陽(yáng)龍江，韓璐璐，楊成年，翟旭亮，梅會(huì)清，朱成科

(1 西南大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，重慶 榮昌 402460；2 重慶市水產(chǎn)技術(shù)推廣總站，重慶 渝北 401121)

近年來(lái)，集約化、高密度養(yǎng)殖模式導(dǎo)致養(yǎng)殖水體氮(N)、磷(P)含量普遍超標(biāo)，不僅制約了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，也影響著生態(tài)環(huán)境與人類的健康。池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖(internal-circulation pond aquaculture,IPA)是傳統(tǒng)池塘養(yǎng)魚和流水養(yǎng)魚相結(jié)合的一種生態(tài)養(yǎng)殖模式。該養(yǎng)殖模式將傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘進(jìn)行改造，將養(yǎng)殖過程中所需要的養(yǎng)殖區(qū)和凈化區(qū)分隔單獨(dú)建造，養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖吃食性魚類，凈化區(qū)套養(yǎng)濾食性魚類和種植水生植物凈化水質(zhì)，并且安裝在養(yǎng)殖區(qū)末端的吸污裝置可以將殘飼和糞便吸收到沉淀池進(jìn)行處理[1-2]。這種養(yǎng)殖模式不僅節(jié)省成本，方便管理，還有利于環(huán)境保護(hù)和提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[3]。但研究顯示，該模式也存在一些問題，比如吸污系統(tǒng)吸污不徹底，只有20%～30%的殘飼糞便被轉(zhuǎn)移出養(yǎng)殖水體，大量殘飼糞便進(jìn)入凈化區(qū)，導(dǎo)致水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和其他有機(jī)污染物大量累積，使得凈化區(qū)負(fù)荷增大，系統(tǒng)無(wú)法有效運(yùn)行[4-5]。提高凈化區(qū)的凈化能力是保證池塘內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖模式的有效運(yùn)行的關(guān)鍵。目前，凈化處理的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物法三大類，其中生物法以見效快，安全、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、可持續(xù)應(yīng)用、對(duì)養(yǎng)殖品種無(wú)危害的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用[6]。

光合細(xì)菌(photo synthethetic bacteria,PSB)是具有光合色素，在光照厭氧條件下可以進(jìn)行光合作用的一類細(xì)菌，能有效分解水體中的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和含磷化合物等物質(zhì)，從而達(dá)到改善和凈化水質(zhì)的目的[7-9]。如紅假單胞菌PSB1對(duì)模擬養(yǎng)殖水氨氮、亞硝酸鹽氮的去除率高達(dá)97.00%和73.56%[10]；沙氏外硫紅螺菌對(duì)氯化銨培養(yǎng)基的氨氮去除率為94.42%，對(duì)亞硝酸鈉培養(yǎng)基的亞硝酸鹽氮的去除率接近100%(低于檢測(cè)下限0.003 mg/L)[11]；在投入1%沼澤紅假單胞菌后，湖泊上覆水氨氮、總氮、可溶性磷和總磷含量下降了50.4%、20.5%、83.7%和63.0%[12]。目前，光合細(xì)菌對(duì)氮磷去除的研究大多集中于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘[13-14]，在內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘上的還未見相關(guān)報(bào)道。

本研究從重慶潼南區(qū)內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘中分離得到一株光合細(xì)菌，探究在室內(nèi)模擬條件下該菌株對(duì)內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘凈化區(qū)水體的去污能力，以期為內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘凈化區(qū)中光合細(xì)菌的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌株

本試驗(yàn)所使用菌株GR01從重慶市潼南區(qū)內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池凈化區(qū)的底泥中分離得到。

1.1.2 儀器與試劑

光學(xué)顯微鏡(日本OLYMPUS公司)、恒溫?fù)u床(江蘇省金壇市盛威實(shí)驗(yàn)儀器廠)、PCR擴(kuò)增儀(美國(guó)Bio-Rad公司)、DYY-8C型電泳儀(北京市六一儀器廠)、凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad公司)、紫外分光光度計(jì)(北京普源精電科技有限公司)、離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司)。

DNA提取試劑盒(Takara公司)、PCR擴(kuò)增所用rTaq DNA聚合酶及其他試劑(Takara公司)、DH5α(Takara公司)、瓊脂糖G-10(BIOWEST公司)。

1.1.3 富集培養(yǎng)基

富集培養(yǎng)基：NH4Cl 1.0 g，NaHCO31.0 g，K2HPO40.2 g，CH3COONa 2.5 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，NaCl 1.2 g，T.m貯液10 mL，生長(zhǎng)素輔助因子1 mL，蒸餾水1 000 mL。T.m貯液:FeCl3·6H2O 5 mg，CuSO4·5H2O 0.05 mg，H3BO31 mg，MnCl2·4H2O 0.05 mg，ZnSO4·7H2O 1 mg，Co(NO3)2·6H2O 0.5 mg，蒸餾水 1 000 mL。生長(zhǎng)素輔助因子：維生素B1 100 mg，生物素1 mg，煙酸0.1 mg，對(duì)氨基苯甲酸10 mg，蒸餾水1 000 mL。

1.2 分離鑒定

分離純化 將采集的底泥加入富集培養(yǎng)基中，在28 ℃、2 000 Lx光照條件下培養(yǎng)108 h，取上層深紅色富集菌液移入新的富集培養(yǎng)基中，重復(fù)上述方法進(jìn)行富集3～4次，使光合細(xì)菌成為優(yōu)勢(shì)菌群。然后將富集的菌液進(jìn)行梯度稀釋(10-1，10-2，10-3，10-4，10-5，10-6)，將梯度稀釋的菌懸液分別移出1 mL加入半固體培養(yǎng)基，在28 ℃、2 000 Lx光照條件下培養(yǎng)48 h，若單菌落不明顯，繼續(xù)培養(yǎng)24 h。然后挑取紅色單菌落，在固體培養(yǎng)基上接種，使用焦性沒食子酸法并用固體石蠟密封進(jìn)行厭氧培養(yǎng)，在28 ℃、2 000 Lx光照條件下培養(yǎng)，待培養(yǎng)基48 h ，挑取培養(yǎng)基上長(zhǎng)出的紅色單菌落，純化2～3次，經(jīng)篩選得到菌株GR01，擴(kuò)大培養(yǎng)獲得GR01菌液。然后取500 μL菌液加入500 μL質(zhì)量濃度為40%的甘油中，-80 ℃保存。

形態(tài)學(xué)鑒定 將純化后的光合細(xì)菌GR01接種于固體培養(yǎng)基上，在光照2 000 Lx，溫度28 ℃條件下培養(yǎng)48 h，觀察其菌落形態(tài)特征，并進(jìn)行革蘭氏染色在光學(xué)顯微鏡下觀察其菌體形態(tài)。

生理生化鑒定 參照《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[15]，鑒定項(xiàng)目包括葡萄糖、蔗糖、醋酸鈉、甲酸鈉、檸檬酸鈉、乳酸鈉、丙酮酸鈉、琥珀酸鈉、硫化氫、硫代硫酸鈉利用試驗(yàn)。

16S rDNA鑒定 以提取的細(xì)菌DNA為模板，進(jìn)行16S rDNA擴(kuò)增。引物為細(xì)菌16S rDNA通用引物27F(5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’)和1492R(5’-TGCGGCTGGATCACCTCCTT-3’)；PCR反應(yīng)體系50 μL：10×PCR Buffer 5 μL，模板2 μL，上、下游引物各1 μL，r Taq酶(5 U/μL)0.4 μL，10 mM dNTPs 1 μL，ddH2O 39.6 μL。PCR反應(yīng)條件：94 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性30 s，56 ℃退火30 s，72 ℃延伸70 s，31個(gè)循環(huán)，最后72 ℃終延伸10 min，16 ℃保存。擴(kuò)增產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，然后在凝膠成像系統(tǒng)下觀察擴(kuò)增片段的大小。用瓊脂糖凝膠回收試劑盒進(jìn)行PCR產(chǎn)物回收純化，pMD-19T載體連接，轉(zhuǎn)化至DH5α感受態(tài)細(xì)胞內(nèi)，挑選陽(yáng)性克隆送至華大基因公司測(cè)序，將測(cè)序得到的16S rDNA基因序列在GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中比對(duì)，進(jìn)行同源性分析，用Clustalx 1.83進(jìn)行序列比對(duì)，最后用MEGA 5.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

吸收光譜測(cè)定 取50 mL菌液于5 000 r/min、4 ℃下離心10 min，棄去上清液，用無(wú)菌生理鹽水混合均勻，重復(fù)3次。棄去上清液，將離心后的細(xì)菌接種到250 mL滅菌培養(yǎng)基中，并加入一定量液體石蠟，于溫度為28 ℃，光照為2 000 Lx條件下培養(yǎng)108 h。取菌液10 000 r/min離心2 min，棄去上清液，用無(wú)菌生理鹽水洗滌，反復(fù)吹打，使其懸浮于60%的蔗糖溶液中混合均勻，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的蔗糖溶液作為空白參比，紫外可見分光光度計(jì)掃描300～900 nm波長(zhǎng)范圍，繪制吸收光譜。

1.3 培養(yǎng)條件優(yōu)化

生長(zhǎng)曲線 取50 mL菌液于5 000 r/min、4 ℃下離心10 min，棄去上清液，用無(wú)菌生理鹽水混合均勻，重復(fù)3次。棄去上清液，將離心后的細(xì)菌接種到250 mL滅菌培養(yǎng)基中，并加入一定量液體石蠟，在溫度為28 ℃，光照強(qiáng)度為2 000 Lx的生化培養(yǎng)箱中厭氧培養(yǎng)。每組試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)平行試驗(yàn)，每隔12 h測(cè)定吸光度A660，共測(cè)定168 h。

溫度將接種好細(xì)菌的液體培養(yǎng)基(接種方法同上)置于不同溫度(16 ℃、20 ℃、24 ℃、28 ℃、32 ℃、36 ℃、40 ℃、44 ℃、48 ℃、52 ℃)，光照強(qiáng)度為2 000 Lx的生化培養(yǎng)箱中厭氧培養(yǎng)108 h，測(cè)定吸光度A660。

pH 配制不同梯度pH(4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0)的液體培養(yǎng)基，接種細(xì)菌(接種方法同上)，在溫度為28 ℃，光照強(qiáng)度為2 000 Lx的生化培養(yǎng)箱中厭氧培養(yǎng)108 h，測(cè)定吸光度A660。

配置不同鹽度(5‰、10‰、10‰、20‰、30‰、40‰、50‰)的液體培養(yǎng)基，接種細(xì)菌(接種方法同上)，在溫度為28 ℃，光照強(qiáng)度為2 000 Lx的生化培養(yǎng)箱中厭氧培養(yǎng)108 h，測(cè)定吸光度A660。

1.4 去污能力研究

試驗(yàn)地點(diǎn)位于重慶市潼南區(qū)的一處內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘(圖1)，占地面積約3.33 hm2，平均水深2～3 m，水由溪流匯入。

該內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘共6條流水槽，每條流水槽長(zhǎng)25 m、寬5 m、深2 m，每條流水槽底部和四周槽體等主體均采用不銹鋼框架、全浮式結(jié)構(gòu)，表面光滑，四周固定數(shù)個(gè)泡沫浮筒用于提供浮力。所有養(yǎng)殖槽后端有一長(zhǎng)30 m、寬2 m的集污區(qū)，配置一臺(tái)3 kW的吸污泵。流水槽進(jìn)水端與出水端采用不銹鋼攔網(wǎng)加聚乙烯網(wǎng)片分別與槽外、吸污區(qū)隔離。該池塘其他區(qū)域作為水質(zhì)凈化區(qū)，分別套養(yǎng)濾食性魚類和種植水生植物。

測(cè)定方法：氨氮測(cè)定采用HJ 535—2009 《納氏試劑分光光度》[16]；亞硝酸鹽氮測(cè)定采用GB/7493—87 《分光光度法》[17]；總氮測(cè)定采用HJ 636—2012 《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》[18]；總磷測(cè)定采用GB 11893—89 《鉬酸銨分光光度法》[19]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及制圖，運(yùn)用SPSS 25.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)。

2 結(jié)果

2.1 分離鑒定

2.1.1 形態(tài)學(xué)鑒定

菌株GR01菌落呈紅色，圓形，濕潤(rùn)，表面光滑，中間微凸，邊緣整齊，直徑為2～3 mm；革蘭氏染色結(jié)果顯示該菌為革蘭氏陰性短桿狀菌，無(wú)芽孢，有較強(qiáng)活性，且多數(shù)單個(gè)排列。

2.1.2 生理生化鑒定

生理生化結(jié)果顯示，菌株GR01可以將醋酸鈉、乳酸鈉、丙酮酸鈉和琥珀酸鈉作為碳源，不能將葡萄糖、蔗糖、甲酸鈉和檸檬酸鈉作為碳源；該菌株可以將硫代硫酸鈉作為無(wú)機(jī)電子供體，不能將硫化氫作為無(wú)機(jī)電子供體。

2.1.3 16S rDNA基因序列分析及構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹

以菌株GR01的DNA為模板，用16S rDNA基因的通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，得到1 500 bp左右長(zhǎng)度的條帶。對(duì)目的條帶經(jīng)過膠回收、純化、與pMD-19T vector載體連接、轉(zhuǎn)化E.coli DH5α感受態(tài)細(xì)胞、挑選陽(yáng)性克隆測(cè)序，發(fā)現(xiàn)菌株GR01所獲得的16S rDNA基因部分序列片段大小為1 490 bp。將菌株GR01提取的16S rDNA序列提交GenBank，用Blast比對(duì)分析，結(jié)果表明菌株GR01與北京紅簍菌Rhodocistapekingensis(FM177580、AM690346)的序列相似性高達(dá)99.8%。結(jié)果表明，菌株GR01與北京紅簍菌聚為一支。

2.1.4 吸收光譜測(cè)定

在300～900 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，菌株GR01活細(xì)胞菌液紫外可見分光光度計(jì)(EVOLUTION 201)掃描的吸收光譜如圖2所示。

在379 nm、469 nm、591 nm、805 nm、867 nm處有明顯特征吸收峰，469 nm處有類胡蘿卜素的特征吸收峰，867 nm、805 nm、379 nm處的吸收峰為細(xì)菌葉綠素a的特征吸收峰，591 nm處為葉綠素b的特征吸收峰。結(jié)果表明，菌株GR01活細(xì)胞體內(nèi)含有葉綠素a、b和類胡蘿卜素，在798 nm處左右有最低吸收峰。

2.2 最優(yōu)培養(yǎng)條件的研究

2.2.1 菌株GR01的生長(zhǎng)曲線

菌株GR01厭氧培養(yǎng)每隔12 h測(cè)定吸光度，共測(cè)量168 h，測(cè)得菌株GR01的生長(zhǎng)曲線見圖2A。由圖2A可知，菌株GR01在第12 小時(shí)，培養(yǎng)液顏色無(wú)明顯變化，細(xì)菌繁殖速度較慢，數(shù)量較少，處于延遲期；第48～108 小時(shí)，培養(yǎng)液顏色明顯變?yōu)榧t棕色，吸光度值呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，此時(shí)期細(xì)菌繁殖速度快，數(shù)量增長(zhǎng)速度快，屬于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；在第120～144 小時(shí)，菌液顏色更加深，有少量紅褐色結(jié)塊出現(xiàn)，吸光度值保持相對(duì)穩(wěn)定，有小幅度下降，屬于穩(wěn)定期；第168 小時(shí)，紅褐色變淺，培養(yǎng)瓶底部出現(xiàn)大量紅褐色結(jié)塊，細(xì)菌大量死亡，屬于衰亡期。所以，后續(xù)培養(yǎng)條件優(yōu)化試驗(yàn)測(cè)定均采用108 h的吸光度。

菌株培養(yǎng)條件的優(yōu)化如圖3所示。

2.2.2 溫度對(duì)菌株GR01生長(zhǎng)的影響

如圖3B所示，本菌株適合生長(zhǎng)的溫度范圍為20 ℃～36 ℃，培養(yǎng)溫度為16 ℃～28 ℃時(shí)，溫度越高，菌株生長(zhǎng)速度呈上升趨勢(shì)，在28 ℃～52 ℃范圍內(nèi)，隨溫度升高，生長(zhǎng)速度呈下降趨勢(shì)，并出現(xiàn)紅褐色結(jié)塊，表明該菌的最佳生長(zhǎng)溫度為28 ℃。

2.2.3 pH對(duì)菌株GR01生長(zhǎng)的影響

如圖3C所示，本菌株在初始pH為4.0～10.0的環(huán)境下均可以生長(zhǎng)，適宜生長(zhǎng)pH為6.0～9.0，在pH等于8.0時(shí)，A660nm有最大值0.85，pH過高或者過低都會(huì)抑制其生長(zhǎng)。所以，菌株GR01的最佳pH為8.0。

2.2.4 鹽度對(duì)菌株GR01生長(zhǎng)的影響

如圖3D所示，菌株GR01培養(yǎng)基在鹽度為5‰～50‰范圍內(nèi)都可以生長(zhǎng)，適宜鹽度范圍為5‰～40‰，最佳鹽度為10‰，高于或者低于10‰，本菌株生長(zhǎng)速度下降。試驗(yàn)表明菌株GR01具有廣鹽性，對(duì)鹽度適應(yīng)性強(qiáng)。

2.3 氮磷去除能力的研究

2.3.1 光合細(xì)菌對(duì)氨氮的去除

光合細(xì)菌室內(nèi)模擬去除水體中氨氮的趨勢(shì)如圖4A所示。

光合細(xì)菌投入水體中4 d后，試驗(yàn)水體氨氮含量極顯著(P<0.01)低于對(duì)照水體中的氨氮含量；光合細(xì)菌投入水體10 d時(shí)，測(cè)定氨氮含量由初始的1.71 mg/L降至0.73 mg/L，去除效率為57.42%。

2.3.2 光合細(xì)菌對(duì)亞硝酸鹽氮的去除

光合細(xì)菌室內(nèi)模擬去除水體中亞硝酸鹽氮的趨勢(shì)如圖4B所示。光合細(xì)菌投入養(yǎng)殖水體中2 d后，試驗(yàn)水體中亞硝酸鹽氮含量顯著(P<0.05)低于對(duì)照水體中亞硝酸鹽氮含量；光合細(xì)菌投入養(yǎng)殖水體中4 d后，試驗(yàn)水體中亞硝酸鹽氮含量極顯著(P<0.01)低于對(duì)照水體中亞硝酸鹽氮含量；光合細(xì)菌投入水體10 d時(shí)，測(cè)定亞硝酸鹽氮含量由初始的0.33 mg/L降至0.24 mg/L，去除效率為28.74%。

2.3.3 光合細(xì)菌對(duì)總氮的去除

光合細(xì)菌室內(nèi)模擬去除水體中總氮的趨勢(shì)如圖4C所示。從光合細(xì)菌投入養(yǎng)殖水體的2 d后，試驗(yàn)水體中總氮含量極顯著(P<0.01)低于對(duì)照水體中的總氮含量；光合細(xì)菌投入養(yǎng)殖水體10 d時(shí)，測(cè)定總氮含量由初始的3.24 mg/L降至2.18 mg/L，去除效率為32.67%。

2.3.4 光合細(xì)菌對(duì)總磷的去除

光合細(xì)菌室內(nèi)模擬去除水體中總磷的趨勢(shì)如圖4D所示。光合細(xì)菌投入養(yǎng)殖水體2 d后，試驗(yàn)水體中總磷含量極顯著(P<0.01)低于對(duì)照水體中總磷含量；光合細(xì)菌投入養(yǎng)殖水體10 d時(shí)，測(cè)定總磷含量由初始的0.34 mg/L降至0.23 mg/L，去除效率為32.85%。

3 討論

3.1 菌株GR01的分離鑒定與培養(yǎng)條件優(yōu)化的研究

本研究將半固體培養(yǎng)法與焦性沒食子酸法結(jié)合從重慶潼南內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖場(chǎng)分離得到一株光合細(xì)菌GR01，根據(jù)形態(tài)學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)菌株GR01形態(tài)與《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[15]中紫色非硫細(xì)菌科光合細(xì)菌形態(tài)描述基本一致，并且生理生化試驗(yàn)中碳源利用試驗(yàn)和無(wú)機(jī)電子供體試驗(yàn)與張德民[20]發(fā)現(xiàn)的紅簍菌屬細(xì)菌的生理生化試驗(yàn)結(jié)果也基本吻合，因此初步判斷菌株GR01為紫色非硫細(xì)菌科紅簍菌屬。為進(jìn)一步鑒定菌株的所屬種，研究進(jìn)行了細(xì)菌16S rDNA鑒定，結(jié)果表明GR01與北京紅簍菌(FM177580、AM690346)的序列同源性較高，相似性高達(dá)99.8%。菌株GR01特征吸收光譜掃描結(jié)果符合《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[15]中紅簍菌屬的描述，在798 nm處具有較低吸光度，與Rhodospirilum rubrum和Rc.centenaria[20]相似。因此，綜合形態(tài)、生理生化試驗(yàn)、掃描吸收光譜和16S rDNA基因序列鑒定結(jié)果判定該菌株為北京紅簍菌(Rhodocista pekingensis)。

溫度是生物生長(zhǎng)的重要因素，過高或過低都會(huì)抑制生物正常生長(zhǎng)，根據(jù)黃雪嬌等[21]的研究，當(dāng)溫度低于30 ℃時(shí)，前3 d水體中氨氮含量隨溫度升高而急劇下降，當(dāng)溫度為30 ℃～45 ℃，氨氮含量隨溫度升高而逐步下降，50 ℃時(shí)，水體中氨氮含量幾乎沒有變化。菌株GR01最適溫度為28 ℃，適宜溫度為20 ℃～36 ℃，在養(yǎng)殖高峰期的水溫一般在25 ℃～30 ℃之間，適合光合細(xì)菌GR01生長(zhǎng)。光合細(xì)菌大多生活在底泥中，根據(jù)底泥鹽分的釋放作用[22]，底泥中的鹽度較高，因此光合細(xì)菌在生長(zhǎng)中的鹽度要求較高，培養(yǎng)時(shí)要注意提高培養(yǎng)基的鹽度。菌株GR01的最適鹽度為10，適宜鹽度為5‰～50‰，可見菌株GR01具有較廣的耐鹽性，能夠適應(yīng)大部分淡水底質(zhì)環(huán)境和海水養(yǎng)殖水體。根據(jù)中國(guó)漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[23]，養(yǎng)殖淡水的適宜pH范圍是6.5～8.5，海水pH范圍是7.0～8.5[23]。菌株GR01的最適生長(zhǎng)pH為8.0，適宜生長(zhǎng)pH為6.0～9.0，與漁業(yè)養(yǎng)殖用水pH基本相同，因此無(wú)論是海水還是淡水的pH都十分適合光合細(xì)菌生長(zhǎng)。

3.2 光合細(xì)菌對(duì)氮磷去除能力的研究

3.2.1 光合細(xì)菌對(duì)氨氮的去除

氨氮是光合細(xì)菌在水體中可以直接利用的氮源，光合細(xì)菌吸收分解其可獲得自身所需的能量。本實(shí)驗(yàn)投加菌株GR01第10天對(duì)試驗(yàn)水體中氨氮具有57.42%的去除效率。該試驗(yàn)中光合細(xì)菌對(duì)于氨氮的去除效率高于徐珊楠等[24]所使用的紅假單胞菌屬光合細(xì)菌第3天對(duì)高密度彭澤鯽養(yǎng)殖水體中氨氮的20%～30%的去除效率和丁海濤等[25]的紅假單胞菌72 h對(duì)水華后藍(lán)藻大量死亡造成的黑臭水體中氨氮的35.6%的去除效率，與萬(wàn)田英等[12]的光合細(xì)菌第10天對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊上覆水氨氮的52.8%的去除效率與林啟存等[26]從甲魚養(yǎng)殖水體富集分離篩選出一株光合細(xì)菌第5天對(duì)魚塘水中氨氮具有57.38%的去除效率類似。根據(jù)對(duì)比，表明光合細(xì)菌對(duì)水體中氨氮具有較高的去除效率。

3.2.2 光合細(xì)菌對(duì)亞硝酸鹽氮的去除

亞硝酸鹽氮可以通過光合細(xì)菌所含有的亞硝酸鹽還原酶進(jìn)行反硝化作用還原為氮?dú)鈴乃w中去除。本試驗(yàn)投加菌株GR01第10天對(duì)試驗(yàn)水體中亞硝酸鹽氮具有28.74%的去除效率。林啟存等[26]從甲魚養(yǎng)殖水體富集分離篩選出一株光合細(xì)菌第5天對(duì)魚塘水中亞硝酸鹽氮具有27.91%的去除效率；信艷杰等[10]使用紅假單胞菌第7天對(duì)實(shí)驗(yàn)水體中亞硝酸鹽氮具有20.12%的去除效率；劉芳等[27]從杭州養(yǎng)魚塘水樣及底泥樣品中富集分離得到3株紫色非硫光合細(xì)菌HZ-3、HZ-4、HZ-5第5天對(duì)魚蝦養(yǎng)殖水體中亞硝酸鹽氮分別具有81.81%、67.33%和97.79%的去除效率。根據(jù)對(duì)比，光合細(xì)菌對(duì)亞硝酸鹽氮去除效率存在較大差異，本研究中菌株GR01對(duì)亞硝酸鹽氮的去除效率處于一般水平，對(duì)水體中亞硝酸鹽氮的去除具有一定的使用價(jià)值。

3.2.3 光合細(xì)菌對(duì)總氮的去除

總氮是水中各種形態(tài)無(wú)機(jī)和有機(jī)氮的總量，包括氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等無(wú)機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮。本試驗(yàn)投加菌株GR01第10天對(duì)試驗(yàn)水體中總氮具有32.67%的去除效率。徐棟[28]從南四湖底泥中分離得到的莢膜紅細(xì)菌GH-5和球形紅細(xì)菌GH-12第5天對(duì)總氮分別具有66.8%和62.1%的去除效率；林啟存等[26]從甲魚養(yǎng)殖水體富集分離篩選出一株光合細(xì)菌第5 天對(duì)魚塘水中總氮具有45.34%的去除效率；萬(wàn)田英等[12]的光合細(xì)菌第10天對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊上覆水中總氮具有20.5%的去除效率。根據(jù)對(duì)比，光合細(xì)菌對(duì)水體中總氮的去除效率相對(duì)較低，這是由于光合細(xì)菌更傾向于利用水體中的無(wú)機(jī)氮，對(duì)水體中有機(jī)氮的利用效率相對(duì)較低。

3.2.4 光合細(xì)菌對(duì)總磷的去除

光合細(xì)菌在分解氨氮等物質(zhì)的同時(shí)，會(huì)吸收水體中的聚磷酸鹽從而達(dá)到去除磷的效果。本實(shí)驗(yàn)投加菌株GR01第10 天對(duì)試驗(yàn)水體中總磷具有32.85%的去除效率。試驗(yàn)中光合細(xì)菌對(duì)于總磷的去除效率高于陳麗媛等[29]的研究中所使用的紅假單胞菌第5天對(duì)于總磷22%、15%的去除效率，低于王萍等[30]的研究中光合細(xì)菌PSB組對(duì)廢水中總磷56.4%的去除效率和秦宇勝等[31]從北京城市河道水體中分離得到中光合細(xì)菌對(duì)于總磷42.21%的去除效率。根據(jù)對(duì)比表明菌株GR01對(duì)于水體中總磷的去除效率較高。

4 結(jié)論

經(jīng)過鑒定，菌株GR01為北京紅簍菌(Rhodocistapekingensis)；最適溫度為28 ℃，最適pH為8，最適鹽度為10‰，適應(yīng)生活于溫度較高的淡水和海水中；室內(nèi)模擬對(duì)內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖池塘凈化區(qū)水體中氨氮、亞硝酸鹽氮、總氮和總磷的去除率分別為57.42%、28.74%、32.67%和32.85%。本研究通過室內(nèi)模擬在凈化區(qū)水體加入光合細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)光合細(xì)菌對(duì)凈化區(qū)水體具有較好的凈化作用，與內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖模式的吸污系統(tǒng)結(jié)合，能有效提高凈化區(qū)域的凈化能力，完善內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖系統(tǒng)的運(yùn)行，改善養(yǎng)殖水體環(huán)境，從而達(dá)到生態(tài)養(yǎng)殖的目的，為光合細(xì)菌在內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖模式中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

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