添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌對凡納濱對蝦生長和養殖環境的影響*

葉建勇， 單洪偉， 王賢豐， 馬　甡**

(1.中國海洋大學海水養殖教育部重點實驗室，山東 青島 266003; 2. 江蘇省農業科學院宿遷農科所，江蘇 宿遷 223800)

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添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌對凡納濱對蝦生長和養殖環境的影響*

葉建勇1,2， 單洪偉1， 王賢豐1， 馬甡1**

(1.中國海洋大學海水養殖教育部重點實驗室，山東 青島 266003; 2. 江蘇省農業科學院宿遷農科所，江蘇 宿遷 223800)

摘要：在凡納濱對蝦養殖水體中使用懸浮絮團發生裝置(對照組未使用)，設置空白對照組、芽孢桿菌(Bacillus sp.)組、產纖維素酶菌組、共同添加組，檢測養殖環境中水質指標、細菌數量和對蝦生長指標，評估添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌對凡納濱對蝦生長和養殖環境的影響。研究表明：芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組的氨氮濃度在實驗前期顯著低于對照組(P<0.05)，實驗中后期,亞硝態氮濃度顯著低于對照組(P<0.05)，生物絮團含量顯著高于對照組(P<0.05)，說明添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌能促進生物絮團的形成，有效降低水體中氨氮、亞硝態氮濃度。芽孢桿菌組、共同添加組水體中芽孢桿菌數量顯著大于對照組、產纖維素酶菌組(P<0.05)；芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組的弧菌數量在實驗后期都低于對照組，對蝦成活率顯著高于對照組(P<0.05)，餌料系數顯著低于對照組(P<0.05)，換水比例較對照組低30%。結果表明：甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌的添加，能增加和維持水體中芽孢桿菌等有益菌的數量，改善養殖環境，促進對蝦生長，提高對蝦產量，降低餌料系數。

關鍵詞：甘蔗渣懸浮顆粒；芽孢桿菌；凡納濱對蝦；環境調控

引用格式：葉建勇，單洪偉，王賢豐，等. 添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌對凡納濱對蝦生長和養殖環境的影響[J].中國海洋大學學報(自然科學版)， 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.

近年來，對蝦養殖業蓬勃發展，在水產養殖中所占的地位也愈發重要。但在高密度對蝦養殖中，隨著殘餌、糞便等有機物的大量積累，特別是養殖中后期，水質將會持續惡化，影響養殖效果[1]。目前用于調控對蝦養殖水質的方法有添加有益微生物和生物絮團技術等。芽孢桿菌(Bacillus)能夠促進養殖動物生長、減少病害發生、改善養殖環境和快速降解有機物，是水產養殖中常用于調節水質的一類有益微生物，在水產養殖中已經得到廣泛應用[2]。在凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)養殖過程中，往飼料中添加芽孢桿菌，發現能提高凡納濱對蝦消化酶活性，提高對蝦消化吸收能力，從而達到增產的效果[3]。在凡納濱對蝦幼體養殖池內添加芽孢桿菌，與對照組相比，實驗組COD、氨氮和亞硝態氮濃度都顯著減少[4]。生物絮團技術(BFT)在水產養殖中也得到廣泛應用，能吸收利用水體中多余的營養物質，降低有害物質濃度，且能為養殖動物提供額外的食物來源，改善養殖水體水質[5]。1982 年Steve Serfling 為Solar Aqua養殖場設計了生物絮團養殖系統養殖羅非魚，年產量達到1500t，每天的換水量僅為1%，隨后Avnimelech使用生物絮團技術在美國的Pacific Aqua養殖場養殖羅非魚，認為40%的魚體增重來源于生物絮團[6]。

中國甘蔗種植面積廣，產量大，具有豐富的甘蔗渣資源，且價格低廉，較易獲得。美國赫萊特熱帶水產養殖研究所以廢棄的甘蔗渣為主，經過粉碎處理加入適量的糖酵母、蛋白粉、油脂及礦物質微量元素，制成對蝦餌料，降低了養殖成本[7]。甘蔗渣比表面大，能為養殖環境中細菌、藻類等提供大量附著基，另外，甘蔗渣的緩慢分解能源源不斷地提供C源，提高水體C/N，利于養殖環境中有益菌的生長，促進生物絮團的形成，改善水質，同時可被對蝦攝食，使對蝦獲得更好的生長效果[8-9]。但在應用中存在甘蔗渣堆積、影響排污換水等問題，大大降低微生物、藻類可附著的比表面，使用方法上有待進一步的完善，目前在將其制成懸浮顆粒方面的研究鮮有報道。

在進行本實驗之前，已經開展了一個關于懸浮絮團發生裝置效能研究的實驗，設計了懸浮絮團發生裝置空運行組、僅添加芽孢桿菌組、僅添加甘蔗渣組以及共同添加芽孢桿菌和甘蔗渣組，研究結果表明：懸浮絮團發生裝置中添加甘蔗渣和芽孢桿菌時的效果最好，能有效促進水體中生物絮團的形成，有效維持和增加水體中芽孢桿菌數量，降低水體中氨氮、亞硝態氮等營養物質的濃度水平[10〗。在此基礎之上，本實驗通過使用懸浮絮團發生裝置，促進形成附著芽孢桿菌的甘蔗渣懸浮顆粒，定向生產生物絮團和調控水體中芽孢桿菌數量，通過養殖環境中水質指標、細菌數量和對蝦生長指標的檢測，評估該技術對凡納濱對蝦生長和養殖環境的影響，旨在為凡納濱對蝦養殖提供一種切實可行的水質調控技術。

1材料與方法

1.1 實驗設計

在容積為1m3的水槽中，使用懸浮絮團發生裝置(對照組未使用)，添加經過處理的甘蔗渣(比表面積為30.2m2/g濕重蔗渣)和芽孢桿菌(芽孢桿菌包括2株，芽孢桿菌BZ5株和產纖維素酶菌S5株)，放養初始規格為(0.60±0.05)cm的凡納濱對蝦200尾。

實驗設4個處理組：空白對照組；芽孢桿菌組，添加芽孢桿菌BZ5株(濃度為104cfu/mL)；產纖維素酶菌組，添加產纖維素酶菌S5株(濃度為104cfu/mL)；共同添加組，同時添加芽孢桿菌BZ5株與產纖維素酶菌S5株(兩者濃度均為104cfu/mL)。每個處理設3個平行。

實驗期間連續充氣，每周換水一次，記錄實際換水量；每天分別在6:00、9:00、12:00、15:00和18:00投喂恒興對蝦配合飼料5次，根據實際攝食情況，調整餌料投喂量，記錄投餌量，實驗持續8周。

1.2 數據監測

每天早上使用多功能水質檢測儀(YSI-6600)測定pH、溫度、鹽度、溶解氧等水質指標。水體中總氨氮(次溴酸鹽氧化法)、亞硝酸鹽(萘乙二胺分光光度法)等水質指標測定方法按照《海洋監測規范》(2007年)進行；使用 Nalgene沉淀漏斗測定養殖池內生物絮團的沉積量，取樣靜置 15min 后讀數；水體中芽孢桿菌數量、甘蔗渣上芽孢桿菌數量、水體中總菌數量、甘蔗渣上總菌數量和水體中弧菌數量用平板計數法測定，其中芽孢桿菌和總菌用LB培養基計數，培養基成分如下：蛋白胨10g，酵母粉5g，瓊脂18g，NaCl 30g，加水至 1 L，調節pH為7.0～7.2，芽孢桿菌計數前將水樣于80℃水浴鍋中加熱20min，弧菌用TCBS培養基計數。實驗結束時，統計各實驗單元對蝦的平均體重、成活率和產量。

1.3 數據分析

水質指標、生物絮團含量、細菌數量以及收獲時對蝦的平均體重、成活率、產量、餌料系數均用平均值±標準差(Mean±SD)表示。數據通過 EXCEL和 SPSS19.0進行統計分析，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和Tukey多重比較法進行差異顯著性分析，取P<0.05為差異顯著。

2實驗結果

2.1 養殖水體中水質指標監測結果

2.1.1 養殖水體中氨氮濃度變化實驗前期，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組氨氮濃度顯著低于對照組(P<0.05)，后期各組都維持在較低濃度，各組之間無顯著性差異(見圖1)。

圖1　養殖周期中水體總氨氮濃度的變化

2.1.2 養殖水體中亞硝態氮濃度變化實驗前期各組亞硝態氮濃度維持在較低水平，中后期芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組顯著低于對照組(P<0.05)。這說明甘蔗渣懸浮顆粒與芽孢桿菌的添加有利于降低水體中亞硝態氮濃度(見圖2)。

圖2　養殖周期中水體亞硝態氮濃度的變化

2.1.3 養殖水體中總氮濃度變化各組總氮濃度呈現緩慢上升趨勢，第8周達到最大值，對照組、芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組分別為13.67、9.43、10.08和10.36mg/L(見圖3)。

圖3　水體總氮濃度變化

2.1.4 養殖水體中生物絮團含量變化芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組生物絮團含量無顯著性差異，但都顯著高于對照組(P<0.05)。這說明添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌能有效促進水體中生物絮團的形成(見圖4)。

圖4　養殖周期中水體生物絮團含量的變化

2.2 養殖水體中細菌密度的變化

2.2.1 養殖水體中芽孢桿菌數量變化芽孢桿菌組、共同添加組水體中芽孢桿菌數量維持在103～105cfu/mL。對照組、產纖維素酶菌組則維持在102cfu/mL左右。芽孢桿菌組、共同添加組顯著大于對照組、產纖維素酶菌組(P<0.05)。在使用懸浮絮團發生裝置的條件下，芽孢桿菌BZ5能良好的生長，但未能有效增加水體中產纖維素酶菌數量，具體原因有待進一步研究(見圖5)。

2.2.2 養殖水體中總菌數量變化各組水體中總菌數量維持在104～106cfu/mL，芽孢桿菌組、共同添加組要高于對照組(見圖6)。

2.2.3 甘蔗渣上芽孢桿菌數量變化芽孢桿菌組、共同添加組甘蔗渣上芽孢桿菌數量維持在105～108cfu/g(濕重)。產纖維素酶菌組維持在104～106cfu/g(見圖7)。在2～8周期間，芽孢桿菌組、共同添加組顯著高于產纖維素酶菌組(P<0.05)。這說明芽孢桿菌BZ5株比產纖維素酶菌株能更好的附著于甘蔗渣上。

圖5　水體中芽孢桿菌數量變化

圖6　水體中總菌數量變化

圖7　甘蔗渣上芽孢桿菌數量變化

2.2.4 甘蔗渣上總菌數量變化各組甘蔗渣上總菌數量維持在107～108cfu/g，各組之間無顯著性差異(見圖8)。

2.2.5 水體中弧菌數量變化各組水體中弧菌數量維持在102～103cfu/mL，實驗后期，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組水體中弧菌數量都低于對照組(見圖9)。

圖8　甘蔗渣上總菌數量變化

圖9　水體中弧菌變化

2.3 對蝦生長指標

芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組成活率顯著高于對照組(P<0.05)，餌料系數則顯著低于對照組(P<0.05)，換水比例也較對照組低30%(見表1)。對照組、芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組各組對蝦總量分別為184.9、270.0、253.4和283.5g，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組分別比對照組高46.0%、37.1%和53.3%。

3討論

3.1 添加甘蔗渣懸浮顆粒對細菌數量的影響

微生物在對蝦養殖環境中有著重要作用，能分解殘餌、糞便等有機物，降解有害物質，促進環境中物質和能量流動[11]。芽孢桿菌組、共同添加組水體中芽孢桿菌數量前期維持在103～104cfu/mL，從第四周起維持在104～105cfu/mL，對照組、產纖維素酶菌組則維持在102cfu/mL左右。芽孢桿菌組、共同添加組顯著大于對照組、產纖維素酶菌組(P<0.05)。原因是通過懸浮絮團發生裝置產生的甘蔗渣懸浮顆粒，為芽孢桿菌提供了大量的附著基，芽孢桿菌BZ5株能良好地附著在蔗渣上，有效維持水體中芽孢桿菌數量；但產纖維素酶菌組水體中芽孢桿菌數量與對照組并無較大差異，此外，芽孢桿菌組、共同添加組甘蔗渣上的芽孢桿菌數量、總菌數量都高于產纖維素酶菌組，可能是產纖維素酶菌不適應所營造的養殖環境，不能良好地附著于甘蔗渣上，具體原因有待進一步研究。

表1　對蝦的初始體重、平均體重、成活率、餌料系數和換水比例

注：同一列不同字母表示差異顯著(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

各組水體中總菌數量維持在104～106cfu/mL，芽孢桿菌組、共同添加組要高于對照組，這可能是因為添加了甘蔗渣懸浮顆粒，促進了水體中細菌的生長，Pieter Visscher等的研究表明，添加甘蔗渣的對蝦養殖池塘內具有更大的微生物群落[12]。實驗后期，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組水體中弧菌數量都低于對照組，這可能是甘蔗渣懸浮顆粒的添加，促進了芽孢桿菌等有益菌的生長，抑制了弧菌生長。蘇浩等的研究表明當芽孢桿菌濃度大于104cfu/mL時，對環境中的許多致病弧菌有較好的抑制作用[13]。向養殖水體中添加芽孢桿菌，能改善水體中菌群結構，抑制有害菌如致病性弧菌、發光細菌的生長繁殖，減少有害菌數量，降低發病率；在斑節對蝦養殖過程中使用芽孢桿菌，能減少發光細菌、致病性弧菌的數量[14]。

3.2 添加甘蔗渣懸浮顆粒對水質的影響

氨氮是對蝦養殖過程中主要的有毒物質，主要是對蝦殘餌、糞便、蛻下的蝦殼等有機物經過微生物分解而產生。氨氮主要以離子態氨氮和非離子態氨氮的形式存在，它們之間可以互相轉換，其中非離子態氨氮不帶電荷，是非極性物質，容易穿過細胞膜，與對蝦血藍蛋白結合，造成攜氧能力下降，造成對蝦缺氧，表現出毒性效應[15]。亞硝態氮也是對蝦養殖過程中一個重要的水質污染指標，對對蝦有較強的毒性，可導致多種代謝紊亂，如呼吸作用、心血管壓力調節、離子調節、內分泌及排泄等[16]。

在實驗前期，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組氨氮濃度顯著低于對照組(P<0.05)，這說明甘蔗渣懸浮顆粒與芽孢桿菌的添加有利于降低水體中氨氮濃度；實驗后期各組都維持在較低濃度，這可能是氨氮在微生物以及其他環境因素的作用下，轉換成了其他形式的氮。各組水體中亞硝態氮在養殖前期維持在較低水平，在中后期上升，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組顯著低于對照組(P<0.05)，這說明甘蔗渣懸浮顆粒與芽孢桿菌的添加有利于降低水體中亞硝態氮濃度。在羅非魚養殖池塘中添加芽孢桿菌，能有效降低水體氨氮、亞硝態氮含量，減少環境脅迫，促進了羅非魚生長[17]。在凡納濱對蝦幼體養殖池內添加芽孢桿菌，與對照組相比，實驗組COD、氨氮和亞硝態氮濃度都顯著減少[4]。在羅氏沼蝦養殖過程中添加芽孢桿菌，能使氨氮、亞硝態氮分別降低59.61%、86.70%，水體中COD含量也顯著降低[18]。將甘蔗渣作為底質添加于凡納濱對蝦養殖環境中，能增加亞硝化細菌和硝化細菌的數量，促進氨氮、亞硝態氮的轉換降解，促進水體中浮游動物繁殖，提高對蝦成活率和對蝦產量[19]。

生物絮團是養殖水體中以好氧微生物為主體的有機體和無機物，經生物絮凝形成的團聚物。甘蔗渣比表面大，能為水體中細菌、藻類等提高大量附著基，另外，甘蔗渣的緩慢分解能源源不斷地為養殖水體提供C源，提高水體C/N，有益養殖環境中有益菌的生長，有利于生物絮團的形成。在本實驗中，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組生物絮團含量無顯著性差異，但都顯著高于對照組(P<0.05)。這說明添加甘蔗渣懸浮顆粒和芽孢桿菌能有效促進水體中生物絮團的形成，吸收降解氨氮、亞硝態氮等有害物質，有效改善水質。

3.3 添加甘蔗渣懸浮顆粒對對蝦生長的影響

芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組成活率顯著高于對照組(P<0.05)，餌料系數則顯著低于對照組(P<0.05)，換水比例也較對照組低30%。添加甘蔗渣懸浮顆粒，有效增加了水體中有益菌數量，降低了氨氮、亞硝態氮，改善了水質，降低了餌料系數，提高了對蝦成活率。龐少華等將甘蔗渣和芽孢桿菌共同添加于凡納濱對蝦養殖池中，發現實驗組對蝦腸道芽孢桿菌數量顯著大于對照組，實驗組對蝦成活率、產量也要顯著大于對照組[20]。對照組、芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組各組對蝦總量分別為184.9、270.0、253.4和283.5g，芽孢桿菌組、產纖維素酶菌組、共同添加組分別比對照組高46.0%、37.1%和53.3%。添加甘蔗渣懸浮顆粒，有效地促進了水體中生物絮團的形成，為對蝦提供了額外的食物來源，降低了餌料系數，促進了對蝦生長。在對蝦養殖池中添加芽孢桿菌，能降低水體中的化學耗氧量，提高對蝦產量[21]。在鯽魚、羅非魚養殖池內添加甘蔗渣作為底質，結果甘蔗渣表面能形成生物膜，促進了浮游動植物的生長，從而提高了養殖動物生長率[22]。

4結語

添加甘蔗渣懸浮顆粒于凡納濱對蝦養殖環境中，能有效促進生物絮團的形成，進而增加和維持水體中芽孢桿菌等有益菌的數量，能有效降低水體中氨氮、亞硝態氮濃度，改善養殖環境，促進對蝦生長，提高對蝦產量，降低餌料系數。

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責任編輯朱寶象

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

中圖法分類號：S968.22

文獻標志碼：A

文章編號：1672-5174(2016)04-043-07

作者簡介：葉建勇(1990-)，男，碩士生，主要從事對蝦養殖生態學研究。E-mail：ye-jian-yong@qq.com**通訊作者： E-mail：mashen@ouc.edu.cn

收稿日期：2015-04-15；

修訂日期：2015-10-13

*基金項目：國家科技支撐項目(2011BAD13B10);公益性行業(農業)科研專項(201103034)資助

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