全 文 ：2014 年 2 月
第 4 卷 第 1 期
中 国 渔 业 质 量 与 标 准
Chinese Fishery Quality and Standards
Feb． 2014
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Vol. 4 No. 1
江蓠与有益菌协同净化模拟养殖废水效果的研究
洪敏娜，杨莺莺* ，梁晓华，文国樑，李卓佳，杨铿，梁润捷
(中国水产科学研究院南海水产研究所，农业部南海渔业资源开发利用重点实验室，
广东省渔业生态环境重点实验室，广东 广州，510300)
摘要:通过室内实验研究了细基江蓠繁枝变种(Gracilaria tenuistipitata Var． liui)与有益菌(光合细菌、芽孢杆菌和乳酸
杆菌)净化养殖废水的效果。本实验设置了对照、江蓠、光合细菌 +江蓠、乳酸杆菌 +江蓠、芽孢杆菌 +江蓠 5 个实验
组，跟踪各组在 120 h内对养殖废水的净化效果。结果显示，江蓠与有益菌协同净化养殖废水效果明显，各处理组
NH +4 － N、NO
－
2 － N、NO
－
3 － N、无机氮、PO
3 －
4 － P及 CODMn的去除效果均显著优于对照组(P ＜ 0． 05)。对硝酸氮去除有较
好效果的是光合细菌 +江蓠、乳酸杆菌 +江蓠和芽孢杆菌 +江蓠组，在 48 h均达到 90 %以上;对亚硝氮去除效果最
好的是光合细菌 +江蓠组，在 120 h去除率达到 94%;对氨氮去除效果最好的是乳酸杆菌 +江蓠组，在 120 h 去除率
达 57． 72%;而对磷酸盐和 CODMn的去除效果各处理组差异不显著(P ＞ 0． 05) ，在 72 h的去除率均达 80%以上。本研
究可为工厂化对虾养殖废水处理方案设计提供参考。［中国渔业质量与标准，2014，4(1) :33 － 37］
关键词:江蓠;光合细菌;芽孢杆菌;乳酸杆菌;养殖废水;净化
中图分类号:S945． 1 文献标志码:A 文章编号:2095 － 1833(2014)01 － 0033 － 05
收稿日期:2013 － 12 － 12;接收日期:2014 － 01 － 20
资助项目:现代虾产业技术体系建设专项资金(CAＲS － 47) ;公益性行业(农业)科研专项(201103034) ;国家农业科技成果转化
资金项目(2012GB23260551) ;广东省海洋渔业推广专项(A201201B02) ;广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻 1222013 －
3、桂科攻 13470002 － 2) ;中央级公益性科研院所基本业务科研费专项资金(中国水产科学研究院南海水产研究所)资助项目
(2012ZD02) ;广东省科技计划项目(2006B20601009) ;广东省海洋经济创新发展区域示范(GD2012 － A01 － 010)
作者简介:洪敏娜(1981 －) ，女，助理工程师，研究方向为水产微生态制剂，hmn1980@ 163． com
通信作者:杨莺莺，研究员，研究方向为养殖环境调控技术与生物修复，yyy402@ 126． com
工厂化和集约化对虾养殖废水中氨氮和亚硝氮
的含量较高，有机氮和磷等含量也较多，对近岸产生
了严重污染。传统的养殖废水处理方法主要有物理
处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法
等。近年来，国内外已有利用水生植物净化养殖废水
方面的研究报道［1 － 4］。
细基江蓠繁枝变种(Gracilaria tenuistipitata Var．
liui)属江蓠科江蓠属，是亚热带多年生种类，它是琼
脂工业的重要原料，同时又是鲍养殖的优质新鲜饵
料，具有较高的经济价值［5］。近年来，有研究表明细
基江蓠繁枝变种对 NH +4 － N和PO
3 －
4 － P具有明显的降
解效果［6］。光合细菌、乳酸杆菌和芽孢杆菌作为水
处理微生态制剂同样受到人们的关注，其对养殖水体
的净化作用已经得到人们的普遍肯定［7 － 9］。目前，联
合使用水生植物和有益菌净化养殖废水方面的研究
较少。本研究通过室内实验，模拟富营养化对虾养殖
废水，分别投放细基江蓠繁枝变种和有益菌(光合细
菌、乳酸杆菌和芽孢杆菌) ，观察其 120 h 内对水质的
影响，研究其变化趋势，为工厂化对虾养殖废水处理
方案设计提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 实验材料
实验菌种:荚膜红假单胞菌(Ｒhodopseudomonas
capsulata)液，活菌量为 5 × 108 CFU /mL;地衣芽孢杆
菌(Bacillus lichenifirmis)粉 末，活 菌 量 为 20 ×
108CFU /g;乳酸杆菌(Lactobacillus LH)液，活菌量为
5 × 108 CFU /mL。3 种有益菌均由中国水产科学研究
院南海水产研究所自行分离和筛选的菌株培养而成。
细基江蓠繁枝变种采自汕尾红海湾鲍鱼场，实验
前在室内暂养 1 周。暂养期水温 25 ～ 30 ℃，盐度15，
pH(7． 8 ± 0． 5) ，光照强度 2 500 ～ 3 500 1x，光周期
(L ∶ D)为 10 ∶ 14。
1． 2 模拟养殖废水的调配
所用养殖废水用虾料浸泡液、藻类营养素
(NH4NO3、K2HPO4)及亚硝酸钠配制而成，用海水晶
调盐度为 15，pH(7． 8 ± 0． 5) ，各项指标见表 1。
中 国 渔 业 质 量 与 标 准 2014
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年
表 1 模拟养殖废水的相关指标
Tab． 1 The relative indexes of simulated aquaculture wastewater mg·L －1
指标
Index
NH +4 － N NO
－
2 － N NO
－
3 － N
无机氮
Inorganic nitrogen
PO3 －4 － P CODMn
检测值 1． 46 0． 33 1． 64 3． 45 0． 39 8． 70
1． 3 实验方法
试验分为对照(添加等量培养液)、江蓠、光合细
菌 +江蓠、芽孢杆菌 +江蓠、乳酸杆菌 +江蓠 5 个实
验组，每组设 3 个平行，直接将配好的模拟水分装至
20 L白色聚乙烯桶，每桶 10 L，每隔 24 h定时取样测
定各项水质指标。测定的指标有 NH +4 － N、NO
－
2 － N、
NO －3 － N、PO
3 －
4 － P 和 CODMn。根据罗勇胜等
［6］研究
结果确定江蓠投放密度为 20 g /L。光合细菌投菌量
为 2 × 104CFU /L;乳酸杆菌投菌量为 1 × 104 CFU /L;
芽孢杆菌投菌量为 1 × 104 CFU /L。
1． 4 水质测定方法
pH采用 PHB － 1 便携式 pH 计测定;盐度采用
ATAGO 8603 型盐度计测定;光照强度采用 JD － 3 型
数字式照度计测定;CODMn、NH
+
4 － N、NO
－
2 － N、
NO －3 － N和 PO
3 －
4 － P均采用国标方法测定
［10］。
1． 5 数据处理
各水质指标的去除率按式(1)计算。
Ｒ =(C0 － C t)/C0 × 100% 式(1)
式(1)中，Ｒ 为降解率;C0 为初始浓度;C t 实验结
束时的浓度。
所得数据以单因素方差分析法进行统计，以检验
各组数据间的显著性差异，显著性水平设置为 P ＜
0． 05。
2 结果与讨论
2． 1 各处理组对 NH +4 － N的降解效果
由图 1 － a可以看出，NH +4 － N浓度在 48 h 后，对
照组是处于平缓上升的趋势，而其他各实验组都是处
于下降的趋势，在 96 h，各混合组的降解率均达到了
55%以上，而江蓠组降解率低于各混合组，为 37%。
氨氮是水体中无机氮的主要存在形式，以离子氨
(NH +4 )和分子氨(NH3)的形式存在。其中分子氨对
水产养殖动物有毒害作用。浓度过高会抑制养殖动
物生长，甚至死亡，即使在安全浓度范围内，对养殖动
物生理功能也有显著的影响。因此控制氨氮是健康
养殖的关键措施之一［7］。由图 1 － a 可看出，对照组
氨氮的浓度一直呈上升的趋势，而处理组呈下降趋
势，其中光合细菌 +江蓠组氨氮的浓度在 24 h 时是
升高的，之后也呈下降趋势。可能是由于光合细菌培
养基中含有 NH +4 － N
［11 － 12］，刚开始加入实验水体中
有益菌与江蓠还没来得及吸收，所以引起水体中的氨
氮浓度升高。而在 96 h，光合细菌 +江蓠组、芽孢杆
菌 +江蓠组氨氮浓度又呈上升趋势，这可能是由于反
硝化作用，将亚硝酸盐转变成氨所致［13］。
2． 2 各处理组对 NO －2 － N的降解效果
由图 1 － b可看出，对 NO －2 － N的净化效果:江蓠
+光合细菌组 ＞江蓠 +芽孢杆菌组 ＞江蓠 +乳酸杆
菌组，120 h 去除率分别为 94． 54%、88． 83% 和
85． 71%，而对照组和江蓠组亚硝氮升高至 184%和
80%。可见各混合组与江蓠组、对照组间存在显著性
差异(P ＜ 0． 05)。
各实验组的亚硝氮是波动趋势，均是先升后降的
M型，这可能是由于亚硝氮处于氨氮转化为亚硝氮和
亚硝氮转化为硝氮的两个反应的中间体，受氨氮和硝
氮浓度影响，同时受有益菌的种类影响［9］，所以处于
一种不稳定的状态。96 h后，各处理组均处于下降的
趋势。在 120 h，江蓠组对亚硝氮的降解效果是升高
的，这与罗勇胜等［14］的研究结果一致。有研究表明，
光合细菌、芽孢杆菌和乳酸杆菌降亚硝氮的效果非常
明显［7，9，15］，而本实验的研究结果跟其他学者的研究
结果一致。由表 2 可看出，120 h 各混合组的降解效
果均优于江蓠组和对照组，均达到了 85%以上(P ＜
0． 05)。其中以光合细菌 +江蓠组的降解效果最优，
达到了 94． 54%。
2． 3 各处理组对 NO －3 － N的降解效果
由图 1 － c 可以看出，各实验组对 NO －3 － N 均有
去除作用。净化效果:江蓠 +芽孢杆菌组 ＞江蓠 +光
合细菌组 ＞江蓠 +乳酸杆菌组 ＞江蓠组。120 h 各处
理组的去除率分别为 98． 11%、96． 06%、91． 78%和
86． 48%，而对照组仅为 39． 20%(表 2)。可见各实验
组净化效果均优于对照组(P ＜ 0． 05)。
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第 1 期 洪敏娜，等:江蓠与有益菌协同净化模拟养殖废水效果的研究
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图 1 不同处理组对 NH +4 － N、NO
－
2 － N、NO
－
3 － N、无机氮、PO
3 －
4 － P和 CODMn的降解效果
Fig． 1 Degradation effect of NH+4 －N，NO
－
2 －N，NO
－
3 －N，inorganic nitrogen，PO
3 －
4 －P and CODMnin treatment groups
表 2 120 h时模拟养殖废水中相关指标的降解率
Tab． 2 Degradation rate of the relative indexes in simulated aquaculture wastewater in 120 h 珋x ± SE;%
组别 Groups CODMn NH +4 － N NO
－
2 － N NO
－
3 － N PO
3 －
4 － P
无机氮
Inorganic nitrogen
对照组 67． 44 ± 1． 73a 25． 59 ± 10． 77a 184． 41 ± 6． 07a 39． 20 ± 4． 08a 14． 23 ± 5． 95a 5． 03 ± 5． 50a
江蓠组 80． 76 ± 0． 76b 40． 97 ± 4． 20b 80． 75 ± 7． 50b 86． 48 ± 1． 16b 97． 49 ± 0． 37b 53． 42 ± 3． 56b
光合细菌 +江蓠组 88． 17 ± 0． 49c 36． 20 ± 4． 86b 94． 54 ± 1． 10c 96． 06 ± 0． 26c 96． 24 ± 0． 41b 66． 84 ± 2． 37c
乳酸杆菌 +江蓠组 86． 28 ± 1． 12bc 57． 72 ± 0． 24c 85． 71 ± 1． 23d 91． 78 ± 0． 39bc 97． 64 ± 0． 73b 76． 43 ± 0． 73d
芽孢杆菌 +江蓠组 88． 10 ± 0． 61c 26． 89 ± 2． 88d 88． 83 ± 0． 98cd 98． 11 ± 0． 10c 93． 84 ± 0． 46bc 70． 63 ± 0． 39cd
注:* 同一列中标注不同字母的存在显著性差异 (P ＜ 0． 05)。
已有研究表明，硝酸盐是许多海区藻类生长的主
要原料，藻类可利用周围环境中的硝酸盐作为氮源，
经过一系列酶的还原作用，将硝酸盐一步步地转化成
为氨氮后，成为合成有机物质的原料［16 － 17］。也有研
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中 国 渔 业 质 量 与 标 准 2014
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年
究认为硝酸盐对水生动物没有不良影响，过高的硝态
氮对养殖动物也有毒性，硝态氮主要是通过影响养殖
动物渗透作用和对氧的运输来影响养殖动物的生
长［18］。较高浓度的硝态氮，如果不能及时被微生物
或植物吸收转化为其他形式带走，一直会处于三态氮
的动态循环中。一旦水体溶氧不足，随时都会转入反
硝化过程，又以氨氮和亚硝酸盐的形式危害水生动
物。而且浓度太高也会引起水体的富营养化［7］。因
此需利用一些有益菌或藻类来降解。如果使用单一
的藻类或微生物会有弊端，而利用藻类与有益菌的协
同作用可以提高对 NO －3 － N的降解效果，本实验就证
明了这一点。由图 1 － c 可以看出，各处理组对
NO －3 － N的降解效果分别是江蓠 + 芽孢杆菌组 ＞ 江
蓠 +光合细菌组 ＞江蓠 +乳酸杆菌组 ＞江蓠组。
2． 4 各处理组对无机氮的降解效果
由图 1 － d可以看出，在 48 h，各实验组对无机氮
的降解率均达到了 54%以上;在 120 h，各组的降解
率是混合组优于江蓠组优于对照组，而各混合组均比
对照组高出 58%(P ＜ 0． 05)。
可溶性无机氮营养盐是浮游植物可以直接吸收
利用的物质，也是反映水质状况的重要指标，通过测
定无机氮的降解效果，对于动态监测水质状况具有重
要的现实意义。
2． 5 各处理组对 PO3 －4 － P的降解效果
由图 1 － e可以看出，各处理组对磷酸盐的去除
效果非常明显，且各组间差异不大(P ＞ 0． 05)。由表
2 可以看出，120 h 降解率分别为:江蓠 +乳酸杆菌组
(97． 64%)、江蓠组(97． 49%)、江蓠 + 光合细菌组
(96． 24%)、江蓠 +芽孢杆菌组(93． 84%)。
水体富营养化的根本原因是营养物质的增加，使
得藻类和有机物增加所致，而磷是控制水体富营养化
过程的关键性营养物［19］。由图 1 － e 可得出，各处理
组对 PO3 －4 － P的降解效果非常明显，而且各组间差异
不大(P ＞ 0． 05) ，均达到 90% 以上，这与其他学
者［6，8，13］的研究结果相同。
2． 6 各处理组对 CODMn的降解效果
由图 1 － f 可以看出，对 CODMn的降解效果各实
验组在 48 h的降解率均达到 80%以上，且各组间相
差不大，可见各实验组对 CODMn的去除效果明显。
CODMn是作为衡量水中有机物质含量多少的指
标，由于有机物是主要的还原性污染物，CODMn可作
为衡量水质受有机物污染程度的综合标志，是水质检
测的基本综合指标。相关研究表明，江蓠和江蓠 +益
生菌能较好地降解 COD［20］Mn ，而本研究也给出了同样
的结果。在 120 h 内，各处理组都能较好地降解
CODMn，降解率达到 80%以上，且混合组略优于江蓠
组，说明了有益菌与江蓠协同作用降解 CODMn效果
明显。
3 结论
本研究结果表明，江蓠与有益菌协同净化模拟养
殖水体效果明显。对硝酸氮去除均有较好效果的是
江蓠 +芽孢杆菌、光合细菌 +江蓠和乳酸杆菌 +江蓠
组;对亚硝氮去除效果最好的是光合细菌 +江蓠组;
对氨氮去除效果最好的是乳酸杆菌 +江蓠组;对磷酸
盐、CODMn的去除效果各组差异不大;各处理组对模
拟养殖废水各指标的降解效果均优于对照组，且差异
明显(P ＜ 0． 05)。
由上可见，江蓠与有益菌协同净化养殖废水模式
可行，实用性强，操作简单。各养殖场可根据当地水
质情况，选择合适的处理方式，净化养殖用水。本研
究为工厂化对虾养殖废水处理方案设计提供科学依
据，对推进水产养殖可持续健康发展具有重要意义。
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The synergetic effect of Gracilaria tenuistipitata and
probiotics on simulated aquaculture wastewater purification
HONG Minna，YANG Yingying* ，LIANG Xiaohua，WEN Guoliang，LI Zhuojia，YANG Keng，LIANG Ｒunjie
(South China Sea Fisheries Ｒesearch Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences;Key Laboratory of
South China Sea Fishery Ｒesources Exploitation and Utilization，Key Laboratory of Fishery
Ecology and Environment，Ministry of Agriculture，Guangzhou 510300，China)
Abstract:The synergetic effect of Gracilaria tenuistipitata Var． liui and probiotics on simulated aquaculture wastewater
purification was studied in laboratory． One control group and four treatment groups including Gracilaria，photosynthetic
bacteria + Gracilaria，Lactobacillus + Gracilaria，Bacillus + Gracilaria were considered． The effect of simulated aqua-
culture wastewater purification among 120 h was studied． The results showed that，compared with control group，deg-
radation of NH +4 － N，NO
－
2 － N，NO
－
3 － N，inorganic nitrogen，PO
3 －
4 － P，and CODMn in treatment groups showed sig-
nificant difference(P ＜ 0． 05)． The effect of NO －2 － N degradation in the three treatment groups of photosynthetic bacte-
ria + Gracilaria，Lactobacillus + Gracilaria and Bacillus + Gracilaria was good，and degradation rates of NO －3 － N were
all more than 90% in 48 h． The degradation rate of NO －2 － N in photosynthetic bacteria + Gracilaria groups was 94% in
120 h． The degradation rate of NH +4 － N in Lactobacillus + Gracilaria groups was 57． 72% in 120 h． The degradation
rates of PO3 －4 － P and CODMn were more than 80% in 72 h，and showed no significant difference between treatmeat
groups (P ＞ 0． 05)． This study can provide a scientific reference for designing industrialized shrimp aquaculture
wastewater treatment program． ［Chinese Fishery Quality and Standards，2014，4(1) :33 － 37］
Key words:Gracilaria tenuistipitata;photosynthetic bacteria;Bacillus;Lactobacillus;aquaculture wastewater;purification
Corresponding author:YANG Yingying，yyy402@ 126． com
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