葡萄糖对对虾养殖水体水质的影响
李扬海+吴颖豪+杨世平+刘慧玲
摘〓要：研究葡萄糖的不同添加量（1.25～5×10-3 g/L）对对虾养殖水体水质指标（氨氮、活性磷）和微生物数量（总异养菌、弧菌）的影响。结果显示，与对照组相比，水体中添加葡萄糖能明显提高异养菌、弧菌密度（P＜0.05），显著降低养殖水体中氨氮、活性磷浓度（P＜0.05）。且在一定浓度范围内，葡萄糖浓度越高，氨氮、活性磷浓度越低，异养菌、弧菌密度越高。
关键词：碳源；凡纳滨对虾；水质中图分类号：〗S942
近年来，对虾养殖业已成为我国主要的养殖业之一，其养殖产量占了全球对虾养殖产量的1/3。但是，随着养殖技术的发展，集约化、高密度、高产量的养殖方式导致水体污染日趋严重，甚至病害发生日益频繁。水体中污染因素主要是养殖生物的排泄物、残饵以及有机碎屑等，这些物质不断被氧化分解，导致氨氮等有害物质的积累，可造成养殖生物中毒[1]。养殖水体的水质调控已经成为对虾养殖者和科研工作者最关注的问题之一，去除氨氮等有害物质常用的方法有换水、添加化学试剂和生物修复等。频繁换水容易导致水资源浪费，人为添加化学试剂造成药物残留，污染海区，所以生物修复技术成为当今水产养殖水处理的研究热点。生物修复，即通过生物-生态措施，修复受损的池塘生态系统，加速生态系统的物质循环和能量循环，增加水体溶氧，改善水质和池塘自净能力[2]。主要有向水体中投加有益微生物[3]，或定向培育有益微藻[4]等措施，加强对有机污染物的分解和提高池塘的自净能力。但是水体中微藻的密度受天气等各方面因素的影响，难以控制数量，如果微藻数量过大，而天气连续阴雨，容易造成微藻大量死亡，败坏水质。向水体中投加有益微生物改善水质，有其优势，容易大量培养，可操作性强，受到养殖户的青睐，在水产养殖中应用广泛。但是微生物在水体中能否生存与繁殖，受到环境条件的限制。有研究表明，加入碳类物质可以增加养殖系统中细菌生物量[5]，且在高碳氮比的情况下，异养菌所具有的优势更加明显[6]，从而水体中的氮也消耗更多。近年来，少数研究者向养殖水体或富营养化水体中加入碳源，达到降低水体中的氨氮的目的[7-11]。
葡萄糖是多糖最基本的组成单位，因此研究葡萄糖在废水净化中的作用就显得更加重要[12]。李洪鹏等[12]等认为葡萄糖添加量在一定范围内，氨氮等污染物的去除率均随添加量的增加而升高，当葡萄糖添加量高于某一临界值时，去除率将随葡萄糖的增加而下降。关于向对虾养殖水体中添加不同浓度的葡萄糖进行水质净化的研究未见有报道。本文旨在研究葡萄糖的不同添加量对凡纳滨对虾（Litopeneaus vannamei）养殖水体水质和微生物数量的影响，探讨葡萄糖的添加量与水体中氨氮、活性磷浓度和微生物数量的关系，以期为对虾养殖过程中的水质调控提供理论参考。
1材料与方法
1.1实验动物
养殖对象为健康的凡纳滨对虾，平均质量6 g。对虾饲料为粤海牌2#对虾料。葡萄糖为广东光华科技有限公司生产。
1.2细菌培养基
异养菌培养基（2216E）：蛋白胨5.0 g，酵母膏1.0 g，磷酸铁0.01 g，琼脂16.0 g，陈海水1 000 mL，调pH 至7.6～7.8。
弧菌培养基（TCBS）：北京陆桥技术有限责任公司生产。
1.3养殖管理
养殖容器为玻璃钢桶，养殖水体100 L。养殖期间，连续充氧，保证水体中氧气的充足，为防止充气过大而将对虾残饵或粪便打散，造成实验误差，气石的摆放位置为养殖桶的边缘。每天按8%的量投喂饵料，每天投喂时间8:00，12:00，17:00，22:00。每天每个桶吸污1次，吸污量为10 L。水温（28±1） ℃，pH 8.0±0.2。
1.4实验方案
实验分为5个组，每组3个平行，每个实验桶放凡纳滨对虾40尾。每天早上投料后投放不同浓度的葡萄糖。葡萄糖的投放量根据投饵量确定（葡萄糖投放量见表1）。
每隔48 h检测氨氮和活性磷一次。氨氮采用纳氏试剂法[13]，活性磷采用磷鉬蓝法[13]。每96 h检测总异养菌和弧菌数量一次。
表1各实验组葡萄糖添加量
组1(对照)
组2
组3
组4
组5
葡萄糖添加量/g
0
0.125
0.25
0.375
0.5
2结果与分析
2.1添加不同浓度的葡萄糖对对虾养殖水体总细菌的影响
在实验期间，所有实验组水体中总异养菌的数量随养殖时间的延长呈上升趋势，说明添加葡萄糖有利于养殖水体中异养菌的增殖。在12 d时，组3、组4和组5的养殖水体中总异养菌的数量都显著高于对照组（P＜0.05）。在16 d时，组5的养殖水体中的总异养菌的数量出现明显下降，且低于对照组，但其余各组的养殖水体中的总异养菌的数量仍高于对照组。组5的细菌密度前期高而后期突然降低的原因，是由于实验开始时组5的外加碳源最多，细菌量因营养丰富而迅速增加，同时营养物质也因细菌量增加而消耗更多，但实验期间水体中的碳源不再补充浓度不断降低，氮的来源还是与其他组一样来自残饵和粪便，导致实验后期细菌密度下降较快，见表2。
表2不同浓度葡萄糖对水体中总异养菌数量的影响lg(cfu/mL)
养殖时间/d
组1(对照)
组2
组3
组4
组5
0
4.781±0.011
4.781±0.011
4.781±0.011
4.781±0.011
4.781±0.011
4
5.223±0.017b
5.241±0.049b
5.230±0.069b
5.323±0.058b
5.529±0.123a
8
5.276±0.197a
5.489±0.248a
5.429±0.147a
5.399±0.187a
5.595±0.075a
12
5.382±0.083c
5.473±0.021bc
5.517±0.027b
5.533±0.049ab
5.627±0.054a
16
5.422±0.101ab
5.425±0.024ab
5.429±0.153ab
5.602±0.208a
5.307±0.023b
注：表中同一行数据上标字母不同表示差异显著（P＜0.05）
表3不同浓度葡萄糖对水体中弧菌数量的影响lg(cfu/mL)
养殖时间/d
组1(对照)
组2
组3
组4
组5
0
3.002±0.080
3.002±0.080
3.002±0.080
3.002±0.080
3.002±0.080
4
3.272±0.200c
3.349±0.214c
3.503± 0.066bc
3.729±0.246ab
3.846± 0.020a
8
3.522±0.071bc
3.410±0.276bc
3.266±0.224c
3.802±0.192ab
4.059±0.078a
12
3.501± 0.074b
3.361±0.226b
3.507±0.234b
3.839±0.067a
4.015±0.168a
16
3.804±0.019b
3.296±0.067c
3.678±0.025b
3.850±0.212b
4.085±0.008a
注：表中同一行数据上标字母不同表示差异显著（P＜0.05）
2.2添加不同浓度的葡萄糖对对虾养殖水体弧菌的影响
在实验期间，所有实验组水体中弧菌的数量随养殖时间的延长也有所上升。从实验结果来看，添加葡萄糖也会导致养殖水体中弧菌的数量的上升。组5在加入葡萄糖后的各个时间点养殖水体中弧菌的数量都显著高于对照组（P＜005），见表3。
2.3添加不同浓度的葡萄糖对对虾养殖水体氨氮的影响
如图1所示，由于养殖期间水体中残饵和对虾粪便的积累，在实验前期对照组和处理组的氨氮含量均呈上升趋势；但添加葡萄糖后的8 d以后，对照组的氨氮含量继续呈上升趋势，而各处理组的呈下降趋势，其中葡萄糖浓度高的组4、组5下降最明显；第14 d的检测结果显示，组4、组5的氨氮含量显著低于对照组（p＜0.05）。笔者认为，葡萄糖的添加加速了水体中异养菌的繁殖和生长，消耗了大量的氮源，从而氨氮含量下降，且葡萄糖浓度越高的组，氨氮浓度下降越明显。
图1葡萄糖对水体中氨氮浓度的影响
注：图中字母不同表示差异显著（P＜0.05）
2.4添加不同浓度的葡萄糖对对虾养殖水体活性磷的影响
海水养殖的生态系统中，磷是物质循环的重要组成成分，也是细菌的重要生长因子，其存在形式和多寡，能促进或限制生态系统的能量转化，是影响养殖水环境的重要因素。如图2所示，由于饵料的添加，实验早期（6 d以内）各组的养殖水体中活性磷的含量均呈上升趋势，各组间差异不显著；第6 d以后，对照组、组2和组3的活性磷含量继续上升，而组4、组5的活性磷含量比较平稳；第14 d检测结果显示，组2、组3的活性磷含量与对照组差异不显著，组4、组5显著低于对照组（p＜0.05）。说明在水体中添加葡萄糖后，葡萄糖浓度高的组水体中异养菌大量生长和繁殖，明显消耗大量的活性磷。
图2不同浓度葡萄糖对水体中活性磷浓度的影响
注：图中字母不同表示差异显著（P＜0.05）
3讨论
3.1对虾养殖水体的水质调控
在水产养殖过程中，水质的好坏直接影响养殖生物的生长与存活，从而影响养殖效益。随着高产、高密度的对虾养殖业的发展，养殖水体中常因池中残饵、水生生物排泄物及尸体等的腐败、分解，引起水质恶化，使水中营养元素N、P等发生非正常变化并产生有害物质[14]。这些有害物质被海水溶解或经过微生物的分解和矿化作用产生可溶性营养物质进入养殖水体，一部分被浮游植物利用，一部分通过换水进入海区，还有一部分会在养殖水体中积累，在水体中积累到一定浓度后，将对养殖生物产生一定的毒害作用。杨世平等[14]通过对对虾高密度养殖池中水质的连续监测，认为养殖水体的污染主要是含氮废物的污染，在高密度养殖池养殖后期，水体中氨氮首先达到峰值2.32 mg/L，随后亚硝酸盐的含量也迅速达到峰值0.773 mg/L，在高密度养殖池中活性磷的含量也较高。Li等[15]认为，水体中氨氮含量将随着饵料中蛋白质含量和蛋白质投喂量的增加而增加。饵料在水中的降解过程中不断的释放氨氮和有机碳。潘云峰等[16]认为水体中的氨氮有三个阶段动态的变化阶段：第一阶段微生物对氨氮的利用小于饵料降解的氨氮，造成氨氮不断升高，第二阶段微生物对氨氮的利用和饵料降解的氨氮相等，造成氨氮在水中残留达到最大值，第三阶段微生物对氨氮的利用大于饵料降解的氨氮，造成氨氮降低。本实验结果也显示，实验早期氨氮含量呈上升趋势，浓度上升到一定高时开始降低。
针对对虾养殖水体的水质污染，利用可控的人工措施，采用物理、化学或生物等方法调控水质，改善养殖水体环境。常用物理方法包括物理过滤、沉淀、泡沫分离等，物理方法净化水体的优点在于无二次污染，但费时费力。常见的化学方法包括络合、氧化还原、臭氧消毒等，消毒效果不错，但使用不当可能会对养殖水体造成二次污染。生物方法是利用微生物或自养性植物(如绿色藻类、高等水生植物)改良水质，其原理是这些微生物和植物可以吸收利用水体中的营养物质(残饵及水产养殖动物的代谢产物)，有助于防止残饵与代谢产物积累所引起的水质败坏[17]。由于生物方法处理水质具有成本低、无污染等特点，近年来越来越受到人们的青睐，人们在处理对虾养殖水体时，常引入细菌[18]或微藻[4,19]改善水质。但是池塘中微藻的密度受天气等各方面因素的影响，难以控制数量，藻种供应商品化程度较低，相对而言细菌具有可操作性的特点，生产、储存和运输都不存在问题，所以生产上应用最多。但是，在实际操作过程中被投入到养殖水体的细菌能否存活和生长，受到水体环境的影响，将直接影响水质处理效果。人们发现在水体修复过程中，水体中可被生物利用有机物含量较低或缺乏氮、磷元素时，修复效果较差，添加某种营养物质可以加强生物修复[20]。
3.2养殖水体中添加碳源对水质的影响
细菌所需要的营养物质与其细胞的化学构成大致相同，大致有5 类：碳源、氮源、磷源、无机盐和生长因子[10]。水体中氨氮的去除，主要是通过细菌固定和转化，但对于细菌来讲，养殖池一般是属于氮源过剩，而碳源缺乏的环境，经常限制细菌生长的是碳源[21]。故添加一定的碳源才有利于细菌对氨氮的转化。近年来，许多研究者为降低水体中的氮污染，而向水体中添加碳源，取得了较好的效果。如李彦等[5]研究发现，向罗非鱼养殖池塘添加碳源可以降低池塘水体氨态氮含量，赵志刚等也研究发现，定期向松浦镜鲤养殖池塘添加碳源可显著降低池塘水体氨态氮含量[8]。Hari[11]等研究碳源对对虾养殖水体水质的影响，也认为添加碳源可以显著降低水体中氨氮浓度。常用的外加碳源有甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠和葡萄糖等[10]。其中葡萄糖是多糖最基本的组成单位，是一种重要的简单碳水化合物，它在主要的生化途径中有重要作用。有研究已证明葡萄糖在水质处理方面效果较好，如李洪鹏等[12]报道证实添加葡萄糖能提高原生态复合菌的净化能力，张海杰等[22]研究证实葡萄糖作为外加碳源时微生物的硝化率最高。本实验中对照组的氨氮含量一直呈上升趋势，而处理组由于添加了葡萄糖作为细菌的碳源，氨氮因被细菌利用而含量出现不同程度的下降，且碳源浓度投放量高的处理组（组4、组5）氨氮浓度下降最为明显。
向水体中添加葡萄糖等碳源后，水体中的氨氮浓度降低，氮源被细菌所利用变成细菌菌体的一部分，但是并没有直接离开水体。那么，氮源会随着细菌的代谢和死亡重新回到水体中吗？有研究认为细菌在生长过程中会分泌多糖、多肽、蛋白质、脂类及其复合物等胞外产物，与水中的一些悬浮物质通过微生物分泌的胞外产物产生正负电荷吸引中和会形成絮凝体[23]，絮凝体容易被过滤或沉淀而离开养殖水体。而且形成的絮凝体还可能被鱼类、虾类重新摄食，提高饵料的利用率和净化水质[16]。所以向对虾养殖水体中添加适量的葡萄糖等碳源有利于水质净化和对虾健康养殖。
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Effect of glucose on water quality of shrimp aquaculture
LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling
（Fisheries College of Guangdong Ocean University,Zhanjiang,524088）
Abstract：Effect the different level of glucose (1.25～5×10-3 g/L) on the water quality index (ammonia nitrogen and active pH ospH orus) and microbial populations (total heterotropH ic bacteria and vibrio) were investigated.Results showed that adding glucose to aquaculture water could increase significantly the density of total heterotropH ic bacteria and vibrio (P＜0.05),and reduce significantly the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus concentrations compared with the control group (P＜0.05).In a certain concentration range,The higher was the concentration of adding glucose,the lower was the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus and the higher was the density of heterotropH ic bacteria and vibrio.
Key words：carbon sources；Litopenaeus vannamei；water quality
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Effect of glucose on water quality of shrimp aquaculture
LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling
（Fisheries College of Guangdong Ocean University,Zhanjiang,524088）
Abstract：Effect the different level of glucose (1.25～5×10-3 g/L) on the water quality index (ammonia nitrogen and active pH ospH orus) and microbial populations (total heterotropH ic bacteria and vibrio) were investigated.Results showed that adding glucose to aquaculture water could increase significantly the density of total heterotropH ic bacteria and vibrio (P＜0.05),and reduce significantly the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus concentrations compared with the control group (P＜0.05).In a certain concentration range,The higher was the concentration of adding glucose,the lower was the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus and the higher was the density of heterotropH ic bacteria and vibrio.
Key words：carbon sources；Litopenaeus vannamei；water quality
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Effect of glucose on water quality of shrimp aquaculture
LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling
（Fisheries College of Guangdong Ocean University,Zhanjiang,524088）
Abstract：Effect the different level of glucose (1.25～5×10-3 g/L) on the water quality index (ammonia nitrogen and active pH ospH orus) and microbial populations (total heterotropH ic bacteria and vibrio) were investigated.Results showed that adding glucose to aquaculture water could increase significantly the density of total heterotropH ic bacteria and vibrio (P＜0.05),and reduce significantly the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus concentrations compared with the control group (P＜0.05).In a certain concentration range,The higher was the concentration of adding glucose,the lower was the concentration of ammonia nitrogen and active pH ospH orus and the higher was the density of heterotropH ic bacteria and vibrio.
Key words：carbon sources；Litopenaeus vannamei；water quality
