24 卷刘梅等 867 南美白对虾是目前世界上养殖产量最高的三大虾类之一, 中国是全球最大养殖生产国. 随着养殖技术不断进步, 养殖密度越来越大, 尤其是后期水体中氨氮和亚硝态氮超标, 造成虾体免疫力下降病害频发, 引起巨大经济损失 [-2], 同时富含氮磷的养殖尾水未经处理排放到周边水体,

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盎拥万
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1 DOI: /j.cnki x 应用与环境生物学报 Chin J Appl Environ Biol 208,24 ( 4 ) : 微藻在南美白对虾养殖废水中的生长及净化效果 * 刘梅原居林何海生 2 倪蒙顾志敏, 2** 农业部淡水渔业健康养殖重点实验室, 浙江省淡水水产遗传育种重点实验室, 浙江省淡水水产研究所湖州上海海洋大学水产与生命科学学院上海摘要为了解不同微藻对南美白对虾养殖尾水的净化作用, 通过室内微藻培养试验, 分析 8 株微藻在南美白对虾养殖尾水中的生长性能及不同时间内其对氮磷的去除效果. 结果表明,8 株藻均能在南美白对虾养殖尾水中生长, 其中铜绿微囊藻衣藻和蛋白核小球藻生长较好, 平均相对生长速率分别为和种藻对总氮 (TN) 总磷 (TP) 的去除效果差异较大, 其中铜绿微囊藻衣藻和蛋白核小球藻对 TN 去除效果较好, 培养结束时去除率分别达到 74% 69% 和 60%; 铜绿微囊藻和衣藻均具有较好的 TP 去除效果, 去除率达 60% 以上, 其次为蛋白核小球藻. 不同藻类对不同形态氮的吸收存在较大差异, 铜绿微囊藻和衣藻具有较好的硝态氮去除效果, 去除率达到 70% 左右 ; 衣藻对氨氮具有较快且持久的去除率, 去除率高达 00%, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻稍慢, 而斜生栅藻针杆藻和舟形藻最慢, 在培养 6 d 后, 去除率均达到 90% 以上 ; 隐藻和蛋白核小球藻对亚硝态氮具有较好的去除效果, 培养至第 8 天时即达到 80% 的去除率, 且隐藻去除效果较持久. 本研究获得了不同藻类对对虾养殖尾水的吸收利用特点, 可为南美白对虾养殖过程中藻相的定向培育及养殖尾水净化提供科学参考依据. ( 图 4 表 2 参 42) 关键词微藻 ; 南美白对虾 ; 养殖尾水 ; 水质净化 ; 氮 ; 磷 CLC X73 : X74 Removal of nitrogen and phosphorus by eight strains of microalgae and their growth characteristics in Penaeus vannamei sewage* LIU Mei, YUAN Julin, HE Haisheng 2, NI Meng & GU Zhimin,2* Ministry of Agriculture Key Laboratory of Healthy Freshwater Aquaculture, Key Laboratory of Freshwater Aquaculture Genetic and Breeding of Zhejiang Province, Zhejiang Institute of Freshwater Fisheries, Huzhou 3300, China 2 College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 20306, China Abstract Microalgae are the most important primary productive forces in shrimp aquaculture systems. Microalgae not only provide oxygen and natural food for aquaculture objects, but they also absorb nitrogen (N) and phosphorus (P) to reduce water eutrophication. However, there are great differences in N and P absorption among different strains of microalgae. To maintain the sustainable development of shrimp aquaculture, the growth performances of eight microalgal strains in Penaeus vannamei sewage and N and P removal rates were investigated under laboratory conditions. The results indicated that the eight microalgal strains could reduce the N and P content in P. vannamei sewage to some extent. Microcystis aeruginosa, Chlamydomonas sp., and Chlorella pyrenoidosa grew very well, with average growth rates of , , and , respectively. There were significant differences in the removal efficiency among the different strains. The removal rates of total N by M. aeruginosa, Chlamydomonas sp., and C. pyrenoidosa were 74%, 69%, and 60%, respectively, at the end of the experiment, which were higher than the other species. M. aeruginosa and Chlamydomonas sp. had better total P removal efficiency than those of the other microalgal strains and removal rates were greater than 60%, and the second highest total P removal efficiency was by C. pyrenoidosa. Different types of microalgal strains had different absorption rates of different morphological nitrogen. M. aeruginosa and Chlamydomonas sp. had the highest nitrate nitrogen removal rate (approximately 70%). Chlamydomonas sp. had a fast and persistent removal rate of ammonia nitrogen, with the removal rate being as high as 00%. The removal efficiency of M. aeruginosa and C. pyrenoidosa were a little slower, and those of Scenedesmus obliquus, Synedra sp., and Navicula graciloides were the slowest. After 6 d, the removal rate reached more than 90%. Cryptomonas obovate and C. pyrenoidosa displayed the best removal rate of nitrite nitrogen, and the removal rate reached 80% on day 8, and the removal rate of C. obovata was more persistent. These results can provide scientific reference for the orientation and use of microalgae to remove pollutants in tailings water from shrimp aquaculture systems. Keywords microalgae; Penaeus vannamei; aquaculture wastewater; water quality purification; nitrogen; phosphorus 收稿日期 Received: 接受日期 Accepted: * 十二五国家科技支撑计划项目 (205BAD3B04) 资助 Supported by the Key Sci-tech Project of the 2th 5-year Plan of China (205BAD3B04) ** 通讯作者 Corresponding author ( guzhimin2006@63.com)

2 24 卷刘梅等 867 南美白对虾是目前世界上养殖产量最高的三大虾类之一, 中国是全球最大养殖生产国. 随着养殖技术不断进步, 养殖密度越来越大, 尤其是后期水体中氨氮和亚硝态氮超标, 造成虾体免疫力下降病害频发, 引起巨大经济损失 [-2], 同时富含氮磷的养殖尾水未经处理排放到周边水体, 也会加剧养殖区周边水域富营养化 [3-5], 这些问题都严重影响我国对虾养殖业健康可持续发展. 因此, 为了有效降低南美白对虾养殖水体中有害物质的含量防止病害的发生, 近年来各国科研工作者围绕水环境调控开展了大量研究 [6-8], 这其中利用微藻改善水环境质量具有安全可靠且可为虾类提供饵料等优点, 成为近来研究的热点 [9-0]. 自 20 世纪 50 年代 Oswald 等人提出利用微藻处理污水的 [9] 想法至今, 关于养殖水体中微藻变化微藻净化调控水质以及微藻调控与水产生物健康养殖的关系逐渐得到人们的关注和研究 [0-3]. 在南美白对虾养殖过程中, 微藻作为养殖水体的初级生产者和对虾的优质生物饵料, 其稳定性不仅与水质的好坏息息相关, 还能有效提高养殖虾体的免疫能力防止各种病害的发生, 对于维持养殖的持续健康发展至关重要. 张继平等通过在南美白对虾虾塘中接种蛋白核小球藻 96 h 后, 水体中亚硝酸氮由最初的 0.50 mg/l 下降至 0.22 mg/ L, 达到对虾安全生长水平 [4] [5] [6]. 郑莲等和黄翔鹄等在对虾养殖水体中接种固定化微绿球藻, 发现水体中氨氮和亚硝态氮浓度有效降低, 同时能抑制弧菌的生长, 提高水中溶解氧含量, 使水体长时间保持较好的动态平衡状态. 但是不同微藻对不同形态氮磷吸收利用能力及优先顺序存在较大差异, 目前研究主要针对畜禽养殖废水, 而针对对虾养殖尾水藻类筛选的研究还鲜见报道. 探讨不同藻类的生理习性, 充分发挥各种藻类净化污染物的能力是目前对虾养殖废水处理的研究热点 [7-9]. 本研究在前期对大量对虾养殖池塘水体藻类培养分析的基础上选择对虾养殖塘常见 8 种微藻作为实验藻种, 在室内模拟环境下探讨各种藻的生长特性及其对养殖尾水中氮磷的去除效果, 以期为南美白对虾养殖过程中有益藻相的定向培育和利用微藻有效去除对虾养殖废水污染物提供科学参考. 材料与方法. 实验材料试验藻种 :8 个藻株分别为绿藻门中蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa)( 编号 :FACHB-5) 衣藻 (Chlamydomonas sp.)( 编号 :FACHB-75) 和斜生栅藻 (Scenedesmus obliquus)( 编号 :FACHB-3), 蓝藻门中的铜绿微囊藻 (Microcystis aeruginosa)( 编号 :FACHB-836), 隐藻门中的隐藻 (Cryptomonas obovata)( 编号 : FACHB-30), 金藻门中的球等鞭金藻 (Isochrysis galbana) ( 编号 :FACHB-86) 以及硅藻门中的针杆藻 (Synedra sp.) ( 编号 :FACHB-843) 和舟形藻 (Navicula graciloides)( 编号 :FACHB-05), 均购于中国科学院水生生物研究所藻种库 ( 武汉 ). 实验前, 将保存的藻种转移到 250 ml 三角烧瓶 ( 内有 00 ml 液体培养基 ), 进行扩大和驯化培养, 其中 BG- 培养液用于培养蛋白核小球藻斜生栅藻铜绿微囊藻和球等鞭金藻,CSI 培养液用于培养舟形藻和针杆藻,SE 培养液用于培养衣藻,AF-6 用于培养隐藻. 每 2 d 转接一次, 共转接 2-4 次, 当达到同步生长时, 即可作为实验藻种液, 镜检初始密度 cell/ml 左右. 养殖尾水 : 南美白对虾养殖尾水取自宁波慈溪滩涂养殖场, 盐度为 5, 经高压灭菌后用于本试验, 其水质指标如表所示..2 试验设计实验组共设 9 组, 分别为空白对照组蛋白核小球藻组斜生栅藻组衣藻组铜绿微囊藻组隐藻组球等鞭金藻组针杆藻组和舟形藻组, 每个处理组设 3 个平行. 取 ml 灭菌后的对虾养殖废水于 ml 的经过高压灭菌的烧杯中, 烧杯瓶口覆盖保鲜膜以防止水分流失, 同时保鲜膜中间开 cm 左右的小口, 以保持水面与大气想通. 分别根据各种活化后的藻类数量接种不同体积的培养液至尾水中, 使初始藻类密度达到 cell/ml..3 培养条件及水质测定烧杯置于光照培养箱内, 设置温度为 (25 ± ), 光照强度 lx,4 h : 0 h 进行培养. 每隔 3 h 摇动一次. 每 4 d 定时 ( 早上 0:00) 测定溶液的 ph 溶解氧 (DO), 所有样品测定完毕, 取 50 ml 水样检测总氮氨态氮硝态氮亚硝态氮总磷叶绿素 a 等水质指标. DO 和 ph 测定采用哈希 HQ40D 便携式 DO/pH 测定仪 ; 总磷测定采用钼酸铵分光光度法, 总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定, 硝态氮采用酚二磺酸分光光度法, 氨氮测定采用纳氏试剂分光光度法, 亚硝态氮采用 N-(- 萘基 )- 乙二胺光度法, 叶绿素 a 采用丙酮提取分光光度法, 所用紫外分光光度计为 UV-2802 型. 氮磷的去除率 r 计算公式为 :r = (C 0 - C t )/C 0, 其中,C 0 和 C t 分别为初始氮磷的浓度和培养 t 天后的浓度 (mg/l)..4 微藻生长检测藻密度用分光光度法测定, 取一定量的藻种在显微镜下用血球计数板计数, 并按一定的稀释倍数逐级进行稀释, 得到相应的藻细胞密度, 再将所得到的系列藻液用分光光度计在 540 nm 波长下以经过灭菌的养殖尾水作为空白测定叶绿素含量, 得到叶绿素 a- 密度标准曲线. 结果表明, 藻细胞密度与叶绿素 a 含量具有很好的线性关系, 得到的线性方程如表 2 所示. 每 4 d 测定各藻液的叶绿素含量, 带入标准曲线即可得出藻细胞密度, 并根据公式 K = (ln N t - ln N 0 )/t 计算相对生长表试验用南美白对虾养殖尾水的水质状况 Table Water quality of experimental Penaeus vannamei sewage 总氮 Total nitrogen 氨态氮 Ammoniacal nitrogen 硝态氮 Nitrate nitrogen 亚硝态氮 Nitrite nitrogen 总磷 Total phosphorus DO ph Chin J Appl Environ Biol 应用与环境生物学报

3 868 微藻在南美白对虾养殖废水中的生长及净化效果 4 期表 2 8 株微藻叶绿素 a- 密度标准曲线 Table 2 The chlorophyll-density standard curve equations of the 8 strains of microalgae 微藻种类 Microalgae strains 线性方程 Linear equation 蛋白核小球藻 Chlorella pyrenoidosa y = 7.845x (R 2 = 0.996) 斜生栅藻 Scenedesmus obliquus y = 5.354x (R 2 = 0.990) 铜绿微囊藻 Microcystis aeruginosa y = 8.39x (R 2 = 0.994) 衣藻 Chlamydomonas sp. y = x (R 2 = ) 隐藻 Cryptomonas obovata y = x (R 2 = ) 球等鞭金藻 Isochrysis galbana y = 9.573x (R 2 = 0.977) 针杆藻 Synedra sp. y = 8.274x (R 2 = 0.988) 舟形藻 Navicula graciloides y = 9.368x (R 2 = 0.993) 率, 其中,N 0 为培养初始藻细胞密度 (cell/ml),n t 为经过 t 时间后培养液中的藻细胞密度 (cell/ml),t 为培养时间 (d), 测定平行 3 次..5 数据的统计分析结果以平均值 ± 标准差 (X ± SD) 表示, 采用 SPSS Statistics.8.0 软件进行方差分析, 其中 P < 0.05 表示差异显著, 采用 Microsoft Exce 200 和 Origin.8 绘图. 其中差异显著性与否用小写字母标注, 字母相同表示差异不显著, 字母不同则表示存在显著性差异. 2 结果 2. 8 种微藻在南美白对虾养殖尾水中的生长性能 8 种藻类的生长情况如图所示, 在 20 d 的培养期中, 铜绿微囊藻的相对平均生长速率最大 ( ), 其次为衣藻和蛋白核小球藻, 分别为和 ; 接下来为舟形藻和斜生栅藻, 为和 ; 针杆藻隐藻和球等鞭金藻最低, 分别为和铜绿微囊藻衣藻舟形藻针杆藻和球等鞭金藻从培养初期到培养结束时生长速率逐步降低 ; 蛋白核小球藻和斜生栅藻在培养在第 8 天时达到最高, 此后缓慢下降 ; 隐藻在整个培养周期的生长速率基本变化不大. 2.2 养殖废水中 ph 和 DO 的变化趋势培养第 4 天时, 针杆藻和舟形藻 ph 由初始 7.3 快速增至 8.9 和 9.0, 同时 DO 达到 8.83 mg L - 和 9.08 mg L -, 此阶段生长率分别为 0.37 和 0.44, 均显著高于其他 6 株藻类 (P < 0.05), 主要图不同微藻藻株在南美白对虾养殖污水中的生长性能. Fig. Growth performance of different microalgae strains in Penaeus vannamei sewage. 是由于藻类大量分裂繁殖, 通过光合作用吸收 CO 2 释放 O 2, 其后此两种藻 DO 快速下降至 8.0 左右保持稳定. 而铜绿微囊藻和衣藻在培养至第 4 天时 ph 和 DO 相对于第 0 天稍有增加, 至第 2 天时达到 9.03 和 8.82, 第 6 天时一直稳定在 9.0 左右, 而至培养结束时, 则快速增加至 9.58 和 9.75, 此两种藻在培养至第 8 天时, 显著增加到 22.0 和 9.77, 其后开始快速下降并保持小幅波动 ( 图 2). 而蛋白核小球藻 ph 则由最初的 7.3 增加至培养结束时的 9.8, 其中尤其是前 2 d, 增加速度较快, 而后缓慢增加, 而斜生栅藻 ph 则快速增至第 8 天的 8.74, 随后 8 d 基本保持稳定, 到第 20 天时则显著增加至 9.5, 两者的 DO 变化趋势基本是先快速增加而后缓慢下降 ; 隐藻的 ph 变化趋势和斜生栅藻基本类似, 各阶段其值稍低于斜生栅藻, 而球等鞭金藻 ph 在培养前 2 d 快速增加至 9.5, 此后又快速下降至 8.4, 而两者的 DO 在整个培养周期一直稳定在 9.0 左右 ( 图 2) 种藻类对养殖废水总氮的去除效果 8 株微藻对南美白对虾养殖尾水中总氮的去除效果如图 3 所示, 在初始培养的第 4 天, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的去除效果最好, 去除率达 4% 和 36%, 其显著高于其他 6 株藻图 2 不同微藻藻株在南美白对虾养殖污水中的 ph 和 DO 变化情况. Fig. 2 Change trend of ph and DO for 8 microalgae strains in Penaeus vannamei sewage. 应用与环境生物学报 Chin J Appl Environ Biol

4 24 卷刘梅等 869 (P < 0.05); 在培养第 8 天时, 衣藻的去除效显著高于其他 7 株 (P < 0.05), 去除率达 67%, 紧接着是铜绿微囊藻和蛋白核小球藻, 去除率分别为 5% 和 43%; 在培养至第 2 天, 铜绿微囊藻蛋白核小球藻和衣藻的去除率分别为 63% 6% 和 58%, 相对于其他 5 株藻均达到显著水平 ; 至培养至 6 天时, 去除效果基本和第 2 天保持一致, 铜绿微囊藻蛋白核小球藻和衣藻去除效果最好 ; 培养结束时, 铜绿微囊藻和衣藻的去除效率依然保持较高, 显著高于其他 6 种, 而蛋白核小球藻斜生栅藻针杆藻和舟形藻的去除效果分别为 60% 56% 49% 和 53%, 显著高于隐藻和球等鞭金藻, 两者去除率分别下降至 35% 和 27%. 8 种藻类对 TN 的去除效果差异较大, 其中衣藻培养至第 8 天去除效果达到最高 (67%), 其后小幅波动, 铜绿微囊藻对总氮的去除率从第 4 天的 4% 增至培养结束时的 74%, 而蛋白核小球藻在培养 2 天后达到 6%, 其后基本保持不变种藻类对养殖废水硝态氮的去除效果培养第 4 天时, 铜绿微囊藻的去除效果最好, 去除率为 54%, 其次为衣藻和蛋白核小球藻, 分别为 44% 和 39%, 舟形藻的去除效果最差, 仅为 %; 培养至第 8 天时, 衣藻蛋白核小球藻铜绿微囊藻和球等鞭金藻去除率分别为 6% 59% 56% 和 42%, 显著高于其他 4 种 (P < 0.05); 至培养第 2 天时, 蛋白核小球藻的去除效果最好, 去除率为 63%, 显著高于其他 7 株藻, 而斜生栅藻的去除效果最差, 仅为 29%; 培养至 6 天时, 衣藻的去除效果最好, 为 58%, 斜生栅藻的去除效果最差, 仅为 33%; 至培养结束时, 铜绿微囊藻和衣藻的去除效果达到最大, 分别为 76% 和 68%, 显著高于其他 6 种 (P < 0.05). 铜绿微囊藻和衣藻具有较好的硝态氮去除率, 而蛋白核小球藻在培养至第 8 天和 2 天时表现出较好的去除效果 ( 图 3) 种藻类对养殖废水氨态氮的去除效果 8 种藻类对氨态氮的吸收效果差距较大 ( 图 3), 在培养初期, 蛋白核小球藻铜绿微囊藻和衣藻的去除率仅为 39% 54% 和 44%, 而其他 4 种藻类则为负值, 这主要是由于接种的菌种是以培养液的形式, 培养液中的营养物质带入同时这 5 种藻类并未优先吸收铵态氮, 所以造成铵态氮浓度比接种时初始浓度要高 ; 而培养至第 8 天时, 衣藻的去除效果显著增加到 97%, 显著高于其他藻类 (P < 0.05), 接下来依次为铜绿微囊藻蛋白核小球藻舟形藻和针杆藻, 分别为 56% 52% 5% 和 48%, 显著高于斜生栅藻 (3%) 隐藻 (2%) 和球等鞭金藻 (6%); 培养至第 2 天时, 衣藻铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的去除效果比较接近, 分别为 98% 95% 和 9%, 显著高于其他 4 种藻类 (P < 0.05); 培养至第 6 天时, 斜生栅藻针杆藻和舟形藻增加至 90% 78% 和 84%; 至培养结束时, 除球等鞭金藻和隐藻去除率仅为 49% 和 37% 外, 其他 6 种藻类氨氮去除效果达 90% 以上. 因此, 衣藻对氨氮具有较快且持久的去除率, 去除率可达 00%, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻稍慢, 而斜生栅藻针杆藻和舟形藻最慢, 在培养 6 d 后, 去除率均可达到 90% 以上种藻类对养殖废水亚硝态氮的去除效果在培养第 4 天时, 隐藻优先吸收亚硝态氮, 其去除效果最好, 达到 75%, 最差为舟形藻, 氮去除率为 54%; 至第 8 天, 各藻去除效果均不同程度增加, 尤其是蛋白核小球藻增至 80%, 其次是隐藻和衣藻, 均显著高于其他 6 株藻类 (P < 0.05); 而培养至第 2 天时, 铜绿微囊藻和舟形藻去除率增加至 69% 和 56%, 其他 6 株藻均不同程度下降, 尤其是蛋白核小球藻从 80% 下降至 66%; 培养至第 6 天时, 隐藻依然有很强的吸收效果, 其去除率为 64%, 其次为蛋白核小球藻 (66%) 和铜绿微囊藻 (55%); 培养结束时, 铜绿微囊藻的吸收效果达到最高, 为 73%, 显著高于其他藻类 (P < 0.05), 接下来依次为隐藻衣藻蛋白核小球藻斜生栅藻, 分别为 62% 60% 53% 和 52%, 显著高于针杆藻和舟形藻 (P < 0.05), 此两株藻的去除效果达到整个培养期最低值, 仅为 7% 和 3%. 实验结果表明, 隐藻和蛋白核小球藻对亚硝态氮具有较好的去除效果, 且隐藻去除效果较持久 ( 图 3) 种藻类对养殖废水总磷的去除效果由图 4 可见, 培养至第 4 天时, 蛋白核小球藻和针杆藻的去除率显著高于其他 6 种, 分别为 22% 和 24%; 培养至第 8 天, 铜绿微囊藻衣藻和蛋白核小球藻的去除率分别为 46% 45% 和 4%, 显著高于其他 5 株藻 (P < 0.05); 培养至第 2 天时 TP 去除情况类似第 8 天 ; 至第 6 天时, 铜绿微囊藻和衣藻的去除率分别增至 66% 和 6%, 显著高于其他 6 种 (P < 0.05), 而蛋白核小球藻斜生栅藻隐藻的去除率分别为 49% 44% 和 42%, 显著高于球等鞭金藻 (P < 0.05) 针杆藻和舟形藻, 至培养结束时, 铜绿微囊藻和衣藻依然去除效果最好, 分别为 66% 和 6%, 其次为斜生栅藻 (44%) 隐藻 (40%) 和蛋白核小球藻 (39%), 而球等鞭金藻针杆藻和舟形藻去除效果最差, 分别为 6% 5% 和 7%. 结果表明, 铜绿微囊藻和衣藻具有较好的 TP 去除效果, 其次为蛋白核小球藻. 3 讨论 3. 不同微藻生长特性比较藻类的生长受温度光照营养盐等环境因素的影响 [20-23], 一般情况下, 硅藻金藻生长的适宜水温为 , 绿藻为 , 蓝藻为 [24-25]. 在本研究条件下, 培养温度为 25.0, 比较适宜蓝藻和绿藻生长, 另外, 藻类的生长繁殖过程需要吸收氮磷等营养盐, 而水体营养盐含量和比例的不同也会对藻类的组成及群落结构产生重要的影响 [26-28]. 一般认为, 水体中适合浮游藻类生长的氮磷比为 5:, 但不同的藻类生长所需的氮磷比不同, 如蛋白核小球藻的最适宜氮磷比为 8:, 铜绿微囊藻适宜氮磷比为 6:, 增加氮磷改变营养盐结构会导致优势藻的变化 [28], 而本研究中南美白对虾养殖水体属于富营养化水体, 氮磷比约为 20:, 养殖尾水具有高氮低磷的理化性质, 较适宜于蓝绿藻的生长. 另外, 蓝藻具有较强的固氮能力, 进而使其在高氮低磷的养殖尾水中具有明显的生长优势, 之前的研究报道已证实这一结果 [29-3]. 因此, 在本研究条件下藻类的平均生长速率依次为蓝藻 > 绿藻 > 硅藻 > 隐藻 > 金藻门. 可见隐藻和球等鞭金藻生长性能最差, 这可能是他们出现了与养殖尾水不适配的现象, 即光照 ph 温度氮磷比等环境因子未能 [32-33] 达到生长所需最佳状态. 值得注意的是, 虽然在培养至第 4 天时舟形藻和针杆藻生长速率低于铜绿微囊藻和衣藻, Chin J Appl Environ Biol 应用与环境生物学报

5 870 微藻在南美白对虾养殖废水中的生长及净化效果 4期图3 不同微藻藻株对南美白对虾养殖尾水中总氮硝态氮亚硝态氮和氨态氮的去除效果. Fig. 3 Removal rate of total nitrogen, nitrate, nitrite and ammonia nitrogen by different microalgae strains in Penaeus vannamei sewage. 3.2 不同微藻对氮磷的去除效果比较试验结束后从总氮和总磷的去除效果来看依次为铜绿微囊藻衣藻蛋白核小球藻斜生栅藻隐藻舟形藻针杆藻球等鞭金藻这与许多学者研究的结果 [28, 34-35] 较一致即蓝绿藻具有更强的吸氮除磷能力. Tam和Wong利用蛋白核小球藻和栅藻对沉淀的污水和活性污水进行处理结果表明两种微藻对沉淀的污水总磷和无机氮的去除率可达到80% 并且蛋白核小球藻比栅藻处理效果更好 [35]. 钱善勤等研究发现铜绿微囊藻对磷的利用能力要高于蛋白核小球藻主要是由于铜绿微囊藻具有更强的有机磷利用能力[36]. 8株藻对不同形态氮硝态氮氨态氮和亚硝态氮的吸收效果存在较大差异培养前4 d 所有藻类优先吸收亚硝态氮和硝态氮然后开始逐步吸收利用氨态氮培养8 d后氨图4 不同微藻藻株对南美白对虾养殖尾水中总磷的去除效果. Fig. 4 TP removal rate of different microalgae strains in Penaeus vannamei sewage. 氮吸收速率显著增加至培养结束时浓度基本在0.3 mg/l以 5 下. 而包苑榆利用 N稳定同位素研究了斜生栅藻对硝氮和氨但其溶解氧显著高于次两种藻 P < 0.05 说明舟形藻和针杆藻具有较高的产氧机制 [20-2]. 的吸收速率显著高于硝氮 [37] 这可能主要是由于本试验中溶液中氨氮初始浓度较高 3 mg/l 且不在藻类吸收的理想应用与环境生物学报 Chin J Appl Environ Biol 氮的吸收利用结果表明整个培养周期中斜生栅藻对氨氮

6 24 卷刘梅等 87 浓度范围内, 故对藻类吸收氨氮产生一定的抑制作用. 当氨氮浓度降低一定浓度时, 各种微藻对氨氮的吸收速率则显著 [38] [39] 提高, 这与 Ohmori 等和 Guerrero 等的研究结果较一致, 即大多数微藻尤其是蓝绿藻对氨氮的吸收利用优于其他形态的氮, 这是因为藻类可以直接以氨氮作为合成氨基酸的底物, 而硝态氮要通过一系列的酶先还原成亚硝态氮再还原成铵态氮方能被藻类利用. 另外, 不同藻种对对虾养殖尾水中不同形态氮的净化效果不仅与藻种的内在生理特性有关, 也与藻细胞浓度 ph 温度光照强度和培养周期等影响藻类生长的因素有关. 陈 ] 春云等等实验结果发现蛋白核小球藻能够很好地吸收模拟养殖尾水中的氮磷, 对水体中氨态氮和磷的去除率可分别达到 80% 和 85% 以上 [40]. 粟越研等通过将蛋白核小球藻斜生栅藻月牙藻和螺旋鱼腥藻这 4 种藻接种于水产养殖废水中, 结果表明, 氨氮最易被月牙藻去除, 亚硝酸盐氮去除率最高的是螺旋鱼腥藻, 硝酸盐氮则最易被斜生栅藻吸收 [4]. 刘林林等比较分析了 5 株微藻对猪场养殖污水中氮磷的净化效果, 发现栅藻是净化猪场养殖污水的优良藻株, 说明不同藻的去除效果因营养盐种类而不同 [42]. 在本研究中, 铜绿微囊藻和衣藻具有较好的硝态氮去除效果, 去除率达到 70% 左右 ; 衣藻对氨氮具有较快且持久的去除率, 去除率可达 00%, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻稍慢, 而斜生栅藻针杆藻和舟形藻最慢, 在培养 6 d 后, 去除率均达到 90% 以上 ; 隐藻和蛋白核小球藻对亚硝态氮具有较好的去除效果, 且隐藻去除效果较持久. 因此, 不同养殖废水要根据营养盐形态及藻种对营养盐的优先利用原则有针对性选择藻种. 氨态氮和亚硝态氮是对虾养殖过程中最重要的水环境因子, 当水体中氨氮和亚硝态氮分别大于 0.2 mg/l 和 0. mg/l, 即发生虾中毒现象, 当浓度分别大于 0.5 mg/l 和 0.2 mg/l 即可引起对虾死亡. 沈明明等研究发现工厂化对虾池中前期优势种主要以绿藻和硅藻为主, 中后期蓝藻的铜绿微囊藻和颤藻多演替成为优势种, 虽然蓝藻藻也能吸收氨氮亚硝氮等有害物质, 但高密度的蓝藻极易引发倒藻, 导致大量羟胺硫化物等有毒物质释放, 造成对虾应激死亡 [3]. 结合本研究结果, 对虾养殖场应根据水质变化情况及时接种蛋白核小球藻和隐藻以培养优势种, 快速吸收利用水体中过量的氨态氮和亚硝态氮, 同时抑制蓝藻的生长繁殖减轻其对对虾的生长危害. 参考文献 [References] Hugues L, Sébastien H, Kento N, Claude C, Martine R. Response of phytoplankton to organic enrichment and shrimp activity in tropical aquaculture ponds: a mesocosm study [J]. Aquat Microb Ecol, 207, 80: Gao J, Zuo H, Yang L, He J, Niu S, Weng S, He J, Xu X. Long-term influence of cyanobacterial bloom on the immune system of Litopenaeus vannamei. Fish Shellfish Immun, 207,6: Mariscal MM, Páez-Osuna F. Mass balances of nitrogen and phosphorus in an integrated culture of shrimp (Litopenaeus vannamei) and tomato (Lycopersicon esculentum Mill) with low salinity groundwater: a short communication [J]. Aquacul Eng, 204, 58: 彭聪聪, 李卓佳, 曹煜成, 刘孝竹, 胡晓娟. 凡纳滨对虾半集约化养殖池塘微藻优势种变动规律及其对养殖环境的影响 [J]. 海洋环境科学, 20, 30 (2): [Peng CC, Li ZJ, Cao YC, Liu XZ, Hu XJ. Change of dominant species of planktonic microalgae in Litopenaeus vannamei s semi - intensive culture ponds and its impact on the culture environment [J]. Mar Environ Sci, 20, 30 (2): 93-98] 5 Van RJ. Waste treatment in recirculating aquaculture systems [J]. Aquacul Eng, 203, 53: 韩士群, 严少华, 范成新. 水产养殖废水循环利用及多余藻类生物量资源化 [J]. 自然资源学报, 2008, 23 (4): [Han SQ, Yan SH, Fan CX. Recycling of aquacultural wastewater and reusing the resource of redundant alage biomass [J]. J Nat Resour, 2008, 23 (4): ] 7 吴定心. 微生物制剂对南美白对虾养殖体系微生态的影响及其与藻类关系的研究 [D]. 武汉 : 华中农业大学, 206 [Wu DX. Studies of effects on Litopenaeus vannamei bacterial ecology caused by probiotics application and mechanism of interaction between microalgae and probiotics [D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 206] 8 杨坤, 李静, 赵秀侠, 朱斌, 卢文轩. 栅藻和小球藻在 4 种养殖废水中的生长及净化效果对比研究 [J]. 环境工程学报, 207, (7): [Yang K, Li J, Zhao X, Zhu B, Lu W. A comparative study on growth and purification efficiency of Scenedesmus obliquus and Chlorella vulgaris in four kinds of breeding wastewater [J]. Chin J Environ Eng, 207, (7): ] 9 Oswald WJ, Gotaas HB, Golueke CG, Kellen WR. Algae in waste treatment [J]. Sew Ind Wastes, 957, 29 (4): Porrello S, Lenzi M, Tomassetti P, Persia E, Finoia MG, Mercalati I. Reduction of aquaculture wastewater eutrophication by phytotreatment ponds system II. Nitrogen and phosphorus content in macroalgae and sediment [J]. Aquaculture, 2003, 29(-4): Arnaud MF. The role of microalgae in aquaculture: situation and trends [J]. J Appl Phycol, 2000, 2 (3-5): 闫志强, 宋本如, 刘黾, 刘燕, 吴小业, 李洁珊, 林燕珍, 冯翊果, 陈章和, 赵建刚. 5 种沉水植物对斜生栅藻的化感作用 [J]. 应用与环境生物学报, 205, 2 (): [Yan ZQ, Song BR, Liu Y, Liu Y, Wu XY, Li JS, Lin YZ, Feng XG, Chen ZH, Zhao JG. Allelopathic effect of five submerged macrophytes on Senedesmus obliquus [J]. Chin J Appl Environ Biol, 205, 2 (): 75-79] 3 沈明明, 李健, 王清印, 葛红星, 刘萍, 常志强. 凡纳滨对虾 (Litopenaeus vannamei) 工厂化养殖系统微藻的群落特征分析 [J]. 渔业科学进展, 207, 38 (5): [Shen M, LI J, Wang Q, GE H, Liu P, Chang Z. Analysis of the microalgae community in industrial aquaculture ponds of pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) [J]. Progr Fish Sci, 207, 38 (5): 64-72] 4 张继平, 郭照良. 小球藻对降低南美白对虾养殖水体中亚硝酸盐氮含量的研究 [J]. 水产科学, 2006, 25 (0): [Zhang JP, Guo ZL. Reduction of the concentration of nitrite in cultivation water of Litopenaeus vannamei by Chlorella [J]. Fish Sci, 2006, 25 (0): 57-59] 5 郑莲, 黄翔鹄, 刘楚吾, 陈艳娟. 微绿球藻固定化培养及其对对虾养殖水质调控 [J]. 海洋科学, 2005, 29 (6): 4-8 [Zheng L, Huang XH, Liu CW, Chen YJ. Immobilization of Nannnochloris oculata in water quality control in shrimp mariculture [J]. Sea Sci, 2005, 29 (6): 4-8] 6 黄翔鹄, 李长玲, 郑莲, 刘楚吾, 王瑞旋. 固定化微藻对虾池弧菌数量动态的影响 [J]. 水生生物学报, 2005, 29 (6): [Huang XH, Li CL, Zhen L, Wang RX. Effects of the immobilized microalgae on the Chin J Appl Environ Biol 应用与环境生物学报

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