張瀚藝，張玉蕾，李長(zhǎng)玲，朱春華，吳佳玲，盧家政，黃翔鵠

環(huán)境因子對(duì)波吉卵囊藻-沼澤紅假單胞菌藻菌體系氨氮吸收的影響

張瀚藝1,2，張玉蕾1,2，李長(zhǎng)玲1,2，朱春華1,2，吳佳玲1，盧家政1，黃翔鵠1,2

（1. 廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，廣東 湛江 524088；2. 廣東海洋大學(xué)深圳研究院，廣東 深圳 518120）

【】研究溫度、鹽度與照度對(duì)波吉卵囊藻（）-沼澤紅假單胞菌（）藻菌體系氨氮吸收速率的影響。通過(guò)穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)測(cè)定不同溫度（15、20、25、30、35 ℃）、照度（0、1 500、2 500、3 500、4 500 lx）和鹽度（0、5、15、25、35）條件下藻菌體系對(duì)氨氮的吸收速率以及體系中各組分的貢獻(xiàn)率，采用單因素及正交實(shí)驗(yàn)法分析3種環(huán)境因子對(duì)藻菌體系吸收氨氮的單一及聯(lián)合效應(yīng)。單因素實(shí)驗(yàn)表明，在溫度、鹽度和照度分別為20 ～ 30 ℃、5 ～ 25、1 500 ～ 4 500 lx時(shí)，藻菌體系均可高效吸收氨氮，最高吸收速率分別為3.367、3.367、4.098 μg?ɡ-1?h-1。正交實(shí)驗(yàn)表明，溫度30 ℃、鹽度15、照度3 500 lx為吸收氨氮的最高效環(huán)境條件組合，此時(shí)藻菌體系對(duì)氨氮的吸收速率為4.098 μg?ɡ-1?h-1，藻菌體系氨氮吸收速率受溫度影響最大，其次為鹽度，照度最小；在條件相同時(shí)，藻菌體系對(duì)氨氮的吸收作用大于單一菌和單一藻，波吉卵囊藻在藻菌體系氨氮吸收中起主要作用。波吉卵囊藻與沼澤紅假單胞菌藻菌體系在環(huán)境變化較大時(shí)依然保持較高的氨氮吸收效率，在對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控和改善中應(yīng)用前景廣闊。

藻菌聯(lián)合體；波吉卵囊藻；沼澤紅假單胞菌；氨氮吸收；環(huán)境因素

氨氮是對(duì)蝦養(yǎng)殖池重要的毒性指標(biāo)之一，氨氮過(guò)高會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖水體環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)生藍(lán)藻水華等有害藻華[1-2]，同時(shí)，氮元素過(guò)多會(huì)使病毒和有害細(xì)菌大量孳生，使對(duì)蝦持續(xù)處于亞健康狀態(tài)[3]，滲透壓調(diào)節(jié)功能失常[4]，不能正常排出氨氮，從而導(dǎo)致特異性免疫降低[5]；高濃度氨氮還會(huì)進(jìn)入對(duì)蝦體內(nèi)，損傷其消化道免疫系統(tǒng)，引發(fā)疾病[6]。養(yǎng)殖池塘中，微藻和細(xì)菌是水體氨氮的主要吸收者[7-9]，同時(shí)微藻和細(xì)菌互利共生，較大微藻還為細(xì)菌提供附著生長(zhǎng)的平臺(tái)，提高細(xì)菌對(duì)氮的轉(zhuǎn)化；因此，微藻和細(xì)菌可降低池塘中氨氮含量，維持生態(tài)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。用特定的藻菌體系可有效降低養(yǎng)殖廢水的氨氮[10-12]，選用合適的微藻和細(xì)菌，科學(xué)構(gòu)建藻菌體系對(duì)對(duì)蝦健康養(yǎng)殖有重大意義。

波吉卵囊藻（）普遍分布于凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖池，在養(yǎng)殖中后期較為常見(jiàn)。目前已有較多有關(guān)波吉卵囊藻氨氮吸收速率的研究。波吉卵囊藻對(duì)氨氮的吸收十分迅速[7,13]，對(duì)氨氮的優(yōu)先吸收程度最高[14]，構(gòu)建的氨氮吸收模型[15]對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重大指導(dǎo)意義，同時(shí)波吉卵囊藻可有效抑制弧菌和微囊藻生長(zhǎng)[16]，吸收水體重金屬離子較快[17]，有較強(qiáng)的抗逆性和穩(wěn)定的種群增長(zhǎng)速度[18]，可在對(duì)蝦養(yǎng)殖后期較好地穩(wěn)定水環(huán)境，保障對(duì)蝦綠色、健康養(yǎng)殖。沼澤紅假單胞菌（）是有代表性的不產(chǎn)氧光合細(xì)菌，在光照無(wú)氧及黑暗有氧環(huán)境中均可生存，有氨同化和反硝化機(jī)制[19]，對(duì)氨氮的降解率較高[20-22]，其營(yíng)養(yǎng)豐富，被我國(guó)選為允許食用的飼料微生物之一[23-24]，廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)。

目前，有關(guān)波吉卵囊藻和光合細(xì)菌的報(bào)道較多，但兩者聯(lián)用的氨氮去除效果以及光合細(xì)菌對(duì)氨氮的吸收速率尚不清楚。本研究用波吉卵囊藻和沼澤紅假單胞菌構(gòu)建藻菌體系，通過(guò)同位素標(biāo)記法[13]分析該藻菌體系在不同環(huán)境條件下對(duì)氨氮的吸收速率，找出藻菌體系吸收氨氮的最適宜環(huán)境，為提高對(duì)蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)氨氮轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝦生態(tài)養(yǎng)殖，減少環(huán)境污染提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

波吉卵囊藻為廣東海洋大學(xué)自行分離，實(shí)驗(yàn)用培養(yǎng)基為人工海水[13]配制的“湛水107-13”培養(yǎng)基（去除培養(yǎng)基的氮源、維生素及生物素）。在指數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)取藻液，在25℃、4500 r/min條件下離心10 min，去上清液，加入去氮人工海水，洗滌重懸，備用。沼澤紅假單胞菌DSM5859購(gòu)于北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司，用范尼爾氏酵母培養(yǎng)基純化并擴(kuò)大培養(yǎng)，在細(xì)菌處于指數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)取菌液，以700 r/min離心5 min，取上清液，以25 ℃、8 000 r/min條件離心10 min，去上清液，加入去氮人工海水重懸，備用。GF/F膜處理：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前將GF/F膜放入玻璃器皿中，用馬弗爐在450 ℃條件下中煅燒4 h至恒重，稱(chēng)取并記錄濾膜質(zhì)量，置于干燥廣口瓶備用。實(shí)驗(yàn)藥品15N同位素氯化銨（15N、14N豐度比為49∶1），所用抗生素為放線(xiàn)菌酮及質(zhì)量比為1∶1的青-鏈霉素[25]。

1.2 方法

1.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在照度4 500 lx，鹽度15時(shí)，設(shè)溫度梯度為15、20、25、30、35 ℃。在溫度30 ℃和鹽度15時(shí)，設(shè)照度梯度為0、1 500、2 500、3 500、4 500 lx。在溫度30 ℃和照度4 500 lx時(shí)，設(shè)鹽度梯度為0、5、15、25、35。實(shí)驗(yàn)在250 mL錐形瓶中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)體積為100 mL，每個(gè)環(huán)境因子設(shè)3個(gè)平行組。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)得出的波吉卵囊藻和沼澤紅假單胞菌生長(zhǎng)曲線(xiàn)，將經(jīng)人工海水洗滌并重懸的藻液、菌液用紫外光分光光度計(jì)在680、660 nm處的藻、菌光密度值，并將藻、菌濃度均調(diào)為5×106個(gè)/mL，然后根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的最佳比例，向兩個(gè)250 mL錐形瓶中加入7 mL藻液和3.5 mL菌液，構(gòu)建體積比2∶1的藻菌體系，混均藻菌，在兩瓶中加入放線(xiàn)菌酮以及青-鏈霉素，使其濃度均達(dá)到100 mg/L，靜置1 h，使藻菌體系中的藻和菌停止對(duì)氨氮的吸收，分別測(cè)定藻和菌對(duì)氨氮吸收速率。靜置后，加入N-NH4Cl（作為氮源）至N原子質(zhì)量濃度為0.72 mg/L，并添加15N-NH4Cl至N原子質(zhì)量濃度為0.08 mg/L，立刻放入SPX-250B-G型光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4 h，每隔1 h搖瓶，防止藻菌沉降和附壁。待培養(yǎng)過(guò)程結(jié)束，將20 mL水樣加至提前煅燒至恒重的 Whatman GF/F玻璃纖維濾膜上抽濾，抽濾結(jié)束時(shí)立即添加5 mL去離子水繼續(xù)抽濾，用于去除附著的15N同位素，降低實(shí)驗(yàn)誤差。

1.2.3 樣品15N測(cè)定及指標(biāo)計(jì)算 將附有藻體和菌體的濾膜置于60 ℃烘箱烘干24 h至恒重。刮取1 mg左右樣品粉末，稱(chēng)量質(zhì)量，用Pressed Tin Capsules 5 × 9 mm錫囊包裝，用EA Isolink元素分析儀（賽默飛世爾科技公司）測(cè)定樣品總氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），用253 Plus 同位素質(zhì)譜儀（賽默飛世爾科技公司）測(cè)定樣品的δ15N。根據(jù)下式計(jì)算樣品中15N豐度(15N)、氨氮吸收速率（μg·g-1·h-1）、藻/菌體對(duì)氨氮吸收貢獻(xiàn)率（%）。

(15N) = (δ15N / 1 000 + 1) ×sta， （1）

式中，δ15N為樣品中15N、14N豐度比與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下標(biāo)準(zhǔn)物中15N、14N豐度比的千分偏差，sta為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下自然環(huán)境中15N、14N豐度比（0.003 65）。

， （2）

式中，(15N)n為樣品中15N在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的自然豐度，(15N)S為培養(yǎng)結(jié)束時(shí)藻體或菌體中的15N豐度，(15N)enr為加入同位素示蹤劑后培養(yǎng)基中15N初始豐度，(NPON)為樣品中總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)（μg/g），為培養(yǎng)時(shí)間（h）。

(%) =x/u[13]， （3）

式中，x為藻體或菌體對(duì)氨氮的吸收速率，u為藻菌體系整體對(duì)氨氮的吸收速率。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)單因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取溫度、鹽度和照度3個(gè)環(huán)境指標(biāo)，構(gòu)建三因素三梯度正交實(shí)驗(yàn)，共9組（表1），每組設(shè)計(jì)3個(gè)平行組。具體操作步驟同1.2.2和1.2.3。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 用Excel 2019處理數(shù)據(jù)，繪制圖表，用SPASS 26對(duì)藻菌體系氨氮吸收速率進(jìn)行單因素方差分析及鄧肯多重比較，檢驗(yàn)各組數(shù)據(jù)間的差異，0.05。

2 結(jié)果

2.1 溫度對(duì)藻菌體系氨氮吸收速率及其貢獻(xiàn)率的影響

圖1(A) 表明，溫度對(duì)藻菌體系吸收氨氮有顯著影響，在30 ℃時(shí)，藻菌體系吸收速率平均為3.367 μg?ɡ-1?h-1，顯著高于其他梯度（< 0.05）。圖1(B) 表明，波吉卵囊藻受溫度影響顯著，在30 ℃時(shí)，波吉卵囊藻吸收速率平均為2.856 μg?ɡ-1?h-1，顯著高于其他梯度（< 0.05）；但溫度過(guò)高或過(guò)低會(huì)抑制其對(duì)氨氮的吸收。溫度對(duì)光合細(xì)菌吸收氨氮的速率有顯著影響（< 0.05），隨溫度升高，光合細(xì)菌對(duì)氨氮吸收速率呈先升后降的變化趨勢(shì)，20 ℃時(shí)吸收速率平均0.727 μg?ɡ-1?h-1，之后有降低趨勢(shì)，35 ℃時(shí)吸收速率平均0.398 μg?ɡ-1?h-1（圖1(C)），表明較低溫度適合光合細(xì)菌對(duì)氨氮的吸收。在30 ℃時(shí)，波吉卵囊藻光合細(xì)菌藻菌體系中，波吉卵囊藻貢獻(xiàn)率最大，為84.8%，光合細(xì)菌貢獻(xiàn)率最?。?5.2%），光合細(xì)菌在35 ℃時(shí)貢獻(xiàn)率達(dá)到最大（67.2%）（圖2）。

凡含一個(gè)相同字母則差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）The data with a same letter indicate no significant difference between them(P > 0.05)

2.2 照度對(duì)藻菌體系氨氮吸收及其貢獻(xiàn)率的影響

圖3(A)可見(jiàn)，照度對(duì)藻菌體系氨氮吸收有顯著影響，在照度為3 500 lx時(shí)平均4.098 μg?ɡ-1?h-1，顯著高于其他梯度（< 0.05）。波吉卵囊藻對(duì)氨氮吸收受照度影響較為明顯，3 500、4 500 lx組的吸收速率顯著優(yōu)于其余梯度（< 0.05），平均值分別為2.745、2.856 μg?ɡ-1?h-1，較暗環(huán)境不利于波吉卵囊藻對(duì)氨氮的吸收（圖3(B)）。隨照度的增加，光合細(xì)菌吸收氨氮的速率呈先升后降變化，照度3 500 lx時(shí)吸收速率最高，為1.354 μg?ɡ-1?h-1，4 500 lx時(shí)吸收速率最低，差異均顯著（< 0.05），為0.512 μg?ɡ-1?h-1，照度過(guò)高或過(guò)低會(huì)抑制光合細(xì)菌對(duì)氨氮等吸收（圖3(C)）。

圖2 不同溫度對(duì)菌、藻氨態(tài)氮吸收貢獻(xiàn)率的影響

凡含一個(gè)相同字母則差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）The data with a same letter indicate no significant difference between them(P > 0.05)

在照度3 500 lx時(shí)，波吉卵囊藻光合細(xì)菌藻菌體系的波吉卵囊藻和光合細(xì)菌貢獻(xiàn)率分別為66.9%和33.1%，且波吉卵囊藻在4 500 lx時(shí)貢獻(xiàn)率最大（84.8%），光合細(xì)菌在2 500 lx時(shí)貢獻(xiàn)率最大（34.5%）（圖4）。

2.3 鹽度對(duì)藻菌體系氨氮吸收及其貢獻(xiàn)率的影響

鹽度對(duì)藻菌體系氨氮吸收有顯著影響，鹽度15組藻菌體系吸收速率平均3.367 μg?ɡ-1?h-1，顯著高于其他組（< 0.01）（圖5(A)）。鹽度對(duì)波吉卵囊藻吸收氨氮的速率有顯著影響，鹽度15組吸收速率平均為2.856 μg?ɡ-1?h-1，顯著高于其他鹽度組（< 0.05），半咸水適合波吉卵囊藻生長(zhǎng)，鹽度過(guò)高和過(guò)低不利于波吉卵囊藻吸收氨氮（圖5(B)）。光合細(xì)菌受鹽度影響較為顯著，鹽度為5時(shí)吸收速率最大，為1.417 μg?ɡ-1?h-1，鹽度為35時(shí)吸收速率最低，為0.105 μg?ɡ-1?h-1，差異均顯著（< 0.05），較低的鹽度適合光合細(xì)菌對(duì)氨氮的吸收，鹽度過(guò)高則抑制吸收（圖5(C)）。鹽度為15時(shí)，波吉卵囊藻光合細(xì)菌藻菌體系中，波吉卵囊藻和光合細(xì)菌吸收氨氮的貢獻(xiàn)率分別為84.8%和15.2%，波吉卵囊藻為氨氮的主要吸收者，鹽度35組波吉卵囊藻貢獻(xiàn)率最大，為93%。鹽度0組光合細(xì)菌貢獻(xiàn)率最大，為85.4%（圖6）。

圖4 照度對(duì)菌、藻氨態(tài)氮吸收貢獻(xiàn)率的影響

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圖6 鹽度對(duì)菌、藻氨態(tài)氮吸收貢獻(xiàn)率的影響

2.4 藻菌體系吸收氨氮的最佳培養(yǎng)條件

菌藻體系正交實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表2、3。圖1、圖3、圖5及表2可見(jiàn)，溫度、鹽度和照度水平為1時(shí)吸收速率分別為2.032、1.755和3.211 μg?ɡ-1?h-1；水平2時(shí)分別為3.367、3.367和4.098 μg?ɡ-1?h-1；水平3時(shí)分別為0.592、2.088和3.367 μg?ɡ-1?h-1；極差值分別為2.775、1.612和0.887 μg?ɡ-1?h-1。菌藻體系氨氮的吸收受溫度影響最大，其次是鹽度，照度最小。菌藻體系吸收氨態(tài)氮的最佳環(huán)境條件為溫度30 ℃，鹽度15，照度3 500 lx。在該環(huán)境條件下，藻菌體系吸收速率（4.098 μg?ɡ-1?h-1）大于單一的藻（1.822 μg?ɡ-1?h-1）和菌（0.628 μg?ɡ-1?h-1）。

表2 正交實(shí)驗(yàn)L9(33)結(jié)果

表3 正交實(shí)驗(yàn)方差分析

3 討論

3.1 溫度對(duì)藻菌體系氨氮吸收的影響

溫度影響微藻和細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖，對(duì)波吉卵囊藻和光合細(xì)菌吸收氨氮的影響顯著。在適宜溫度區(qū)間內(nèi)，隨著溫度的升高，藻菌體系對(duì)氨氮的吸收速率與溫度呈正相關(guān)，但當(dāng)超過(guò)某個(gè)溫度時(shí)，吸收效率陡然降低[26-27]，王志紅等[28]、敖靜等[29]指出，溫度主要通過(guò)影響微藻、細(xì)菌體內(nèi)的酶活性來(lái)影響物質(zhì)代謝，在適宜溫度范圍內(nèi)，微藻、細(xì)菌體內(nèi)酶活性與溫度呈正相關(guān)，物質(zhì)代謝相應(yīng)升高，當(dāng)超出適溫范圍時(shí)，酶活性降低甚至失活，物質(zhì)代謝隨之降低，從而影響微藻和細(xì)菌對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率。本研究中，波吉卵囊藻-光合細(xì)菌藻菌體系在20 ～ 30℃時(shí)，對(duì)氨氮的吸收速率較高，吸收速率為1.910 ～ 3.367 μg?ɡ-1?h-1，其中波吉卵囊藻超過(guò)30℃時(shí)，對(duì)氨氮的吸收效率降低，而光合細(xì)菌在溫度超過(guò)20℃時(shí)吸收效率有降低趨勢(shì)，至35 ℃時(shí)顯著降低，這與我國(guó)南方對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘溫度變化范圍20 ～ 34℃[8]相一致，說(shuō)明波吉卵囊藻與光合細(xì)菌藻菌體系在對(duì)蝦大部分養(yǎng)殖周期中可發(fā)揮良好的去除氨氮作用，適宜充當(dāng)池塘中穩(wěn)定水質(zhì)的“緩沖劑”。

3.2 鹽度對(duì)藻菌體系氨氮吸收的影響

鹽度是影響微藻、細(xì)菌生長(zhǎng)代謝的主要環(huán)境條件之一，隨著環(huán)境鹽度的改變，細(xì)胞內(nèi)部滲透壓隨之改變，藻、菌細(xì)胞膜對(duì)不同離子、其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、代謝廢物的通透性發(fā)生變化，進(jìn)而影響微藻、細(xì)菌的代謝，過(guò)高或過(guò)低的鹽度脅迫會(huì)抑制細(xì)胞正常功能，最終降低微藻和細(xì)菌對(duì)氮的吸收效率[30]。任佳佳等[31]研究表明，鹽度過(guò)高顯著降低波吉卵囊藻的光合作用效率，而在鹽度為10左右的適宜區(qū)間內(nèi)則會(huì)增強(qiáng)其光合作用。何義進(jìn)[32]研究發(fā)現(xiàn)，適宜的鹽度有利于光合細(xì)菌對(duì)氨氮吸收，較高的鹽度會(huì)顯著降低其對(duì)于氨氮的去除效率。低鹽度脅迫下，藻體細(xì)胞內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧，致使光合作用相關(guān)酶活性降低，從而抑制光合效率[33]，高鹽度脅迫下，淡水小球藻（sp）光合作用產(chǎn)物偏向于脂質(zhì)而非蛋白質(zhì)[34-35]，從而降低其對(duì)氨氮的吸收。本研究顯示，鹽度15最適于波吉卵囊藻-光合細(xì)菌藻菌體系對(duì)氨氮的吸收轉(zhuǎn)化，并在鹽度較低和較高時(shí)對(duì)氨氮的吸收數(shù)率也較高，保持在1.197 μg?ɡ-1?h-1以上，這與目前對(duì)蝦養(yǎng)殖多以半咸水養(yǎng)殖和淡水養(yǎng)殖的模式相符。

3.3 照度對(duì)藻菌體系氨氮吸收的影響

照度是影響植物生長(zhǎng)最常見(jiàn)的環(huán)境指標(biāo)，由于光合細(xì)菌與波吉卵囊藻均可進(jìn)行光合作用，照度可通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)光合作用強(qiáng)度和酶活性來(lái)影響物質(zhì)代謝[36]，從而影響藻菌體系對(duì)氨氮的吸收效率，只有在適宜范圍內(nèi)，照度才能維持或提高細(xì)胞的代謝，照度過(guò)低會(huì)使藻和光合細(xì)菌細(xì)胞得不到充足的供能，而當(dāng)照度超過(guò)光飽和點(diǎn)，則會(huì)產(chǎn)生光氧化脅迫，破壞色素體，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[37]，從而抑制其對(duì)氨氮的吸收。楊敏志等[18]研究表明，不利的照度顯著影響波吉卵囊藻繁殖模式，在正常情況下，波吉卵囊藻主要以4似親孢子型進(jìn)行繁殖，而在不利情況下，則以2和3似親孢子型進(jìn)行繁殖，減慢了其增殖速度。文世勇等[38]研究發(fā)現(xiàn)，隨著照度的增加，藻類(lèi)的生長(zhǎng)呈先升后降的趨勢(shì)，與本研究中藻菌體系的結(jié)果相符合。本研究中，波吉卵囊藻-光合細(xì)菌藻菌體系隨著照度的增加，對(duì)氨氮的吸收速率呈先升下降的趨勢(shì)，在3 500 lx時(shí)達(dá)到最大值4.098 μg?ɡ-1?h-1，而即使在沒(méi)有光照的條件下，該藻菌體系吸收速率仍有較高水平，維持在2.212 μg?ɡ-1?h-1以上。鑒于對(duì)蝦養(yǎng)殖中池塘底部難以清理，該藻菌體系適用于維持池塘底部的清潔，有利于對(duì)蝦健康養(yǎng)殖。

3.4 藻菌體系相較于單獨(dú)的藻和菌的優(yōu)勢(shì)

微藻和細(xì)菌廣泛分布于各種水體，是池塘中氨氮的主要吸收者[7-9]。運(yùn)用藻菌體系可顯著降低水體氨氮含量，微藻和細(xì)菌互利共生，細(xì)菌能將大分子的有機(jī)物分解為便于微藻吸收利用的小分子物質(zhì)，細(xì)菌代謝產(chǎn)生的二氧化碳是微藻光合作用的最優(yōu)碳源，微藻光合作用產(chǎn)生的氧可保障細(xì)菌呼吸所需；因此，藻菌體系的氨氮吸收速率較單一的藻、菌快，體系較單一藻、菌更易存活，且藻和菌對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)范圍不同，擴(kuò)寬了藻菌體系的使用范圍，使生產(chǎn)流程更加穩(wěn)定。本研究的預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同比例藻、菌構(gòu)建的藻菌體系對(duì)氨氮的吸收速率均大于單一藻、菌，這與曲美雪等[39]、王書(shū)亞等[40]的結(jié)果一致，且藻菌體系在溫度20 ～ 30 ℃、鹽度5 ～ 25、照度1 500 ～ 4 500 lx條件下均可高效吸收氨氮，較單一的波吉卵囊藻[24]和光合細(xì)菌[15]，其對(duì)氨氮高效吸收的環(huán)境條件區(qū)間更寬，表明藻菌體系對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較單一藻、菌更大，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用藻菌體系進(jìn)行環(huán)境調(diào)控，較單一藻或菌更有應(yīng)用潛力。

3.5 藻菌體系在對(duì)蝦池塘控制氨氮的應(yīng)用建議

波吉卵囊藻和光合細(xì)菌均為對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘常見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)種，通過(guò)人為構(gòu)建養(yǎng)殖池的藻菌體系，可使養(yǎng)殖池生物群落保持相對(duì)穩(wěn)定，通過(guò)調(diào)節(jié)藻菌構(gòu)成比例及各種環(huán)境因子，可優(yōu)化藻菌體系對(duì)水體的凈化能力。陽(yáng)龍江等[41]及劉梅等[24]指出，光合細(xì)菌與波吉卵囊藻對(duì)于氨氮去除效率均較佳。已有研究指出，在對(duì)蝦養(yǎng)殖前中期，細(xì)菌和浮游微藻對(duì)氮吸收的貢獻(xiàn)均不可忽視[25]，自然環(huán)境中細(xì)菌對(duì)溶解態(tài)氮的吸收貢獻(xiàn)率在11% ～ 61%之間[42]。本研究中，波吉卵囊藻對(duì)氨氮吸收的平均貢獻(xiàn)率為63.3%，光合細(xì)菌為36.7%，波吉卵囊藻對(duì)氨氮吸收起主要作用，光合細(xì)菌對(duì)氨氮吸收的貢獻(xiàn)率為6.9% ～ 85.4%，變化范圍較大。波吉卵囊藻和光合細(xì)菌對(duì)于氨氮吸收的最適環(huán)境條件不同，當(dāng)環(huán)境不利于波吉卵囊藻時(shí)，光合細(xì)菌恰處于較好的狀態(tài)；當(dāng)環(huán)境條件不利于光合細(xì)菌時(shí)，波吉卵囊藻對(duì)氨氮的吸收速率較高，從而造成兩者對(duì)吸收氨氮貢獻(xiàn)率的范圍增大。本研究的藻菌體系各組分間形成互補(bǔ)關(guān)系，在養(yǎng)殖池塘不同環(huán)境條件下均可對(duì)氨氮保持較高的吸收水平，有益于對(duì)蝦養(yǎng)殖的健康與穩(wěn)定。本研究表明，溫度30 ℃、鹽度15、照度3 500 lx是藻菌體系吸收氨氮效率最高的環(huán)境條件，吸收氨氮受溫度影響最大，其次為鹽度以及照度。在對(duì)蝦養(yǎng)殖中，可通過(guò)人為搭建大棚或撤下大棚來(lái)控制照度，通過(guò)抽取較低溫度的地下水降低池塘溫度，通過(guò)引進(jìn)海水、添加人工海鹽或加入淡水調(diào)節(jié)鹽度，從而調(diào)節(jié)藻菌體系對(duì)氨氮的吸收效率。

綜上，本研究選用的波吉卵囊藻-光合細(xì)菌藻菌體系對(duì)于氨氮的吸收效率較高，在溫度20 ～ 30 ℃、鹽度5～25、照度1 500 ～ 4 500 lx的條件下均可高效吸收氨氮，環(huán)境條件與對(duì)蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)中的自然條件基本一致，可適用于對(duì)蝦養(yǎng)殖的整個(gè)流程，因此該菌藻體系可用來(lái)調(diào)控和改善對(duì)蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)的水質(zhì)環(huán)境。

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Effects of Environmental Factors on Ammonia Nitrogen Absorption in Microalgal-Bacteria Consortia ofand

ZHANG Han-yi1,2, ZHANG Yu-lei1,2, LI Chang-ling1,2, ZHU Chun-hua1,2, WU Jia-ling1, LU Jia-zheng1, HUANG Xiang-hu1,2

（1.,,524088,; 2.,,518120,）

【】To study the effects of temperature, salinity and illuminance on the ammonia nitrogen absorption characteristics in the consortia ofand. 【】The ammonia nitrogen uptake rates and respective contribution rates of the microalgal-bacterial consortia were measured under different temperatures (15, 20, 25, 30, 35 ℃), illuminance (0, 1 500, 2 500, 3 500, 4 500 lx) and salinity(0, 5, 15, 25, 35) using the stable isotope labeling technique, and the effects of environmental factors on algae-bacteria system absorbing ammonia nitrogen were analyzed by single factor and orthogonal test. 【】The single factor tests showed that temperature, salinity and illuminance had significant effects on the ammonia nitrogen uptake rate of the bacteria-algal complex (< 0.05)，and the absorption rate of ammonia nitrogen was higher under 20 – 30 ℃, salinity 5 – 25, and 1 500 – 4 500 lx, the highest absorption rate were 3.367, 3.367, and 4.098 μg?ɡ-1?h-1. The orthogonal tests showed that the optimal combination of environmental conditions was 30 ℃, salinity 15, and 3 500 lx, with the ammonia nitrogen absorption rate of the consortia, reached 4.098 μg?ɡ-1?h-1. Temperature was the main factor affecting the ammonia nitrogen absorption rate of the consortia, followed by salinity and illuminance. The uptake of ammonia nitrogen in the algal system was greater than that of single bacteria and single algae, andplayed a major role in the uptake of ammonia nitrogen in the system. 【】The microalgal-bacteria consortia in this study can maintain high efficiency of ammonia nitrogen absorption under greater environmental changes, which would have a broad application prospect in the control and improvement of water quality in shrimp culture.

microalgal-bacteria consortia;;; ammonia nitrogen absorption; environmental factor

S968.22；X52

A

1673-9159（2021）06-0001-08

10.3969/j.issn.1673-9159.2021.06.001

張瀚藝，張玉蕾，李長(zhǎng)玲，等. 環(huán)境因子對(duì)波吉卵囊藻-沼澤紅假單胞菌藻菌體系氨氮吸收的影響[J]. 廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2021, 41(6): 1-8.

2021-08-02

廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金（2019KJ149）；廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2020B0202010009）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“藍(lán)色糧倉(cāng)科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)（SQ2020YFD090053-05）；廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目（2018KQNCX110）

張瀚藝（1997―），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樵孱?lèi)資源開(kāi)發(fā)與養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)修復(fù)。E-mail：zhanghanyi07120708@163.com

黃翔鵠（1962―），男，博士，教授。E-mail：huangxh@gdou.edu.cn

（責(zé)任編輯：劉慶穎）