水體凈化小能手之赤紅球菌

水產養殖業有句諺語“養魚先養水”。正所謂“兵馬未動，糧草先行”，養魚第一步不是去買魚，而是養水。水對于魚就像陽光和空氣對于人一樣，是關乎魚生死的因素，其重要性不言而喻。只要水養好了，魚自然也就少生病?？墒悄阒朗裁词丘B水嗎？又該怎么養水？本文可幫助大家了解養水的目的和原理，實現養魚自由。

水中的兩大“隱形殺手”——氨氮和亞硝酸鹽

我們投喂的魚糧以及魚類產生的代謝物 (如糞便等)，水體中的微生物細菌會對這些有機物進行分解，有機物在分解過程中會產生一種有毒的物質——氨氮。氨氮被亞硝化細菌分解后形成毒性稍弱的亞硝酸鹽。我國《漁業水質標準》中規定，養殖水體中氨氮和亞硝酸鹽的質量濃度應分別小于0.2 mg/L和0.1 mg/L，兩者濃度過高會使魚類中毒甚至引發“團滅”。

有研究指出，石斑魚魚苗在氨氮質量濃度大于4.74 mg/L的環境中表現出煩躁不安、易受驚嚇的癥狀，嚴重者在水中劇烈掙扎，身體彎曲、痙攣，死亡時背鰭、胸鰭張開，鰓蓋微張，體色變白；在亞硝酸鹽質量濃度大于200 mg/L的環境中，魚苗4 h后會出現呼吸加快、體色發黑，中毒死亡。而低濃度的氨氮、亞硝酸鹽也會抑制養殖動物的免疫力，從而增加病害暴發的風險。

氨氮和亞硝酸鹽的“克星”——硝化細菌

氨氮和亞硝酸鹽是水體中讓魚類致病或死亡的“罪魁禍首”，能對付這兩個家伙的就是硝化細菌。

硝化細菌是指一類能把有毒的氨和亞硝酸鹽轉變成無毒的硝酸鹽的微生物，并從該氧化過程中獲得能量，同化碳酸根 (CO32?)、碳酸氫根(HCO3?)和二氧化碳 (CO2)，合成細胞物質，屬于化能自養型細菌?？梢?，硝化細菌的厲害之處是形成了一個生態系統，也就是所謂的硝化系統，以自然分解水中的有害物質。據研究報道，定期向養殖水體添加光合細菌、乳酸桿菌、酵母菌、芽孢桿菌、硝化細菌等微生物制劑，可有效降低氨氮、亞硝酸鹽濃度。

然而，硝化細菌有兩個硬傷：生長緩慢，難以在有機物含量高的養殖水體中和異養菌獲得競爭優勢，且對外界環境的變化適應能力差。因此，目前硝化細菌菌劑在水產養殖中并未大范圍推廣應用。

近年來，研究發現有一類既可以凈化水質又可以利用有機物作為碳源的微生物——異養硝化細菌。與自養硝化細菌相比，異養硝化細菌生長快，在有機質含量豐富的養殖水體中可快速繁殖，形成優勢菌，可快速有效降低氨氮和亞硝酸鹽濃度，是水產養殖調控水質的優良研發備選菌種。

水體凈化小能手——赤紅球菌

赤紅球菌 (Rhodococcus ruber) 就是上述異養硝化細菌中的一個“狠角色”。它通過氧化有機物獲得生長的能量和碳源，并利用無機氮或有機氮作為氮源。研究表明，赤紅球菌可降解石油、萜烯類化合物等難以分解的污染物，還可有效去除廢水中的氨氮。

筆者課題組獲得一株赤紅球菌HDRR2Y (已申請發明專利，申請號202010159584.2)。研究發現，該菌株具有良好的去除氨氮、亞硝酸鹽效應，且生長速度快。在發酵過程中，24 h內HDRR2菌株濃度從104CFU/mL增加到109CFU/mL (圖1)。在發酵過程中，菌株的細胞形態從初始的球狀或短桿狀變成長形彎曲桿狀，到了發酵后期，細胞變短，又呈球狀 (圖2)。在養殖水體中添加菌株后，48 h內菌株質量濃度從106CFU/mL增至108CFU/mL，添加菌株3 d后，養殖水體的氨氮和亞硝酸鹽濃度明顯降低，氨氮質量濃度從第 0 天的 15 mg/L降至 5.56 mg/L，去除率為 62.96%；亞硝酸鹽質量濃度從 15 mg/L降至 6.95 mg/L，去除率為 59.37% (圖3)。

圖1 赤紅球菌株HDRR2Y發酵過程中菌濃度變化

圖2 赤紅球菌株HDRR2Y發酵過程中形態變化

圖3 赤紅球菌HDRR2Y對養殖水體氨氮和亞硝酸鹽作用效果

筆者研究了菌株HDRR2Y濃度、溫度、氨氮/亞硝酸鹽濃度、轉速 (水流速度) 和鹽度等 5 種常見的環境因子對 HDRR2Y去除氨氮和亞硝酸鹽的影響。結果顯示，溫度和氨氮濃度可顯著影響HDRR2Y去除氨氮效果 (P<0.05)，溫度和轉速則顯著影響HDRR2Y去除亞硝酸鹽效果 (P<0.05)。此外，研究還顯示，菌株HDRR2Y對環境適應范圍廣，在鹽度為5~40、水溫為10~40 ℃的養殖水體中均能生長，而在水溫25~32 ℃范圍內，其去除氨氮、亞硝酸鹽的效果最佳。

綜上所述，赤紅球菌HDRR2Y屬于異養硝化細菌，可在有機質含量豐富的養殖水體中快速生長，具有較廣的鹽度和溫度適應范圍，可有效降低水體氨氮、亞硝酸鹽濃度，具有較大的應用推廣潛力。

寫在最后

回到開篇的問題：什么是養水？怎么養水？

養水說白了就是養好水生動物的生活環境。想要養好水，硝化細菌少不了。以后萬一發現家中的觀賞魚氨氮/亞硝酸鹽中毒了，除了換水外，還可以添加適量的硝化細菌凈化水質。值得一提的是，硝化細菌喜歡附著在表面粗糙的物體上進行繁殖，因此可以在魚缸中放入粗糙的石頭等裝飾物。與此同時，硝化細菌是一類好氧菌，充足的氧氣對氮循環至關重要。如果魚缸水體里的氧氣充足，可幫助硝化細菌更快地工作和繁殖。此外，硝化細菌最適宜繁殖的溫度是25 ℃左右。最后，整個硝化系統的完善需要1個月左右，急不得。養魚過程中，可定期使用我們的赤紅球菌，不但可以分解糞便和殘餌，清潔水環境，而且可以消除氨氮和亞硝酸鹽，保證魚兒健康。

參考文獻

[1] 鄭樂云. 氨氮和亞硝酸鹽對斜帶石斑魚苗的急性毒性效應[J]. 海洋科學, 2012, 36(5): 81-86.

[2] 李卓佳, 張慶, 陳康德, 等. 應用微生物健康養殖斑節對蝦的研究[J].中山大學學報：自然科學版, 2000(z1): 229-232.

[3] 王雨婷, 周榮翔, 李霽虹, 等. 抗弧菌光合細菌的分離鑒定及對氨氮和亞硝態氮的降解特性[J]. 南方水產科學, 2021,17(5):26-33.

[4] 郝佳, 蔡明城, 陳文博, 等. 幾種微生態制劑對刺參生長和養殖水體水質的影響[J]. 經濟動物學報,2015,19(2):67-73.

[5] 張勝軍, 徐佳佳, 王慧榮, 等. 微生物菌劑強化處理合成萜烯類化合物廢水的研究[J]. 工業水處理, 2015,35(3): 62-65.

[6] 邢清朝, 習彥花, 單勝道, 等.一株高效石油降解菌的篩選及降解性能研究[J]. 浙江科技學院學報,2019, 31(3): 224-230.

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