東新旭，范立民，宋 超，鄭 堯，裘麗萍，孟順龍，陳家長(zhǎng),

（1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫214081：2中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇無(wú)錫214081）

0 引言

羅非魚原產(chǎn)于非洲內(nèi)陸水域，又稱為“非洲鯽魚”，具有適應(yīng)范圍廣、生長(zhǎng)繁殖快和抗逆性強(qiáng)等特性[1]，能在淡水、咸淡水乃至海水中養(yǎng)殖，成為中國(guó)廣泛養(yǎng)殖的魚類產(chǎn)品之一[2]。因此，羅非魚養(yǎng)殖在中國(guó)發(fā)展也非常迅速，已成為中國(guó)對(duì)外出口創(chuàng)匯的主要養(yǎng)殖水產(chǎn)品之一[3]。早在2015年時(shí)，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)就將羅非魚定為全球糧食安全和營(yíng)養(yǎng)的重要保障。但是，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖的深入發(fā)展，其中存在的生態(tài)問(wèn)題也日益突出，制約了中國(guó)水產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，在這種背景下，傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)不能夠很好的滿足當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的發(fā)展需求[4]。水產(chǎn)從業(yè)者需要從過(guò)去的片面追求經(jīng)濟(jì)效益，轉(zhuǎn)變?yōu)榧骖櫳鷳B(tài)效益。對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的水域環(huán)境管理及養(yǎng)殖水污染治理等方面也提出了更高的要求[5]，并且隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，對(duì)水域的監(jiān)管力度會(huì)持續(xù)加大，未來(lái)水產(chǎn)養(yǎng)殖中養(yǎng)殖尾水將不能肆意排放，因此，養(yǎng)殖過(guò)程中尾水的處理漸漸成為研究熱點(diǎn)。

餌料投喂率是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)的重要因素[6]，餌料投喂率過(guò)低時(shí)，影響羅非魚的生長(zhǎng)性能，基本不生長(zhǎng)，餌料投喂率過(guò)高時(shí)，會(huì)降低羅非魚魚體免疫力，并且會(huì)對(duì)肝臟造成一定損傷，出現(xiàn)一定程度的脂肪肝[7]。餌料投喂率過(guò)高也容易產(chǎn)生魚類厭食、攝食能力下降以及破壞水體環(huán)境等不利因素[8]，不僅導(dǎo)致了飼料轉(zhuǎn)化效率降低，同時(shí)，由于水質(zhì)污染也會(huì)對(duì)魚類的生理機(jī)能造成影響。因此，確定魚類適合的餌料投喂率對(duì)魚類的養(yǎng)殖具有重要意義。目前，關(guān)于魚類最適餌料投喂率已有諸多研究，最適餌料投喂率與水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的種類、數(shù)量、大小、以及環(huán)境因子等很多方面相關(guān)。對(duì)于特定大小的羅非魚最適餌料投喂率的研究較少，并且，關(guān)于餌料投喂率對(duì)微生物群落代謝多樣性的研究尚屬空白。

微生物在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中具有重要作用，通過(guò)對(duì)微生物的數(shù)量、代謝活性、群落結(jié)構(gòu)和代謝功能等層面進(jìn)行研究，可以得到微生物的群落差異和不同環(huán)境狀況的對(duì)應(yīng)關(guān)系[9]。而Biolog-ECO技術(shù)通過(guò)碳源的利用程度來(lái)反應(yīng)微生物的群體水平，從而反應(yīng)微生物的生理特征及其群落結(jié)構(gòu)多樣性[10-11]。通過(guò)對(duì)單一種碳源的利用程度，來(lái)表示微生物的群體水平，可反應(yīng)出水體環(huán)境中微生物對(duì)碳源的利用偏好。本試驗(yàn)研究不同餌料投喂率下，養(yǎng)殖水環(huán)境微生物的代謝活性、代謝多樣性，探究其對(duì)碳源的相對(duì)和絕對(duì)利用情況，從而能夠篩選出有針對(duì)性高效降解水體中碳源的降解菌，為水產(chǎn)業(yè)的生態(tài)發(fā)展提供一定的數(shù)據(jù)支撐，豐富水體微生物學(xué)的生態(tài)研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年7—9月開(kāi)展，試驗(yàn)周期為50天。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)組，每組各3個(gè)平行，每個(gè)組分別投喂1%、2%、4%、6%、8%的天邦牌淡水魚膨化飼料，養(yǎng)殖前，每個(gè)1000 L養(yǎng)殖桶中均放入2 kg底泥（采自宜興羅非魚養(yǎng)殖池塘）。養(yǎng)殖時(shí)，每個(gè)養(yǎng)殖桶放養(yǎng)30尾規(guī)格接近(16±2 g)的吉富羅非魚（采自宜興羅非魚養(yǎng)殖基地）。養(yǎng)殖期間，各組均不換水，每天早晚進(jìn)行相同頻率的投喂(8:00,14:00)。

1.2 樣品采集與處理

在7月27號(hào)、8月3號(hào)、8月17號(hào)、8月24號(hào)、9月2號(hào)、9月14號(hào)采集水面以下30 cm處的水樣，水樣采集后的高錳酸鹽(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、亞硝酸鹽(NO2--N)、硝酸鹽(NO3--N)等水質(zhì)指標(biāo)按照文獻(xiàn)[12]所提供的方法進(jìn)行測(cè)定。

在養(yǎng)殖8月17號(hào)時(shí)，進(jìn)行水體微生物功能多樣性的測(cè)定。在無(wú)菌條件下，取適量水樣用0.85%生理鹽水按一定比例稀釋，用8孔加樣器加到Biolog-ECO微平板中，每孔加樣150 μL，28℃恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)，用酶標(biāo)儀讀取培養(yǎng)24、48、72、96、144、168、192 h時(shí)Blank590和Blank750波長(zhǎng)的數(shù)值。孔的平均顏色變化率(Average Well Color Development,AWCD)計(jì)算見(jiàn)公式(1)。

式中，C代表每個(gè)碳源孔的兩波段光密度差值（Blank590和Blank750），R代表對(duì)照（空白）孔的光密度值，n為Biolog-ECO微平板上碳源種類數(shù)量(n=31)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

羅非魚餌料系數(shù)計(jì)算見(jiàn)公式(2)。

微生物群落平均活性即平均顏色變化率(AWCD)，反映了水體微生物群落對(duì)碳源的利用能力，以整體數(shù)據(jù)來(lái)分析水體微生物對(duì)六大類碳源的利用情況；選取48～ 144 h的數(shù)據(jù)來(lái)分析水體微生物對(duì)全部碳源的平均利用差異；選取8月17號(hào)的水質(zhì)指標(biāo)與培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)微生物對(duì)31種碳源利用的光密度值進(jìn)行相關(guān)性分析，選擇培養(yǎng)時(shí)間為72 h的數(shù)據(jù)計(jì)算水體微生物的香濃(Shannon)指數(shù)按照文獻(xiàn)[13]；豐富度(Richness)指數(shù)的計(jì)算按照文獻(xiàn)[14]；運(yùn)用Excel 2019和SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，GraphPad Prism 8進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同餌料投喂率下羅非魚生長(zhǎng)情況和水質(zhì)指標(biāo)狀況

如表1所示，羅非魚養(yǎng)殖過(guò)程中，投喂不同量的飼料之后，各處理組間羅非魚增重量和平均體長(zhǎng)差異均顯著，且8%飼料投喂率組的增重量和平均體長(zhǎng)顯著高于其他各處理組。餌料系數(shù)各組之間差異不顯著，4%飼料投喂率組的餌料系數(shù)最小。

表1 不同飼料投喂率的羅非魚生長(zhǎng)指標(biāo)比較

由圖1可知，水質(zhì)指標(biāo)高錳酸鹽、總氮、總磷隨餌料投喂率的增加，3種指標(biāo)在不同餌料投喂率大體都呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)；氨氮在7月27號(hào)時(shí)各組之間氨氮差異不顯著(P＜0.05)，氨氮在8月17號(hào)8%、6%餌料投喂率組顯著高于1%、2%、4%組(P＞0.05)，氨氮在8月24號(hào)、9月2號(hào)各組之間差異不顯著，氨氮在9月14號(hào)8%餌料投喂率組顯著高于其他各組(P＜0.05)，且其他各組之間的氨氮含量差異不顯著；水質(zhì)指標(biāo)亞硝酸鹽氮在8月17號(hào)、8月24號(hào)8%餌料投喂率組顯著高于1%、2%、4%組，亞硝酸鹽氮在9月2號(hào)8%餌料投喂率組顯著高于1%、2%組，但和4%、6%組差異不顯著，亞硝酸鹽氮在9月14號(hào)8%、6%、4%餌料投喂率組顯著高于1%組；硝酸鹽氮8月24號(hào)、9月2號(hào)8%餌料投喂率組顯著高于其他各組，且其他各組之間硝酸鹽氮含量差異不顯著，硝酸鹽氮在9月14號(hào)8%餌料投喂率組顯著高于1%、2%組，4%餌料投喂率組與其他各組之間差異均不顯著。

圖1 不同餌料投喂率下水質(zhì)指標(biāo)的變化

2.2 不同餌料投喂率下微生物六大類碳源代謝特征的變化

對(duì)聚合糖類、氨基酸類、酯類、醇類、胺類和酸類六大類碳源在不同餌料投喂率下的變化進(jìn)行分析表明（見(jiàn)圖2），水中微生物對(duì)酯類碳源的利用值最高，其次為酸類和氨基酸類；并且對(duì)酯類的利用值在各組間較為穩(wěn)定。對(duì)聚合糖類和氨基酸類的利用值隨投喂量的變化從4%的投喂率開(kāi)始呈逐漸增加趨勢(shì)。8%餌料投喂率下水體微生物對(duì)六大類碳源的利用普遍較高。8%餌料投喂率下水體微生物對(duì)聚合糖類的利用顯著高于4%餌料投喂率(P＜0.05)。

圖2 不同餌料投喂率微生物六大類碳源代謝變化

從圖3中可以看出AWCD隨時(shí)間的變化情況，在48 h時(shí)，8%餌料投喂率下的AWCD顯著高于1%、2%、6%餌料投喂率組(P＜0.05)，與4%餌料投喂率下的AWCD不顯著(P＞0.05)。在72 h時(shí)，8%餌料投喂率下的AWCD顯著高于2%餌料投喂率組(P＜0.05)，其他各組之間差異不顯著(P＞0.05)。在96 h、120 h、144 h各組之間差異均不顯著。不同餌料投喂率下的水體微生物對(duì)碳源的利用強(qiáng)度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)總體上呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。

圖3 不同餌料投喂率水體微生物平均吸光值(AWCD)變化特征

α多樣性分析結(jié)果表明（見(jiàn)圖4），隨著餌料投喂率的增加(2%～ 8%)，微生物代謝豐富度指數(shù)有所增加，香濃指數(shù)則下降，特別是6%和8%的餌料投喂率香濃指數(shù)顯著低于2%和4%餌料投喂率(P＜0.05)，表明在高餌料投喂率下水中以代謝多樣性作為分類依據(jù)的主要異養(yǎng)菌種類呈增加趨勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)異養(yǎng)菌的類別在減少，呈現(xiàn)集中的趨勢(shì)。

圖4 不同餌料投喂率下水中微生物代謝多樣性指數(shù)

2.3 不同餌料投喂率下水體微生物對(duì)31種碳源代謝利用(AWCD)的變化

水體微生物代謝31種碳源的利用情況分析結(jié)果（圖5）表明，β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、肝糖、D-纖維二糖、L-天冬酰胺酸、吐溫80、吐溫40、丙酮酸甲酯、D-甘露醇、N-乙?；?D-葡萄胺、4-羥基苯甲酸、γ-羥基丁酸依次為主要的碳源代謝類型。其中，雖然微生物對(duì)吐溫80、丙酮酸甲酯、γ-羥基丁酸的利用值盡管較強(qiáng)，但是隨著餌料投喂率的增加呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，并沒(méi)有顯著增加；水體微生物對(duì)L-天冬酰胺酸、D-甘露醇的利用值在1%～ 4%餌料投喂率呈逐漸增加的趨勢(shì)。4%～ 8%餌料投喂率水體微生物對(duì)β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、肝糖、D-纖維二糖、吐溫40、N-乙?；?D-葡萄胺等碳源的利用值亦呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。1%～ 8%餌料投喂率水體微生物完全未利用的碳源有2-羥基苯甲酸。

圖5 不同餌料投喂率間水體微生物對(duì)六大類（31種碳源）利用值的變化

微生物對(duì)31種碳源的利用值和水質(zhì)指標(biāo)間進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析結(jié)果（見(jiàn)圖6）表明，β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、甘氨酰-L-谷氨酸、I-赤藻糖醇等和主要水質(zhì)指標(biāo)，尤其是COD、TN、TP、NH3-N間具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)：而肝糖主要與3種水質(zhì)指標(biāo)COD、TN、TP具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)；D-半乳糖酸γ內(nèi)酯與兩種水質(zhì)指標(biāo)NO2--N、NO3--N具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，N-乙?；?D-葡萄胺與TN、NH3-N間具有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)；D-氨基葡萄糖酸僅與NO2--N具有顯著的的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，L-苯基丙氨酸、D-甘露醇僅與NO3--N呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性(P＜0.05)。苯乙基胺、腐胺、2-羥基苯甲酸這3種碳源的利用與水質(zhì)指標(biāo)都呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖6 微生物對(duì)31種碳源利用值與水質(zhì)指標(biāo)間Pearson相關(guān)性分析

3 討論

3.1 不同餌料投喂率對(duì)羅非魚生長(zhǎng)效應(yīng)和水體理化指標(biāo)的影響

在本試驗(yàn)中，高餌料投喂率在一定程度上提高了羅非魚(16±0.20 g)的生長(zhǎng)水平，但是也提高了餌料系數(shù)，降低了餌料的利用效率；低餌料投喂率使羅非魚由于攝食不足而限制了其生長(zhǎng)，但是餌料系數(shù)沒(méi)有降低，餌料利用率也沒(méi)有提高，這與周晴[15]研究結(jié)果低餌料投喂率降低了餌料系數(shù)，提高了餌料利用效率不相同，造成這種差異的因素可能與水體環(huán)境因子、微生物的種類數(shù)量等有關(guān)系。而4%餌料投喂率餌料系數(shù)最小，餌料的利用程度最高，有利于節(jié)約“飼料能源”。在本試驗(yàn)中8%餌料投喂率的平均增重量和平均體長(zhǎng)都要好于其他各組，但餌料系數(shù)較高，8%餌料投喂率對(duì)于水體環(huán)境的破壞也最為嚴(yán)重，后續(xù)對(duì)于養(yǎng)殖尾水的處理也會(huì)有較大的投入，這種情況下，綜合平衡生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益4%餌料投喂率更具有優(yōu)勢(shì)。

研究不同餌料投喂率下養(yǎng)殖水體的水質(zhì)變化特性，對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展具有重要作用。COD、TN、TP隨餌料投喂率的增加大體也呈現(xiàn)一個(gè)增加的趨勢(shì)，這反應(yīng)了餌料投喂率增大對(duì)水體水質(zhì)污染的事實(shí)。8月24號(hào)、9月2號(hào)和9月14號(hào)NO2--N、NO3--N隨餌料投喂率增加呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，而且6%和8%餌料投喂率相比其他組有急劇增加的趨勢(shì)，尤其是8%餌料投喂率，餌料投喂增多，氮元素在水中蓄積，影響了氮的循環(huán)系統(tǒng)，造成這兩種水質(zhì)指標(biāo)上升。NO2--N和NH3-N對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物都有一定的毒性，在本試驗(yàn)中，在8月17號(hào)，8%、6%餌料投喂率NH3-N顯著高于其他各組，主要是由于飼料投喂過(guò)多導(dǎo)致的NH3-N含量增加，而且水體微生物和藻類的數(shù)量少，來(lái)不及反應(yīng)和分解水中的氮元素。8月24、9月2號(hào)各組之間氨氮含量差異均不顯著，可能的原因一方面，在夏季高溫時(shí)節(jié)羅非魚生長(zhǎng)較快，高餌料投喂率羅非魚生長(zhǎng)到一定程度，固氮作用要高于低餌料投喂率組，另一方面，高餌料投喂率組由于殘餌和羅非魚排泄物，導(dǎo)致水體中微生物和藻類的數(shù)量較多，也可以起到固氮和消耗氮素，而低餌料投喂率，餌料投喂少，水中微生物和藻類數(shù)量也少，對(duì)餌料和羅非魚排泄物的固氮和消耗氮素能力較低，綜合多方面的因素，產(chǎn)生了餌料投喂率較高但和低餌料投喂率氨氮含量差異不明顯的結(jié)果。9月14號(hào)，8%餌料投喂率氨氮含量明顯高于其他各組，原因是由于此時(shí)溫度開(kāi)始下降，羅非魚的生長(zhǎng)也已經(jīng)達(dá)到一定的限度，固氮作用下降，微生物和藻類繁殖能力和活性也開(kāi)始下降。

3.2 不同餌料投喂率對(duì)六大類碳源代謝和AWCD的影響

在池塘養(yǎng)殖的水體中含有大量的養(yǎng)殖過(guò)程中的剩余溶解的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)、糖類、酯類三大類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率通常為蛋白質(zhì)最高，其次為糖類，最后是酯類，所以正常情況下看，水體中糖類及油脂類的碳源是相對(duì)較高的[16]。楊鶯鶯等[17]研究則表明在池塘水體環(huán)境中微生物群落利用較高的碳源類型為氨基酸類、酸類和糖類。曹煜成等[18]在羅非魚養(yǎng)殖池塘中水體微生物對(duì)碳源代謝的研究發(fā)現(xiàn)糖類的利用強(qiáng)度最高，酯類、氨基酸類次之，最低是次生代謝產(chǎn)物類。在本試驗(yàn)中，不同處理下的水體微生物均表現(xiàn)為對(duì)酯類碳源的利用最高。而1%餌料投喂率水體微生物對(duì)酸類利用排第二，其次為氨基酸類碳源；2%～ 8%餌料投喂率水體微生物碳源利用排第二的是氨基酸類碳源，排第三的碳源利用2%～ 8%餌料投喂率各不相同，這與楊鶯鶯、曹煜成、史磊磊所描述的部分相同。由于餌料投喂率逐漸增大，導(dǎo)致水體微生物對(duì)六大類碳源代謝利用各組之間相比有些許差異。但是可以說(shuō)明的是不管高餌料投喂率還是低餌料投喂率羅非魚對(duì)油酯類的利用都較低，并且水體微生物對(duì)氨基酸類代謝活性從4%～ 8%呈逐漸增加趨勢(shì)，說(shuō)明較高的餌料投喂率，導(dǎo)致水體中的蛋白質(zhì)含量增加，水體微生物中利用氨基酸類碳源的微生物增多。隨著餌料投喂率的增大，水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的差異改變了水體微生物群落的結(jié)構(gòu)，造成對(duì)不同碳源的利用程度上存在著差異。

AWCD隨著時(shí)間的變化可以用來(lái)反映微生物碳源代謝利用情況，能直觀的表達(dá)水體微生物群落代謝活性和最終到達(dá)程度，它提供了在相同碳源下不同微生物對(duì)碳源利用相比較的可能性[19]。不同餌料投喂率的AWCD隨培養(yǎng)時(shí)間呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，對(duì)比不同處理組的水體微生物碳源代利用強(qiáng)弱可以明顯看出48～ 96 h 8%餌料投喂率的水體微生物代謝利用明顯高于其他各組，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物代謝的基礎(chǔ)[20]，在高餌料投喂率下，剩余的餌料、生物代謝產(chǎn)物、生物殘?bào)w等有機(jī)物含量較高，豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使微生物的分解代謝活躍。香濃指數(shù)、豐富度指數(shù)分別反映水體微生物的多樣性和豐富度[21]，在72 h時(shí)，隨著餌料投喂率的增加，水體微生物多樣性有顯著變化，6%和8%餌料投喂率低于2%和4%餌料投喂率，豐富度大致呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，說(shuō)明不同餌料投喂率對(duì)水環(huán)境中的微生物多樣性有顯著影響，2%和4%餌料投喂率的香濃指數(shù)較大，水體中的微生物種類較多，而8%餌料投喂率的微生物豐富度較高，水體中微生物的數(shù)量較多，但微生物種類數(shù)較少，并且這種趨勢(shì)會(huì)隨著投喂時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸加劇。而在120～ 168 h 8%餌料投喂率的微生物碳源代謝活性開(kāi)始下降，4%、6%餌料投喂率水體微生物碳源代謝活性開(kāi)始逐漸接近和超過(guò)8%餌料投喂率的微生物碳源代謝活性，則表明8%餌料投喂率對(duì)微生物碳源代謝活性起到了抑制作用，原因是由于8%餌料投喂率的優(yōu)勢(shì)單一菌的數(shù)量較多，種類并不豐富，對(duì)碳源利用種類較少，在這種情況下往往會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖水體條件惡化。

3.3 不同餌料投喂率對(duì)31種碳源的代謝特征的影響

在池塘養(yǎng)殖水體中微生物群落對(duì)Biolog-ECO板上31種碳源的選擇及利用程度，可以間接的反映出水體微生物對(duì)不同種類碳源的代謝偏好，進(jìn)而更好的了解水體微生物群落的分解代謝特征[22]。在水體微生物群落代謝利用較高的碳源中，1%～ 4%餌料投喂率下水體微生物對(duì)L-天冬酰胺酸、D-甘露醇的利用值呈逐漸增加的趨勢(shì)，水體中蛋白質(zhì)的分解會(huì)產(chǎn)生L-天冬酰胺酸，進(jìn)一步被微生物利用，由于1%、2%餌料投喂率下餌料供給率低，羅非魚進(jìn)食不均，導(dǎo)致魚體差異較大，魚類也長(zhǎng)期處于饑餓狀態(tài)，機(jī)體的正常發(fā)育受到限制[23]，在這種情況下也會(huì)導(dǎo)致飼料的浪費(fèi)，進(jìn)而導(dǎo)致水體中利用L-天冬酰胺酸的微生物增多，表現(xiàn)為對(duì)此類碳源的利用值提高。D-甘露醇是一種糖醇，廣泛存在于植物和藻類等生物體內(nèi)[24]，水體微生物對(duì)D-甘露醇代謝活性較高，可能是由于水體中產(chǎn)生D-甘露醇的藻類處于優(yōu)勢(shì)地位導(dǎo)致的。隨著餌料投喂率從4%增加到8%，水體微生物對(duì)β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、肝糖、D-纖維二糖、吐溫40、N-乙?；?D-葡萄胺等的利用率提高，并且AWCD值也較高，其中葡萄糖-1-磷酸鹽是羥基被磷酸替代的活化的葡萄糖，糖原、蔗糖合成的中間體，乳糖發(fā)酵的中間體，參與糖酵解和糖異生的過(guò)程[25]，水體微生物對(duì)葡萄糖-1-磷酸鹽代謝活性高，說(shuō)明高餌料投喂率的水體中葡萄糖的發(fā)酵作用較強(qiáng)，能夠表明羅非魚攝食過(guò)程中剩有過(guò)多的殘餌，可能與水體中的酵母菌發(fā)酵分解有機(jī)質(zhì)造成此類碳源在水體中含量過(guò)高有關(guān)[26]；土溫40是被用來(lái)了解脂類微生物選擇培養(yǎng)基的原料之一[27]，隨餌料投喂率增加水體微生物對(duì)此類碳源的利用率有一定提高，但差異不明顯。N-乙酰基-D-葡萄胺在胺類碳源中的利用率較高，并且從2%～ 8%餌料投喂率增加代謝活性逐漸增強(qiáng)，而N-乙?；?D-葡萄胺具有組成幾丁質(zhì)、粘多糖、糖蛋白的單體之一的特性，同時(shí)也是細(xì)菌和大多數(shù)真菌的細(xì)胞壁組成成分[28]，是水體細(xì)菌生長(zhǎng)的必要條件之一，高餌料投喂率水體中微生物對(duì)其利用率的提高，可反映出水體中有大量微生物繁殖。31種碳源中不利用的碳源(AWCD＜0.1)有2-羥基苯甲酸（又名水楊酸），這與Li等[29]研究發(fā)現(xiàn)在雜交鱧和大口黑鱸高產(chǎn)池塘養(yǎng)殖水體中微生物對(duì)2-羥基苯甲酸也未利用，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致，說(shuō)明不論是高餌料投喂率還是低餌料投喂率水體微生物都不能夠利用2-羥基苯甲酸，進(jìn)一步驗(yàn)證了在池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)中是不存在能夠利用2-羥基苯甲酸的微生物。由于水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中，投喂或管理不到位，導(dǎo)致餌料得不到充分的利用，往往容易形成嚴(yán)重的水污染問(wèn)題[30]。因此，在不同餌料投喂率尤其是高餌料投喂率下分析水體微生物對(duì)31種碳源的代謝特征利用率，可以作為篩選有針對(duì)性高效降解水體中碳源類物質(zhì)的重要參考，為健康養(yǎng)殖和微生物原位修復(fù)技術(shù)提供依據(jù)。

不同餌料投喂率水體微生物對(duì)糖類代謝差異的原因與水體環(huán)境因子有著緊密的聯(lián)系，田相利等[31]研究發(fā)現(xiàn)水體中微生物群落對(duì)碳源利用是存在選擇性偏好，并且這種偏好隨養(yǎng)殖時(shí)間和環(huán)境因子的變化而發(fā)生變化。圖6中微生物對(duì)31種碳源利用值與水質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析表明，水質(zhì)環(huán)境因子對(duì)水體微生物代謝31種碳源具有重要作用，COD、TN、TP、NH3-N對(duì)水體微生物代謝β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、甘氨酰-L-谷氨酸具有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，這3種糖類在4%～ 8%餌料投喂率下水體微生物代謝利用值呈上升的趨勢(shì)，分析其中原因，COD高低表征的是水體有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分含量多少[32]，水產(chǎn)動(dòng)物的排泄和高餌料投喂率殘餌會(huì)造成水中N、P元素大量積累，進(jìn)而導(dǎo)致水中TN、TP含量上升，同時(shí)COD也會(huì)上升，結(jié)合圖1看趨勢(shì)大致是相同的，但NH3-N、NO2--N、NO3--N變化趨勢(shì)卻有所不同，這主要是由于它們?cè)谒械淖兓^為復(fù)雜，NH3-N在水體中存在2種形式離子氨、非離子氨，并且兩者可以在水體中相互轉(zhuǎn)換[33]，NO2--N的硝化過(guò)程，NO3--N反硝化過(guò)程。N、P也是組成微生物細(xì)胞的主要元素，微生物代謝這些糖類物質(zhì)，勢(shì)必也會(huì)對(duì)水中N、P需求有所增加，因而COD、TN、TP、NH3-N表現(xiàn)為對(duì)微生物代謝3種糖類物質(zhì)起促進(jìn)作用。綜合來(lái)看，不同處理的餌料投喂率對(duì)整個(gè)養(yǎng)殖系統(tǒng)的微生物群落的組成產(chǎn)生了較大的影響。因此，通過(guò)調(diào)控餌料投喂率，進(jìn)而調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水體的水質(zhì)，使水產(chǎn)養(yǎng)殖向健康養(yǎng)殖道路發(fā)展。

4 結(jié)論

對(duì)于養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控來(lái)講，餌料投喂率超過(guò)6%可能造成水質(zhì)的急劇變化，4%餌料投喂率餌料系數(shù)較低，水質(zhì)指標(biāo)NH3-N變化幅度較小；4%餌料投喂率養(yǎng)殖水環(huán)境更有利于羅非魚的生長(zhǎng)；餌料投喂率從4%增加到8%，水體微生物對(duì)β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、肝糖、D-纖維二糖、吐溫40、N-乙?；?D-葡萄胺等的利用率提高，其中β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸鹽、甘氨酰-L-谷氨酸等與主要水質(zhì)指標(biāo)，尤其是COD、TN、TP、NH3-N間具有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。