中國水產門戶網報道近年來,隨著水產養殖業的蓬勃發展,養殖品種的老化和退化,水產動物疾病的頻繁發生,養殖水體環境的日益惡化,這三大問題已成為阻礙我國水產養殖業發展的瓶頸。尤其是以投餌為主的養殖模式,殘餌、糞便、死亡生物的殘體、養殖池塘底物的沉積物、氮(N)、磷(P)等富營養因子排入水體,養殖水體中的化學需要量(COD)、生物需要量(BOD)嚴重超標,使水體日益嚴重惡化,水產動物疾病頻繁發生。據報道,人工投餌輸入蝦池的氮占總輸入的氮的90%左右,其中僅有19%轉化為蝦體內的氮,其余的62%~68%的氮積累于蝦池底部淤泥中,此外有8%~12%以懸浮顆粒氮溶解有機氮、溶解無機氮等形式存于池水中,這造成池塘水質的嚴重惡化。改善水生養殖環境,實行生物修復勢在必行。

芽孢桿菌作為一種簡易的細菌(真細菌),是土壤中的優勢種群,能強烈地分解碳系、氮系、磷系、硫系污染物,分解蛋白質和復雜多糖,對水溶性有機物分解也有重要的作用,同時可以與養殖環境中的有害藻類及水產致病菌競爭,形成優勢種群,抑制有害藻類及水產致病菌。由于它的特性與功能優于光合細菌而有望成為光和細菌的替代品,已成為當前國際凈水界的研究熱點。 

芽孢桿菌的種類:

目前,可利用的芽孢桿菌有:枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、緩慢芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、東洋芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、芽孢乳桿菌、丁酸梭等。

芽孢桿菌對水質凈化的作用機理：

芽孢桿菌類凈水微生物的使用,使養殖者在不中斷養殖過程的情況下,清除長時間殘留于養殖水域底部廢物,尤其是老蝦池底部積累的大量殘余餌料、排泄廢物、動植物殘體以及有害氣體(氨,硫化氫等),使之先分解為小分子(多肽、高級脂肪酸等),后分解為更小分子有機物 (氨基酸、低級脂肪酸、單糖、環烴等),最終分解為二氧化碳、硝酸鹽、硫酸鹽等,有效降低了水中的COD、BOD,使水體中的氨氮(NH4+-N)與亞硝酸氮(NO2--N)、硫化物濃度降低,從而有效地改善水質。同時還能為以單細胞藻類為主的浮游植物提供營養物質,促進繁殖。這些浮游植物的光合作用,又為池內底棲水產動物的呼吸、有機物的分解提供氧氣,從而形成一個良性生態循環。
由于芽孢桿菌大量繁殖,在池內形成優勢種群,可抑制病原微生物的繁殖,減少疾病發生。 

芽孢桿菌對水生生態系統作用效果

3.1去碳功能 

芽孢桿菌具有豐富的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶、脫氫酶、脫羧酶、氧化酶等能強烈的分解碳系污染物,分解蛋白質和復雜多糖,對水溶性有機物分解也有重要的作用。

養殖池塘內的懸浮物(簡稱“絮團”)和底泥嚴重惡化了水環境,引起動物發病。其中懸浮物由有機碎屑、細菌、藻類和礦物質等細微顆粒組成的膠粘狀物;底泥由有機碎屑、細菌和藻類組成,含纖維素15%~60%,半纖維素10%~30%,木素5%~30%和蛋白質2%~15%,還含有可溶性物質如糖、氨基糖、有機酸和氨基酸,占干物質重的10%。而芽孢桿菌通過其酶的作用,能分解懸浮物和底泥,從而維持水生生態環境平衡。把芽孢桿菌(菌液濃度≥1010個/g)投入養殖池,能降低水中COD、BOD,有效改善水質和周圍環境。
 
3.2 去氮、去硫功能

高密度集約化養殖給養殖池塘生態環境帶來了嚴重的污染,研究表明,池塘每生產1噸虹鱒池塘總磷和總氮的負載分別為25.6kg和124.2kg。

過量的N、P排入水體引起池塘富營養化,在池塘內也易形成對水產動物有毒性的NH4+-N、H2S,影響動物的生長,甚至死亡。而芽孢桿菌可利用其豐富的酶,強烈分解氮系、硫系污染物,凈化養殖水體。應用芽孢桿菌為主導菌的復合微生態制劑,含活菌數為109個/g,首次用量為1.5~5.0mg/L,結果增加溶解氧(DO),降低NH4+-N、NO2--N及H2S,改善了養殖環境,池水和底沙中的異養細菌數量明顯增加。 

3.3 分解淤泥

用芽孢桿菌為主的微生物復合制劑,其活菌數為109個/g,用量為1.5~4.5 mL/m3,經1個月試驗表明,池底淤泥被分解了3~125px。利用芽孢桿菌制劑改良底質的應用實驗結果表明,有機碳未出現積累,芽孢桿菌降解有機碳效果顯著;總氮出現積累現象,處理組與實驗組之間差異不顯著;碳氮比在底質中呈下降趨勢。
 
3.4 絮凝作用 

芽孢桿菌有很好的絮凝作用,且復合芽孢菌株比單株芽孢桿菌的絮凝效果好。

這種絮凝作用可以將水體中的有機碎屑互相粘連在一起,構成菌膠團,擔負氧化分解的任務,將有機物結合成絮狀,使重金屬離子、P元素沉淀,水體凈化。 

3.5 硝化作用

NO3-在芽孢桿菌作用下,經NO2-,NO,N2O被還原為N2,即芽孢桿菌是好氧菌和兼性厭氧菌,以分子氧為載體,在供氧不充分的時間與空間,可以利用硝酸鹽為最終電子載體產生NO2--N和N2,而起反硝化作用,將硝酸鹽移出系統外,提高pH。 

總的來說,芽孢桿菌具有強烈的分解碳系、氮系、磷系、硫系污染物,分解蛋白質、復雜多糖、水溶性有機物的能力,已被廣泛應用。