蔡景波，章　翼，　邵鑫斌，　馬建忠，　張穎茁

（1.浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所，浙江溫州 325005；2.溫州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 溫州 325000；3.浙江省近岸水域生物資源開發(fā)和保護(hù)重點(diǎn)試驗(yàn)室，浙江 溫州 325005）

生物濾料對(duì)海水水族箱快速建立硝化功能的影響

蔡景波1，3，章翼2，邵鑫斌1，3，馬建忠1，3，張穎茁1，3

（1.浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所，浙江溫州 325005；2.溫州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 溫州 325000；3.浙江省近岸水域生物資源開發(fā)和保護(hù)重點(diǎn)試驗(yàn)室，浙江 溫州 325005）

研究考察不同生物濾料對(duì)海水水族箱硝化功能建立速度的影響。結(jié)果表明，選擇的5種生物濾料都能加快海水水族箱建立硝化功能，其中以珊瑚砂為生物濾料的水族箱硝化功能建立時(shí)間最快，需要24 d，其次是陶瓷砂、白砂和石英砂，它們分別需要30，30和44 d。不同生物濾料構(gòu)建的海水水族箱在亞硝化階段差別較小，在硝化階段差異較明顯。

硝化功能；海水水族箱；生物濾料；觀賞魚

文獻(xiàn)著錄格式：蔡景波，章翼，邵鑫斌，等.生物濾料對(duì)海水水族箱快速建立硝化功能的影響 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（12）：2055-2057.

在觀賞水族中，海水觀賞魚由于其色彩艷麗，形態(tài)多姿，在中高檔名貴觀賞魚中大受歡迎［1-2］。但目前海水觀賞魚存在著飼養(yǎng)困難、易死亡、海水獲得難等問(wèn)題，其最主要原因是海水水族箱中硝化功能在水族箱中不易建立，水處理能力較弱，海水水質(zhì)不夠穩(wěn)定［3］。

水族箱的硝化功能建立與否可以通過(guò)測(cè)定水中的不同形態(tài)氮濃度的時(shí)間變化來(lái)判斷。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)水中的濃度出現(xiàn)一個(gè)峰值后被轉(zhuǎn)化為，就表明硝化功能開始建立［4］；當(dāng)濃度持續(xù)增加并出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定峰值后，一個(gè)成熟硝化功能的水族箱就構(gòu)建完畢，這個(gè)時(shí)間越短，說(shuō)明這種生物濾料構(gòu)建的水族箱硝化功能建立越快，而這種生物濾料最應(yīng)該被推薦為在水族箱開缸養(yǎng)水期時(shí)使用。

本文采用天然海水構(gòu)建水族箱，比較研究濾料對(duì)海水水族箱硝化功能建立速度的影響，以期為科研人員和水族愛(ài)好者在構(gòu)建海水水族箱開缸養(yǎng)水期間快速建立一個(gè)穩(wěn)定的硝化系統(tǒng)時(shí)提供參考。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1菌劑

選用法國(guó)科迪BIO DIGEST超級(jí)活性硝化細(xì)菌，接種方法及接種量依據(jù)廠家說(shuō)明。

1.1.2基質(zhì)

選擇珊瑚砂、白砂、陶瓷砂、石英砂、生化棉5種生物濾料。珊瑚砂、白砂、陶瓷砂、石英砂均屬于沉底式，粒徑分別為5～50，1～5，10～20，3～10 cm。生化棉屬于上浮式濾料。生物濾料使用量均為500 g，采用121℃高溫處理0.5 h進(jìn)行滅菌處理。

1.1.3海水

采自浙江溫州洞頭海域，pH值8.0～8.4，鹽度3.1%～3.2%。

1.1.4試驗(yàn)儀器

SEAL AutoAnalyzer 3全自動(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀、YSI 556水質(zhì)分析儀。

1.2處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)水族箱為45 cm×25 cm×20 cm的玻璃缸，盛水量為20 L。試驗(yàn)前用50 mg.L-1KMnO4浸泡消毒72 h。設(shè)置5個(gè)處理組和1個(gè)對(duì)照組，處理組添加珊瑚砂、陶瓷砂、白砂、石英砂、生化棉，對(duì)照組無(wú)基質(zhì)，每組設(shè)2個(gè)重復(fù)。在試驗(yàn)開始階段，分別向處理組和對(duì)照組中投加活性硝化細(xì)菌15 m L和NH4Cl，使初始濃度為10 mg.L-1；試驗(yàn)過(guò)程中利用自動(dòng)控溫和充氣裝置保持水族箱溫度 （25±1）℃，DO＞5 mg.L-1。試驗(yàn)開始后每24 h測(cè)定每個(gè)水族箱濃度；每72 h測(cè)定濃度，取樣后補(bǔ)水至20 L。試驗(yàn)共持續(xù)60 d。

的測(cè)定分別采用次溴酸鹽氧化法、萘乙二胺分光光度法和鎘柱還原法，具體方法參照海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第4部分-海水分析［5］。

2　結(jié)果與分析

2.1NH+4濃度變化

圖1　各處理不同時(shí)間濃度變化

圖2　各處理不同時(shí)間濃度變化

2.3N0-3濃度變化

圖3　各處理不同時(shí)間濃度變化

3　討論

魚類代謝、殘餌、糞便的分解，會(huì)在海水水族箱中產(chǎn)生大量有機(jī)氮廢物，這些廢物經(jīng)過(guò)異養(yǎng)性細(xì)菌快速分解后，會(huì)產(chǎn)生對(duì)魚類毒性巨大的和。通常認(rèn)為，一個(gè)正常的海水水族箱濃度應(yīng)控制在0.1 mg.L-1以下，濃度應(yīng)控制在0.3 mg.L-1以下［7］。在自然水域通過(guò)硝化細(xì)菌的硝化作用維持著整個(gè)氮循環(huán)過(guò)程的平衡，防止水體和的積累而危害魚類的健康。而在海水水族箱這種人工生態(tài)系統(tǒng)中，都需要一段很長(zhǎng)的時(shí)間，才能模擬建立這種硝化細(xì)菌生態(tài)系統(tǒng)［3］。

硝化細(xì)菌是一種自養(yǎng)型細(xì)菌，其作用分兩個(gè)階段完成，第一階段為亞硝化，即氨氧化細(xì)菌將氨氧化為亞硝酸的階段；第二階段為硝化，即亞硝酸鹽氧化細(xì)菌將亞硝酸氧化為硝酸的階段。第二階段是決定反應(yīng)速率的關(guān)鍵階段［8］，控制著硝化作用的整個(gè)過(guò)程［9］。

硝化細(xì)菌需要一定的生長(zhǎng)空間使其附著生長(zhǎng)，所以要提供足夠的菌床，這個(gè)菌床就是生物濾料。因此不同特性的生物濾料對(duì)硝化細(xì)菌的附著有一定的影響。研究表明，試驗(yàn)所選用的5種生物濾料都能加快水族箱硝化功能的速度，但不同濾料之間也存在一定差異，這主要與硝化細(xì)菌的分階段作用機(jī)制及濾料特性有關(guān)。孔小蓉等［10］研究表明，比表面積較大的濾料，有利于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)。本研究同樣驗(yàn)證了這一點(diǎn)。珊瑚砂由于孔隙多，比表面積大，使得珊瑚砂水族箱硝化功能的建立時(shí)間短于其他4種濾料。而生物棉處理的水族箱硝化功能建立所需時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他4種濾料的水族箱，這與生物棉濾料孔大、疏松有關(guān)。生化棉是一種使用范圍很廣的濾材，主要起到生化過(guò)濾的作用，被廣泛應(yīng)用到上濾、外置、內(nèi)濾過(guò)濾器當(dāng)中，但該種濾料占用空間大，硝化能力建立時(shí)間較長(zhǎng)，不宜作為主要的生化過(guò)濾材料使用，可考慮代替過(guò)濾棉使用，發(fā)揮其生化過(guò)濾的作用。在亞硝化階段，除生化棉水族箱較慢外，其余4種濾料的水族箱差異較小，說(shuō)明氨氧化細(xì)菌在這4種沉底式濾料上均有良好的附著性。在硝化階段，不同濾料差別較明顯，原因可能有：（1）氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌先后發(fā)生作用并爭(zhēng)奪附著空間，試驗(yàn)加入的氮源為NH4Cl，氨氧化細(xì)菌首先作用，待水中升高后，亞硝酸鹽氧化細(xì)菌才發(fā)揮作用，其附著空間已受到限制；（2）亞硝酸鹽細(xì)菌附著能力和生長(zhǎng)速度受濾料性質(zhì)不同的影響。水族箱中濃度的增加較滯后，同樣是由于氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌作用的先后引起。

4　小結(jié)

生物濾料對(duì)水族箱硝化系統(tǒng)的建立過(guò)程有顯著的影響，添加生物濾料可以加快海水水族箱建立硝化功能，其中以珊瑚砂為生物濾料的水族箱硝化功能建立時(shí)間最快，需要24 d，其次是陶瓷砂、白砂和石英砂，分別需要30，30和44 d。不同生物濾料構(gòu)建的海水水族箱在亞硝化階段差別較小，在硝化階段差異較明顯。

本研究的硝化功能建立，主要是為消除氨氮和亞硝酸鹽對(duì)魚類的危害。雖然硝酸鹽對(duì)魚類的危害遠(yuǎn)不及氨氮和亞硝酸鹽，但硝態(tài)氮達(dá)到安全濃度50 mg.L-1以上時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致海水養(yǎng)殖魚類生長(zhǎng)速度減緩，易患白點(diǎn)病，以及成活率及繁殖力降低［11］等。今后可研究利用反硝化和大型藻類去除水族箱中的硝酸鹽，從而進(jìn)一步穩(wěn)定水族箱的水質(zhì)。

［1］ Colette W，Michelle T，Edmund G，et al.The global trade in marine ornamental species［J］.UNEP-WCMC Biodiversity Series，2003，17：3-6.

［2］ Martin A，Moe J R.The marine aquarium reference：systems and invertebrates［M］.Florida：Green Turtle Publications，1989：182-185.

［3］ 劉煒明，林榮澄，蔡立哲.海水觀賞水族缸中不同掛膜法對(duì)氮轉(zhuǎn)化的影響 ［J］.臺(tái)灣海峽，2005，25（4）：521-525.

［4］ 劉冉，周洋，宋志文，等.硝化細(xì)菌對(duì)海參養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)的凈化效果 ［J］.河北漁業(yè)，2012（2）：15-18.

［5］ 全國(guó)海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第4部分：海水分析 ［M］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［6］ 杰米里，蓋伊.完美水族箱-水族箱和觀賞魚完全指導(dǎo)手冊(cè) ［M］.斯克瑞來(lái)克，譯.北京：世界圖書出版公司，2007.

［7］ 王婷.海水觀賞魚飼養(yǎng)手冊(cè) ［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

［8］ 有馬啟，田村學(xué)造.生物凈化環(huán)境技術(shù) ［M］.郭麗華，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

［9］ Eckenfelder W W.Industrialwater pollution control［M］.3 rd ed.New York：Mcgraw-Hill Gompanise INC，2000.

［10］ 孔小蓉，宋志文，周洋，等.不同基質(zhì)構(gòu)建海水水族箱硝化功能建立過(guò)程的比較研究 ［J］.河北漁業(yè)，2009（12）：11-14.

［11］ 劉鷹，曲克明.封閉循環(huán)水養(yǎng)殖-新理念.新技術(shù).新方法 ［M］.北京：現(xiàn)代教育出版社，2009.

（責(zé)任編輯：張瑞麟）

S 964.9

A

0528-9017（2015）12-2055-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20151245

2015-06-19

溫州市水產(chǎn)增養(yǎng)殖技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目 （C20120004-04）

蔡景波 （1983-），男，浙江蒼南人，工程師，碩士，從事海洋生態(tài)方面的工作。E-mail：jingbocai@163.com。