鱼池光合菌的使用和功效，水体净化小能手之赤红球菌
“我家的金鱼充血了，怎么回事？”
“我家的孔雀鱼趴缸了，咋整？”
“我家的神仙鱼暴毙了，为什么啊？”
鱼友们经常会有以上类似的疑惑。虽然导致鱼类生病或死亡的原因有很多，但水质差是最常见的原因之一。水产养殖业有句谚语“养鱼先养水”。正所谓“兵马未动，粮草先行”，养鱼第一步不是去买鱼，而是养水。水对于鱼就像阳光和空气对于人一样，是关乎鱼生死的因素，其重要性不言而喻。只要水养好了，鱼自然也就少生病。可是你知道什么是养水吗？又该怎么养水？本文可帮助大家了解养水的目的和原理，实现养鱼自由。
水中的两大“隐形杀手”——氨氮和亚硝酸盐
我们投喂的鱼粮以及鱼类产生的代谢物 (如粪便等)，水体中的微生物细菌会对这些有机物进行分解，有机物在分解过程中会产生一种有毒的物质——氨氮。氨氮被亚硝化细菌分解后形成毒性稍弱的亚硝酸盐。我国《渔业水质标准》中规定，养殖水体中氨氮和亚硝酸盐的质量浓度应分别小于0.2 mg/L和0.1 mg/L，两者浓度过高会使鱼类中毒甚至引发“团灭”。
有研究指出，石斑鱼鱼苗在氨氮质量浓度大于4.74 mg/L的环境中表现出烦躁不安、易受惊吓的症状，严重者在水中剧烈挣扎，身体弯曲、痉挛，死亡时背鳍、胸鳍张开，鳃盖微张，体色变白；在亚硝酸盐质量浓度大于200 mg/L的环境中，鱼苗4 h后会出现呼吸加快、体色发黑，中毒死亡。而低浓度的氨氮、亚硝酸盐也会抑制养殖动物的免疫力，从而增加病害暴发的风险。
氨氮和亚硝酸盐的“克星”——硝化细菌
氨氮和亚硝酸盐是水体中让鱼类致病或死亡的“罪魁祸首”，能对付这两个家伙的就是硝化细菌。
硝化细菌是指一类能把有毒的氨和亚硝酸盐转变成无毒的硝酸盐的微生物，并从该氧化过程中获得能量，同化碳酸根 (CO32−)、碳酸氢根(HCO3−)和二氧化碳 (CO2)，合成细胞物质，属于化能自养型细菌。可见，硝化细菌的厉害之处是形成了一个生态系统，也就是所谓的硝化系统，以自然分解水中的有害物质。据研究报道，定期向养殖水体添加光合细菌、乳酸杆菌、酵母菌、芽孢杆菌、硝化细菌等微生物制剂，可有效降低氨氮、亚硝酸盐浓度。
然而，硝化细菌有两个硬伤：生长缓慢，难以在有机物含量高的养殖水体中和异养菌获得竞争优势，且对外界环境的变化适应能力差。因此，目前硝化细菌菌剂在水产养殖中并未大范围推广应用。
近年来，研究发现有一类既可以净化水质又可以利用有机物作为碳源的微生物——异养硝化细菌。与自养硝化细菌相比，异养硝化细菌生长快，在有机质含量丰富的养殖水体中可快速繁殖，形成优势菌，可快速有效降低氨氮和亚硝酸盐浓度，是水产养殖调控水质的优良研发备选菌种。
水体净化小能手——赤红球菌
赤红球菌 (Rhodococcus ruber) 就是上述异养硝化细菌中的一个“狠角色”。它通过氧化有机物获得生长的能量和碳源，并利用无机氮或有机氮作为氮源。研究表明，赤红球菌可降解石油、萜烯类化合物等难以分解的污染物，还可有效去除废水中的氨氮。
笔者课题组获得一株赤红球菌HDRR2Y (已申请发明专利，申请号202010159584.2)。研究发现，该菌株具有良好的去除氨氮、亚硝酸盐效应，且生长速度快。在发酵过程中，24 h内HDRR2菌株浓度从104CFU/mL增加到109CFU/mL (图1)。在发酵过程中，菌株的细胞形态从初始的球状或短杆状变成长形弯曲杆状，到了发酵后期，细胞变短，又呈球状 (图2)。在养殖水体中添加菌株后，48 h内菌株质量浓度从106CFU/mL增至108CFU/mL，添加菌株3 d后，养殖水体的氨氮和亚硝酸盐浓度明显降低，氨氮质量浓度从第 0 天的 15 mg/L降至 5.56 mg/L，去除率为 62.96%；亚硝酸盐质量浓度从 15 mg/L降至 6.95 mg/L，去除率为 59.37% (图3)。
图1 赤红球菌株HDRR2Y发酵过程中菌浓度变化
图2 赤红球菌株HDRR2Y发酵过程中形态变化
图3 赤红球菌HDRR2Y对养殖水体氨氮和亚硝酸盐作用效果
笔者研究了菌株HDRR2Y浓度、温度、氨氮/亚硝酸盐浓度、转速 (水流速度) 和盐度等 5 种常见的环境因子对 HDRR2Y去除氨氮和亚硝酸盐的影响。结果显示，温度和氨氮浓度可显著影响HDRR2Y去除氨氮效果 (P<0.05)，温度和转速则显著影响HDRR2Y去除亚硝酸盐效果 (P<0.05)。此外，研究还显示，菌株HDRR2Y对环境适应范围广，在盐度为5~40、水温为10~40 ℃的养殖水体中均能生长，而在水温25~32 ℃范围内，其去除氨氮、亚硝酸盐的效果最佳。
综上所述，赤红球菌HDRR2Y属于异养硝化细菌，可在有机质含量丰富的养殖水体中快速生长，具有较广的盐度和温度适应范围，可有效降低水体氨氮、亚硝酸盐浓度，具有较大的应用推广潜力。
写在最后
回到开篇的问题：什么是养水？怎么养水？
养水说白了就是养好水生动物的生活环境。想要养好水，硝化细菌少不了。以后万一发现家中的观赏鱼氨氮/亚硝酸盐中毒了，除了换水外，还可以添加适量的硝化细菌净化水质。值得一提的是，硝化细菌喜欢附着在表面粗糙的物体上进行繁殖，因此可以在鱼缸中放入粗糙的石头等装饰物。与此同时，硝化细菌是一类好氧菌，充足的氧气对氮循环至关重要。如果鱼缸水体里的氧气充足，可帮助硝化细菌更快地工作和繁殖。此外，硝化细菌最适宜繁殖的温度是25 ℃左右。最后，整个硝化系统的完善需要1个月左右，急不得。养鱼过程中，可定期使用我们的赤红球菌，不但可以分解粪便和残饵，清洁水环境，而且可以消除氨氮和亚硝酸盐，保证鱼儿健康。
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徐煜, 胡晓娟, 张淞, 徐武杰, 苏浩昌, 文国樑, 曹煜成*. [J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20220044. （点击论文题目可了解研究详情。）
撰文 | 徐煜
编辑 | 章丽萍