全 文 ：第 29卷 第 2期　　　　　 　　　　　海　洋　水　产　研　究　 Vol.29 ,N o.2
2 0 0 8 年 4 月　　　　　　　　MARINE FISHERIES RESEA RCH Apr.,2008
广东省重大科技计划项目(2003B21501)和广州市农业科技计划项目共同资助
＊通讯作者。 E-mail:scslch@163.com
收稿日期:2007-03-26;接受日期:2007-06-22
作者简介:沈南南(1981-),女 ,硕士 ,主要从事渔业环境调控方向研究。 E-m ail:langyue21@163.com , T el:(020)84192587
小球藻与芽孢杆菌对对虾养殖水质调控作用的研究
沈南南1 , 2 　李纯厚2＊　贾晓平2 　李卓佳2
(1中国水产科学研究院南海水产研究所 农业部渔业生态环境重点开放实验室 , 广州 510300)
(2广东海洋大学 ,湛江 524088)
摘要　　通过在凡纳滨对虾养殖水体中添加小球藻和芽孢杆菌 ,研究其对养殖水质的调控作用。结
果表明 ,小球藻和芽孢杆菌联合处理组对水质的调控效果优于只添加芽孢杆菌组或小球藻组。菌-藻
联合处理组能很好地降低水体中氮 、磷的含量 ,对氨氮的作用尤为明显;实验进行的第 5天内 ,NH+4 -
N含量显著低于对照组(P<0.05),降低率为 32.94%, NO -2 -N 降低率为 10.29%, PO 3-4 -P 降低率为
36.02%。小球藻+芽孢杆菌组 NH +4 -N 含量平均为 0.277 mg/L ,日均积累速率 0.013 5 mg/L ·d ,
而对照组为 0.047 2 mg/L ·d;NO-2 -N 平均含量为 0.334 mg/L ,日均积累速率为 0.061 7mg/ L·d。
小球藻在调控水质的同时也向水体释放有机物 ,从而引起水体 COD的上升 。
关键词　　小球藻　　芽孢杆菌　　水质调控　　对虾养殖　　菌-藻联合作用
中图分类号　S968.22　　　文献识别码　A　　　文章编号　1000-7075(2008)02-0048-05
Application of Chlorella pyrenoidosa and Bacillus licheni f irmis for
water quality control in shrimp culture
SHEN Nan-nan1 , 2 　LI Chun-hou2＊　JIA Xiao-ping2 　LI Zhuo-jia2
(1South China Sea F isheries Research Institute , Chine se Academy of Fisher y Sciences , Guang zhou 510300)
(2Guangdong Ocean Univer sity , Zhanjiang 524088)
ABSTRACT 　 　Chlorella pyrenoidosa and Baci llus licheni f irmis were co-cultured w ith
Litopenpenaeus vannamei , and its effect on water quality control w as evaluated based on inor-
g anic nitrogen concentrations.The result s showed that the combination of B.licheni f irmis and
C.py renoidosa w as more effective in water quality control than the application of these organ-
isms separately.The bacteria-microalgal combination could effectively reduce nitrogen and
pho spho rus in the water , and NH +4 -N reduction was especially sig nificant.5d af ter the intro-
duction of the algae and bacteria , the percentage of NH+4 -N reduction was 32.94%, NO-2 -N re-
duction was 10.29%, and PO3-4 -P reduction was 36.02%.A verage NH +4 -N in the algal-bacteri-
al combination treatment w as 0.277 mg/ L;and the average accumulation rate(Vd)was 0.0135
mg/ L· d , as it w as 0.0472 mg/L ·d f or the control.Average NO-2 -N was 0.334 mg/L for the
combination treatment , and V d was 0.0617 mg/ L·d.Besides controlling the water quality , C.
　第 2 期 　　沈南南等:小球藻与芽孢杆菌对对虾养殖水质调控作用的研究
py renoidosa could release org anic substance into the water , which brought about an increase in
COD.
KEY WORDS　　Chlorella py renoidosa　　Bacil lus licheni f irmis　　Water t reatment　　
Shrimp culture　　Algal-bacterial combination
　　随着水产养殖的快速发展 ,养殖水域环境质量日益下降 ,由水质污染引起的水生动物疾病屡有发生 。养殖
过程中产生的粪便和残饵引起水质恶化 ,抑制了养殖生物的生长 ,甚至引发疾病 、造成死亡。在养殖中净化和
保持良好的养殖环境 ,进行生态养殖 ,是确保对虾养殖可持续发展的必然选择。我国在改良和优化养殖环境方
面已经有了许多成功的经验 ,如各种化学及生物水质改良剂 ,包括单一及复合微生态制剂 、细菌固定化技术等
在养殖过程中的应用(Odd-lv ar et al.　2001;陈素文等　2005;陈　营等　2006;文国樑等　2006)。藻类因其
对营养物质具有较强的吸收能力 ,对改善水质起着重要作用 ,故受到广泛的关注;在养殖 、制革 、造纸等行业的
废水净化中已有较多应用(Lau et al.　1995;Wang et al.　2002)。关于有益菌与藻类协同净化养殖废水有较
多研究(罗永胜等　2006;陈海敏等　2002),但在调控养殖水体化学环境的报道较少 。
本实验向凡纳滨对虾 Litopenpenaeus vannamei 养殖水体施加小球藻 Chlorel la pyrenoidosa 和芽孢杆菌
Baci l lus l icheni f irm is ,就其对养殖水质的调控效果进行了研究 ,探索应用小球藻和芽孢杆菌协同调控养殖水
质的效果 ,并掌握藻菌对各水化指标的影响特点 ,为增强微藻和微生态制剂调控水质的功效提供理论数据和应
用指导。
1　材料与方法
1.1　实验材料
凡纳滨对虾平均体长为 4.45±0.32 cm ,平均体重 0.81±0.14 g 。
小球藻由对虾养殖池塘分离 ,实验室驯化 、培养所得。地衣芽孢杆菌 ,粉末状 ,活菌量为 2×109 CFU/g ,由
中国水产科学研究院南海水产研究所健康养殖中心提供。
1.2　实验方法
实验于 2006年 5 ～ 7月 ,在珠海中山大学海洋生物实验基地进行。实验海水经二级砂滤 、沉淀和消毒处
理。实验使用容积为 150 L 玻璃钢桶 ,水深为 0.6 m ,有独立的给排水系统及完善的供气系统。
实验组设对照组(A),小球藻组(B)、小球藻与芽孢杆菌联合处理组(C)、芽孢杆菌组(D),各有 3个平行
组。B 、C 实验组加入小球藻使其浓度为 5.0×104 cell/ml;C 、D实验组加入芽孢杆菌为 0.6 g/桶 ,每 6 d添加 1
次。每 3天采样 1次 ,采集完毕后 ,水样参照海洋监测规范处理后测定各指标。
对虾养殖密度 170尾/m2 ,暂养 7 d后开始实验 ,每天投饵两次(Mario et al.1999),投喂量为对虾体重的
5%。各组的投喂量和管理均一致 。随着对虾的生长更换适当粒度的饵料。实验全过程不换水 ,只补充蒸发
水。24 h充氧 ,不施其他药物 ,每 3 d清理残饵和粪便并把引出的水经沉淀后将其上清水体倒进对应的实验
组。实验地点的光照强度 1 000 ～ 12 000 lx ,光周期(L∶D)为 11∶13 ,水温 23 ～ 31 ℃,盐度 12 ～ 18。
1.3　实验测定内容及方法
检测指标为:氨氮(NH +4 -N)、亚硝酸氮(NO-2 -N)、硝酸氮(NO -3 -N)、化学耗氧量(COD)、活性磷酸盐
(PO 3-4 -P)。
检测方法:NH +4 -N 采用靛酚蓝分光光度法测定;NO -2 -N 采用盐酸萘乙二胺分光光度法测定;NO -3 -N 采
用锌-镉还原法测定;COD 采用碱式高锰酸钾法测定;PO3-4 -P 采用磷钼蓝分光光度法测定(国家海洋局 　
1991)。
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1.4　数据处理
实验数据进行显著性分析 ,统计方法为 SPSS ,检验方法为 ANOVA 的 T ukey 检验。
2　结果与分析
2.1　对水体中氨氮含量的影响
各组 NH +4 -N含量如图 1所示 。各组处理效果由大到小为:C>B>D>A 。由图 1可知 ,养殖过程中各处
理组氨氮含量无明显的上升趋势 ,均能控制水中氨氮的生成 。C 组处理效果最明显 ,平均含量为 0.277 mg/ L;
而对照组呈上升趋势 ,平均含量达 0.309mg/ L。加入小球藻和芽孢杆菌后 5 d 内 , C 组 NH +4 -N 降低率为
32.94%。小球藻不但可以直接吸收和利用 NH +4 -N ,还可以提高水体的溶解氧 ,从而促进好氧异养芽孢杆菌
生长 ,加强对有机物质的分解 ,从而降低水中的 NH +4 -N 含量 ,故小球藻与芽孢杆菌联合作用明显 ,优于单种芽
孢杆菌或小球藻的处理效果。实验初期 ,各处理组 NH +4 -N 含量较高 ,这是由于在加入藻与菌时带进了 NH+4 -
N;由之后的结果分析可知 ,随着藻类的生长 ,C 组的 NH+4 -N 降低率达 76.39%。第 20 、30天处理组间差异显
著(P<0.05)。实验后期第 25天起各处理组 NH +4 -N 含量均显著低于对照组(P<0.05),并保持较低水平至
实验结束 。
2.2　对水体中亚硝酸氮含量的影响
水中 NO-2 -N 含量在养殖过程中有明显的积累趋势 ,处理组NO -2 -N 含量普遍低于对照组 A 。添加小球藻
处理组优于未添加小球藻的组 。C 组处理效果最好 , NO -2 -N 平均含量最低 ,仅为 0.374 mg/L ,B 、D组平均含
量分别为 0.427 mg/L 和 0.498 mg/L ,而 A组的平均含量为 0.507 mg/ L。加入小球藻和芽孢杆菌后 5 d内 B
组降低率为 13.54%,而 C组为 10.29%。第 20天各组间差异显著 ,第 35天对照组与各处理组间差异显著(P
<0.05)(图 2)。
　　有研究表明 ,小球藻的生长繁殖受水体营养物质以及光照强度等限制 ,当其生长繁殖受阻时 ,其吸收利用
水体亚硝酸氮的作用无明显提高(张继平等　2006)。本次实验进行 7 d 后 ,天气常阴雨 ,以致小球藻生长受
阻 ,因而水中 NO -2 -N 含量有积累趋势。
2.3　对水体中硝酸氮含量的影响
各处理组 NO -3 -N的平均含量变化趋势没有明显差异 ,仅在第 0 、10天各组间差异显著(P<0.05),但其平
均含量均高于对照组;其中 C组最高 ,达 4.405 mg/L。各处理组 NO -3 -N 的浓度在最初的 10 d内缓慢上升 ,
然后在15 ～ 20 d降到较低值 ,在 20 ～ 30 d又迅速上升 。这是因为小球藻生长时 ,当氨态氮消耗殆尽 ,硝态氮才
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　第 2 期 　　沈南南等:小球藻与芽孢杆菌对对虾养殖水质调控作用的研究
开始被利用(中国农业科学院译　1961)。本研究中氨氮含量没有降低到引起小球藻利用硝酸氮的水平 ,因而
NO-3 -N 的平均含量变化趋势没有明显差异(见图 3)。
图 3　硝酸氮的变化趋势
Fig.3　Nitrate concentr ations during the experiment
2.4　对水体中活性磷酸盐含量的影响
由图 4可知 ,处理组 PO3-4 -P 含量普遍低于对照组 ,添加
小球藻的组优于未添加小球藻的组 ,其中 C 组处理效果最
好。水中 PO 3-4 -P 在养殖过程中有明显的积累趋势 。B 组和
C 组 PO 3-4 -P 日均积累速率低于对照组 , 分别为 0.015 2
mg/L·d和 0.015 6 mg/L ·d ,对照组为 0.019 1 mg/L ·d 。
除 20 d和35 d外 ,C组与对照组差异显著(P <0.05)。第 10
天各处理组间存在显著差异(P <0.05)。加入菌和藻后 5 d
内 ,藻类细胞和细菌的代谢活性大 ,数量迅速增加 ,磷酸盐浓
度迅速降低 ,菌藻共生系统对磷酸盐的去除率平均为 36.02%。磷是藻类和细菌所必需的生长元素 ,这是菌藻
共生系统具有磷去除能力的原因之一 。藻类对营养物质吸收分子式 C106H 181O 45N 16 P(Yan et al.　1997)表
明 ,生物同化吸收磷的量占藻类细胞无灰干重的 1%,由实验 C 和 B 组对磷酸盐的去除率可知 ,生物同化吸收
是磷去除的主要途径 。
2.5　对水体中 COD的影响
各处理水体的 COD没有明显变化规律 ,中后期处理组水中的 COD上升较快 。在前 10 d内 B 、C 组 COD
低于对照组 ,但呈现积累趋势 。第 20 ～ 30天时 B 、C 组高于对照组 ,与对照组差异显著(P <0.05)。有学者研
究表明 ,在小球藻培养期较短时(小于 3 d),水体中溶解有机氮的浓度减少 ,而在培养期较长的水体中 ,溶解有
机氮的浓度增加(Wesley et al.　1960),故本研究中 COD增加的现象应与小球藻排放有机物有关。此外 ,芽
孢杆菌可以降解小球藻所排出的有机物 ,故在后期 C 组 COD值低于 B 组。随着养殖进行 ,投饵量大 ,实验过
程中不换水 ,只每 3 d清理残饵和粪便 ,以致颗粒状有机物大量溶解 ,水中有机物含量高 ,主要组成是蛋白质和
糖类 。有学者指出 ,投入微生物后水中蛋白质仍会维持在较高水平 ,微生物只能部分分解水中蛋白质(邱德全
等 2005);此外 ,实验中测定的 COD ,既包括颗粒又有溶解态的有机物 。这些因素导致芽孢杆菌作用效果不明
显 ,引起 COD含量较高(图 5)。
3　讨论
由结果可知 ,小球藻不但可以直接吸收和利用 NH+4 -N ,同样可以促进微生物对氨氮的硝化作用 ,将氨氮
转化为亚硝酸盐或硝酸盐;实验结果显示了藻菌系统与单藻 、单菌之间的代谢功能存在明显的差异 。菌藻联合
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处理的效果优于单菌 、单藻 ,利用菌-藻体系调控对虾养殖水质是一种高效 、经济的处理方法 ,尤其对水中的氨
氮 、磷的去除效果较好;然而 ,小球藻生长过程中排出有机物 ,易引起水体中 COD的上升。芽孢杆菌-小球藻系
统降低水中氨氮 、磷酸盐等有害物质的作用优于单种藻与单种菌 ,此结果与该系统中微藻和有益菌的协同作用
有关:芽孢杆菌将大分子有机物转化为能直接被小球藻利用的小分子物质 ,为微藻提供生长所必需的营养物
质;而小球藻在利用氮 、磷营养盐的同时放出氧气 ,提高水体溶解氧含量 ,为芽孢杆菌生长提供了良好的生态环
境 ,芽孢杆菌生长繁殖进一步改善水质。菌-藻之间的互利共生关系 ,提高了各自的生态作用。有关学者的研
究指出:藻细胞在生长时会分泌细菌生长所需的物质 ,细菌在利用藻细胞外分泌物时会产生 CO 2 、生长因子和
无机盐等可促进藻细胞生长的物质(Lin et al.　2001;Middelboe et al.　1995;Adkhama et al.　1989)。此
外 ,有学者研究表明 ,小球藻和光合细菌联合处理养殖废水能很好的去除水中氮 、磷 ,其中去除氨氮达 90%,提
高水体溶解氧(陈海敏等　2002);也可使城市生活污水中磷去除率达 94.4%,氮去除率达 48.3%(刘启德等　
2002)。在实验期间 ,由于 NH+4 -N 易被小球藻直接吸收利用 ,含量显著降低。Syret t(1981)研究证明 ,微藻利
用氮化合物的顺序是:氨态氮>硝态氮>有机氮化合物(如尿素和氨基酸等)。当氨氮 、硝态氮和尿素存在的情
况下 ,藻类优先利用 NH+4 -N ,藻类吸收是 NH+4 -N 去除的主要途径之一(Tam et al.1989)。从本实验的结果
看 ,小球藻主要吸收 NH+4 -N ,因此水体中 NH+4 -N 含量相对较低 ,NO -2 -N 和 NO -3 -N含量略有升高;同时在充
气培养条件下 ,水体中的 NH+4 -N 氧化成 NO -2 -N ,进而氧化为 NO -3 -N所致 ,因此水体中 NH +4 -N 含量相对较
低。但菌藻之间的数量配比及二者各自的效应有待进一步研究 。
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