光合细菌在水产养殖上的应用性研究成果

光合细菌又称光养细菌,是能进行光合作用的一群原核生物。广泛分布于湖泊、海洋、土壤中,是地球上最古老的生物之一。

人类对光合细菌的认识始于19世纪30年代。我国早在20世纪50年代就对光合细菌进行了一些基础理论研究,1987年11月在上海召开的“第一届光合细菌国际学术会议”大大推动了我国光合细菌的基础性研究、应用研究也取得很大的进展,诸多研究结果表明,光合细菌在农业、环保、医药等方面均有较高的应用价值。现已恬的光合细菌包括1目、2亚目、4科、19属共约49种,其中应用于水产养殖中较多的是红色无硫菌科,一般以紫色非硫细菌和紫硫细菌较为普遍。近20年来,以小林正泰(1981)、小川静夫(1985)等人为代表的一批学者首先把它应用于高浓度有机废水处理,并把它作为优质饲料和饵料,开展了水产、畜牧养殖等多方面实验。取得了显著成效。此后,我国学者亦于近年对光合细菌在水产上的应用进行了多方面的研究。

1、优化水质,改善养殖环境
在人工养殖环境中,生物密度大,是自然界的几倍甚至几十倍,并且由于施肥、投饵及水生物排泄物造成的污染相当严重,从而导致水产动物缺氧、生病乃至死亡。遇到这种情况,一般需马上换水,但采用换水难以保持池塘水的适当肥度,且受水源水质情况的限制,在解决水质的问题上,效果往往不能令人满意。而光合细菌是光能异氧菌,能在厌氧光照和耗氧黑暗两种不同条件下,以水中的有机物作为自身繁殖的营养源,迅速分解利用水中的氨态氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质,以及水产动物的饵料及粪便,有利于藻类和浮游动物数量的增加,起到保护和净化水体水质的作用。
目前,光合细菌作为养殖水质净化剂,在国内外均已进入生产性应用阶阶段。日本、东南亚各国和我国的养虾池和养鱼池均已普遍投放光合细菌来改善水质,并取得了明显效果。于伟君等(1991)以每平方米水面用1.5ml的光合细菌,拌入泥沙后撤于虾池中,30h后,氨态氮比对照组降低了0.08-0.4mg/L,并减少换水量多达30%。马述法等(1989)每天向无沙养鳖池中泼洒2mg/L的光合细菌,可使氨态氮比对照组降低21.33mg/L,溶解氧增加1.02mg/L。何筱沽等(1997)每10天向花鲈池中泼洒一次光合细菌,浓度为10mg/L、20mg/L、30mg/L,结果,池中的亚硝酸盐含量比对照组池降低0.080-0.086mg/L,氨态氮降低0.100-0.125mg/L。王绪峨(1994)等在扇贝育苗期减少换水量的1/3,每天泼洒光合细菌2-6mg/L,氨态氮降低0.004-0.012mg/L,PH降低0.05-0.07。田晓琴等人(1998)报道了光合细菌在室温养鳖中的应用。实验用光合细菌菌液主要由球形红假单胞菌组成。每天饲料中添加4%的光合细菌液20-40ml/m3,结果实验池的溶氧比对照池高,化学耗氧量、氨氮和硫化物比对照池低。实验组与对照组相比,稚鳖组氨氮降低了0.9-1.07mg/L,幼鳖组降低了0.07-0.24mg/L。战培荣等研究中还发现,在水中游离的光合细菌细胞不如经固化的光合细菌细胞发挥作用更持久,后者改善水质和促进鱼类生长的效果更明显。据王育锋(1992)报道,使用浓度为5.0×1010个细胞/ml的红假单胞菌菌液作为饲料添加剂,每千克饲料加原液0.4-0.8ml,每天2次,加水稀释后拌入多微饲料酵母配成的饲料中,每25天泼洒1次光合细菌菌液,使水中光合细菌浓度为3×106个细胞/ml。结果,上午8时实验池的溶氧比对照池高70.8%;17时实验池的溶氧比对照池高31.6%。杨绍斌(2004)用复合光合细菌去除水中氨态氮、硫化氢,当复合光合细菌投放量达到1.5%时,总氮量下降了83.5%,当其投放量达到2%时,总氮量不再下降,说明已达到最佳去除效果,试验结果表明复合光合细菌对鱼塘水中的氨态氮、硫化氢有较好的去除作用。

2、用于水产动物幼体培育
光合细菌可直接或间接用作鱼、虾蟹类育苗中的初期饵料。鱼苗培育成败的关键在于充足的开口饵料。在育苗池中施放的光合细菌可被浮游动物捕食,而浮游动物又作为各种鱼类的开口饵料,被鱼苗摄食,从而能大幅度提高鱼苗的成活率。王绪峨(1994)分别在对虾、扇贝育苗中,利用光合细菌和单胞藻混合投喂,明显地提高了幼体成活率,用光合细菌和单胞藻混合投喂扇贝亲贝,则能提高亲贝性腺指数,促进性腺发育。
此外,光合细菌对幼体的生长、变态和提高成活率也有明显效果。李光龙等(1993)用光合细菌投喂虾苗,苗种存活率提高30%,变态率提高10%;郭庆文(1993)在大棚虾苗培育中应用光合细菌一个月,虾苗存活率提高11%,体长增加18.2%;刘中等(1995)用光合细菌投喂鲢鳙鱼苗,存活率提高13.5%,体长增加24%。据王育锋报道,用光合细菌培养鲢等夏花鱼种,鱼种每667m2产量提高90.9%。丁美丽等(1993)报道从栉孔扇贝幼体开始的12d补充光合细菌,幼体平均增长量为5.91-6.6μm,对照组为4.8μm,发育成稚贝数比对照组增加43.2%-62.0%。庞金钊等(1994)应用光合细菌进行生产性河蟹育苗试验,变态率提高了11.6%。

3、作为动物性生物饵料的饵料
有研究表明,光合细菌的菌体无毒,营养丰富,蛋白质含量高达64.1%-66%,脂肪7.18%,粗纤维2.78%,碳水化合物23.0%,灰分4.28%,每克干菌体相当于21KJ热量。PSB不仅蛋白质丰富,而且氨基酸组成齐全,光合细菌蛋白水解后,其氨基酸含量(%)为:Asp9.7-12.8;Thr6.6-7.4;Ser5.2-5.5;Glul0.7-12.8;Gly9.0-10.1;Alal1.0-13.1;Cys0.4;Val6.2-6.8;Met0.8-2.8;Ile3.7-4.7;Lue8.5-8.8;Phe3.9-4.5;Lys4.3-5.1;His1.8;Arg4.5-5.5;Pro5.2-5.5;Tyr2.4-2.9。
轮虫、枝角类、丰年虫等浮游动物是养殖业中常用的饵料。由于光合细菌营养非常丰富且个体较小,因此是枝角类和轮虫等饵料生物最适宜的饵料之一。
朱厉华等(1997)用光合细菌混以藻类培养轮虫,轮虫的增殖率明显高于单一的藻类、酵母培养组;小林正泰(1981)将光合细菌与酵母、小球藻三者对枝角类、轮虫的增殖效果进行比较,结果以光合细菌为好。王金秋等(1999)报道,养殖水体因投喂光合细菌,水体中的枝角类和昆虫生长繁殖速度加快,数量增加。张明等(1999)证明,用光合细菌培养的枝角类数量是酵母和小球藻培养的2-4倍;培养的蚤和轮虫的氨基酸含量明显增加,品质也更加接近天然生长的浮动物。许兵(1992)用球型红细菌的新鲜培养物,混以青岛大扁藻和海洋酵母培养的轮虫,也高于光合细菌和海洋酵母混合培养的轮虫。

4、作为饲料添加剂
光合细菌不仅具有刺激鱼的非特异性免疫功能,投高鱼的免疫力,还可促进鱼的生长。所以可作为饲料添加剂应用。其原因可能与光合细菌菌体成分有关,光合细菌菌体营养丰富,蛋白质含量高达60%以上;且富含生物素,如维生素B12和辅酶Q10具有多种生理功能,包括可明显提高人和动物的免疫能力。王鉴等(1994)用光合细菌作饵料添加剂投喂轮虫,日增殖率平均提高3.5%。战培荣(1995)用固定化或游离光合细菌在1.3kg/m3条件下喂养鲤鱼30d,体重比对照组增加21.3%,体长增加15%,存活率提高4.25%。李勤生(1998)报道了以光合细菌作为饲料添加剂,饲养团头鲂、草鱼均取得明显的捉生长效果,团头鲂鱼种日增重率和总增重率分别是对照组的4.71倍和5.1倍,草鱼种日增重率和总增重率分别为对照组的3.2倍和2.5倍。刘中等(1995)以光合细菌作为成鱼养殖饲料添加剂,经两个月投喂,出塘试验池的鲤鱼每667m2增产11.7%,罗非鱼每667m3增产44.8%。黄均等(2000)在养殖水体中泼洒光合细菌1-2mg/L,对虾产量增加11.65%-21.35%;于伟军等(1991)用红假单胞菌作对虾的饲料添加剂,产量增加21.7%-34.7%。

5、预防疾病
研究和试验证明,光合细菌对许多鱼虾病害有防治效果。例如鲤鱼烂鳃病、金鱼水霉病、鳗鱼赤霉病与水霉病、黑绸擦伤病,对虾烂尾病等的防治效果可达100%。据中国科学院生物工作研究所试验,应用光合细菌可使虾苗成活率由27%-30%提高到50%-77%,且病苗消失,出苗整齐,虾苗强壮;当成虾受到暴发性虾病流行的严重威协时,使用光合细菌40d,成活率就比对照组提高18.3%。达到31.6%-39.2%,从而实现大幅度增产。杨绍斌等(2005)实验证明,央有臭氧配合下,随着光合细菌投放量的增加,患病鱼数量呈递减趋势,当光合细菌投放量达到1%时,即可有效预防观赏鱼烂鳃病和水霉病。李勤生(1995)用光合细菌(稀释)浸泡患有烂鳃病的鲤、水霉病的金鱼10-15min,这些鱼都全部存活。崔竞进等(2000)报道,投喂光合细菌的中国对虾幼体肠道内致病减少。黄美珍等(1995)实验证明,光合细菌的营养还可通过光食物链的传递促进幼虾的生长,光合细菌还能放出抗病性的胰蛋白酶,提高幼虾抗病能力,降低发病率和死亡率。

6、光合细菌的应用前景
21世纪,生物工程全面发展,生物技术广泛应用,光合细菌便成为生物工程中最具前景的领域,将对人类生存产生巨大的影响。光合细菌在水产养殖业的作用可总结为10个字:清污、防病、营养、高效、环保。光合细菌以其独特的生理功能和高营养价值,在水产养殖业中有着广阔的应用前景。

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