生物絮团养虾，以产量高著称！但其中的硝化细菌有什么秘密？

前言

硝化细菌可以各种环境当中生存，并且在生物絮团中进行硝化过程，这些化学过程可以在不同条件下维持，并支持白对虾的养殖。

一、生物絮团是提高对虾养殖密度的一种有效方式

生物絮团技术 (BFT) 可以在高养殖密度下，提高对虾养殖产量而闻名，此外还通过减少（或者零）换水来促进改善环境，该系统中氮化合物的积累与虾对饲料的吸收利用、虾的排泄物、有机物（如：未被摄食的饲料和粪便）的分解有关。

这些有毒化合物（尤其是氨和亚硝酸盐）含量过高，会导致对虾产生压力和生理变化，影响生长、存活率，并可能降低产量。在这种情况下，BFT系统中存在的硝化细菌在控制氨和亚硝酸盐方面发挥着重要作用，能够将它们氧化成对虾毒性较小的化合物（即硝酸盐）。

在BFT系统中使用人工培养基是一种策略，用于增加可用于固定硝化细菌的表面积，以便为生物膜创建菌落，使其在整个养殖周期中生长，保持水质，并作为动物的补充饲料来源做出贡献。鉴于在集约化对虾养殖中使用人工培养基来维持水质的重要性，必须重复使用培养基。

二、研究设计

1、实验进行60天，在200L容积的水罐中养殖，分为第一阶段和第二阶段共2个阶段，每个阶段持续30天。使用非漂浮的人造基质 (Needlona®)，比例为水罐横向面积的200%，允许生物膜生长，该研究在零换水的情况下进行。

2、通过每周收集一次20ml水和5cm生物膜，并固定在4%福尔马林中进行微生物分析。

⑴、第一阶段

建立以下处理方法：

T1 – BFT：控制 – 生物膜 + 水 + 虾 + 曝气

T2：生物膜+水+曝气

T3：生物膜+水

T4：只有生物膜

第一阶段（仅T1组 – 对照组）投放白对虾，密度为500尾/平方米，平均重量为8g。每天喂虾两次，使用粗蛋白含量为35%的商业饲料。

图1：第一阶段实验设计示意图

⑵、第二阶段

①进行了养殖期（30 天）以评估来自第一阶段执行的不同管理中，可重复使用生物膜的有效性。

②为了促进生物絮团的生长，将碳氮 (C:N) 比例调整为 15:1，并在总氨氮 (TAN) 浓度达到1mg/L时添加糖蜜。在这个第二阶段投放了南美白对虾，密度为1750尾虾/立方米，初始平均重量为0.095±0.051g，虾每天喂3次粗蛋白含量为40%的商业饲料。

在研究的两个阶段，都监测了环境参数：温度、溶解氧和pH值、氨、亚硝酸盐、硝酸盐和磷酸盐。

图2：实验单元 (a)、人工基质管理 (b)、人工基质安装 (c)、清水 (d)、BFT系统 (e) 和收获 (f)。

三、研究结果

1、第一阶段

在第一阶段，除对照组外，在没有虾和曝气组中，水中的微生物浓度显着降低。在T2组中没有发现线虫；并且在T3组中，没有发现轮虫。某些微生物群的缺失和浓度降低可以用生物膜在该实验阶段使用的不利条件来解释。

图3：在第一阶段中，T1 (a)、T2 (b) 和 T3 (c) 组存在的鞭毛虫、纤毛虫、轮虫和线虫的相对数量 (%)。

2、第二阶段

图4：根据不同的再利用策略，使用人工培养基在南美白对虾养殖期间第二阶段的总氨氮 (a) 和亚硝酸盐 (b) 浓度。

在T2、T3和T4组中，试验的前几天氨浓度有所增加, 但低于实验第7天 (图4a)。这些结果显示了对生物膜应用不同管理措施后氨氧化细菌的效率。第二阶段的亚硝酸盐浓度（图4b），T2和T3组，从试验的第10天开始控制亚硝酸盐浓度。在T4组中，生物膜远离水，亚硝酸盐控制在实验第14天开始，从实验第18天起水平稳定（图4b），其他水质变量仍处于南美白对虾最佳的范围内，重要的是在零换水的情况下完成研究。

在第二阶段，相比第一阶段，在没有虾和曝气组中微生物的丰富性增加。在第二阶段，T2组中存在轮虫和线虫。在第一阶段T3和T4组中都未观察到。无论通过管理，微生物种群在水中重新建立，这可能是由于形成了重新建立微生物群落的富含营养的培养基。

图5：第二阶段单细胞微生物的相对丰度 (%)。T1(a)、T2(b)、T3( c) 和 T4(d)。

关于虾的生长，不同的生物膜管理不会影响使用生物絮团系统中的虾生长和存活率，因为没有显着差异。

图6：南美白对虾的最终重量 (a) 和存活率 (b)

四、研究结论

根据研究的初步发现，硝化细菌可以在各种条件下生存，并重现生物膜中的硝化过程。在一段时间没有虾、溶解氧甚至水之后，各种管理策略可以维持人工培养基中存在的微生物群落。此外，研究中使用的不同策略，并未对虾的生长产生负面影响。