葡萄糖對對蝦養殖水體水質的影響

李揚海+吳穎豪+楊世平+劉慧玲

摘〓要：研究葡萄糖的不同添加量（1.25～5×10-3 g/L）對對蝦養殖水體水質指標（氨氮、活性磷）和微生物數量（總異養菌、弧菌）的影響。結果顯示，與對照組相比，水體中添加葡萄糖能明顯提高異養菌、弧菌密度（P＜0.05），顯著降低養殖水體中氨氮、活性磷濃度（P＜0.05）。且在一定濃度范圍內，葡萄糖濃度越高，氨氮、活性磷濃度越低，異養菌、弧菌密度越高。

關鍵詞：碳源；凡納濱對蝦；水質中圖分類號：〗S942

近年來，對蝦養殖業已成為我國主要的養殖業之一，其養殖產量占了全球對蝦養殖產量的1/3。但是，隨著養殖技術的發展，集約化、高密度、高產量的養殖方式導致水體污染日趨嚴重，甚至病害發生日益頻繁。水體中污染因素主要是養殖生物的排泄物、殘餌以及有機碎屑等，這些物質不斷被氧化分解，導致氨氮等有害物質的積累，可造成養殖生物中毒[1]。養殖水體的水質調控已經成為對蝦養殖者和科研工作者最關注的問題之一，去除氨氮等有害物質常用的方法有換水、添加化學試劑和生物修復等。頻繁換水容易導致水資源浪費，人為添加化學試劑造成藥物殘留，污染海區，所以生物修復技術成為當今水產養殖水處理的研究熱點。生物修復，即通過生物-生態措施，修復受損的池塘生態系統，加速生態系統的物質循環和能量循環，增加水體溶氧，改善水質和池塘自凈能力[2]。主要有向水體中投加有益微生物[3]，或定向培育有益微藻[4]等措施，加強對有機污染物的分解和提高池塘的自凈能力。但是水體中微藻的密度受天氣等各方面因素的影響，難以控制數量，如果微藻數量過大，而天氣連續陰雨，容易造成微藻大量死亡，敗壞水質。向水體中投加有益微生物改善水質，有其優勢，容易大量培養，可操作性強，受到養殖戶的青睞，在水產養殖中應用廣泛。但是微生物在水體中能否生存與繁殖，受到環境條件的限制。有研究表明，加入碳類物質可以增加養殖系統中細菌生物量[5]，且在高碳氮比的情況下，異養菌所具有的優勢更加明顯[6]，從而水體中的氮也消耗更多。近年來，少數研究者向養殖水體或富營養化水體中加入碳源，達到降低水體中的氨氮的目的[7-11]。

葡萄糖是多糖最基本的組成單位，因此研究葡萄糖在廢水凈化中的作用就顯得更加重要[12]。李洪鵬等[12]等認為葡萄糖添加量在一定范圍內，氨氮等污染物的去除率均隨添加量的增加而升高，當葡萄糖添加量高于某一臨界值時，去除率將隨葡萄糖的增加而下降。關于向對蝦養殖水體中添加不同濃度的葡萄糖進行水質凈化的研究未見有報道。本文旨在研究葡萄糖的不同添加量對凡納濱對蝦（Litopeneaus vannamei）養殖水體水質和微生物數量的影響，探討葡萄糖的添加量與水體中氨氮、活性磷濃度和微生物數量的關系，以期為對蝦養殖過程中的水質調控提供理論參考。

1材料與方法

1.1實驗動物

養殖對象為健康的凡納濱對蝦，平均質量6 g。對蝦飼料為粵海牌2#對蝦料。葡萄糖為廣東光華科技有限公司生產。

1.2細菌培養基

異養菌培養基（2216E）：蛋白胨5.0 g，酵母膏1.0 g，磷酸鐵0.01 g，瓊脂16.0 g，陳海水1 000 mL，調pH 至7.6～7.8。

弧菌培養基（TCBS）：北京陸橋技術有限責任公司生產。

1.3養殖管理

養殖容器為玻璃鋼桶，養殖水體100 L。養殖期間，連續充氧，保證水體中氧氣的充足，為防止充氣過大而將對蝦殘餌或糞便打散，造成實驗誤差，氣石的擺放位置為養殖桶的邊緣。每天按8%的量投喂餌料，每天投喂時間8:00，12:00，17:00，22:00。每天每個桶吸污1次，吸污量為10 L。水溫（28±1） ℃，pH 8.0±0.2。

1.4實驗方案

實驗分為5個組，每組3個平行，每個實驗桶放凡納濱對蝦40尾。每天早上投料后投放不同濃度的葡萄糖。葡萄糖的投放量根據投餌量確定（葡萄糖投放量見表1）。

每隔48 h檢測氨氮和活性磷一次。氨氮采用納氏試劑法[13]，活性磷采用磷鉬藍法[13]。每96 h檢測總異養菌和弧菌數量一次。

表1各實驗組葡萄糖添加量

組1(對照)

組2

組3

組4

組5

葡萄糖添加量/g

0

0.125

0.25

0.375

0.5

2結果與分析

2.1添加不同濃度的葡萄糖對對蝦養殖水體總細菌的影響

在實驗期間，所有實驗組水體中總異養菌的數量隨養殖時間的延長呈上升趨勢，說明添加葡萄糖有利于養殖水體中異養菌的增殖。在12 d時，組3、組4和組5的養殖水體中總異養菌的數量都顯著高于對照組（P＜0.05）。在16 d時，組5的養殖水體中的總異養菌的數量出現明顯下降，且低于對照組，但其余各組的養殖水體中的總異養菌的數量仍高于對照組。組5的細菌密度前期高而后期突然降低的原因，是由于實驗開始時組5的外加碳源最多，細菌量因營養豐富而迅速增加，同時營養物質也因細菌量增加而消耗更多，但實驗期間水體中的碳源不再補充濃度不斷降低，氮的來源還是與其他組一樣來自殘餌和糞便，導致實驗后期細菌密度下降較快，見表2。

表2不同濃度葡萄糖對水體中總異養菌數量的影響lg(cfu/mL)

養殖時間/d

組1(對照)

組2

組3

組4

組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±0.017b

5.241±0.049b

5.230±0.069b

5.323±0.058b

5.529±0.123a

8

5.276±0.197a

5.489±0.248a

5.429±0.147a

5.399±0.187a

5.595±0.075a

12

5.382±0.083c

5.473±0.021bc

5.517±0.027b

5.533±0.049ab

5.627±0.054a

16

5.422±0.101ab

5.425±0.024ab

5.429±0.153ab

5.602±0.208a

5.307±0.023b

注：表中同一行數據上標字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

表3不同濃度葡萄糖對水體中弧菌數量的影響lg(cfu/mL)

養殖時間/d

組1(對照)

組2

組3

組4

組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±0.200c

3.349±0.214c

3.503± 0.066bc

3.729±0.246ab

3.846± 0.020a

8

3.522±0.071bc

3.410±0.276bc

3.266±0.224c

3.802±0.192ab

4.059±0.078a

12

3.501± 0.074b

3.361±0.226b

3.507±0.234b

3.839±0.067a

4.015±0.168a

16

3.804±0.019b

3.296±0.067c

3.678±0.025b

3.850±0.212b

4.085±0.008a

注：表中同一行數據上標字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

2.2添加不同濃度的葡萄糖對對蝦養殖水體弧菌的影響

在實驗期間，所有實驗組水體中弧菌的數量隨養殖時間的延長也有所上升。從實驗結果來看，添加葡萄糖也會導致養殖水體中弧菌的數量的上升。組5在加入葡萄糖后的各個時間點養殖水體中弧菌的數量都顯著高于對照組（P＜005），見表3。

2.3添加不同濃度的葡萄糖對對蝦養殖水體氨氮的影響

如圖1所示，由于養殖期間水體中殘餌和對蝦糞便的積累，在實驗前期對照組和處理組的氨氮含量均呈上升趨勢；但添加葡萄糖后的8 d以后，對照組的氨氮含量繼續呈上升趨勢，而各處理組的呈下降趨勢，其中葡萄糖濃度高的組4、組5下降最明顯；第14 d的檢測結果顯示，組4、組5的氨氮含量顯著低于對照組（p＜0.05）。筆者認為，葡萄糖的添加加速了水體中異養菌的繁殖和生長，消耗了大量的氮源，從而氨氮含量下降，且葡萄糖濃度越高的組，氨氮濃度下降越明顯。

圖1葡萄糖對水體中氨氮濃度的影響

注：圖中字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

2.4添加不同濃度的葡萄糖對對蝦養殖水體活性磷的影響

海水養殖的生態系統中，磷是物質循環的重要組成成分，也是細菌的重要生長因子，其存在形式和多寡，能促進或限制生態系統的能量轉化，是影響養殖水環境的重要因素。如圖2所示，由于餌料的添加，實驗早期（6 d以內）各組的養殖水體中活性磷的含量均呈上升趨勢，各組間差異不顯著；第6 d以后，對照組、組2和組3的活性磷含量繼續上升，而組4、組5的活性磷含量比較平穩；第14 d檢測結果顯示，組2、組3的活性磷含量與對照組差異不顯著，組4、組5顯著低于對照組（p＜0.05）。說明在水體中添加葡萄糖后，葡萄糖濃度高的組水體中異養菌大量生長和繁殖，明顯消耗大量的活性磷。

圖2不同濃度葡萄糖對水體中活性磷濃度的影響

注：圖中字母不同表示差異顯著（P＜0.05）

3討論

3.1對蝦養殖水體的水質調控

在水產養殖過程中，水質的好壞直接影響養殖生物的生長與存活，從而影響養殖效益。隨著高產、高密度的對蝦養殖業的發展，養殖水體中常因池中殘餌、水生生物排泄物及尸體等的腐敗、分解，引起水質惡化，使水中營養元素N、P等發生非正常變化并產生有害物質[14]。這些有害物質被海水溶解或經過微生物的分解和礦化作用產生可溶性營養物質進入養殖水體，一部分被浮游植物利用，一部分通過換水進入海區，還有一部分會在養殖水體中積累，在水體中積累到一定濃度后，將對養殖生物產生一定的毒害作用。楊世平等[14]通過對對蝦高密度養殖池中水質的連續監測，認為養殖水體的污染主要是含氮廢物的污染，在高密度養殖池養殖后期，水體中氨氮首先達到峰值2.32 mg/L，隨后亞硝酸鹽的含量也迅速達到峰值0.773 mg/L，在高密度養殖池中活性磷的含量也較高。Li等[15]認為，水體中氨氮含量將隨著餌料中蛋白質含量和蛋白質投喂量的增加而增加。餌料在水中的降解過程中不斷的釋放氨氮和有機碳。潘云峰等[16]認為水體中的氨氮有三個階段動態的變化階段：第一階段微生物對氨氮的利用小于餌料降解的氨氮，造成氨氮不斷升高，第二階段微生物對氨氮的利用和餌料降解的氨氮相等，造成氨氮在水中殘留達到最大值，第三階段微生物對氨氮的利用大于餌料降解的氨氮，造成氨氮降低。本實驗結果也顯示，實驗早期氨氮含量呈上升趨勢，濃度上升到一定高時開始降低。

針對對蝦養殖水體的水質污染，利用可控的人工措施，采用物理、化學或生物等方法調控水質，改善養殖水體環境。常用物理方法包括物理過濾、沉淀、泡沫分離等，物理方法凈化水體的優點在于無二次污染，但費時費力。常見的化學方法包括絡合、氧化還原、臭氧消毒等，消毒效果不錯，但使用不當可能會對養殖水體造成二次污染。生物方法是利用微生物或自養性植物(如綠色藻類、高等水生植物)改良水質，其原理是這些微生物和植物可以吸收利用水體中的營養物質(殘餌及水產養殖動物的代謝產物)，有助于防止殘餌與代謝產物積累所引起的水質敗壞[17]。由于生物方法處理水質具有成本低、無污染等特點，近年來越來越受到人們的青睞，人們在處理對蝦養殖水體時，常引入細菌[18]或微藻[4,19]改善水質。但是池塘中微藻的密度受天氣等各方面因素的影響，難以控制數量，藻種供應商品化程度較低，相對而言細菌具有可操作性的特點，生產、儲存和運輸都不存在問題，所以生產上應用最多。但是，在實際操作過程中被投入到養殖水體的細菌能否存活和生長，受到水體環境的影響，將直接影響水質處理效果。人們發現在水體修復過程中，水體中可被生物利用有機物含量較低或缺乏氮、磷元素時，修復效果較差，添加某種營養物質可以加強生物修復[20]。

3.2養殖水體中添加碳源對水質的影響

細菌所需要的營養物質與其細胞的化學構成大致相同，大致有5 類：碳源、氮源、磷源、無機鹽和生長因子[10]。水體中氨氮的去除，主要是通過細菌固定和轉化，但對于細菌來講，養殖池一般是屬于氮源過剩，而碳源缺乏的環境，經常限制細菌生長的是碳源[21]。故添加一定的碳源才有利于細菌對氨氮的轉化。近年來，許多研究者為降低水體中的氮污染，而向水體中添加碳源，取得了較好的效果。如李彥等[5]研究發現，向羅非魚養殖池塘添加碳源可以降低池塘水體氨態氮含量，趙志剛等也研究發現，定期向松浦鏡鯉養殖池塘添加碳源可顯著降低池塘水體氨態氮含量[8]。Hari[11]等研究碳源對對蝦養殖水體水質的影響，也認為添加碳源可以顯著降低水體中氨氮濃度。常用的外加碳源有甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉和葡萄糖等[10]。其中葡萄糖是多糖最基本的組成單位，是一種重要的簡單碳水化合物，它在主要的生化途徑中有重要作用。有研究已證明葡萄糖在水質處理方面效果較好，如李洪鵬等[12]報道證實添加葡萄糖能提高原生態復合菌的凈化能力，張海杰等[22]研究證實葡萄糖作為外加碳源時微生物的硝化率最高。本實驗中對照組的氨氮含量一直呈上升趨勢，而處理組由于添加了葡萄糖作為細菌的碳源，氨氮因被細菌利用而含量出現不同程度的下降，且碳源濃度投放量高的處理組（組4、組5）氨氮濃度下降最為明顯。

向水體中添加葡萄糖等碳源后，水體中的氨氮濃度降低，氮源被細菌所利用變成細菌菌體的一部分，但是并沒有直接離開水體。那么，氮源會隨著細菌的代謝和死亡重新回到水體中嗎？有研究認為細菌在生長過程中會分泌多糖、多肽、蛋白質、脂類及其復合物等胞外產物，與水中的一些懸浮物質通過微生物分泌的胞外產物產生正負電荷吸引中和會形成絮凝體[23]，絮凝體容易被過濾或沉淀而離開養殖水體。而且形成的絮凝體還可能被魚類、蝦類重新攝食，提高餌料的利用率和凈化水質[16]。所以向對蝦養殖水體中添加適量的葡萄糖等碳源有利于水質凈化和對蝦健康養殖。

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Effect of glucose on water quality of shrimp aquaculture

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LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling

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（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

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LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling

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（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

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LI Yang haiWU Ying haoYANG Shi pingLIU Hui ling

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（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