添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长和养殖环境的影响*

叶建勇， 单洪伟， 王贤丰， 马　甡**

(1.中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室，山东 青岛 266003; 2. 江苏省农业科学院宿迁农科所，江苏 宿迁 223800)



添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长和养殖环境的影响*

叶建勇1,2， 单洪伟1， 王贤丰1， 马甡1**

(1.中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室，山东 青岛 266003; 2. 江苏省农业科学院宿迁农科所，江苏 宿迁 223800)

摘要：在凡纳滨对虾养殖水体中使用悬浮絮团发生装置(对照组未使用)，设置空白对照组、芽孢杆菌(Bacillus sp.)组、产纤维素酶菌组、共同添加组，检测养殖环境中水质指标、细菌数量和对虾生长指标，评估添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长和养殖环境的影响。研究表明：芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组的氨氮浓度在实验前期显著低于对照组(P<0.05)，实验中后期,亚硝态氮浓度显著低于对照组(P<0.05)，生物絮团含量显著高于对照组(P<0.05)，说明添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌能促进生物絮团的形成，有效降低水体中氨氮、亚硝态氮浓度。芽孢杆菌组、共同添加组水体中芽孢杆菌数量显著大于对照组、产纤维素酶菌组(P<0.05)；芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组的弧菌数量在实验后期都低于对照组，对虾成活率显著高于对照组(P<0.05)，饵料系数显著低于对照组(P<0.05)，换水比例较对照组低30%。结果表明：甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌的添加，能增加和维持水体中芽孢杆菌等有益菌的数量，改善养殖环境，促进对虾生长，提高对虾产量，降低饵料系数。

关键词：甘蔗渣悬浮颗粒；芽孢杆菌；凡纳滨对虾；环境调控

引用格式：叶建勇，单洪伟，王贤丰，等. 添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长和养殖环境的影响[J].中国海洋大学学报(自然科学版)， 2016, 46(4)： 43-49.

YE Jian-Yong，SHAN Hong-Wei，WANG Xian-Feng, et al. Effect of addition of suspended bagasse withBacillussp. on growth ofLitopenaeusvannameiand environment of culture tank [J].Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(4)： 43-49.

近年来，对虾养殖业蓬勃发展，在水产养殖中所占的地位也愈发重要。但在高密度对虾养殖中，随着残饵、粪便等有机物的大量积累，特别是养殖中后期，水质将会持续恶化，影响养殖效果[1]。目前用于调控对虾养殖水质的方法有添加有益微生物和生物絮团技术等。芽孢杆菌(Bacillus)能够促进养殖动物生长、减少病害发生、改善养殖环境和快速降解有机物，是水产养殖中常用于调节水质的一类有益微生物，在水产养殖中已经得到广泛应用[2]。在凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)养殖过程中，往饲料中添加芽孢杆菌，发现能提高凡纳滨对虾消化酶活性，提高对虾消化吸收能力，从而达到增产的效果[3]。在凡纳滨对虾幼体养殖池内添加芽孢杆菌，与对照组相比，实验组COD、氨氮和亚硝态氮浓度都显著减少[4]。生物絮团技术(BFT)在水产养殖中也得到广泛应用，能吸收利用水体中多余的营养物质，降低有害物质浓度，且能为养殖动物提供额外的食物来源，改善养殖水体水质[5]。1982 年Steve Serfling 为Solar Aqua养殖场设计了生物絮团养殖系统养殖罗非鱼，年产量达到1500t，每天的换水量仅为1%，随后Avnimelech使用生物絮团技术在美国的Pacific Aqua养殖场养殖罗非鱼，认为40%的鱼体增重来源于生物絮团[6]。

中国甘蔗种植面积广，产量大，具有丰富的甘蔗渣资源，且价格低廉，较易获得。美国赫莱特热带水产养殖研究所以废弃的甘蔗渣为主，经过粉碎处理加入适量的糖酵母、蛋白粉、油脂及矿物质微量元素，制成对虾饵料，降低了养殖成本[7]。甘蔗渣比表面大，能为养殖环境中细菌、藻类等提供大量附着基，另外，甘蔗渣的缓慢分解能源源不断地提供C源，提高水体C/N，利于养殖环境中有益菌的生长，促进生物絮团的形成，改善水质，同时可被对虾摄食，使对虾获得更好的生长效果[8-9]。但在应用中存在甘蔗渣堆积、影响排污换水等问题，大大降低微生物、藻类可附着的比表面，使用方法上有待进一步的完善，目前在将其制成悬浮颗粒方面的研究鲜有报道。

在进行本实验之前，已经开展了一个关于悬浮絮团发生装置效能研究的实验，设计了悬浮絮团发生装置空运行组、仅添加芽孢杆菌组、仅添加甘蔗渣组以及共同添加芽孢杆菌和甘蔗渣组，研究结果表明：悬浮絮团发生装置中添加甘蔗渣和芽孢杆菌时的效果最好，能有效促进水体中生物絮团的形成，有效维持和增加水体中芽孢杆菌数量，降低水体中氨氮、亚硝态氮等营养物质的浓度水平[10〗。在此基础之上，本实验通过使用悬浮絮团发生装置，促进形成附着芽孢杆菌的甘蔗渣悬浮颗粒，定向生产生物絮团和调控水体中芽孢杆菌数量，通过养殖环境中水质指标、细菌数量和对虾生长指标的检测，评估该技术对凡纳滨对虾生长和养殖环境的影响，旨在为凡纳滨对虾养殖提供一种切实可行的水质调控技术。

1材料与方法

1.1 实验设计

在容积为1m3的水槽中，使用悬浮絮团发生装置(对照组未使用)，添加经过处理的甘蔗渣(比表面积为30.2m2/g湿重蔗渣)和芽孢杆菌(芽孢杆菌包括2株，芽孢杆菌BZ5株和产纤维素酶菌S5株)，放养初始规格为(0.60±0.05)cm的凡纳滨对虾200尾。

实验设4个处理组：空白对照组；芽孢杆菌组，添加芽孢杆菌BZ5株(浓度为104cfu/mL)；产纤维素酶菌组，添加产纤维素酶菌S5株(浓度为104cfu/mL)；共同添加组，同时添加芽孢杆菌BZ5株与产纤维素酶菌S5株(两者浓度均为104cfu/mL)。每个处理设3个平行。

实验期间连续充气，每周换水一次，记录实际换水量；每天分别在6:00、9:00、12:00、15:00和18:00投喂恒兴对虾配合饲料5次，根据实际摄食情况，调整饵料投喂量，记录投饵量，实验持续8周。

1.2 数据监测

每天早上使用多功能水质检测仪(YSI-6600)测定pH、温度、盐度、溶解氧等水质指标。水体中总氨氮(次溴酸盐氧化法)、亚硝酸盐(萘乙二胺分光光度法)等水质指标测定方法按照《海洋监测规范》(2007年)进行；使用 Nalgene沉淀漏斗测定养殖池内生物絮团的沉积量，取样静置 15min 后读数；水体中芽孢杆菌数量、甘蔗渣上芽孢杆菌数量、水体中总菌数量、甘蔗渣上总菌数量和水体中弧菌数量用平板计数法测定，其中芽孢杆菌和总菌用LB培养基计数，培养基成分如下：蛋白胨10g，酵母粉5g，琼脂18g，NaCl 30g，加水至 1 L，调节pH为7.0～7.2，芽孢杆菌计数前将水样于80℃水浴锅中加热20min，弧菌用TCBS培养基计数。实验结束时，统计各实验单元对虾的平均体重、成活率和产量。

1.3 数据分析

水质指标、生物絮团含量、细菌数量以及收获时对虾的平均体重、成活率、产量、饵料系数均用平均值±标准差(Mean±SD)表示。数据通过 EXCEL和 SPSS19.0进行统计分析，采用单因素方差分析(One-way ANOVA)和Tukey多重比较法进行差异显著性分析，取P<0.05为差异显著。

2实验结果

2.1 养殖水体中水质指标监测结果

2.1.1 养殖水体中氨氮浓度变化实验前期，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组氨氮浓度显著低于对照组(P<0.05)，后期各组都维持在较低浓度，各组之间无显著性差异(见图1)。

图1　养殖周期中水体总氨氮浓度的变化

2.1.2 养殖水体中亚硝态氮浓度变化实验前期各组亚硝态氮浓度维持在较低水平，中后期芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组显著低于对照组(P<0.05)。这说明甘蔗渣悬浮颗粒与芽孢杆菌的添加有利于降低水体中亚硝态氮浓度(见图2)。

图2　养殖周期中水体亚硝态氮浓度的变化

2.1.3 养殖水体中总氮浓度变化各组总氮浓度呈现缓慢上升趋势，第8周达到最大值，对照组、芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组分别为13.67、9.43、10.08和10.36mg/L(见图3)。

图3　水体总氮浓度变化

2.1.4 养殖水体中生物絮团含量变化芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组生物絮团含量无显著性差异，但都显著高于对照组(P<0.05)。这说明添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌能有效促进水体中生物絮团的形成(见图4)。

图4　养殖周期中水体生物絮团含量的变化

2.2 养殖水体中细菌密度的变化

2.2.1 养殖水体中芽孢杆菌数量变化芽孢杆菌组、共同添加组水体中芽孢杆菌数量维持在103～105cfu/mL。对照组、产纤维素酶菌组则维持在102cfu/mL左右。芽孢杆菌组、共同添加组显著大于对照组、产纤维素酶菌组(P<0.05)。在使用悬浮絮团发生装置的条件下，芽孢杆菌BZ5能良好的生长，但未能有效增加水体中产纤维素酶菌数量，具体原因有待进一步研究(见图5)。

2.2.2 养殖水体中总菌数量变化各组水体中总菌数量维持在104～106cfu/mL，芽孢杆菌组、共同添加组要高于对照组(见图6)。

2.2.3 甘蔗渣上芽孢杆菌数量变化芽孢杆菌组、共同添加组甘蔗渣上芽孢杆菌数量维持在105～108cfu/g(湿重)。产纤维素酶菌组维持在104～106cfu/g(见图7)。在2～8周期间，芽孢杆菌组、共同添加组显著高于产纤维素酶菌组(P<0.05)。这说明芽孢杆菌BZ5株比产纤维素酶菌株能更好的附着于甘蔗渣上。

图5　水体中芽孢杆菌数量变化

图6　水体中总菌数量变化

图7　甘蔗渣上芽孢杆菌数量变化

2.2.4 甘蔗渣上总菌数量变化各组甘蔗渣上总菌数量维持在107～108cfu/g，各组之间无显著性差异(见图8)。

2.2.5 水体中弧菌数量变化各组水体中弧菌数量维持在102～103cfu/mL，实验后期，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组水体中弧菌数量都低于对照组(见图9)。

图8　甘蔗渣上总菌数量变化

图9　水体中弧菌变化

2.3 对虾生长指标

芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组成活率显著高于对照组(P<0.05)，饵料系数则显著低于对照组(P<0.05)，换水比例也较对照组低30%(见表1)。对照组、芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组各组对虾总量分别为184.9、270.0、253.4和283.5g，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组分别比对照组高46.0%、37.1%和53.3%。

3讨论

3.1 添加甘蔗渣悬浮颗粒对细菌数量的影响

微生物在对虾养殖环境中有着重要作用，能分解残饵、粪便等有机物，降解有害物质，促进环境中物质和能量流动[11]。芽孢杆菌组、共同添加组水体中芽孢杆菌数量前期维持在103～104cfu/mL，从第四周起维持在104～105cfu/mL，对照组、产纤维素酶菌组则维持在102cfu/mL左右。芽孢杆菌组、共同添加组显著大于对照组、产纤维素酶菌组(P<0.05)。原因是通过悬浮絮团发生装置产生的甘蔗渣悬浮颗粒，为芽孢杆菌提供了大量的附着基，芽孢杆菌BZ5株能良好地附着在蔗渣上，有效维持水体中芽孢杆菌数量；但产纤维素酶菌组水体中芽孢杆菌数量与对照组并无较大差异，此外，芽孢杆菌组、共同添加组甘蔗渣上的芽孢杆菌数量、总菌数量都高于产纤维素酶菌组，可能是产纤维素酶菌不适应所营造的养殖环境，不能良好地附着于甘蔗渣上，具体原因有待进一步研究。

表1　对虾的初始体重、平均体重、成活率、饵料系数和换水比例

注：同一列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

Note：The different letters mean significant difference on the same column(P<0.05).

①Groups；②Water-changingratio；③Initialweight；④Averageweight；⑤Survival rate；⑥Feed conversion rate；⑦Control group；⑧Bacillussp. group；⑨Bagasse-cellulose degrading bacteria group；⑩Together added group

各组水体中总菌数量维持在104～106cfu/mL，芽孢杆菌组、共同添加组要高于对照组，这可能是因为添加了甘蔗渣悬浮颗粒，促进了水体中细菌的生长，Pieter Visscher等的研究表明，添加甘蔗渣的对虾养殖池塘内具有更大的微生物群落[12]。实验后期，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组水体中弧菌数量都低于对照组，这可能是甘蔗渣悬浮颗粒的添加，促进了芽孢杆菌等有益菌的生长，抑制了弧菌生长。苏浩等的研究表明当芽孢杆菌浓度大于104cfu/mL时，对环境中的许多致病弧菌有较好的抑制作用[13]。向养殖水体中添加芽孢杆菌，能改善水体中菌群结构，抑制有害菌如致病性弧菌、发光细菌的生长繁殖，减少有害菌数量，降低发病率；在斑节对虾养殖过程中使用芽孢杆菌，能减少发光细菌、致病性弧菌的数量[14]。

3.2 添加甘蔗渣悬浮颗粒对水质的影响

氨氮是对虾养殖过程中主要的有毒物质，主要是对虾残饵、粪便、蜕下的虾壳等有机物经过微生物分解而产生。氨氮主要以离子态氨氮和非离子态氨氮的形式存在，它们之间可以互相转换，其中非离子态氨氮不带电荷，是非极性物质，容易穿过细胞膜，与对虾血蓝蛋白结合，造成携氧能力下降，造成对虾缺氧，表现出毒性效应[15]。亚硝态氮也是对虾养殖过程中一个重要的水质污染指标，对对虾有较强的毒性，可导致多种代谢紊乱，如呼吸作用、心血管压力调节、离子调节、内分泌及排泄等[16]。

在实验前期，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组氨氮浓度显著低于对照组(P<0.05)，这说明甘蔗渣悬浮颗粒与芽孢杆菌的添加有利于降低水体中氨氮浓度；实验后期各组都维持在较低浓度，这可能是氨氮在微生物以及其他环境因素的作用下，转换成了其他形式的氮。各组水体中亚硝态氮在养殖前期维持在较低水平，在中后期上升，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组显著低于对照组(P<0.05)，这说明甘蔗渣悬浮颗粒与芽孢杆菌的添加有利于降低水体中亚硝态氮浓度。在罗非鱼养殖池塘中添加芽孢杆菌，能有效降低水体氨氮、亚硝态氮含量，减少环境胁迫，促进了罗非鱼生长[17]。在凡纳滨对虾幼体养殖池内添加芽孢杆菌，与对照组相比，实验组COD、氨氮和亚硝态氮浓度都显著减少[4]。在罗氏沼虾养殖过程中添加芽孢杆菌，能使氨氮、亚硝态氮分别降低59.61%、86.70%，水体中COD含量也显著降低[18]。将甘蔗渣作为底质添加于凡纳滨对虾养殖环境中，能增加亚硝化细菌和硝化细菌的数量，促进氨氮、亚硝态氮的转换降解，促进水体中浮游动物繁殖，提高对虾成活率和对虾产量[19]。

生物絮团是养殖水体中以好氧微生物为主体的有机体和无机物，经生物絮凝形成的团聚物。甘蔗渣比表面大，能为水体中细菌、藻类等提高大量附着基，另外，甘蔗渣的缓慢分解能源源不断地为养殖水体提供C源，提高水体C/N，有益养殖环境中有益菌的生长，有利于生物絮团的形成。在本实验中，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组生物絮团含量无显著性差异，但都显著高于对照组(P<0.05)。这说明添加甘蔗渣悬浮颗粒和芽孢杆菌能有效促进水体中生物絮团的形成，吸收降解氨氮、亚硝态氮等有害物质，有效改善水质。

3.3 添加甘蔗渣悬浮颗粒对对虾生长的影响

芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组成活率显著高于对照组(P<0.05)，饵料系数则显著低于对照组(P<0.05)，换水比例也较对照组低30%。添加甘蔗渣悬浮颗粒，有效增加了水体中有益菌数量，降低了氨氮、亚硝态氮，改善了水质，降低了饵料系数，提高了对虾成活率。庞少华等将甘蔗渣和芽孢杆菌共同添加于凡纳滨对虾养殖池中，发现实验组对虾肠道芽孢杆菌数量显著大于对照组，实验组对虾成活率、产量也要显著大于对照组[20]。对照组、芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组各组对虾总量分别为184.9、270.0、253.4和283.5g，芽孢杆菌组、产纤维素酶菌组、共同添加组分别比对照组高46.0%、37.1%和53.3%。添加甘蔗渣悬浮颗粒，有效地促进了水体中生物絮团的形成，为对虾提供了额外的食物来源，降低了饵料系数，促进了对虾生长。在对虾养殖池中添加芽孢杆菌，能降低水体中的化学耗氧量，提高对虾产量[21]。在鲫鱼、罗非鱼养殖池内添加甘蔗渣作为底质，结果甘蔗渣表面能形成生物膜，促进了浮游动植物的生长，从而提高了养殖动物生长率[22]。

4结语

添加甘蔗渣悬浮颗粒于凡纳滨对虾养殖环境中，能有效促进生物絮团的形成，进而增加和维持水体中芽孢杆菌等有益菌的数量，能有效降低水体中氨氮、亚硝态氮浓度，改善养殖环境，促进对虾生长，提高对虾产量，降低饵料系数。

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责任编辑朱宝象

Effect of Addition of Suspended Bagasse withBacillussp. on Growth ofLitopenaeusvannameiand Environment of Culture Tank

YE Jian-Yong1,2，SHAN Hong-Wei1，WANG Xian-Feng1，MA Shen1

(1.The Key Laboratory of Mariculture, Ministry of Education，Ocean University of China，Qingdao 266003, China; 2.Suqian Agriculture Science Institute of Jiangsu Academy of Agriculture Science, Suqian 223800, China)

Abstract:To estimate the effect of addition of suspended bagasse with Bacillus sp. on the culture environment and shrimp growth, the generator of suspended floccules was used in Litopenaeus vannamei culture tank (control group did not use). Suspended bagasse had vast surface area. It could provide a lot of substrata for bacteria and algae, and then regulate and control the quantity of floccules and bacillus. The purpose of this experiment was to provide an appropriate technology about improving water quality for shrimp culture industry. The treatment groups were control, Bacillus sp., bagasse-cellulose degrading-bacteria and two types of bacteria together groups, respectively. The quality of water, the quantity of bacteria and the index of shrimp growth were determined. The experimental results showed that the addition of suspended bagasse with bacillus can promote the formation of biological floccules, effectively reduce the concentration of ammonium nitrogen and nitrite nitrogen. The concentration of ammonium nitrogen of Bacillus sp., bagasse-cellulose degrading-bacteria and two types of bacteria together groups were significantly lower than those of control at the early stage of culture (P<0.05), and the nitrite concentration was significantly lower than that of control in the later period (P < 0.05), while the amount of biological floccules was significantly higher than that of control (P < 0.05). The quantity of Bacillus sp., two types of bacteria together groups was significantly higher than that of control and bagasse-cellulose degrading-bacteria group (P<0.05). The vibrio number of Bacillus sp., bagasse-cellulose degrading-bacteria and two types of bacteria together groups was significantly lower than that of control at the later stage of culture (P<0.05), the survival rate was significantly higher than that of control (P<0.05), and FCR was significantly lower than that of control (P<0.05). Their he water change rate was 70% of control. The addition of suspended bagasse with bacillus played a positive role in improving the culture environment, which could increase and maintain the quantity of beneficial bacteria, promote the growth of shrimp, enhance the production and reduce FCR.

Key words:suspended bagasse; Bacillus sp; Litopenaeus vannamei; culture environmental regulation

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb. 20150094

中图法分类号：S968.22

文献标志码：A

文章编号：1672-5174(2016)04-043-07

作者简介：叶建勇(1990-)，男，硕士生，主要从事对虾养殖生态学研究。E-mail：ye-jian-yong@qq.com**通讯作者： E-mail：mashen@ouc.edu.cn

收稿日期：2015-04-15；

修订日期：2015-10-13

*基金项目：国家科技支撑项目(2011BAD13B10);公益性行业(农业)科研专项(201103034)资助

Supported by National science-technology support project(2011BAD13B10); Special fund for agro-scientific research in the public interest(201103034)