微藻在池塘水质调控中的应用

微藻在养殖池塘水质调控中的应用广东海洋大学黄翔鹄教授卵囊藻与虾池环境水质养虾三要素品质优秀的种苗安全环保的饲料良好的水质环境1.养殖环境问题虾塘“倒藻”、虾池无藻、有毒藻的存在，引起养殖环境恶化，是对虾养殖失败的主要原因。“倒藻”对养殖环境的危害虾池倒藻氧的大量消耗渗透光的减少食物链的终断虾生长不正常、死亡弧菌快速生长硫化氢累积氨氮、亚硝酸盐氮累积水环境污染海洋污染和海水富营养化，一些生长速度快的微藻成为优势种，使海域的微藻群结构趋向于不利于对虾养殖的方向发展，从而导致虾塘微藻种类的改变，藻相不稳定，使对虾养殖失败。养殖环境“倒藻”的主要原因人为将一些不利于虾池藻相稳定的微藻投入养殖环境，使这些微藻在海域中成为优势，在引入虾塘时，这些微藻种成为虾塘的主要藻种，从而导致藻相不稳定使对虾养殖失败。骨条藻、角毛藻、小球藻、海链藻人为造成生态危机影响对虾养殖虾池无藻细菌是虾塘中重要的生物因子。功能：在有氧情况下分解有机物为二氧化碳和水在分解的过程中会有许多中间产物，氨氮，硝态氮，有机酸等。细菌可同化50%的氮，其余的氮会释放在环境中，如果这些含氮化合物的积累，会对对虾生长不利。含氮有机物分解氨化作用：细菌分解含氮有机化合物产生氨。硝化作用：硝化细菌氧化氨产生硝酸。NH4++OH-+1/2O2=H++NO2-+2H2ONO-2+H2ONO-3+2H+微藻同样是虾池中重要的生物因子功能：吸收氨氮、亚消酸盐氮和细菌代谢中间产物有机酸，吸附重金属离子，同时释放氧气，改善水质。微藻还可有效地抑制弧菌的生长。微藻和细菌对虾池溶解态氮的吸收贡献率前期0%20%40%60%80%100%NH4+-NNO3--NUrea-N细菌浮游微藻中期0%20%40%60%80%100%NH4+-NNO3--NUrea-N细菌浮游微藻后期0%20%40%60%80%100%NH4+-NNO3--NUrea-N细菌浮游微藻放线菌酮抗生素稳定同位素微藻在养殖前中期对氨氮的吸收贡献比分别是细菌的0.9和0.8倍，后期是细菌的4倍。对虾养殖池中的食物链有机物残饵细菌分解氮、中间代谢物微藻食藻动物鱼虾鳖蟹良好的沙滤系统导致虾池无藻种为了得到清洁的养殖用水，建立良好的沙滤系统，大量藻种被过滤去除，使虾池缺乏藻种，导致池塘中藻类难以培养。养殖环境无藻的原因-缺少藻种养殖用水严格的消毒处理为了得到清洁的养殖用水，对养殖用水进行严格消毒，杀死微藻藻种，使虾塘中无藻种，导致池塘中藻类难以培养。虾池中的有毒藻蓝藻：如微囊藻、颤藻等。微囊藻毒素、肝毒素、内毒素、鱼腥藻毒素等。甲藻：如裸甲藻、膝沟藻等。石房蛤毒素、新石房蛤毒素和膝沟藻毒素等甲藻毒素。超氧化歧化酶活力的影响谷胱甘肽过氧化物酶活力的影响过氧化物酶活力的影响WC-LR浓度大于0.50μg/L时，处理组的酶活力均显著大于对照组，并且酶活力随着WC-LR浓度增大而逐渐增大。亚慢性毒性胁迫对对虾抗氧化酶影响00.50.721.031.472.113050100150200250edc超氧化歧化酶活力(U/mg)MC-LR浓度(μg/L)bacbc00.50.721.031.472.1130306090120150谷胱甘肽过氧化物酶活力(U/mg)MC-LR浓度(μg/L)abbcbcdd00.50.721.031.472.11302468过氧化物酶活力(U/mg)MC-LR浓度(μg/L)abbcbcbcd超氧化歧化酶基因表达量的影响谷胱甘肽过氧化物酶基因表达量的影响处理组的超氧化歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶基因表达水平均有上调的趋势，并且随着WC-LR浓度增大，基因表达量的上调水平呈阶梯渐进式趋势。亚慢性毒性胁迫对对虾氧化酶基因表达量的影响00.50.721.031.472.1131.001.051.101.151.20bbbbaa谷胱甘肽过氧化物酶基因表达量MC-LR浓度(ug/L)a00.50.721.031.472.1131.001.051.101.151.201.25cc超氧化歧化酶相对表达量MC-LR浓度(μg/L)aaabbMC-LR对凡纳滨对虾溶菌酶活力的影响MC-LR对凡纳滨对虾溶菌酶基因表达量的影响当WC-LR浓度大于0.50μg/L时，处理组的溶菌酶活力均低于对照组，且基因表达水平也表现相应的下调。亚慢性毒性胁迫对对虾溶菌酶活力和基因表达量的影响00.50.721.031.472.11302468101214溶菌酶活力(U/mg)MC-LR浓度(μg/L)abcdcdee00.50.721.031.472.1131.01.11.21.31.41.5babbb溶菌酶相对表达量MC-LR浓度(μg/L)cacMC-LR对凡纳滨对虾酸性磷酸酶活力的影响MC-LR对凡纳滨对虾碱性磷酸酶活力的影响WC-LR浓度为0.72μg/L时，酶活力达最高值，超过此浓度，酶活力呈持续下降趋势；WC-LR浓度为3.00μg/L时达最小值。亚慢性毒性胁迫酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活力的影响00.50.721.031.472.113020406080100bcca酸性磷酸酶活力(U/mg)MC-LR浓度(μg/L)bcdbc00.50.721.031.472.113020406080c碱性磷酸酶活力(U/mg)MC-LR浓度(μg/L)abbcdcd大量换水的开放式养殖，无法阻止含有藻毒素的微藻进入池塘水环境，如裸甲藻，颤藻等。使得微藻产生的毒素直接毒害对虾，低浓度的蓝藻毒素会引起对虾的应急反应，这也是对虾出现偷死的一个重要原因。养殖环境存在有毒藻的原因2.池塘中的微藻蓝藻分布：分布广，主要生活于淡水，大约2000种。特点：蓝色或蓝绿色，生活于富营养化的碱性水体，大多蓝藻具有藻毒素。硅藻分布：海洋，有海洋“牧草”之称。约16000种。特点：黄褐色。细胞壁富含硅质，其主要成份为SiO2·xH2O。生长速度快，易倒藻。绿藻分布：90%生活于淡水，10%生活于海水。约有6500种。海水虾池中仅有卵囊藻等几种绿藻。特点：绿色或黄绿色。有的种类种群稳定。甲藻海洋中形成赤潮的主要微藻，具藻毒素。在虾塘中出现的种类多为裸甲藻，水色为红褐色。海水中的微藻群落与虾池藻相微藻的自然分布影响虾塘微藻群落结构和藻相。在海洋中主要分布的是硅藻，约占微藻的90%，其次是甲藻，约占5%，再就是其他微藻，包括绿藻和蓝藻共占它占5%。蓝藻绿藻5%硅藻90%甲藻5%淡水体中的微藻与池塘藻相淡水中主要分布的是蓝藻、绿藻和硅藻，绿藻和蓝藻是淡水池塘的主要种类。因此，水色多为蓝绿色。优势种分属5个门共12种。优势度在0.51~0.99之间。优势突出和单一。华南地区虾池微藻优势种虾池微藻优势种演替1号虾池0204060801003.123.173.264.014.074.124.174.224.265.015.065.115.175.225.276.036.116.176.23养殖时间浮游微藻量/×107cell•L–1浮游微藻总量透镜壳衣藻波吉卵囊藻中助骨条藻铙孢角毛藻2号虾池0204060801003.123.173.264.014.074.124.174.224.265.015.065.115.175.225.276.036.116.176.23养殖时间浮游微藻量/×107cell•L–1浮游微藻总量透镜壳衣藻波吉卵囊藻中肋骨条藻小席藻柱状小环藻波吉卵囊藻的优势度近最大为1.00(0.9985)，优势度在0.49~1.00之间。波吉卵囊藻种群持续为40d~45d，硅藻5-15d。虾池微藻优势种与水质特征虾池浮游微藻优势种与水质环境虾池浮游微藻优势种与水质特征卵囊藻为优势种的绿色水质较稳定。小席藻在水体中积累大量的有毒物质对对虾产生毒性。硅藻出现大幅度变动对水体的稳定性产生影响。3.微藻的功能与特点波吉卵囊藻（Oocystisborgei）隶属绿藻门Chlorophyta，绿藻纲Chlorophyce，绿球藻目Chlorococcales，卵囊藻科Oocystaceae，卵囊藻属Oocyst。卵囊藻是生活于对虾池塘中后期的优势种微藻。形成水色为翠绿色或黄绿色，具有持续时间长和种群稳定等特点。能降低水体中氨氮、亚硝酸氮等有害因子的浓度，提高水中的溶氧，控制蓝藻，使水环境长时间处于良性的平衡状态，抑抑制弧菌的生长。藻类光合作用吸收二氧化碳（CO2）放出氧气（O2）。池塘水体中微藻产生的溶氧约占整个养殖系统溶氧收入的60%~90%。对养殖环境的增氧作用吸收氨氮和亚硝酸盐氮净化水质NO2-NNO3-NNH4+-(NH3)-N0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%前期中期后期养殖周期养殖时间无机氮组成（%）氨氮最高时占总无机氮的69.98%；到养殖后期其所占比例为54.92%，成为溶解态无机氮的主要组成部分。虾池中的三态氮不同盐度下卵囊藻对4种氮源的选择系数NH4+-NNO3--NNO2--NUrea-N0.00.51.01.52.02.53.03.5盐度15RPINH4+-NNO3--NNO2--NUrea-N0.00.51.01.52.02.53.03.5盐度20RPINH4+-NNO3--NNO2--NUrea-N0.00.51.01.52.02.53.03.5盐度25RPINH4+-NNO3--NNO2--NUrea-N0.00.51.01.52.02.53.03.5盐度30RPINH4+-NNO3--NNO2--NUrea-N0.00.51.01.52.02.53.03.5盐度35RPI选择系数（RPI）：氨氮亚硝酸盐氮尿素硝酸盐氮稳定同位素标记不同温度下卵囊藻对4种氮源的选择系数温度15℃0.00.51.01.52.02.53.03.5NH4+-NNO3--NNO2--NUrea-NRPI温度20℃0.00.51.01.52.02.53.03.5NH4+-NNO3--NNO2--NUrea-NRPI温度20℃0.00.51.01.52.02.53.03.5NH4+-NNO3--NNO2--NUrea-NRPI温度35℃0.00.51.01.52.02.53.03.5NH4+-NNO3--NNO2--NUrea-NRPI温度30℃0.00.51.01.52.02.53.03.5NH4+-NNO3--NNO2--NUrea-NRPI选择系数（RPI）：氨氮亚硝酸盐氮尿素硝酸盐氮稳定同位素标记卵囊藻对氨氮和亚硝酸盐氮影响-室内实验0.000.200.400.600.801.0015101520养殖时间（d)NH4+-N(mg·L-1)12340.000.200.400.600.801.0015101520养殖时间（d)NO2--N(mg·L-1)1234实验1，2，3组的氨氮含量比对照组分别降低51.7%，37.8%和39.3%；亚硝酸盐含量分别降低了30.2%，27.0%和26.4%。2.2.3虾池主要水质因子的变化0.000.050.100.150.200.250.300.350.401102030405060708085养殖时间（d）NH4+-N(mg·L-1)1虾池2虾池0.000.050.100.150.200.251102030405060708085养殖时间（d）NO2--N(mg·L-1)1虾池2虾池实验池氨氮和亚硝酸盐含量平均降低43.48%和81.71%。卵囊藻对虾池氨氮和亚硝酸盐氮影响养殖水体更稳定卵囊藻有广温性（3-34℃）和广盐性（0-28）的特点，抗恶劣环境强，生长比较平稳，不容易老化死亡，因而可以保持水体稳定，保证鱼虾正常生长。虾池微藻群落组成波吉卵囊藻生物量(湿重)分别占浮游微藻总生物量95.35%、81.44%和43.95%，细胞平均数为8.553×107cell•L-1。虾池微藻的优势度波吉卵囊藻在养殖前期、中期和后期的优势度分别为0.58、0.54和0.27，成为虾池水体中绝对的优势种微藻，其优势种群可维持77d。卵囊藻在对虾养殖水体中的生长特