生物濾料對海水水族箱快速建立硝化功能的影響

蔡景波，章　翼，　邵鑫斌，　馬建忠，　張穎茁

（1.浙江省海洋水產養殖研究所，浙江溫州 325005；2.溫州市環境監測中心站，浙江 溫州 325000；3.浙江省近岸水域生物資源開發和保護重點試驗室，浙江 溫州 325005）

生物濾料對海水水族箱快速建立硝化功能的影響

蔡景波1，3，章翼2，邵鑫斌1，3，馬建忠1，3，張穎茁1，3

（1.浙江省海洋水產養殖研究所，浙江溫州 325005；2.溫州市環境監測中心站，浙江 溫州 325000；3.浙江省近岸水域生物資源開發和保護重點試驗室，浙江 溫州 325005）

研究考察不同生物濾料對海水水族箱硝化功能建立速度的影響。結果表明，選擇的5種生物濾料都能加快海水水族箱建立硝化功能，其中以珊瑚砂為生物濾料的水族箱硝化功能建立時間最快，需要24 d，其次是陶瓷砂、白砂和石英砂，它們分別需要30，30和44 d。不同生物濾料構建的海水水族箱在亞硝化階段差別較小，在硝化階段差異較明顯。

硝化功能；海水水族箱；生物濾料；觀賞魚

文獻著錄格式：蔡景波，章翼，邵鑫斌，等.生物濾料對海水水族箱快速建立硝化功能的影響 ［J］.浙江農業科學，2015，56（12）：2055-2057.

在觀賞水族中，海水觀賞魚由于其色彩艷麗，形態多姿，在中高檔名貴觀賞魚中大受歡迎［1-2］。但目前海水觀賞魚存在著飼養困難、易死亡、海水獲得難等問題，其最主要原因是海水水族箱中硝化功能在水族箱中不易建立，水處理能力較弱，海水水質不夠穩定［3］。

水族箱的硝化功能建立與否可以通過測定水中的不同形態氮濃度的時間變化來判斷。一般來說，當水中的濃度出現一個峰值后被轉化為，就表明硝化功能開始建立［4］；當濃度持續增加并出現一個穩定峰值后，一個成熟硝化功能的水族箱就構建完畢，這個時間越短，說明這種生物濾料構建的水族箱硝化功能建立越快，而這種生物濾料最應該被推薦為在水族箱開缸養水期時使用。

本文采用天然海水構建水族箱，比較研究濾料對海水水族箱硝化功能建立速度的影響，以期為科研人員和水族愛好者在構建海水水族箱開缸養水期間快速建立一個穩定的硝化系統時提供參考。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1菌劑

選用法國科迪BIO DIGEST超級活性硝化細菌，接種方法及接種量依據廠家說明。

1.1.2基質

選擇珊瑚砂、白砂、陶瓷砂、石英砂、生化棉5種生物濾料。珊瑚砂、白砂、陶瓷砂、石英砂均屬于沉底式，粒徑分別為5～50，1～5，10～20，3～10 cm。生化棉屬于上浮式濾料。生物濾料使用量均為500 g，采用121℃高溫處理0.5 h進行滅菌處理。

1.1.3海水

采自浙江溫州洞頭海域，pH值8.0～8.4，鹽度3.1%～3.2%。

1.1.4試驗儀器

SEAL AutoAnalyzer 3全自動連續流動分析儀、YSI 556水質分析儀。

1.2處理設計

試驗水族箱為45 cm×25 cm×20 cm的玻璃缸，盛水量為20 L。試驗前用50 mg.L-1KMnO4浸泡消毒72 h。設置5個處理組和1個對照組，處理組添加珊瑚砂、陶瓷砂、白砂、石英砂、生化棉，對照組無基質，每組設2個重復。在試驗開始階段，分別向處理組和對照組中投加活性硝化細菌15 m L和NH4Cl，使初始濃度為10 mg.L-1；試驗過程中利用自動控溫和充氣裝置保持水族箱溫度 （25±1）℃，DO＞5 mg.L-1。試驗開始后每24 h測定每個水族箱濃度；每72 h測定濃度，取樣后補水至20 L。試驗共持續60 d。

的測定分別采用次溴酸鹽氧化法、萘乙二胺分光光度法和鎘柱還原法，具體方法參照海洋監測規范第4部分-海水分析［5］。

2　結果與分析

2.1NH+4濃度變化

圖1　各處理不同時間濃度變化

圖2　各處理不同時間濃度變化

2.3N0-3濃度變化

圖3　各處理不同時間濃度變化

3　討論

魚類代謝、殘餌、糞便的分解，會在海水水族箱中產生大量有機氮廢物，這些廢物經過異養性細菌快速分解后，會產生對魚類毒性巨大的和。通常認為，一個正常的海水水族箱濃度應控制在0.1 mg.L-1以下，濃度應控制在0.3 mg.L-1以下［7］。在自然水域通過硝化細菌的硝化作用維持著整個氮循環過程的平衡，防止水體和的積累而危害魚類的健康。而在海水水族箱這種人工生態系統中，都需要一段很長的時間，才能模擬建立這種硝化細菌生態系統［3］。

硝化細菌是一種自養型細菌，其作用分兩個階段完成，第一階段為亞硝化，即氨氧化細菌將氨氧化為亞硝酸的階段；第二階段為硝化，即亞硝酸鹽氧化細菌將亞硝酸氧化為硝酸的階段。第二階段是決定反應速率的關鍵階段［8］，控制著硝化作用的整個過程［9］。

硝化細菌需要一定的生長空間使其附著生長，所以要提供足夠的菌床，這個菌床就是生物濾料。因此不同特性的生物濾料對硝化細菌的附著有一定的影響。研究表明，試驗所選用的5種生物濾料都能加快水族箱硝化功能的速度，但不同濾料之間也存在一定差異，這主要與硝化細菌的分階段作用機制及濾料特性有關?？仔∪氐龋?0］研究表明，比表面積較大的濾料，有利于硝化細菌的生長。本研究同樣驗證了這一點。珊瑚砂由于孔隙多，比表面積大，使得珊瑚砂水族箱硝化功能的建立時間短于其他4種濾料。而生物棉處理的水族箱硝化功能建立所需時間遠長于其他4種濾料的水族箱，這與生物棉濾料孔大、疏松有關。生化棉是一種使用范圍很廣的濾材，主要起到生化過濾的作用，被廣泛應用到上濾、外置、內濾過濾器當中，但該種濾料占用空間大，硝化能力建立時間較長，不宜作為主要的生化過濾材料使用，可考慮代替過濾棉使用，發揮其生化過濾的作用。在亞硝化階段，除生化棉水族箱較慢外，其余4種濾料的水族箱差異較小，說明氨氧化細菌在這4種沉底式濾料上均有良好的附著性。在硝化階段，不同濾料差別較明顯，原因可能有：（1）氨氧化細菌和亞硝酸鹽氧化細菌先后發生作用并爭奪附著空間，試驗加入的氮源為NH4Cl，氨氧化細菌首先作用，待水中升高后，亞硝酸鹽氧化細菌才發揮作用，其附著空間已受到限制；（2）亞硝酸鹽細菌附著能力和生長速度受濾料性質不同的影響。水族箱中濃度的增加較滯后，同樣是由于氨氧化細菌和亞硝酸鹽氧化細菌作用的先后引起。

4　小結

生物濾料對水族箱硝化系統的建立過程有顯著的影響，添加生物濾料可以加快海水水族箱建立硝化功能，其中以珊瑚砂為生物濾料的水族箱硝化功能建立時間最快，需要24 d，其次是陶瓷砂、白砂和石英砂，分別需要30，30和44 d。不同生物濾料構建的海水水族箱在亞硝化階段差別較小，在硝化階段差異較明顯。

本研究的硝化功能建立，主要是為消除氨氮和亞硝酸鹽對魚類的危害。雖然硝酸鹽對魚類的危害遠不及氨氮和亞硝酸鹽，但硝態氮達到安全濃度50 mg.L-1以上時，就會導致海水養殖魚類生長速度減緩，易患白點病，以及成活率及繁殖力降低［11］等。今后可研究利用反硝化和大型藻類去除水族箱中的硝酸鹽，從而進一步穩定水族箱的水質。

［1］ Colette W，Michelle T，Edmund G，et al.The global trade in marine ornamental species［J］.UNEP-WCMC Biodiversity Series，2003，17：3-6.

［2］ Martin A，Moe J R.The marine aquarium reference：systems and invertebrates［M］.Florida：Green Turtle Publications，1989：182-185.

［3］ 劉煒明，林榮澄，蔡立哲.海水觀賞水族缸中不同掛膜法對氮轉化的影響 ［J］.臺灣海峽，2005，25（4）：521-525.

［4］ 劉冉，周洋，宋志文，等.硝化細菌對海參養殖系統水質的凈化效果 ［J］.河北漁業，2012（2）：15-18.

［5］ 全國海洋標準化技術委員會.海洋監測規范第4部分：海水分析 ［M］.北京：中國標準出版社，2007.

［6］ 杰米里，蓋伊.完美水族箱-水族箱和觀賞魚完全指導手冊 ［M］.斯克瑞來克，譯.北京：世界圖書出版公司，2007.

［7］ 王婷.海水觀賞魚飼養手冊 ［M］.福州：福建科學技術出版社，2007.

［8］ 有馬啟，田村學造.生物凈化環境技術 ［M］.郭麗華，譯.北京：化學工業出版社，1990.

［9］ Eckenfelder W W.Industrialwater pollution control［M］.3 rd ed.New York：Mcgraw-Hill Gompanise INC，2000.

［10］ 孔小蓉，宋志文，周洋，等.不同基質構建海水水族箱硝化功能建立過程的比較研究 ［J］.河北漁業，2009（12）：11-14.

［11］ 劉鷹，曲克明.封閉循環水養殖-新理念.新技術.新方法 ［M］.北京：現代教育出版社，2009.

（責任編輯：張瑞麟）

S 964.9

A

0528-9017（2015）12-2055-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20151245

2015-06-19

溫州市水產增養殖技術創新團隊項目 （C20120004-04）

蔡景波 （1983-），男，浙江蒼南人，工程師，碩士，從事海洋生態方面的工作。E-mail：jingbocai@163.com。