殘留于養(yǎng)殖水域底部廢物,尤其是老蝦池底部積累的大量殘余餌料、排泄廢物、動(dòng)植物殘?bào)w以及有害氣體(氨,硫化氫等),使之先分解為小分子(多肽、高級(jí)脂肪酸等),后分解為更小分子有機(jī)物 (氨基酸、低級(jí)脂肪酸、單糖、環(huán)烴等),最終分解為二氧化碳、硝酸鹽、硫酸鹽等,有效降低了水中的COD、BOD,使水體中的氨氮(NH4+-N)與亞硝酸氮(NO2--N)、硫化物濃度降低,從而有效地改善水質(zhì)。同時(shí)還能為以單細(xì)胞藻類為主的浮游植物提供營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)繁殖。這些浮游植物的光合作用,又為池內(nèi)底棲水產(chǎn)動(dòng)物的呼吸、有機(jī)物的分解提供氧氣,從而形成一個(gè)良性生態(tài)循環(huán)。
由于芽孢桿菌大量繁殖,在池內(nèi)形成優(yōu)勢種群,可抑制病原微生物的繁殖,減少疾病發(fā)生。
芽孢桿菌對水生生態(tài)系統(tǒng)作用效果
3.1去碳功能
芽孢桿菌具有豐富的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶、脫氫酶、脫羧酶、氧化酶等能強(qiáng)烈的分解碳系污染物,分解蛋白質(zhì)和復(fù)雜多糖,對水溶性有機(jī)物分解也有重要的作用。
養(yǎng)殖池塘內(nèi)的懸浮物(簡稱“絮團(tuán)”)和底泥嚴(yán)重惡化了水環(huán)境,引起動(dòng)物發(fā)病。其中懸浮物由有機(jī)碎屑、細(xì)菌、藻類和礦物質(zhì)等細(xì)微顆粒組成的膠粘狀物;底泥由有機(jī)碎屑、細(xì)菌和藻類組成,含纖維素15%~60%,半纖維素10%~30%,木素5%~30%和蛋白質(zhì)2%~15%,還含有可溶性物質(zhì)如糖、氨基糖、有機(jī)酸和氨基酸,占干物質(zhì)重的10%。而芽孢桿菌通過其酶的作用,能分解懸浮物和底泥,從而維持水生生態(tài)環(huán)境平衡。把芽孢桿菌(菌液濃度≥1010個(gè)/g)投入養(yǎng)殖池,能降低水中COD、BOD,有效改善水質(zhì)和周圍環(huán)境。
3.2 去氮、去硫功能
高密度集約化養(yǎng)殖給養(yǎng)殖池塘生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染,研究表明,池塘每生產(chǎn)1噸虹鱒池塘總磷和總氮的負(fù)載分別為25.6kg和124.2kg。
過量的N、P排入水體引起池塘富營養(yǎng)化,在池塘內(nèi)也易形成對水產(chǎn)動(dòng)物有毒性的NH4+-N、H2S,影響動(dòng)物的生長,甚至死亡。而芽孢桿菌可利用其豐富的酶,強(qiáng)烈分解氮系、硫系污染物,凈化養(yǎng)殖水體。應(yīng)用芽孢桿菌為主導(dǎo)菌的復(fù)合微生態(tài)制劑,含活菌數(shù)為109個(gè)/g,首次用量為1.5~5.0mg/L,結(jié)果增加溶解氧(DO),降低NH4+-N、NO2--N及H2S,改善了養(yǎng)殖環(huán)境,池水和底沙中的異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量明顯增加。
3.3 分解淤泥
用芽孢桿菌為主的微生物復(fù)合制劑,其活菌數(shù)為109個(gè)/g,用量為1.5~4.5 mL/m3,經(jīng)1個(gè)月試驗(yàn)表明,池底淤泥被分解了3~125px。利用芽孢桿菌制劑改良底質(zhì)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,有機(jī)碳未出現(xiàn)積累,芽孢桿菌降解有機(jī)碳效果顯著;總氮出現(xiàn)積累現(xiàn)象,處理組與實(shí)驗(yàn)組之間差異不顯著;碳氮比在底質(zhì)中呈下降趨勢。
3.4 絮凝作用
芽孢桿菌有很好的絮凝作用,且復(fù)合芽孢菌株比單株芽孢桿菌的絮凝效果好。
這種絮凝作用可以將水體中的有機(jī)碎屑互相粘連在一起,構(gòu)成菌膠團(tuán),擔(dān)負(fù)氧化分解的任務(wù),將有機(jī)物結(jié)合成絮狀,使重金屬離子、P元素沉淀,水體凈化。
3.5 硝化作用
NO3-在芽孢桿菌作用下,經(jīng)NO2-,NO,N2O被還原為N2,即芽孢桿菌是好氧菌和兼性厭氧菌,以分子氧為載體,在供氧不充分的時(shí)間與空間,可以利用硝酸鹽為最終電子載體產(chǎn)生NO2--N和N2,而起反硝化作用,將硝酸鹽移出系統(tǒng)外,提高pH。
總的來說,芽孢桿菌具有強(qiáng)烈的分解碳系、氮系、磷系、硫系污染物,分解蛋白質(zhì)、復(fù)雜多糖、水溶性有機(jī)物的能力,已被廣泛應(yīng)用。
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