池塘碳氮比控制在多少更有利于增产增收？

                               
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本文研究了向高产鱼池中人工添加有机C(葡萄糖)和有机N(甘氨酸)对水中游离 细菌生长及其分解矿化有机N的影响。

研究结果表明，向池塘水中添加有机C促进了细菌生长和细菌对N素的吸收，而添加有机N对细菌生长的影响不明显，但增强了有机N的矿化作用 。

在池塘水营养条件下，溶解有机C限制了细菌的生长，细菌在鱼池生态系统N循环中起着有机N分解者的作用。

异养细菌对水域生态系的物质循环，有机物质分解作用，早已引起人们的注意。

作为水生细菌生活基质的营养物质，尤其是C和N的含量对于细菌生长和有机物质分解的影响是相当重要的。

近年来的研究表明，浮游植物在光合作用过程中，将同化C的90%以溶解有机C的形式分泌到水环境里，构成了细菌有机C的重要来源，因而认为细菌的生长速率与初级生产力有密切的关系。

另一方面，许多研究指出，细菌的生长、繁殖等生理活动受它所需各种营养元素的含量及其相对比例所制约，各种营养元素含量的相对比例能改变它们对有机物质的分解能力。

我国养鱼池塘生态系统中异养细菌的群落组成，数量变动正在开展研究，实验证明养鱼池水中细菌形成的絮凝体对于滤食性鱼类具有良好的饵料效果。

然而就鱼池生态系中有关细菌群落在营养盐矿化过程中作用的研究尚少。

本文旨在查明向池塘水中人工添加有机营养源( 有机C和有机N)后，池水基质中可溶性有机C/N比对游离浮游细菌的生长和营养物质矿化作用的影响。

1 材料和方法

1.1 采水及水样处理

水样采自江苏省无锡市河坪口一口面积为0.52h㎡的高产鱼池。

用3m长的柱状采水器取出水表至地底表面的水柱，将水样带回实验室用玻璃纤维滤纸(孔径约1.2μm )过滤， 除去藻类和其它细菌捕食者。

因池水中细菌数量很大，难于观察细菌指数增长期 ，故在实验前用0.2μm 微孔掘膜滤过的无菌池水，将池塘水(已经1.2μm滤膜过滤〉再稀释3倍后备用。

1.2实验设置

将上述稀释后的水样，按每瓶900ml的容量，分别装入12个1000ml 试剂瓶。

试验共设6组， 每组2瓶平行试验，按表1所示添加有机C、N营养源、 有机C和N分别为葡萄糖和甘氨酸。

12 个试剂瓶均用铝箔包裹以遮光，实验水温为25-27℃。

                               
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实验开始时取样测定水中细菌数量和营养盐(NH4-N ，NO2- N ，N03-N及PO4-P) 含量 ， 随后每间隔3h取样，计算细菌数量。

24h以后改为每隔24h取样。营养盐含量的测定工作每24h 进行1次。细菌计数的水样用福尔马林调配成2%的浓度固定。

1.3细菌计数和营养盐含量的测定

细菌计数采用AODC，将水样中细菌过滤在孔径为0.2μ 的微孔滤膜上后 ， 用吖啶橙染色， 在落射萤光显微镜下直接计数。

营养盐NH4-N用次氯酸酚盐法，PO4-P用钼锑抗比色法，NO2-N 用磺胺法，N03-N用镉铜还原法测定;

水样中DOC和DON的测定是将水样用0.2μ滤膜过滤后 ，分别用重铬酸钾氧化法和过硫酸钾氧化法测定。

2 结果

2. 1 细菌生长速率

培养实验中各组细菌开始增长时的初始密度和增长结束时的最大密度，持续增长时间以及由此计算得到的细菌生长速率列于表2。

从表中可以看出， 与对照组相比， 添加N素(甘氨酸 )对细菌生长的促进作用不明显;添加量增加1倍的N-2组，细菌的增长速率也不增加；

C+N组中添加2倍含量的葡萄糖和甘氨酸后 ，对细菌生长的促进作用也不显著；

但是添加葡萄糖 组(C-1和C-2组〉细菌的生长速率显著加快了。这证明向池水中添加C素可促进细菌的增长。

C-1组比C-2组间葡萄糖的添加量虽然增加1倍， 但它们的细菌生长速率的差别不明显， 表明C-1组的添加量已经足够， 再增加有机C量，不再有促进细菌生长的效果。

由此可见， 高产鱼池中的有机C素是不足的， 它限制了细菌的生长。

                               
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2.2 各添加组在培养过程中NH4-N含量的变化

为研究水中添加不同剂量的有机C和有机N对细菌利用N素的影响，实验测定了培养过程中NH4-N含量的变化

实验表明， 高产鱼池水中添加有机C有促进细菌对NH4-N吸收的效果。 与对照组相比，实验组添加有机N素后其NH4-N含量显著上升， 氨基酸添加量增加1倍，NH4-N含量也成倍上升。

表明添加的氨基酸主要是被细菌分解成NH4-N了 。这说明高产鱼池水中有机N含量对于细菌的生长来说已经足够。

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3 讨论

3. 1 细菌增长与基质C/N比之间的关系

细菌对C和N的吸收是根据其自身的生理需要而成比例地吸收的。从表 2中可以看出，C-1组(C/N=6.9）的生快速率最 大，C-2组添加C 的量为C-1组的2倍， 而生快速率不再升高。

因此可以认为， 在池塘条件下，对细菌生长比较适宜的C/N比约为7左右， 添加有机C素的2个实验组中(C-1，C-2组 )，NH4-N含量与对照组相比， 随培养时间的延长而不断下降，表明有了足够的C源后， 促进了细菌对N素的利用，因而也有利于N素通过细菌沿食物链向更高营养级传递。

本实验测得天然池水中C/N比为5.48， 低于细菌最大生长速率时的C/N比，且添加C素可提高细菌生快速率，表明高产鱼池中水体，对于细菌生长来说C素供应是不足的。

本实验测得细菌最佳生长C/N比为7，略高于菌体C/N比是可以接受的，因为细菌除了积累C素用于维持身体组分外，还有一部分用于呼吸消耗。因此， 所需基质的C/N比应略高于菌体自身C/N比。

长期以来人们一直认为，细菌在生态系统中主要承担有机物质的分解者的任务。

实际上细菌在不同条件下， 有时成为有机物质的分解者， 有时会吸收有机和无机营养物质，因而被称为营养物质的“陷井”。

当基质C/N比低于 7时，池塘水细菌主要起有机N矿化者的作用。在海洋细菌中当基质C/N比<10时，即有可能使细菌成为有机N的矿化者。

这反映了池塘细菌和海洋细菌对基质C/N的要求略有差异。这种差异可能是由 于在计算C/N比时仅计算添加氨基酸的C/N比，而本实验中考虑到池水中DOC和DON含量颇高，不可忽略， 所以 将池水中原来的数值和添加值一并计入之故。

本实验测得的池塘水的C/N比值为5.5 ，因此细菌在这种池塘生态系N循环中主要起DON分解者的作用。

如果水中有更多的有机C供应 ，使池水基质C/N比大于7，细菌能够吸收包括NH4-N在内的N源， 成为初级生产者吸收营养盐的竞争者，从而成为营养物质的"陷井"。

前面已提到 ，高产鱼池水中有机C的供应是不足的， 它限制了细菌的生长。研究表明，水体中细菌生长所需的C源主要依赖于浮游植物光合作用向水中释放出的溶解有机物质。

同位素示踪技术证明了浮游植物光合作用过程中释放的胞外有机物质大量被结合到细菌体内，这种现象在夏季更为显著。

因此可以推测，养鱼池塘中细菌生长所需的C源同样也会受着养鱼池中浮游植物光合作用的制约。

鱼池中初级生产者限制细菌生长的情况是有可能存在的。养鱼池中测得初级生产力经常明显地低于富营养化湖泊中的测定值。

养鱼池塘是一个超富营养化生态系统 ，其初级生产力低于富营养化湖泊，这与鱼池中大量放养捕食性的鲢、鳙有关。

捕食性鱼类捕食浮游植物，降低了水体初级生产力，从而减少了细菌增快所需的有机C源供应，导致细菌对C、N元素的吸收与分解能力的改变。

影响水域生态系营养元素循环的动态过程。这就是水生生态系食物链动态研究中所谓下行影响(Top - down effect)的体现 ，即食物链顶端的生物的活动通过食物链的传递，最终制约着食物链底部生物的组成数量行为乃至其周围理化环境的变动。

因此，在研究我国鱼池生态系中细菌的动态及在营养物质转化中的作用时，应根据下行影响的理论，查明养殖鱼类如何通过捕食作用沿着食物链各环节，最终对细菌的动态及作用产生影响，这样就能从系统水平上掌握细菌在鱼池生态系物质循环中的作用规律。

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