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浅析养虾水体氮循环与弧菌防治

来源:氧气治疗 时间:2025/3/20
弧菌病严重威胁对虾健康,往往造成全场对虾死亡倒池,即使成功治疗,成活率也只在10%-30%之间,给养虾场业主造成巨大损失。弧菌在水体中广泛存在,弧菌爆发与哪个因素最直接相关,又受哪个要素抑制呢?一、氮循环基本路径构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。植物(含藻类)吸收土壤(水体)中的铵盐和硝酸盐,进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物,将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程叫做生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨,这一过程叫做氨化作用。在有氧的条件下,土壤(水体)中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐,这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮,都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下,土壤(水体)中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐,并且进一步还原成分子态氮,分子态氮则返回到大气中,这一过程叫做反硝化作用。大气中的分子态氮被还原成氨,这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途径有三种:生物固氮、工业固氮(用高温、高压和化学催化的方法,将氮转化成氨)和高能固氮(如闪电等高空瞬间放电所产生的高能,可以使空气中的氮与水中的氢结合,形成氨和硝酸,氨和硝酸则由雨水带到地面)。据科学家估算,每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右,可见,生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。二、对虾弧菌病与氮源细菌关系据现场检测表明,虾池弧菌病爆发,弧菌数量是养成虾池的千倍以上,一位有20多年台湾养虾专业人士文章介绍说,一直都有许多的报告和例证说明虾病的爆发于细菌(弧菌)的感染有绝对的关系。年的夏天,他个人曾从事一项养虾实验,因实验之需要必须定期作水质和微生物的监测。在同一日于另一养虾实验场放养同一池的虾苗。放养期间他发现,从事的养虾实验场的水质测定数据于一般良好水质条件的认知有极大的差异姑,但弧菌量的测试一直维持在株/cc以下,最后顺利收成,养殖成绩不错。但是另一养殖实验场的弧菌一直维持在—株/cc,水质数据即使非常正常,养殖却从未超过30天。二养虾实验场既是来自同一池的虾苗,病毒的感染状况因该相同,但就因池水中的弧菌的量不同而有截然不同的养殖结果,这便可以说明病虾的致死原因应是细菌(弧菌)而非病毒。越来越多养殖者认为肥水养虾成功率较高,可肥水中亚硝酸盐浓度很多时候都比较高,是否有一种能够利用氮源的细菌能抑制弧菌,据监测肥水里弧菌数量普遍不高。虽然会利用亚硝酸盐的细菌很多,但以处理速度之快,推测池水中应有一类似硝化细菌的氮营养源细菌(简称氮源细菌)的优势种存在。假设就因这类优势的氮源细菌相存在才得以抑制弧菌族群的增殖,若此氮源细菌相的优势崩溃,弧菌族群的抑制因子消失便能增值形成优势种。氮源细菌的增值需要温度、溶氧,氮源等,而氮源营养源又比溶氧较为重要。水中若缺乏含氮物质,藻类也会因营养盐的缺乏使得动力降低,甚至大量死亡,光合作用的效率因此降低而造成水中溶氧的不足,也连带使得氮源细菌的增值受到抑制,甚至破坏其优势状态。所以可推论当水中缺乏含氮物质时,是造成氮源细菌相崩溃,藻类大量死亡,弧菌族群大量增值,虾病爆发的主要原因。三、藻类、氧气在氮循环中的作用水体中的藻类都能利用氨化作用和硝化作用产生的无机氮,也包括其它矿物质营养素。绿色植物包括藻类能利用太阳的光能,同化二氧化碳(CO2)和水(H2O)制造有机物质并释放氧气的过程,称为光合作用。藻类光合作用所产生的有机物,主要是碳水化合物蛋白质等,并释放出氧气和能量。藻类生命周期到时或死亡后,又被氨化菌迅速分解为氨氮和胺,进入氮循环。藻类,如硅藻是海洋中最“成功”的浮游光合生物之一,它们通过光合作用贡献了地球上每年约20%的有机物生产力,相当于固定了近五分之一的二氧化碳,高于全球所有热带雨林的贡献,这与硅藻特有的捕光天线蛋白“岩藻黄素-叶绿素a/c蛋白复合体”(Fucoxanthinchlorophylla/cprotein,FCP)的功能密切相关。硅藻绿藻蓝藻等在养殖水体里的光合作用,能利用碳氮磷钾等无机物合成有机物,向水体释放氧气,增加水体含氧量。在白天,养殖土池水体中的溶解氧百分八十以上来自藻类。足够的氧气不但满足对虾的生存和活动的需求,还会增强水体氧化净化能力,整体改善水体环境,特别是保证硝化菌硝化作用的需求,是硝化菌成为优势菌群的必要条件。正常水温和氮源等下,在硝化菌作用下,永远不断地将氨或铵盐转化为亚硝酸盐和硝酸盐,又会被藻类所利用。四、肥水养虾与弧菌抑制传统认知里,肥水养虾是肥水里有益菌藻虫多,能为对虾提供天然饵料,能提高饵料转化率还会促进虾体健康。肥水里氮源丰富,能氮源细菌提供营养素使氮源细菌(硝化菌)成为优势菌相,起到抑制弧菌作用。氮源细菌的增值限制因子在不考虑温度的条件下,还有溶氧、营养源即氮源,而营养源又较溶氧为重要。水中若缺乏含氮物质,藻类也会因营养盐的缺乏使得动力降低,甚至大量死亡,造成水中溶氧的不足,也连带使得氮源细菌的增值受到抑制,会破坏其优势菌群状态。因而当水中缺乏含氮肥,氮源细菌和藻类大量死亡,弧菌族群大量增值,虾病就必然爆发。在养殖者的认知中,水中因投饵、排便、有机物的堆积等因素常造成含氮物质过多,水质过度富营养化的结果,常使养殖者颇为恐慌,怎么会有含氮物质缺乏的情形发生呢?水质学中的“氮循环”应是养殖领域中人人耳熟能详的,含氮物质在进入池塘后,经过一联串的氧化分解反应,最后以硝酸盐的形态存在,这些硝酸盐何去何从呢?适宜温度和光合作用下,大部分被藻类利用,在缺氧的环境下,有些硝酸盐会被厌氧菌还原成亚硝酸盐,而大部分则反硝化菌的脱氮反应还原成氮气。此时水中的氮气会形成过饱和,对养殖鱼虾会造成气泡病,这就是为什么在“透南风”富营养化的池塘中,鱼类会大量死亡的原因;强烈的反硝化反应也发生在下雨的日子。此时PH值有急剧降低的现象,以往总被认为时下酸雨造成的结果。虾类因循环系统的差异,并不会引发气泡病,但大量的含氮物质被还原后,并不会以氮气的形态再重回水中,一次又一次的脱硝反应消耗掉大量的含氮物质,若补充不足,当氮含量低于临界值时,便引发氮源细菌相崩溃、藻类大量死亡、病原菌增值和虾病爆发的连锁反应。值得注意的是,当发生虾病的池塘水漏干时,池底一定非常的干净,都没有黑烂土,这是很值得探讨的现象!或许可以推论反硝化反应使水中的含氮物质缺乏所引发的虾病爆发的连锁反应便是虾病发生的“根源”了。如果以上的推论正确,将含氮物质大量而适当施放于水中,应该就能再创氮源优势菌相而抑制病原菌的增殖了吗?20多年在淡水虾、草虾和白虾的虾病处理上所得到的结果倒是颇为一致而肯定的。而经过处理后,当水中的弧菌族群受到控制时,池塘中无论是水质状态、浮游生物相、生态生物相等各项生态指标都指示着池水是属于富营养水质,所以以一般性的说法是:虾病的发生与控制无方竟然是“水不够肥”。了解到反硝化作用与虾病之间的密切关系后,许多在虾病处理上的疑惑可得到合理的解释:为什么养虾成功的池塘池底都有一层黑土,即所谓的还原层,而虾病发作的池塘池底却非常干净,为什么养虾成功的池塘水中相当浓度的氨和亚硝酸,而虾病发作的池塘的水质条件却一如教科书所列的“标准值”?总结就是为什么在一般人认为根本无法养殖的水中,虾类养得特别好,而根本不可能发生虾病的水质条件,虾病却一再得发生?从开始养虾事业以来,由人为认定的“养虾标准水质条件”几乎是参考养鱼的水质条件而来,也没什么人去深切探究什么才是养虾的最佳水质条件,固有的知识一直桎梏着养殖业界所有人的思维而不知变通,其实这才是虾病问题无法解决的真正原因。以往有老师傅所谓的“可遇不可求”的暗棕色矽藻水,虾于其中存活率高成长也快速,是最佳的养虾水质,但也有人说矽藻水不稳定,容易倒藻造成虾类大量死亡。这便是以固有的知识想法而不知变通的例证。以现行生态法则很清楚的知道前者是富营养水质的矽藻水而后者是贫、中营养水质的矽藻水,两者的藻相是不同的,当然也有着前者稳定后者不稳定的差异存在。然而经过多年现场养虾研究后,有一点可确认的是,千万不可再理所当然得以养鱼的水质管理套用在养虾的池塘管理上。五、反硝化菌与水体氮源逃逸反硝化菌:在土壤(或水体)氧气不足时,将硝酸盐还原成亚硝酸盐,并进一步把亚硝酸盐还原为氮及氮氧化物。能将硝酸盐还原,并产生分子态氮气的细菌,称为反硝化细菌。如反硝化杆菌等均属此类。这种菌分布范围较广,大量存在于污水、土壤及厩肥中,在缺氧的条件下能够将硝酸盐变成氨和氮。微生物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用:NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体,把硝酸还原成氮(N2)。这个过程需经过4个反应合成阶段,称为反硝化作用或脱氮作用:NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌,这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌,例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等,它们以有机物为氮源和能源,进行无氧呼吸。养殖池底土壤里总会有缺氧现象,大量藻类死亡或其它原因,水体也会存在缺氧状态,或某一区域缺氧,反硝化菌就会进行反硝化作用产生分子氮气,氮气N2在常温常压极难溶于水,也无法被藻类所利用,会直接排放到空气中去,造成氮源损失。六、养殖水体各要素平衡与健康养殖养殖水体由于各种要素变化处于不断影响作用、变化与平衡中,对虾的生理机能运转和健康要求水体各要素因子如温度、氧气、盐度、PH值、藻相、菌相等等,都要处于合理范围内,特别是氨氮、亚硝酸盐、PH值,还有其它有害因子、有害菌,超过对虾承受范围,就会造成损害甚至养殖重大失败。据20多年对虾养殖理论和实践探索,采用施肥,肥水养虾基本上可以对抑制弧菌有作用,可水体氮源等营养素过多,会增加氨氮和亚硝酸盐浓度,对虾体造成危害,甚至长期损害,超过承受范围还会致命。因而需要了解对虾耐受水体和化学因子的各项指标,采用科学又方便的方法加以控制,使水体各指标调控在合理范围内。在对虾养殖正常投饵情况下,氮源大多数不缺,而水体氧气充足,是有效促使水体各指标平衡最重要手段之一,因而做好溶解氧日常检测,在溶解氧不足时及时采取增氧措施,有利于维持硝化菌相优势进而达到抑制弧菌,防止弧菌病爆发由重要意义,足够溶氧也是对虾健康提高其免疫力第一要素。

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