生物絮团的定义是由细菌群落(这些菌类大多数都是异养型微生物菌,平时我们经常调水使用的芽孢杆菌、EM菌、乳酸菌都是)、浮游动植物、有机碎屑和一些聚合物质相互絮凝而成的絮状物;
絮团大小由几微米到几百微米甚至数千微米,絮团内的活生物体占10%~90%,具有自我繁殖能力。
生物絮团技术(BFT)的原理是通过向水环境中人为持续性的添加有机碳源以调控水中的 C/N(碳氮比) ,而促进养殖水体中异养细菌繁殖,将水体中的氨氮等养殖代谢产物转化成细菌的自身成分,并且通过细菌絮凝成颗粒物质而被养殖动物所摄食,从而起到了调控水质、降低饵料系数、提高养殖动物成活率等作用。
生物絮团技术的特点
生物絮团技术较早广泛应用于城市污水处理,1989 年朱学宝等发现细菌絮凝体中的异养微生物不仅是生态系统中的分解者,也是食物链中的生产者。
1999 年以色列科学家Avnimelech 通过向养殖水体中添加有机碳调解 C/N 比至20:1时,能有效促进微生物形成生物絮团,达到维持养殖用水水质稳定的效果,系统的提出了养殖系统中生物絮团反应机制理论。
生物絮团技术通过人为的调控水体中的 C/N 比来促进异养细菌的大量的繁殖,根据Avnimelech 推算的公式,当C/N 达到20 时,可以促进微生物合成菌体蛋白,并有效去除养殖水体氨氮和亚硝酸盐氮。
养殖水体中的氨氮等有害物质主要来自于大量的残饵和排泄物,传统的养殖系统中由于C/N 低无法满足异养微生物的繁殖,仅有 7%的无机氮被同化吸收。
如果通过向养殖水体中添加有机碳提供给异养细菌碳源,异养细菌就可以有效同化水中的无机氮,用以繁殖和转化为菌体蛋白,细菌经絮凝作用形成絮团被对虾摄食,实现饵料的二次利用。
有益菌的调控
生物絮团技术中占优势的微生物应该具备以下条件:
首先这些细菌不能为致病菌或潜在病原菌,不会危害养殖生物的健康;
其次这些细菌能够达到去除水体中污染物的效果;
最后这些细菌应为异养细菌。
养殖水体中碳氮比为 16-20 时,厚壁菌门含量显著高于其他试验组,而变形菌门显著低于其他试验组。
芽孢杆菌纲是厚壁菌门的一纲,包含有芽孢杆菌目和乳杆菌目 2 目,其下包含有芽孢杆菌属等革兰氏阳性菌,在维持动物肠道健康中起重要作用。
变形菌门是革兰氏阴性细菌,是细菌中最大的一门,包括很多病原菌,如大肠杆菌、沙门氏菌、弧菌、螺杆菌等种类。
已有研究报道,芽孢杆菌为絮团培养至10天时的特异菌,也是一类重要的产絮菌。 沈斌乾等研究发现,芽孢杆菌能改善养殖用水水质,作为饲料添加剂使用时能促进养殖动物生长,提高机体免疫及抗病能力。
为了补充有效微生物种群,可以对养殖水体添加益生菌,养殖池可利用的益生菌有数十种,比较典型的益生菌之一是枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis),它生命力极强,对环境适应能力强,不易变异,胞外酶系多,生理代谢产物无毒。
同时该菌种具有生理代谢旺盛,繁殖速度快,并产生大量的胞外酶类的功能,可同化、吸收掉水体中残饵和动物排泄物等大分子有机质分解产生的有害物质。
大分子有机物被分解为小分子的有机酸、氨基酸、胞内产物等物质,同时也为水体中其他微生物细菌、藻类等提供营养。
提高 C/N 比值
微生物是自然界水体中广泛存在的生物种类,它们对促进水环境中的物质循环和能量流动,维持水生态的平衡具有重要的作用在养殖过程中。
水体中 C/N 比值会随着养殖进程降低,而低 C/N 比值会抑制异养细菌的生长。
因此养殖过程中需要人为添加有机碳源,提高水体中的 C/N 比值,促进水体中异养细菌的繁殖,将水体中氨氮等养殖排泄物同化成细菌自身成分,养殖生物通过摄食菌体蛋白,达到促进营养物质循环、调控水质、降低饲料系数、提高养殖生物成活率的作用。
碳源添加种类
用于碳菌调控技术所需的碳源主要考虑如下因素:
一是可以被快速利用的简单碳水化合物,例如糖、淀粉、糖蜜等。
其优点是反应速度快,不足之处是需要不断的添加,以保证基本需要和循环利用。
二是复合的碳水化合物,例如木薯粉、纤维素、谷类。
此类碳源需要首先由微生物分解为小分子才能被利用,优点是稳定、持久,不足之处是被微生物利用的过程时间长,反应慢,容易积累沉淀在池底造成二次污染。
充足的溶氧
采用碳菌调控技术的养殖池塘水体中要有足够的氧气,其作用一方面是保持水体中高浓度的溶解氧,以满足各种生物的需求,另一方面起到混合池塘水体的目的,使水体循环流动,让营养物质、浮游动植物、细菌达到一个动态的平衡。
随着池塘中外来有机碳源的增加,有机物质就会增多,此时异养生物利用有机物质,并同时消耗大量的氧气,所以在以碳菌调控技术为基础的养殖过程中要保持足够的溶氧。