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硝化细菌(Nitrifying bacteria)包括亚硝化菌(Nitrite bacteria)、硝化菌(Nitrate bacteria)两个生理菌群,在自然界氮循环中发挥着重要功能,其生长特点是需要表面积大的附着载体,同时需要一定的成熟期(两周左右)。而人造水草有很大的比表面积(2000m<2>/m<3>),可作为微生物良好的附着、固定载体。本试验通过从本土养殖环境中分离得到纯种硝化细菌,研究人造水草固定硝化细菌的技术,将养殖初期水体中的氨氮、亚硝酸氮控制在较低水平,为对虾生长提供良好的环境,为室内对虾集约化养殖的水质净化提供参考依据。
经反复初步分离筛选,采用琼脂平板纯化分离技术从对虾养殖环境中得到5株优势纯种亚硝化菌和3株优势纯种硝化菌,并进行格兰氏染色作初步观察。分离得到几株亚硝化菌在琼脂平版上长出的菌落大小为约0.3~0.8mm,而硝化菌菌落约0.5~1.0mm。分离得到的硝化细菌大部分呈杆状,亚硝化菌细胞长约0.5~1.0μm,而硝化菌细胞长约1.0~1.5μm。设计一套简易培养系统培养分离得到的几种硝化细菌,根据培养结果选出其中最具优势的亚硝化菌和硝化菌,同时检验应用该模式进行硝化细菌培养的效果。培养结果表明,初筛的几株硝化细菌基本上都有较强的生长和代谢能力。通过比较细菌生长能力和硝化能力筛选出Y105和X101分别是初筛的几株亚硝化菌和硝化菌中最具优势的菌株。培养结果也证明了所设计的简易培养模式是简单有效的。亚硝化菌富集培养时间为13~19d,硝化菌为6~12d左右,这期间可以不需要补加培养基,也不需要调整pH值,只要保证适宜的温度和溶解氧,就可以得到较高密度(约10<6>~10<8>cell/ml)的亚硝化菌和硝化菌。结果说明从养殖环境中可以分离得到高效硝化细菌。
研究了在人造水草上进行硝化细菌固定化的最佳条件。以细菌初始接种密度、固定化时间、固定化人造水草选材、固定化pH、固定化温度为研究对象进行正交实验设计,得出这些条件因子对硝化细菌固定化效果的影响。实验结果表明,当用3号人造水草作为生长基质、接种密度为10<5>cell/ml、温度30℃、pH为7的条件下固定生长16d,每g人造水草上的亚硝化菌可达8.4×10<9> cells;而当用3号人造水草作为生长基质、接种密度为10<4>cell/ml、温度30℃、pH为10的条件下固定生长16d,每g人造水草上的亚硝化菌可达4.8×10<9> cells。这说明通过硝化细菌固定化技术有可能大大提高养殖水体中局部硝化细菌的密度。正交实验结果方差分析表明,固定化时间对亚硝化菌和亚硝化菌在人造水草上的固定化效果均有显著影响。
研究了固定硝化细菌的人造水草在室内对虾养殖中的使用效果。结果发现,整个养殖期间,对照池中氨氮浓度相对较高,与其它3口试验池差异显著(P<0.01)。在养殖试验初始4d,采用未固定硝化细菌的人造水草的对照池,亚硝酸氮一直上升,最高值达到0.91mg/l,而投加固定硝化细菌的人造水草的实验池则从试验开始便一直快速下降。试验结果表明固定硝化细菌的人造水草硝化能力较强,前期促进了对虾生长,缩短了对虾生长延滞期4d左右。但在养殖试验后期,使用固定硝化细菌的人造水草实验组与未使用硝化细菌固定的对照组对虾生长没有显著差异,这可能与对虾放养密度偏低,未能充分发挥固定硝化细菌的人造水草的净水功效有关。