濾料對(duì)海水水族箱硝化功能建立速度的影響比較,漁業(yè)論文

濾料對(duì)海水水族箱硝化功能建立速度的影響比較,漁業(yè)論文在觀賞水族中，海水觀賞魚由于其色彩艷麗，形態(tài)多姿，在中高檔珍貴觀賞魚中大受歡迎[1-2].但當(dāng)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能夠通過(guò)測(cè)定水中的不同形態(tài)氮濃度的時(shí)間變化來(lái)判定。一般來(lái)講，當(dāng)水中的NO-2濃度出現(xiàn)一個(gè)峰值后被轉(zhuǎn)化為NO-3,就表示清楚硝化功能開(kāi)場(chǎng)建立[4];當(dāng)NO-3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，講明這種生物濾料構(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(kāi)缸養(yǎng)水期時(shí)使用。本文采用天然海水構(gòu)建水族箱，比擬研究濾料對(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喜好者在構(gòu)建海水水族箱開(kāi)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材料與方式方法1.1材料1.1.1菌劑選用法國(guó)科迪BIODIGEST超級(jí)活性硝化細(xì)菌，接種方式方法及接種量根據(jù)廠家講明。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5~50,1~5,10~20,3~10cm.生化棉屬于上浮式濾料。生物濾料使用量均為500g,采用121℃高溫處理0.5h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SEALAutoAnalyzer3全自動(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀、YSI556水質(zhì)分析儀。1.2處理設(shè)計(jì)試驗(yàn)水族箱為45cm25cm20cm的玻璃缸，盛水量為20L.試驗(yàn)前用50mgL-1KMnO4浸泡消毒72h.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(kāi)場(chǎng)階段，分別向處理組和對(duì)照組中投加活性硝化細(xì)菌15mL和NH4Cl,使NH+4初始濃度為10mgL-1;試驗(yàn)經(jīng)過(guò)中利用自動(dòng)控溫和充氣裝置保持水族箱溫度〔251〕℃，DO5mgL-1.試驗(yàn)開(kāi)場(chǎng)后每24h測(cè)定每個(gè)水族箱NH+4,NO-2濃度；每72h測(cè)定NO-3濃度，取樣后補(bǔ)水至20L.試驗(yàn)共持續(xù)60d.1.3分析方式方法NH+4,NO-2,NO-3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復(fù)原法，詳細(xì)方式方法參照海洋監(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濃度變化從圖1可知，各處理NH+4濃度均呈下降趨勢(shì)，但下降速度存在差異。試驗(yàn)進(jìn)行5d后，陶瓷砂、白砂、珊瑚砂中的NH+4濃度由10.0mgL-1降至0.1mgL-1下面；石英砂需要6d,生化棉需要15d;對(duì)照組NH+4下降速度最慢，需要45d才能降至0.1mgL-1下面。隨后各處理的水族箱NH+4濃度出現(xiàn)一定波動(dòng)，但均保持在0.13mgL-1下面。2.2NO-2濃度變化從圖2可知，各處理的NO-2濃度均呈先快速升高，而后維持一段時(shí)間峰值后下降的趨勢(shì)。試驗(yàn)進(jìn)行8d后，陶瓷砂、白砂和珊瑚砂處理中的NO-2濃度到達(dá)峰值，分別為10.01,10.07和10.22mgL-1,隨后開(kāi)場(chǎng)下降，分別在28,25和23d時(shí)降至安全濃度〔0.1gL-1〕下面，并一直維持在這里濃度水平直至試驗(yàn)結(jié)束；石英砂和生化棉處理的NO-2濃度分別在10和18d時(shí)到達(dá)峰值，分別為10.52和10.54mgL-1,此后開(kāi)場(chǎng)下降，分別在40和52d降至0.1mgL-1下面。對(duì)照組NO-2濃度呈現(xiàn)先快速后緩慢的上升趨勢(shì)，未出現(xiàn)下降經(jīng)過(guò)，在28d時(shí)快速升至7.66mgL-1后，緩慢升至8.80mgL-1,最后趨于穩(wěn)定。2.3NO-3濃度變化從圖3可知，前8d,各處理的NO-3濃度基本維持在海水初始濃度2mgL-1左右。之后，珊瑚砂、陶瓷砂、白砂和石英砂處理中NO-3濃度呈快。速上升趨勢(shì)，但上升速度存在明顯差異。珊瑚砂處理在24d時(shí)到達(dá)峰值11.89mgL-1,之后基本維持不變。陶瓷砂、白砂和石英砂處理的上升速度略小于珊瑚砂，分別在30,30和44d時(shí)分別到達(dá)峰值11.59,12.09和11.67mgL-1,之后基本維持不變。生化棉處理的NO-3濃度在21d時(shí)才開(kāi)場(chǎng)快速上升，56d時(shí)到達(dá)峰值11.73mgL-1.對(duì)照組在試驗(yàn)期內(nèi)未出現(xiàn)顯著變化，濃度始終在初始濃度水平。圖33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)魚類毒性宏大的NH+4和NO-2[6].通常以為，一個(gè)正常的海水水族箱NH+4濃度應(yīng)控制在0.1mgL-1下面，NO-2濃度應(yīng)控制在0.3mgL-1下面[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)經(jīng)過(guò)的平衡，防止水體NH+4和NO-2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。第二階段是決定反響速率的關(guān)鍵階段[8],控制著硝化作用的整個(gè)經(jīng)過(guò)[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。因而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。研究表示清楚，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)?？仔∪氐萚10]研究表示清楚，比外表積較大的濾料，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，比外表積大，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，講明氨氧化細(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，不同濾料差異不同較明顯，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)參加的氮源為NH4Cl,氨氧化細(xì)菌首先作用，待水中NO-2升高后，亞硝酸鹽氧化細(xì)菌才發(fā)揮作用，其附著空間已遭到限制；〔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NO-3濃度的增加較NO-2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)的建立經(jīng)過(guò)有顯著的影響，添加生物濾料能夠加快海水水族箱建立硝化功能，華而不實(shí)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24d,其次是陶瓷砂、白砂和石英砂，分別需要30,30和44d.不同生物濾料構(gòu)建的海水水族箱在亞硝化階段差異不同較小，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。固然硝酸鹽對(duì)魚類的危害遠(yuǎn)不及氨氮和亞硝酸鹽，但硝態(tài)氮到達(dá)安全濃度50mgL-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，以及成活率及繁衍力降低[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，進(jìn)而進(jìn)一步穩(wěn)定水族箱的水質(zhì)。以下為參考文獻(xiàn)：[1]ColetteW,MichelleT,EdmundG,etal.Theglobaltradeinmarineornamentalspecies[J].UNEP-WCMCBiodiversitySeries,2003,17:3-6.[2]MartinA,MoeJR.Themarineaquariumreference:systemsandinvertebrates[M].Florida:GreenTurtlePublications,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)，2020〔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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