水产养殖池塘底质及有机碳的控制范文

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1方法

1.1微生物菌粉的制作地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌均采用肉汤培养基（蛋白胨10g•L-1，牛肉膏5g•L-1，NaCl5g•L-1水1L，调节pH值7.0~7.2，121℃灭菌20min，冷却备用）培养。从试管斜面上取一环菌苔，接种到10mL灭菌的肉汤液体培养基中，于30℃、100r•min-1摇床上培养24h，培养至对数生长期，再将该菌液接入已灭菌的250mL肉汤培养基中，同样条件下培养24～48h，当活菌数>5×109CFU•mL-1时，将菌液按重量比1∶4的比例吸附于超细膨润土粉上，低温干燥后成为菌粉，活菌含量不低于109CFU•g-1。

1.2微生物菌及生物酶组合的筛选将养殖池塘的底泥取回实验室，放入全自动控温型养殖系统（内含规格为100cm×60cm×50cm的玻璃水族箱32个）的水族箱中，铺满水族箱底部，泥层厚度为（8.0±0.3）cm。同时用池塘水将底泥盖住，上覆水层厚度为（5.0±0.2）cm，DO为（4.2±0.3）mg•L-1，环境温度为（28±0.5）℃。为防止试验时水分的蒸发，每3d用池塘水补足上覆水深度。将微生物菌、生物酶单独试验，并进行不同的组合，设置了15个不同的处理组，详见表1，同时设置不添加菌和酶的对照组。试验设置2个平行，研究菌、酶及其复配物对底泥中有机碳的转化情况，筛选最适宜的菌—酶组合底质净化剂。

1.3微生物菌及生物酶复配对养殖水体底泥的转化及有机碳的影响根据1.2.2中所筛选出的最适菌酶组合，将其应用于养殖生产池塘，探究其底质净化的能力。为保证菌酶制剂能顺利抵达并停留在底质层面，将菌酶组合压制成直径为3cm的片剂，每片的平均质量为15g。试验设置3个剂量组，用量为4.50,6.75,9.00kg•hm-2，同时设1个对照组。试验设2个平行，分别在试验开始后的0,15,30d，对不同剂量微生物菌—酶组合处理后的养殖池塘底泥进行取样测试，了解养殖池塘底泥中有机碳的动态变化情况。同时进行水体底泥厚度的分析，了解水体底质环境质量的变动情况，以便寻求最佳的微生物菌酶处理方式。试验期间底质有机碳的分析方法采用HJ615—2011所规定的重铬酸钾氧化—分光光度法[9]，底泥厚度的测量采用下探尺法直接测量。

1.4数据统计与分析试验数据使用SPSS19.0软件进行差异显著性分析，P<0.05表明差异显著，P<0.01表明差异极显著。

2结果与分析

2.1不同菌酶组合对池塘底质有机碳的转化参考目前养殖底质净化剂的使用情况，试验采用每个水族箱中添加30g菌粉、酶或菌酶组合的用量（相当于0.625mg•cm-3泥的用量），应用不同的菌、酶及其组合来处理养殖底泥，10d后测定底泥中有机碳的含量，了解微生物或酶及其组合对池塘底泥的转化情况，具体情况见表1。由表1可见，在试验期间，同样使用0.625mg•cm-3的量处理池塘底泥，由于采用的处理物质不同，10d后底泥中的总有机碳含量明显不同，TOC的去除率相差较大。与对照组相比，无论是微生物单一菌种或单一酶，其在10d内均对底泥的TOC有一定的去除作用，去除率在4.0%~7.4%。但微生物菌与菌组合或酶与酶的组合效果显著好于单一微生物或酶，其对TOC的去除率为10.0%~15.9%。而微生物菌与生物酶的组合效果则更优异，其不同组合对TOC的去除效果在10.5%~23.8%，特别是地衣芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌+淀粉酶+纤维素酶（按1∶1∶2∶1组合）的组合效果最佳，对底泥TOC的去除率高达23.8%。这主要与菌酶的不同性质有密切关系。地衣芽孢杆菌是兼性细菌，好氧、微氧条件下均可生长，枯草芽孢杆菌是好氧细菌[10]，故其两者组合具有在不同DO水平下的作用效果，并且比好氧条件下效果更好。本试验中因底泥层较薄，上覆水较浅，DO相对较高，为（4.2±0.3）mg•L-1，故效果显著。同时，由于养殖池塘底质受饲料残留影响较大，残饵中碳水化合物（糖类）的含量高达62%[11]，故淀粉酶的效果较好。因本试验是在底泥离开池塘的条件下开展的，仅针对微生物—酶的效果筛选，故尚需在池塘中进行验证试验。

2.2微生物菌粉及生物酶复配对养殖水体底泥的转化及有机碳的影响采用地衣芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌+淀粉酶+纤维素酶（按1∶1∶2∶1比例）的组合，按4.50，6.75，9.00kg•hm-2的处理用量处理养殖水体中的底泥30d，每隔15d取样分析养殖池塘底泥的厚度及有机碳TOC的含量，考察微生物—酶组合在控制养殖池塘底泥有机碳中的应用效果。不同试验组的池塘底质环境情况见图1和图2。由图1和图2可见，将菌酶复合制剂按不同的用量加入养殖池塘后，随着使用剂量的增加，水体底泥中的有机碳含量在下降，导致了底泥厚度的降低。其中4.50kg•hm-2试验组的效果明显不如另外2个试验组，但6.75kg•hm-2和9.00kg•hm-2试验组的效果并无显著性差异。考虑到经济有效性，选择菌酶制剂的用量以6.75kg•hm-2为宜。在温度和DO适宜的条件下，6.75kg•hm-2试验组经30d的试验，可降低池塘底泥厚度0.47cm，底泥中有机碳的去除率达21.82%，对控制池塘底泥的发生及碳素的释放具有显著的功效。微生物和酶的作用需要有一定的温度和DO作保证，本试验的水温维持在28~31℃，底层水体的DO水平在3.2~3.8mg•L-1间，满足了不同特性微生物的生长和酶的催化活性，故对底泥及TOC的控制效果较好。因本试验是在养殖池塘中进行，无法随意地控制DO，因此对限制微生物和酶作用效果的最低DO水平无法评估，需要在以后的研究中加以完善。

2.3菌酶复合制剂的经济效益分析为使本研究的研究成果具有推广价值，故对使用菌酶复合制剂的经济效益进行分析和评估。上述试验表明，用于处理池塘底泥污染的菌酶制剂的适宜用量为6.75kg•hm-2，30d内具有较显著的效果。如果每30d使用1次，1个养殖季节（以6个月计）1公顷水面的池塘用量为40.5kg。根据实际的比例，其中淀粉酶为16.2kg、纤维素酶8.1kg、地衣芽孢杆菌8.1kg、枯草芽孢杆菌8.1kg。其中的主要成本来自2个酶，淀粉酶的价格为每28元•kg-1，纤维素酶为35元•kg-1。而菌粉成本相对较低，仅为5元•kg-1。故菌酶复合制剂在一个养殖季节中的实际使用成本仅为825元•hm-2，远低于目前的化学性底质改良剂使用成本。试验结果表明，利用菌酶复合制剂对集约化养殖池塘进行处理，可减少底泥的产生量，降低有机碳的含量，减少碳排放，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，有一定的推广价值。

3结论

（1）采用0.625mg•cm-3的用量，应用不同的菌酶组合处理养殖底泥，10d后测定底泥中有机碳的含量。与对照组相比，无论是微生物单一菌种或单一酶，其在10d内均对底泥的TOC有一定的去除作用。但微生物和酶的组合效果显著好于单一微生物或酶，其中地衣芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌+淀粉酶+纤维素酶（按1∶1∶2∶1比例）的组合效果最佳，对底泥TOC的去除率高达23.8%。（2）采用地衣芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌+淀粉酶+纤维素酶（按1∶1∶2∶1比例）的组合，按4.50，6.75，9.00kg•hm-2的处理用量处理养殖水体中的底泥30d，随着使用剂量的增加，水体底泥中的有机碳含量在下降，导致了底泥厚度的降低。菌酶制剂的用量以6.75kg•hm-2为宜。在温度和DO适宜的条件下，6.75kg•hm-2试验组经30d的试验，可降低池塘底泥厚度0.47cm，与对照组相比TOC的去除率达21.82%，对控制池塘底泥的发生及碳素的释放具有显著的功效。（3）利用菌酶复合制剂对集约化养殖池塘进行处理，可减少底泥的产生量，降低有机碳的含量，减少碳排放，且菌酶复合制剂的实际使用成本仅为825元•hm-2，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，有一定的推广价值。

作者：周建忠 吴伟 单位：南京农业大学 无锡渔业学院 苏州市吴江区水产技术推广站 中国水产科学研究院 淡水渔业研究中心