淡水养殖中复合菌群组配的水质改良剂的筛选

王 震，陈 薇，高书锋，刘 标，尹红梅，贺月林

（湖南省微生物研究院，湖南 长沙410009）

目前，微生物制剂在淡水养殖上的应用趋向多菌株复合使用，目的是使具有不同改良功能的菌株能共同发挥氨化、硝化等作用[1]，取长补短，以便更好地降解池塘污染物。单一微生物菌剂对淡水养殖污染物的降解效果并不理想[2]，原因是单一微生物菌剂很难在不断变化的养殖环境中始终保持其竞争优势。而复合微生物制剂中的各种菌株通过相互作用，可以随水体环境的变化，适当地调整菌群结构及组成，保持菌群动态活性，持续发挥水体改良功效[3-4]。试验根据不同菌株的降解率与降解底物的差异能动性构建菌群，通过检测水体环境中的化学耗氧量（COD）、氨态氮（NH4-N）、亚硝态氮（NO2-N）和溶解氧等指标，以期筛选出高效混合菌群。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年5月在岳阳市临湘黄盖湖千亩养殖鱼塘进行，试验菌株有芽孢杆菌C1和C5，酵母菌JM14和AT，枯草芽孢杆菌N419，假单胞菌53，所有试验菌株均为实验室分离鉴定保存。芽孢杆菌培养基：蛋白胨10 g，NaCl5g，牛肉膏3g，蒸馏水1 000m L，pH 7.0。酵母菌培养基：葡萄糖1 g，KCl 1.8 g，酵母浸膏2.5 g，醋酸钠8.2 g，琼脂20g，蒸馏水1000m L。

1.2 试验方法

1.2.1 菌株选择和菌群构建 前期试验结果表明：芽孢杆菌C1、C5对COD降解效果好；酵母菌JM14、AT对NH4-N去除效果好，且能提供蛋白质、维生素和刺激有益菌生长；枯草芽孢杆菌N419和假单胞菌53对亚硝酸盐消减能力强。根据上述菌株降解底物和降解效率差异能动构建不同菌群，具体见表1。每组菌群各菌种发酵液浓度调成1.0×108 cfu/m L，然后按体积比1︰1︰1混合均匀。

表1 菌群构建Table 1 Construction of microflora

1.2.2 室内养殖试验设计 在自然光照、人工通气条件（具体参数）下于玻璃鱼缸内放养30尾罗非鱼，每日定时投加人工饲料，取鱼缸废水作为试验用水。水质初始情况：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。试验设9个处理，处理1～8分别取2 000m L养殖废水按表1添加1～8菌群，处理9为空白对照（CK），取1500m L废水不添加任何菌液。待试验15 d，取试验水样检测COD、NH4-N、NO2-N及溶解氧的含量。每个试验组设3次重复，试验结果取3次重复的平均值。

1.2.3 室外养殖试验设计 该试验在岳阳市临湘黄盖湖千亩鱼塘养殖场进行，试验设4个处理。处理A：在鱼塘中添加菌群3制剂（53︰JM14︰C1=1︰1︰1，质量比，下同）；处理B，在鱼塘中添加菌群6制剂（N419︰AT︰C5=1︰1︰1）；处理C：在鱼塘中添加菌群8制剂（N419︰JM14︰C5=1︰1︰1）；处理D（CK）：鱼塘中不添加任何水质改良菌制剂。各处理水质改良菌制剂的添加量均为1m L/L，按水塘容水体积计算用量，然后均匀泼洒；所有试验组不添加抗生素和其它药物，按照常规方法进行养殖管理。其中，各菌株发酵液活菌浓度≥1×108CFU/m L。添加水质改良菌制剂后，每3 d取样带回实验室测定各试验组的COD、NH4-N、及NO2-N浓度。每个处理设3个取样点（在每口鱼塘的东南至西北方向取3个点A、B、C，其中B点为鱼塘的中心点，A和C点均位于B点到对角的中点位置），最后的结果取3点的平均值。试验当天计为0 d，试验周期15 d。

2 结果与分析

2.1 不同水质改良剂对室内养殖废水不同指标的影响效果

由表2可知，与对照相比，各菌群对养殖废水COD均有不同程度降解效果，菌群8、菌群6和菌群3对养殖废水COD的降解效果较好，降解率分别为92.67%、88.48%和84.80%；各菌群对养殖废水的NH4-N均有不同程度消减效果，菌群6、菌群8和菌群3对养殖废水NH4-N的降解效果较好，降解率分别为86.39%、84.07%和72.37%；各菌群对养殖废水的NO2-N均有不同程度消减效果，菌群3、菌群8和菌群6对养殖废水NO2-N的降解效果较好，降解率分别为91.37%、88.18%和84.80%；各菌群对养殖废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对养殖废水溶解氧的降解效果较好，降解率分别为44.44%、40.97%和35.42%。

上述结果表明，菌群3、菌群6和菌群8的组合对养殖废水的净化能力较强，水质改良效果较好。

2.2 不同水质改良剂对室外养殖废水COD的影响效果

表2 不同水质改良剂处理15 d后对室内养殖废水不同指标的影响效果Table 2 The effect of different purifying agents on different index of indoor breeding wastewater after treated 15 days

由表3可知，处理A～C的水质改良剂对养殖废水COD的降解率分别比对照组的高62.8、67.9、75.7个百分点。不同水质改良剂处理3 d时，各处理养殖废水的COD浓度差异不大；处理第6、9、12、15 d时，处理C（菌群8）的养殖废水COD浓度明显低于其他两种菌群处理，分别比处理A和处理B的低为14.2和9.6、23.3和25.1、14.8和25.2、7.4和4.5mg/L，其降解率也分别比处理A和处理B的高12.9和7.8个百分点。这说明3种菌群中以菌群8对水体COD的降解效果最好。

2.3 不同水质改良剂对室外养殖废水NH4-N的影响效果

由表4可知，处理A～C的水质改良剂对养殖废水NH4-N的消减率分别比对照组的高76.3、67.2、89.4个百分点。不同水质改良剂处理3 d时，处理A（菌群3）和处理C（菌群8）的NH4-N浓度低于处理B（菌群6）；处理第6、9、12、15时，处理C的NH4-N浓度分别比处理A和处理B低0.55和0.42、0.29和0.94、0.26和0.66、0.36和0.61mg/L，其降解率也分别比处理A和处理B的高13.1和22.2个百分点。这说明3种菌群中以菌群8对水体NH4-N的消减效果最好。

2.4 不同水质改良剂对室外养殖废水NO2-N的影响效果

由表5可知，处理A～C的水质改良剂对养殖废水NO2-N的降解率分别比对照组高40.8、57.1、65.3个百分点。不同水质改良剂处理3 d时，各处理养殖废水的NO2-N浓度差异不大；处理第6、9、12、15天时，处理C的NO2-N浓度分别比处理A和处理B低0.07和0.15、0.09和0.14、0.11和0.14、0.12和0.04mg/L，其降解率也分别比处理A和处理B的高24.5和8.2个百分点。这说明菌群8对水体NO2-N的降解效果最好。

表3 水质改良剂对COD的降解效果Table 3 The effect of purifying agent on COD degradation

表4 水质改良剂对NH4-N的消减效果Table 4 The effect of purifying agent on NH4-N reduction

表5 水质改良剂对NO2-N的消减效果Table 5 The effect of purifying agent on NO2-N reduction

2.5 不同水质改良剂对室外养殖废水溶解氧的影响效果

由表6可知，处理A～C的水质改良剂对养殖废水溶解氧浓度的提升率分别比对照组的高7.1、3.48、22.4个百分点。处理第12和15 d时，处理A（菌群3）和处理B（菌群6）的溶解氧浓度才高于对照，而处理C（菌群8）的溶解氧浓度从处理的第6天起就高于对照，处理15 d后，处理C的溶解氧浓度分别比处理A和处理B高0.80和0.99mg/L，其提升率也分别比处理A和处理B的高15.30和18.92个百分点。这说明3种菌群中以菌群8对水体溶解氧的提升效果最好。

3 讨论

不同菌群对实验室养殖废水不同指标的影响效果表明：菌群3（53、JM14、C1组合）、菌群6（N419、AT、C5组合）和菌群8（N419、JM14、C5组合）的组合比较合理，对养殖废水的净化能力较强，水质改良效果较好；其对COD的降解率分别达到了84.80%、88.48%和92.67%，对NH4-N的消减率分别达72.37%、86.39%、84.07%，对NO2-N的消减率分别达91.37%、84.80%和88.18%，对溶解氧的提升率分别达40.97%、44.44%和35.42%。

表6 水质改良菌制剂对溶解氧的提升效果Table 6 The promotion effect of purifying agent on dissolved oxygen

不同菌群水质改良剂现场试验对养殖废水不同指标的影响效果表明：与对照相比，菌群3、菌群6和菌群8对养殖水质均有一定的改良效果，其中以菌群8的改良效果最好，处理15 d时，COD降解率达到92.6%，NH4-N消减率达到94.5%，NO2-N消减率达到81.6%，溶解氧提升22.80%。这可能与该菌群由N419、JM14、C5三种菌组合配制，含大量的芽孢菌和酵母菌，活菌数高，胞外酶活性强和芽孢形成率高有关[5-6]。

新的养殖水体环境中，影响菌群动态消长的因素较为复杂，菌群在养殖水体环境中的定殖与繁殖需要一个过程，对COD、NH4-N、NO2-N的降解和消解也需要一个过程[7-8]。因此，试验跟踪检测了养殖水体中添加不同菌群后0、3、6、9和15 d时，养殖废水各指标的动态效果，为进一步开发和应用水质改良剂提供依据。

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