Biofilter-Medienauswahl für Forellenbarsch- Biofilmeigenschaften und Wachstumsleistung
Forellenbarsch (Micropterus salmoides), auch Kalifornischer Barsch genannt, gehört zu den Actinopterygii, Perciformes, Centrarchidae und Micropterus. Sie stammt ursprünglich aus Kalifornien, USA, und zeichnet sich durch schnelles Wachstum, köstlichen Geschmack, reichhaltige Nährwerte und einen hohen wirtschaftlichen Wert aus. Es hat sich zu einer der wichtigsten Süßwasseraquakulturarten in China entwickelt. In den letzten Jahren ist vor dem Hintergrund der Transformation und Modernisierung der Fischerei sowie der starken Entwicklung digitaler und intelligenter Fischereien nach und nach eine industrialisierte Kreislaufaquakultur entstanden. Der Aquakulturmodus für Forellenbarsche verlagert sich ebenfalls von der traditionellen Teichkultur hin zu einem umweltfreundlichen und effizienten Aquakulturmodus mit Kreislauf. Die Kreislaufaquakultur bietet Vorteile wie Wasser- und Landeinsparung, hohe Besatzdichte und bequeme Bewirtschaftung. Durch physikalische, biologische und chemische Methoden und Geräte werden feste Schwebstoffe und schädliche Substanzen im Wasserkörper entfernt oder in harmlose Substanzen umgewandelt, sodass die Wasserqualität den normalen Wachstumsbedürfnissen der kultivierten Arten entspricht und so das Wasserrecycling unter Aquakulturbedingungen mit hoher Dichte realisiert wird. Es hat bei mehreren kultivierten Arten gute wirtschaftliche Vorteile erzielt.
Derzeit konzentriert sich die Forschung zur Kreislaufaquakultur von Forellenbarschen hauptsächlich auf Reproduktion, Futterernährung, Stammauswahl, präzise Fütterung, Veränderungen der Wasserumgebung und Ernährungsqualität. Die Forschung zur industrialisierten Kreislaufaquakultur von Forellenbarschen in Innenräumen konzentriert sich hauptsächlich auf die Zucht von großen Jungfischen, und die vollständige Zucht erwachsener Fische wurde nicht umfassend gefördert. Die größte Herausforderung bei der Kreislaufaquakultur von Forellenbarschen besteht darin, ein gutes Wassermilieu unter Bedingungen hoher -Dichte aufrechtzuerhalten, um das normale Wachstum der kultivierten Arten sicherzustellen. Die Wasseraufbereitung ist das Herzstück der Kreislaufaquakultur, und effiziente Biofiltermedien für die Wasseraufbereitung bilden die Grundlage des Wasseraufbereitungssystems. Obwohl es viele Berichte über die Wasserreinigung durch Biofiltermedien gibt, fehlen Berichte speziell über die industrialisierte Kreislaufaquakultur von Forellenbarschen, insbesondere im Hinblick auf das Screening wirksamer Biofiltermedien für die Wasseraufbereitung, die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur von Biofilmen auf verschiedenen Biofiltermedien, Behandlungseffekte und Auswirkungen auf das Wachstum der kultivierten Arten. Es wurden drei Arten von Biofiltermedien ausgewählt, darunter die quadratischen Schwamm- und Wirbelschichtkugel-Biofiltermedien, die kostengünstig und einfach zu bedienen sind und in der Abwasseraufbereitung der Aquakultur weit verbreitet sind. Mutag Biochip 30 (abgekürzt als Biochip) ist ein neuer Typ von Biofiltermedien, der in den letzten Jahren auf den Markt gekommen ist und Vorteile wie Schlagfestigkeit und lange Lebensdauer bietet, über dessen praktische Anwendungseffekte jedoch nicht berichtet wurde. Zu diesem Zweck wurde die 16S-rDNA-Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologie verwendet, um die Biofilmbildungssituation der drei Wasseraufbereitungs-Biofiltermedien zu analysieren und gleichzeitig die Wachstumssituation von Forellenbarschen zu analysieren, um praktische Wasseraufbereitungs-Biofiltermedien auszusortieren und effiziente Wasseraufbereitungsmedien für die industrialisierte Rezirkulationsaquakultur von Forellenbarschen bereitzustellen.
1. Materialien und Methoden
1.1 Testmaterialien
Die für diesen Test ausgewählten Biofiltermedien warenquadratischer Schwamm, Biochip, UndWirbelschichtkugel, wie in gezeigtAbbildung 1. Das quadratische Schwammmaterial ist Polyurethan, geformt als Würfel mit einer Seitenlänge von 2,0 cm und einer spezifischen Oberfläche (3,2~3,5)×10⁴ m²/m³. Das Biochip-Material ist Polyethylen, geformt als Kreis mit einem Durchmesser von 3,0 cm, einer Dicke von etwa 0,11 cm und einer spezifischen Oberfläche von 5,5×10³ m²/m³. Das Material der Wirbelschichtkugeln ist Polyethylen mit einer effektiven spezifischen Oberfläche von 500 bis 800 m²/m³.
1.2 Experimentelle Gruppierung
Die Behandlungsgruppe mit quadratischen Schwamm-Biofiltermedien wurde als Gruppe T1 festgelegt, der entsprechende Medienbiofilm wurde mit B1 gekennzeichnet und das entsprechende Aquakulturwasser wurde mit W1 gekennzeichnet; Die Biochip-Biofiltermedien-Behandlungsgruppe wurde als Gruppe T2 festgelegt, der entsprechende Medienbiofilm wurde mit B2 gekennzeichnet und das entsprechende Aquakulturwasser wurde mit W2 gekennzeichnet; Die Behandlungsgruppe mit Wirbelschicht-Kugel-Biofiltermedien wurde als Gruppe T3 festgelegt, der entsprechende Medienbiofilm wurde mit B3 gekennzeichnet und das entsprechende Aquakulturwasser wurde mit W3 gekennzeichnet.
1.3 Aquakultursystem
Das Experiment wurde in einem Kreislauf-Aquakultursystem auf der Balidian Comprehensive Experimental Base des Zhejiang Institute of Freshwater Fisheries durchgeführt.Insgesamt gab es 9 Kulturtanks, Volumen 500 l, effektives Wasservolumen 350 l. Der Biofiltertank bestand aus einem Kunststoffaquarium mit den Maßen 80 cm lang, 50 cm breit und 50 cm hoch, Volumen 200 l, effektives Wasservolumen 120 l. Der Kulturtank und der Biofiltertank wurden durch eine Wasserpumpe verbunden, um einen internen Kreislauf mit einer Durchflussrate von 3 bis 4 l/min und Belüftung zur Sauerstoffanreicherung zu bilden, wobei der im Wasser gelöste Sauerstoff über 5 mg/l gehalten wurde. Die Biofiltermedien wurden zufällig gruppiert, jede Art von Biofiltermedien hatte 3 Replikate, jeder Biofiltertank wurde mit 2,0 kg Biofiltermedien beladen, während gleichzeitig eine Kohlenstoffquelle mit langsamer Freisetzung suspendiert wurde. Während der Biofilmkultur wurden täglich 10 % des Wassers gewechselt.Anfangsindikatoren für die Wasserqualität: Gesamtstickstoff (TN) 9,41 mg/L, Gesamtphosphor (TP) 1,02 mg/L, Ammoniakstickstoff (TAN) 1,26 mg/L, Nitritstickstoff (NO₂⁻-N) 0,04 mg/L, Permanganatindex (CODₘₙ) 3,73 mg/L.
1.4 Testen Sie das Fisch- und Kulturmanagement
Als Zuchtart wurde Forellenbarsch verwendet. Vor Versuchsbeginn wurden sie 7 Tage lang im Umlaufwasser akklimatisiert.Der Test wurde vom 11. August 2022 bis zum 22. September 2022 durchgeführt und dauerte 42 Tage. Forellenbarsche ohne Oberflächenverletzungen, gesund und lebhaft, wurden für die Gruppierung ausgewählt, 60 Fische wurden in jedem Kulturbecken gehalten, zweimal täglich gefüttert, die Fütterungszeiten waren 07:00 Uhr morgens und 16:00 Uhr nachmittags, die tägliche Fütterungsmenge machte etwa 1,0 % bis 1,5 % der gesamten Fischkörpermasse aus. Die anfängliche Körpermasse des Testfisches betrug (20,46 ± 0,46) g.
1.5 Probensammlung
Alle zwei Tage wurden Wasserproben aus dem Biofiltertank entnommen und Indikatoren wie Wassertemperatur, gelöster Sauerstoff, pH-Wert sowie Ammoniakstickstoff und Nitritstickstoff aufgezeichnet. Die Futtermenge, die Körpermasse der Fische zu Beginn und am Ende des Experiments sowie die Überlebensrate wurden aufgezeichnet. Nach dem Experiment wurde 1 l Wasser aus jedem Kulturtank mit sterilen Wassersammelbeuteln gesammelt, durch eine 0,22-µm-Filtermembran gefiltert und zur späteren Verwendung in einem Gefrierschrank bei -80 °C aufbewahrt. Aus jedem Biofiltertank wurden 0,5 g Biofiltermedienproben aseptisch entnommen, in sterilisiertem destilliertem Wasser gelagert, kräftig geschüttelt, um Mikroorganismen von der Biofilmoberfläche zu entfernen, dann durch eine 0,22 µm Filtermembran filtriert und zur späteren Verwendung in einem Gefrierschrank bei -80 Grad gelagert.
1.6 Messmethoden
1.6.1 Messung der Wasserqualität
Wassertemperatur, gelöster Sauerstoff und pH-Wert wurden mit a erfasstHACH Hq40d tragbarer Wasserqualitätsanalysator. Die Ammoniakstickstoffkonzentration wurde mit der spektrophotometrischen Methode des Nessler-Reagenzes gemessen. Die Nitritstickstoffkonzentration wurde mithilfe der spektrophotometrischen Methode mit Salzsäure-Naphthylethylendiamin ermittelt.
1.6.2 Leistungsmessung der Aquakultur
Die Berechnungsformeln für die Gewichtszunahmerate, das Futterverwertungsverhältnis und die Überlebensrate der Fische lauten wie folgt.
l Gewichtszunahmerate= (Endgültige Fischkörpermasse - Anfangskörpermasse des Fisches) / Anfangskörpermasse × 100 %;
l Feed-Conversion-Verhältnis= Futterverbrauch / Gewichtszunahme;
l Überlebensrate= (Anzahl der Fische am Ende des Experiments / Anfangsanzahl der Fische zu Beginn des Experiments) × 100 %.
1.6.3 Mikrobielle Hochdurchsatzsequenzierung
Bakterien-DNA wurde mit einem Bacterial DNA Extraction Kit (OMEGA Biotech, USA) aus Wasser und Biofilm extrahiert. Die spezifischen Primer 338F (5'–ACTCCTACGGGAGGCAGCAG–3') und 806R (5'–GGACTACHVGGGTWTCTAAT–3') wurden verwendet, um die V3- und V4-Regionen der bakteriellen 16S-rDNA zu amplifizieren. Für die PCR wurde das TransGen AP221-02-Reaktionssystem verwendet: 4 µL 5×FastPfu-Puffer, 2 µL 2,5 mmol/L dNTPs, 0,4 µL FastPfu-Polymerase, jeweils 0,8 µL Vorwärts- und Rückwärtsprimer mit 5 µmol/L, 0,2 µL BSA, 10 ng DNA-Matrize, ergänzt mit ddH₂O auf 20 µL. PCR-Reaktionsbedingungen: 95 Grad für 3 Minuten; 95 Grad für 30 Sekunden, 53 Grad für 45 Sekunden, 72 Grad für 1 Minute, 28 Zyklen; 72-Grad-Erweiterung für 10 Minuten. Die PCR-Amplifikation wurde auf einem PCR-Reaktionsgerät 9700 (Applied Biosystems® GeneAmp®, USA) durchgeführt. PCR-Produkte wurden mithilfe von Beads gereinigt und anschließend einer Sequenzierung unterzogen. Die Sequenzierung wurde bei Shanghai Majorbio BioPharm Technology Co., Ltd. in Auftrag gegeben.
1.6.4 Mikrobielle Diversitätsanalyse
Die aus der Sequenzierung erhaltenen Rohdaten wurden zunächst gespleißt, gefolgt von einer Qualitätskontrollfilterung der Lesequalität und des Spleißeffekts sowie einer Korrektur der Sequenzrichtung, was zu optimierten Daten führte. Nach der Normalisierung der schließlich erhaltenen Clean-Daten wurden eine OTU-Clusteranalyse (Operational Taxonomische Einheiten) und eine taxonomische Analyse mit einer Ähnlichkeit von 97 % durchgeführt. Histogramme der Proben wurden mit Excel erstellt und Wärmekarten wurden mit der Majorbio Cloud Platform erstellt.
1.7 Datenanalyse
Für die Signifikanzanalyse von Unterschieden wurde die Statistiksoftware SPSS 16.0 verwendet, und für Mehrfachvergleiche wurde Duncans Varianzanalysemethode (ANOVA) verwendet.
2. Ergebnisse und Analyse
2.1 Biofilmbildungszeit verschiedener Biofiltermedien
Wie in gezeigtAbbildung 2,Unter natürlichen Bedingungen der Biofilmbildung zeigte der Ammoniak-Stickstoffgehalt im Wasser des Biofiltertanks einen Trend eines schnellen Anstiegs, gefolgt von einem allmählichen Rückgang.Der Ammoniakstickstoffgehaltim Wasser des Biofiltertanks, der dem quadratischen Schwamm entspricht, erreichte nach 17 Tagen seinen Höhepunkt bei 8,13 mg/L und nahm dann allmählich ab.mit 41 Tagen den niedrigsten Stand erreicht, danach blieben sie bei etwa 0,20 mg/L, was darauf hindeutetDie Biofilmbildungszeit für den quadratischen Schwamm betrug etwa 17 Tage. Die Änderungen des Ammoniak-Stickstoffgehalts im Wasser der Biofiltertanks entsprechend Biochip und der Wirbelschichtkugel waren grundsätzlich gleich und zeigten schwankende Änderungen. Der Ammoniak-Stickstoff-Peak erschien nach 21 Tagen bei 7,88 mg/L bzw. 7,57 mg/L, was darauf hindeutetDie Biofilmbildungszeit für Biochip und die Wirbelschicht-Ball-Biofiltermedien betrug etwa 21 Tage. Der Ammoniakstickstoffgehaltin den entsprechenden BiofiltertanksDiese beiden Medien fielen mit 43 Tagen bzw. 45 Tagen auf den niedrigsten Stand.
2.2 Veränderungen des Wasser-pH-Wertes in verschiedenen Kulturbecken
AusAbbildung 3Es ist ersichtlich, dass der anfängliche pH-Wert des Kulturwassers 7,3 betrug. Mit zunehmender Kulturdauer zeigte der pH-Wert des Wassers in jedem Kulturtank einen Abwärtstrend. Nach 12 Tagen lag der pH-Wert aller Kulturbecken unter 6,0, was für das Wachstum der Kulturarten ungünstig ist.Daher sollte nach 12 Tagen Biofilmbildung auf die Einstellung des pH-Wertes des Kulturbeckenwassers geachtet werden.
2.3 Analyse der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft auf Biofilmen verschiedener Biofiltermedien und in Wasser
2.3.1 Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft auf Stammebene
Wie in gezeigtAbbildung 4,Auf der Stammebene waren die dominierenden Bakterien auf den Biofilmen der drei Biofiltermedien dieselben: Proteobacteria, Actinobacteriota, Bacteroidota und Chloroflexi. Ihre kombinierten relativen Häufigkeiten betrugen 68,96 %, 64,74 % bzw. 65,45 %. Die dominierenden Bakterien im entsprechenden Kulturwasser waren unterschiedlich. Das dominierende Bakterium in W1 war Actinobacteriota mit einer relativen Häufigkeit von 64,66 %. Die dominierenden Bakterien in W2 und W3 waren Proteobakterien mit einer relativen Häufigkeit von 34,93 % bzw. 50,10 %.
Abb. 4 Gemeinschaftszusammensetzung von Bakterien in verschiedenen Biofilmen und Gewässern auf Stammebene
2.3.2 Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft auf Familienebene
Wie in gezeigtAbbildung 5Auf den Biofilmen der drei Medien waren etwa 48 % der Bakterien Bakteriengemeinschaften mit einer relativen Häufigkeit von jeweils weniger als 3 %. Die dominanten Bakterien von B1 und B2 waren die gleichen, beide waren Xanthomonadaceae, mit relativen Häufigkeiten von 11,64 % bzw. 9,16 %; Das dominierende Bakterium von B3 war JG30-KF-CM45 mit einer relativen Häufigkeit von 10,54 %. Die vorherrschenden Bakterien im Kulturwasser unterschieden sich von denen auf den Biofiltermedien. Microbacteriaceae war mit einer relativen Häufigkeit von 62,10 % das absolut dominierende Bakterium in W1; zu den dominierenden Bakterien in W2 gehörten neben Microbacteriaceae (13,82 %) auch ein gewisser Anteil Rhizobiales (8,57 %); Die dominierenden Bakterien in W3 waren Rhizobiales mit einer relativen Häufigkeit von 38,94 %, gefolgt von Flavobacteriaceae mit einer relativen Häufigkeit von 15,89 %.
Gezählt wurden die 50 besten Arten auf Gattungsebene. Nach der Verarbeitung der Zahlenwerte wurden die Häufigkeitsänderungen verschiedener Arten in den Proben durch den Farbverlauf der Farbblöcke angezeigt. Die Ergebnisse sind in dargestelltAbbildung 6. Leifsonia war mit einer relativen Häufigkeit von 56,16 % das dominierende Bakterium in W1; die dominierenden Bakterien in W2 waren Leifsonia (10,30 %) und Rhizobiales_Incertae_Sedis (8,47 %); Das dominierende Bakterium in W3 war Rhizobiales_Incertae_Sedis mit einer relativen Häufigkeit von 38,92 %. Unter den identifizierbaren Bakterien auf den Biofilmen war Thermomonas mit einer relativen Häufigkeit von 4,71 % die dominierende Gattung in B1; Die dominierenden Gattungen in B2 und B3 waren Nitrospira mit relativen Häufigkeiten von 4,41 % bzw. 2,70 %.
Abb. 5 Gemeinschaftszusammensetzung von Bakterien in verschiedenen Biofilmenund Wasser auf Familienebene
Abb.. 6 Heatmap der Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft in verschiedenen Biofilmen und Gewässern auf Gattungsebene
2.4 -Diversitätsanalyse mikrobieller Gemeinschaften auf Biofilmen verschiedener Biofiltermedien und in Wasser
Wie in gezeigtTabelle 1, der Shannon-Index der mikrobiellen Gemeinschaften auf den Biofilmen verschiedener Medien war größer als der des entsprechenden Kulturwassers, während der Simpson-Index das Gegenteil war. Bei der Analyse des entsprechenden Kulturwassers war der Shannon-Index der Bakteriengemeinschaft von W2 am höchsten und deutlich höher als der von W1 und W3, während der Simpson-Index deutlich niedriger war als der von W1 und W3, was darauf hindeutet, dass die --Diversität am höchsten war. Anders als bei der -Vielfalt des Kulturwassers gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den drei Biofiltermedien, obwohl der Shannon-Index der Bakterien-Mikrobengemeinschaft in den B2-Medien am größten und der Simpson-Index am kleinsten war. Die Sequenzierungsabdeckung aller Proben lag über 0,990, was darauf hindeutet, dass die Sequenzierungstiefe das tatsächliche Niveau der Proben widerspiegeln könnte.
2.5 Auswirkungen verschiedener Biofiltermedien auf das Wachstum von Forellenbarschen
Tabelle 2zeigt die Wachstumssituation von Forellenbarschen in den verschiedenen Biofiltermediengruppen. Nach 44 Tagen Kultur waren die endgültige Körpermasse und die Gewichtszunahmerate des Forellenbarsches in der Kulturgruppe mit quadratischem Schwamm deutlich höher als in der Wirbelschichtkugel- und Biochip-Gruppe, und das Futterverwertungsverhältnis war deutlich niedriger als in den anderen Gruppen. Die Überlebensrate der Forellenbarsche lag in jeder Gruppe bei über 97 %, ohne signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen.
3. Fazit und Diskussion
3.1 Biofilmbildungszeit verschiedener Biofiltermedien
Biofilme lagern sich an der Oberfläche von Biofiltermedien an. Material, Struktur und spezifische Oberfläche des Biofiltermediums sind die Hauptfaktoren, die die Biofilmbildung beeinflussen. Es gibt zwei gängige Methoden zur Biofilmkultivierung: die natürliche Biofilmbildungsmethode und die inokulierte Biofilmbildungsmethode. Verschiedene Methoden zur Biofilmbildung beeinflussen die Reifungszeit des Biofilms. Hu Xiaobing et al. verwendeten vier verschiedene Methoden zur Biofilmbildung, und die Ergebnisse zeigten, dass bei der Verwendung von Methoden wie der Zugabe von Chitosan, Eisenionen und der Beimpfung mit abgelassenem Schlamm zur Biofilmbildung die Reifungszeit des Biofilms kürzer war als die der natürlichen Biofilmbildungsmethode. Obwohl die Zugabe nützlicher Mikroorganismen oder Wirkstoffe die Zeit der Biofilmbildung verkürzen kann, gibt es Probleme wie Schwierigkeiten bei der Gewinnung des Inokulums, komplexe Prozesskonstruktion und hohe Kosten. Guan Min et al. verwendeten unter Bedingungen mit geringem Gehalt an organischer Substanz direkt Rohwasser zur Biofilmbildung, und der Biofiltertank startete nach etwa 38 Tagen erfolgreich durch natürliche Biofilmbildung. Dieses Forschungsergebnis ähnelt den Ergebnissen dieser Studie. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass unter den gleichen Biofilmbildungsbedingungen die Biofilmbildungszeit des quadratischen Schwamms kürzer war als die der beiden anderen Biofiltermedien. Dies kann mit der großen spezifischen Oberfläche, der starken Hydrophilie und der einfachen Biofilmanlagerung des quadratischen Schwamms zusammenhängen. Die spezifische Oberfläche des quadratischen Schwamms beträgt 32.000 bis 35.000 m²/m³ und ist damit viel größer als die der anderen beiden Medien. Darüber hinaus besteht das Material des quadratischen Schwamms aus Polyurethan, das sich bei Wassereinwirkung ausdehnt, eine hohe Hydrophilie aufweist und die Anlagerung und das Wachstum von Mikroorganismen im Wasser begünstigt. Die Forschungsergebnisse von Li Yong et al. zeigten auch, dass die Startleistung und die Ammoniak-Stickstoff-Entfernungsleistung von Polyurethanschwamm besser waren als die von Polypropylen, was mit den Ergebnissen dieser Studie übereinstimmt. Darüber hinaus betrug in dieser Studie die spezifische Oberfläche der Biochip-Biofiltermedien bis zu 5.500 m²/m³ und war damit viel größer als die der Wirbelschicht-Kugel-Biofiltermedien, aber die Biofilmbildungszeit war im Wesentlichen die gleiche wie die der Wirbelschicht-Kugelmedien. Dies kann mit der Porengröße zusammenhängen. Einige Studien haben darauf hingewiesen, dass die interne räumliche Skala von Biofiltermedien das Wachstum von Biofilmen beeinflusst. Obwohl einige Biofiltermedien eine große spezifische Oberfläche haben, sind ihre Poren fein und die Porengröße ist viel kleiner als die Dicke des reifen Biofilms, was leicht zu einer Verstopfung der Poren führen kann, wodurch es für den Biofilm in den Poren schwierig wird, eine maximale Ansammlung zu erreichen. Die Poren des Biochips sind klein, was zu einem langsameren Biofilmwachstum und einer längeren Biofilmbildungszeit führt.
3.2 Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft von Biofiltermedien und Kulturwasser
In dieser Studie waren die dominierenden Bakterien auf den Biofiltermedien und im entsprechenden Kulturwasser unterschiedlich. Der Shannon-Index der Biofilme auf den Biofiltermedien war größer als der des entsprechenden Kulturwassers, was darauf hinweist, dass die Biofiltermedien eine anreichernde Wirkung auf Mikroorganismen haben. Dies steht im Einklang mit den Forschungsergebnissen von Hu Gaoyu et al. Es gibt viele Faktoren, die die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft beeinflussen, wie z. B. Trägertyp, Filtertiefe, Salzgehalt, Konzentration organischer Stoffe usw. Das gleiche Biofiltermedium weist unter unterschiedlichen Kulturbedingungen unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaften auf dem Biofilm auf. Der Autor untersuchte einmal die Biofilmbildungssituation von Wirbelschicht-Ball-Biofiltermedien in einem Kreislauf-Aquakultursystem für Riesensüßwassergarnelen (Macrobrachium rosenbergii). Die Ergebnisse zeigten, dass der dominierende Stamm auf seinem Biofilm Firmicutes war, wohingegen in dieser Studie der dominierende Stamm auf dem Wirbelschicht-Ball-Biofilm Proteobakterien war. Der Hauptgrund für diesen Unterschied könnten die unterschiedlichen Aquakulturumgebungen sein. Die drei in dieser Studie verwendeten Biofiltermedien hatten die gleichen Ausgangsbedingungen für die Kultivierung von Biofilmen. Es ist möglich, dass aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Medien auch die Dicke des gebildeten Biofilms und die innere Umgebung unterschiedlich waren, was zu Unterschieden in den mikrobiellen Gemeinschaften führte. Daher ist der Unterschied bei den Trägern der Hauptgrund für die Unterschiede in den mikrobiellen Gemeinschaften. Darüber hinaus beeinflussen sich während des Aquakulturprozesses die Wasserumgebung und die mikrobielle Gemeinschaft gegenseitig. Die Gründe für die Unterschiede in den mikrobiellen Gemeinschaften können mit Umweltfaktoren zusammenhängen. Beispielsweise ergab die Forschung von Yuan Cuilin, dass die Gesamtzahl der heterotrophen Bakterien im Körper; Fan Tingyu et al. glaubte, dass der pH-Wert den Gesamtstickstoffgehalt im Wasser erheblich beeinflussen kann und eine Schlüsselrolle bei der Verteilung aquatischer Bakteriengemeinschaften in Binnenflussabschnitten spielt. Auch Ammoniakstickstoff, Gesamtphosphor und Chlorophyll beeinflussen in unterschiedlichem Maße die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften im Gewässer. Die Umweltfaktoren, die in dieser Studie zu den Unterschieden in der Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft führen, bedürfen noch weiterer Bestätigung.
3.3 Auswirkungen verschiedener Biofiltermedien auf das Wachstum von Forellenbarschen
Den Wachstumsergebnissen zufolge wuchs der Forellenbarsch in der Quadratschwammgruppe am schnellsten, mit einer deutlich höheren Gewichtszunahmerate als die der anderen beiden Medien und dem niedrigsten Futterverwertungsverhältnis. Dies steht im Einklang mit früheren Forschungsergebnissen. In dieser Studie wurden Biofilmbildung und Aquakultur gleichzeitig durchgeführt. Gemessen an der Biofilm-Bildungszeit reifte der quadratische Schwamm-Biofilm früher, und nach der Biofilm-Reifung waren die Konzentrationen von Ammoniakstickstoff und Nitritstickstoff im Wasser immer niedriger als die der beiden anderen Medien. Darüber hinaus verfügt der quadratische Schwamm über eine gewisse Filterkapazität, der Gehalt an festen Schwebstoffen im Kulturwasser war geringer und das Wasser relativ klar. Das bessere Wachstum von Forellenbarschen in der Gruppe der Vierkantschwämme hängt möglicherweise mit der guten Wasserqualität zusammen. Allerdings müssen die Reinigungswirkungen der quadratischen Schwammmedien auf den Gesamtstickstoff, den Gesamtphosphor und den Permanganatindex im Wasser weiter untersucht werden. Bemerkenswert ist, dass der pH-Wert während des Experiments insgesamt einen Abwärtstrend zeigte. Nach 12 Tagen Kultur lag der pH-Wert aller Kulturtanks unter 6,0, was mit den Forschungsergebnissen von Zhang Long et al. übereinstimmt. Die pH-Wert-Abnahme ist darauf zurückzuführen, dass bei der Kultivierung des Biofilms eine große Anzahl von Wasserstoffionen entsteht, die zu einer Absenkung des pH-Werts des Wassers führen. Daher ist es während des Biofilmbildungsprozesses notwendig, den pH-Wert des Kulturtankwassers umgehend anzupassen, um sicherzustellen, dass er innerhalb des normalen Wachstumsbereichs der kultivierten Arten liegt. Unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Kosten beträgt der Marktpreis für quadratische Schwämme 70 bis 100 RMB/kg und seine Kosten liegen zwischen den beiden anderen Biofiltermedien. In Kombination mit den Wachstumsergebnissen ist der quadratische Schwamm kurzfristig ein relativ praktisches Wasseraufbereitungs-Biofiltermedium für die Kreislaufaquakultur. Allerdings weist der quadratische Schwamm eine geringe Zähigkeit und eine kurze Lebensdauer auf. Die Auswirkungen auf die langfristige Nutzung und die Auswirkungen auf die Aquakultur müssen noch weiter überprüft werden.
Zusammenfassend:Unter natürlichen Biofilm-Bildungsbedingungen weisen die quadratischen Schwamm-Biofiltermedien die kürzeste Biofilm-Bildungszeit und einen moderaten Preis auf, und die endgültige Körpermasse und Gewichtszunahmerate von Forellenbarschen in der quadratischen Schwammgruppe waren deutlich höher als die der beiden anderen Biofiltermedien. Kurzfristig handelt es sich um ein relativ praktisches Wasseraufbereitungs-Biofiltermedium für die Kreislaufaquakultur.