Lựa chọn phương tiện lọc sinh học cho cá vược miệng lớn- Đặc điểm màng sinh học và hiệu suất tăng trưởng
Cá vược miệng lớn (Micropterus salmoides), còn gọi là cá vược California, thuộc họ Actinopterygii, Perciformes, Centrarchidae, Micropterus. Cây có nguồn gốc từ California, Mỹ và có những ưu điểm như sinh trưởng nhanh, hương vị thơm ngon, giàu dinh dưỡng và có giá trị kinh tế cao. Nó đã trở thành một trong những loài nuôi trồng thủy sản nước ngọt quan trọng ở Trung Quốc. Trong những năm gần đây, trong bối cảnh chuyển đổi và nâng cấp nghề cá cũng như sự phát triển mạnh mẽ của nghề cá thông minh và kỹ thuật số, nuôi trồng thủy sản tuần hoàn công nghiệp hóa đã dần xuất hiện. Phương thức nuôi cá vược miệng rộng cũng đang chuyển từ nuôi ao truyền thống sang phương thức nuôi trồng thủy sản tuần hoàn xanh và hiệu quả. Nuôi trồng thủy sản tuần hoàn có những ưu điểm như tiết kiệm nước và đất, mật độ thả giống cao và quản lý thuận tiện. Thông qua các phương pháp và thiết bị vật lý, sinh học, hóa học, các chất rắn lơ lửng và các chất có hại trong vùng nước sẽ được loại bỏ hoặc chuyển đổi thành các chất vô hại để chất lượng nước đáp ứng nhu cầu tăng trưởng bình thường của các loài nuôi, từ đó thực hiện việc tái chế nước trong điều kiện nuôi trồng thủy sản mật độ cao. Nó đã đạt được lợi ích kinh tế tốt ở nhiều loài nuôi.
Hiện nay, nghiên cứu về nuôi trồng thủy sản tuần hoàn cá vược miệng rộng chủ yếu tập trung vào sinh sản, dinh dưỡng thức ăn, chọn giống, cho ăn chính xác, thay đổi môi trường nước và chất lượng dinh dưỡng. Nghiên cứu về nuôi cá vược miệng rộng tuần hoàn công nghiệp hóa trong nhà chủ yếu tập trung vào việc nuôi cá con cỡ lớn-và việc nuôi cá trưởng thành-theo chu kỳ đầy đủ chưa được quảng bá rộng rãi. Thách thức chính mà nuôi trồng thủy sản tuần hoàn cá vược miệng lớn phải đối mặt là duy trì môi trường nước tốt trong điều kiện-mật độ cao để đảm bảo sự phát triển bình thường của các loài nuôi. Xử lý nước là cốt lõi của nuôi trồng thủy sản tuần hoàn và phương tiện lọc sinh học xử lý nước hiệu quả là nền tảng của hệ thống xử lý nước. Mặc dù có nhiều báo cáo về lọc nước bằng phương tiện lọc sinh học, nhưng vẫn còn thiếu các báo cáo cụ thể về nuôi trồng thủy sản tuần hoàn công nghiệp hóa cá vược miệng rộng, đặc biệt là về sàng lọc phương tiện lọc sinh học xử lý nước hiệu quả, cấu trúc cộng đồng vi sinh vật của màng sinh học trên các phương tiện lọc sinh học khác nhau, hiệu quả xử lý và tác động đến sự phát triển của các loài nuôi vẫn còn thiếu. Ba loại vật liệu lọc sinh học đã được chọn, trong đó vật liệu lọc sinh học dạng bọt biển vuông và bóng tầng sôi có chi phí thấp-và dễ vận hành, đồng thời đã được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước đuôi nuôi trồng thủy sản; Mutag Biochip 30 (viết tắt là Biochip) là một loại vật liệu lọc sinh học mới xuất hiện trong những năm gần đây, với ưu điểm là chống va đập và tuổi thọ cao nhưng hiệu quả ứng dụng thực tế của nó vẫn chưa được báo cáo. Vì mục đích này, công nghệ giải trình tự thông lượng cao 16S rDNA{12}}đã được sử dụng để phân tích tình hình hình thành màng sinh học của ba giá thể lọc sinh học xử lý nước, đồng thời phân tích tình hình phát triển của cá vược miệng rộng để sàng lọc các giá thể lọc sinh học xử lý nước thực tế và cung cấp giá thể xử lý nước hiệu quả cho nuôi trồng thủy sản tuần hoàn công nghiệp hóa cá vược miệng rộng.
1. Vật liệu và phương pháp
1.1 Tài liệu kiểm tra
Giá thể lọc sinh học được chọn cho thử nghiệm này làmiếng bọt biển vuông, Chip sinh học, Vàbóng giường tầng sôi, như thể hiện trongHình 1. Vật liệu xốp hình vuông là polyurethane, có hình khối lập phương với chiều dài cạnh 2,0 cm, diện tích bề mặt riêng (3,2~3,5)×10⁴ m2/m³. Vật liệu Biochip là polyetylen, có dạng hình tròn, đường kính 3,0 cm, dày khoảng 0,11 cm, diện tích bề mặt riêng 5,5×10³ m2/m³. Vật liệu bóng tầng sôi là polyetylen, diện tích bề mặt riêng hiệu dụng 500 ~ 800 m2/m³.
1.2 Nhóm thực nghiệm
Nhóm xử lý môi trường lọc sinh học bọt biển hình vuông được đặt là nhóm T1, màng sinh học môi trường tương ứng được dán nhãn B1 và nước nuôi trồng thủy sản tương ứng được dán nhãn W1; nhóm xử lý môi trường lọc sinh học Biochip được đặt là nhóm T2, màng sinh học môi trường tương ứng được dán nhãn B2 và nước nuôi trồng thủy sản tương ứng được dán nhãn W2; nhóm xử lý môi trường lọc sinh học bóng tầng sôi được đặt là nhóm T3, màng sinh học môi trường tương ứng được dán nhãn B3 và nước nuôi trồng thủy sản tương ứng được dán nhãn W3.
1.3 Hệ thống nuôi trồng thủy sản
Thí nghiệm được thực hiện trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn tại Cơ sở Thực nghiệm Toàn diện Balidian của Viện Thủy sản Nước ngọt Chiết Giang.Tổng cộng có 9 bể nuôi, thể tích 500 L, thể tích nước hiệu dụng 350 L. Bể lọc sinh học được làm bằng bể nhựa dài 80 cm, rộng 50 cm và cao 50 cm, thể tích 200 L, thể tích nước hiệu dụng 120 L.. Bể nuôi và bể lọc sinh học được nối với nhau bằng máy bơm nước tạo thành vòng tuần hoàn nội bộ, tốc độ dòng chảy 3~4 L/phút, có sục khí để oxy hóa, oxy hòa tan trong nước duy trì trên 5 mg/L. Giá thể lọc sinh học được nhóm ngẫu nhiên, mỗi loại giá thể lọc sinh học có 3 lần lặp lại, mỗi bể lọc sinh học được nạp 2,0 kg giá thể lọc sinh học, đồng thời đình chỉ nguồn cacbon-giải phóng chậm. Trong thời gian nuôi màng sinh học, 10% lượng nước được thay hàng ngày.Các chỉ số chất lượng nước ban đầu: Tổng Nitơ (TN) 9,41 mg/L, Tổng Phốt pho (TP) 1,02 mg/L, Nitơ Amoniac (TAN) 1,26 mg/L, Nitrite Nitơ (NO₂⁻-N) 0,04 mg/L, Chỉ số Permanganat (CODₘₙ) 3,73 mg/L.
1.4 Thử nghiệm quản lý cá và nuôi trồng
Cá vược miệng lớn được sử dụng làm loài nuôi. Trước khi bắt đầu thử nghiệm, chúng được làm quen với nước tuần hoàn trong 7 ngày.Thử nghiệm được tiến hành từ ngày 11 tháng 8 năm 2022 đến ngày 22 tháng 9 năm 2022, kéo dài trong 42 ngày. Cá vược miệng lớn, khỏe mạnh, sống động, được chọn lọc để phân nhóm, mỗi bể nuôi 60 con, cho ăn 2 lần/ngày, thời gian cho ăn 07h sáng và 16h chiều, lượng thức ăn hàng ngày chiếm khoảng 1,0%~1,5% tổng khối lượng cơ thể cá. Khối lượng cơ thể ban đầu của cá thử nghiệm là (20,46 ± 0,46) g.
1.5 Thu thập mẫu
Mẫu nước từ bể lọc sinh học được thu thập 2 ngày một lần, ghi lại các chỉ tiêu như nhiệt độ nước, oxy hòa tan, giá trị pH và đo nitơ amoniac, nitơ nitrit. Lượng thức ăn, khối lượng cá khi bắt đầu và kết thúc thí nghiệm và tỷ lệ sống đều được ghi lại. Sau thí nghiệm, 1 L nước từ mỗi bể nuôi được thu thập bằng túi thu nước vô trùng, lọc qua màng lọc 0,22 µm và bảo quản trong tủ đông -80 độ để sử dụng sau. Các mẫu môi trường lọc sinh học 0,5 g được lấy vô trùng từ mỗi bể lọc sinh học, bảo quản trong nước cất vô trùng, lắc mạnh để loại bỏ vi sinh vật khỏi bề mặt màng sinh học, sau đó lọc qua màng lọc 0,22 µm và bảo quản trong tủ đông -80 độ để sử dụng sau.
1.6 Phương pháp đo
1.6.1 Đo chất lượng nước
Nhiệt độ nước, oxy hòa tan và giá trị pH được phát hiện bằng cách sử dụngMáy phân tích chất lượng nước cầm tay HACH Hq40d. Nồng độ nitơ amoniac được đo bằng phương pháp đo quang phổ thuốc thử Nessler. Nồng độ nitơ nitrit được phát hiện bằng phương pháp đo quang phổ naphthylethylenediamine axit clohydric.
1.6.2 Đo lường hiệu suất nuôi trồng thủy sản
Công thức tính tỷ lệ tăng trọng, hệ số chuyển hóa thức ăn và tỷ lệ sống của cá như sau.
l Tỷ lệ tăng cân= (Khối lượng cơ thể cá cuối cùng - Khối lượng cơ thể cá ban đầu) / Khối lượng cơ thể ban đầu × 100%;
l Tỷ lệ chuyển đổi nguồn cấp dữ liệu= Tiêu thụ thức ăn / Tăng cân;
l Tỷ lệ sống sót= (Số lượng cá khi kết thúc thí nghiệm / Số lượng cá ban đầu khi bắt đầu thí nghiệm) × 100%.
1.6.3 Trình tự thông lượng vi khuẩn cao-
DNA vi khuẩn được chiết xuất từ nước và màng sinh học bằng Bộ chiết DNA vi khuẩn (Công nghệ sinh học OMEGA, Hoa Kỳ). Các mồi cụ thể 338F (5'–ACTCCTACGGGAGGCAGCAG–3') và 806R (5'–GGACTACHVGGGTWTCTAAT–3') được sử dụng để khuếch đại vùng V3 và V4 của 16S rDNA của vi khuẩn. PCR sử dụng hệ thống phản ứng TransGen AP221-02: 4 µL đệm 5×FastPfu, 2 µL 2,5 mmol/L dNTPs, 0,4 µL FastPfu Polymerase, 0,8 µL mỗi mồi trong số 5 µmol/L mồi thuận và mồi ngược, 0,2 µL BSA, 10 ng mẫu DNA, được bổ sung ddH₂O đến 20 µL. Điều kiện phản ứng PCR: 95 độ trong 3 phút; 95 độ trong 30 giây, 53 độ trong 45 giây, 72 độ trong 1 phút, 28 chu kỳ; Mở rộng 72 độ trong 10 phút. Quá trình khuếch đại PCR được thực hiện trên thiết bị phản ứng PCR 9700 (Applied Biosystems® GeneAmp®, USA). Các sản phẩm PCR được tinh chế bằng cách sử dụng Hạt và sau đó được giải trình tự. Trình tự đã được ủy quyền cho Shanghai Majorbio BioPharm Technology Co., Ltd.
1.6.4 Phân tích đa dạng vi sinh vật
Dữ liệu thô thu được từ trình tự được ghép lần đầu tiên, sau đó là lọc kiểm soát chất lượng về chất lượng đọc và hiệu ứng nối cũng như hiệu chỉnh hướng trình tự, dẫn đến dữ liệu được tối ưu hóa. Sau khi chuẩn hóa dữ liệu Sạch cuối cùng thu được, phân tích phân cụm và phân tích phân loại OTU (Đơn vị phân loại vận hành) được thực hiện với độ tương tự 97%. Biểu đồ của các mẫu được vẽ bằng Excel và bản đồ nhiệt được vẽ bằng Nền tảng đám mây Majorbio.
1.7 Phân tích dữ liệu
Phần mềm thống kê SPSS 16.0 được sử dụng để phân tích ý nghĩa của sự khác biệt và phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) của Duncan được sử dụng để so sánh nhiều lần.
2. Kết quả và phân tích
2.1 Thời gian hình thành màng sinh học của các vật liệu lọc sinh học khác nhau
Như thể hiện trongHình 2,Trong điều kiện hình thành màng sinh học tự nhiên, hàm lượng nitơ amoniac trong nước bể lọc sinh học có xu hướng tăng nhanh sau đó giảm dần.Hàm lượng nitơ amoniactrong nước bể lọc sinh học tương ứng với miếng bọt biển vuông đạt cực đại sau 17 ngày, ở mức 8,13 mg/L, sau đó giảm dần,đạt mức thấp nhất ở 41 ngày, sau đó còn lại khoảng 0,20 mg/L, cho thấy rằngthời gian hình thành màng sinh học cho miếng bọt biển vuông là khoảng 17 ngày. Sự biến đổi hàm lượng nitơ amoniac trong nước của bể lọc sinh học tương ứng với Biochip và bóng tầng sôi về cơ bản là giống nhau, thể hiện sự biến đổi dao động. Đỉnh nitơ amoniac xuất hiện ở ngày thứ 21, ở mức 7,88 mg/L và 7,57 mg/L, cho thấy rằngthời gian hình thành màng sinh học cho Biochip và vật liệu lọc sinh học dạng bóng tầng sôi là khoảng 21 ngày. Hàm lượng nitơ amoniactrong bể lọc sinh học tương ứng vớihai phương tiện này giảm xuống mức thấp nhất lần lượt là 43 ngày và 45 ngày.
2.2 Sự thay đổi giá trị pH của nước trong các bể nuôi khác nhau
TừHình 3, có thể thấy giá trị pH ban đầu của nước nuôi là 7,3. Khi thời gian nuôi kéo dài, giá trị pH của nước trong mỗi bể nuôi có xu hướng giảm. Sau 12 ngày, pH của tất cả các bể nuôi đều dưới 6,0, không thuận lợi cho sự phát triển của loài nuôi.Vì vậy, sau 12 ngày hình thành màng sinh học cần chú ý điều chỉnh giá trị pH của nước bể nuôi..
2.3 Phân tích thành phần cộng đồng vi sinh vật trên màng sinh học của các vật liệu lọc sinh học khác nhau và trong nước
2.3.1 Thành phần cộng đồng vi sinh vật ở cấp độ ngành
Như thể hiện trongHình 4,ở cấp độ ngành, vi khuẩn chiếm ưu thế trên màng sinh học của ba giá thể lọc sinh học đều giống nhau, tất cả đều là Proteobacteria, Actinobacteriota, Bacteroidota và Chloroflexi. Sự phong phú tương đối tổng hợp của chúng lần lượt là 68,96%, 64,74% và 65,45%. Các vi khuẩn chiếm ưu thế trong nước nuôi tương ứng là khác nhau. Vi khuẩn chiếm ưu thế trong W1 là Actinobacteriota, với mật độ tương đối là 64,66%. Vi khuẩn chiếm ưu thế ở W2 và W3 là Proteobacteria, với mật độ tương đối lần lượt là 34,93% và 50,10%.
Hình. 4 Thành phần cộng đồng vi khuẩn trong màng sinh học và nước khác nhau ở cấp độ ngành
2.3.2 Thành phần cộng đồng vi sinh vật ở cấp độ gia đình
Như thể hiện trongHình 5, trên màng sinh học của ba môi trường, khoảng 48% vi khuẩn là cộng đồng vi khuẩn với độ phong phú tương đối đều dưới 3%. Vi khuẩn trội của B1 và B2 giống nhau, đều là Xanthomonadaceae, với mật độ tương đối lần lượt là 11,64% và 9,16%; vi khuẩn chiếm ưu thế của B3 là JG30-KF-CM45, với mật độ tương đối là 10,54%. Vi khuẩn chiếm ưu thế trong nước nuôi khác với vi khuẩn trên giá thể lọc sinh học. Microbacteriaceae là vi khuẩn chiếm ưu thế tuyệt đối ở W1, với tỷ lệ tương đối là 62,10%; vi khuẩn chiếm ưu thế ở W2, ngoài Microbacteriaceae (13,82%), còn có một tỷ lệ nhất định Rhizobiales (8,57%); vi khuẩn chiếm ưu thế trong W3 là Rhizobiales, với tỷ lệ tương đối là 38,94%, tiếp theo là Flavobacteriaceae, với tỷ lệ tương đối là 15,89%.
50 loài hàng đầu ở cấp chi đã được tính. Sau khi xử lý các giá trị số, sự thay đổi độ phong phú của các loài khác nhau trong mẫu được hiển thị thông qua độ dốc màu của các khối màu. Kết quả được thể hiện ởHình 6. Leifsonia là vi khuẩn chiếm ưu thế ở W1, với tỷ lệ tương đối là 56,16%; vi khuẩn chiếm ưu thế ở W2 là Leifsonia (10,30%) và Rhizobiales_Incertae_Sedis (8,47%); vi khuẩn chiếm ưu thế ở W3 là Rhizobiales_Incertae_Sedis, với mật độ tương đối là 38,92%. Trong số các vi khuẩn có thể xác định được trên màng sinh học, Thermomonas là chi chiếm ưu thế ở B1, với tỷ lệ tương đối là 4,71%; các chi trội ở B2 và B3 là Nitrospira, với mật độ tương đối lần lượt là 4,41% và 2,70%.
Hình. 5 Thành phần cộng đồng vi khuẩn trong các màng sinh học khác nhauvà nước ở cấp độ gia đình
Hình. 6 Sơ đồ nhiệt về thành phần cộng đồng vi khuẩn trong màng sinh học và nước khác nhau ở cấp chi
2.4 -Phân tích đa dạng của quần thể vi sinh vật trên màng sinh học của các vật liệu lọc sinh học khác nhau và trong nước
Như thể hiện trongBảng 1, chỉ số Shannon của các cộng đồng vi sinh vật trên màng sinh học của các môi trường khác nhau lớn hơn chỉ số của nước nuôi tương ứng, trong khi chỉ số Simpson thì ngược lại. Phân tích nước nuôi tương ứng, chỉ số Shannon của cộng đồng vi khuẩn W2 là cao nhất, cao hơn đáng kể so với W1 và W3, trong khi chỉ số Simpson thấp hơn đáng kể so với W1 và W3, cho thấy -sự đa dạng của nó là cao nhất. Khác với -sự đa dạng của nước nuôi, mặc dù chỉ số Shannon của cộng đồng vi khuẩn trong môi trường B2 là lớn nhất và chỉ số Simpson là nhỏ nhất nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa ba môi trường lọc sinh học. Phạm vi trình tự của tất cả các mẫu đều trên 0,990, cho thấy độ sâu trình tự có thể phản ánh mức độ thực sự của các mẫu.
2.5 Ảnh hưởng của các phương tiện lọc sinh học khác nhau đến sự phát triển của cá vược miệng lớn
Bảng 2cho thấy tình hình phát triển của cá vược miệng rộng trong các nhóm giá thể lọc sinh học khác nhau. Sau 44 ngày nuôi, khối lượng cơ thể cuối cùng và tốc độ tăng trọng của cá vược miệng rộng trong nhóm nuôi bọt biển vuông cao hơn đáng kể so với nhóm nuôi bằng bóng giường tầng sôi và nhóm Biochip, đồng thời tỷ lệ chuyển đổi thức ăn thấp hơn đáng kể so với các nhóm khác. Tỷ lệ sống sót của cá vược miệng rộng ở mỗi nhóm là trên 97%, không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm.
3. Kết luận và thảo luận
3.1 Thời gian hình thành màng sinh học của các vật liệu lọc sinh học khác nhau
Màng sinh học bám vào bề mặt vật liệu lọc sinh học. Vật liệu, cấu trúc và diện tích bề mặt riêng của vật liệu lọc sinh học là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học. Có hai phương pháp phổ biến để nuôi cấy màng sinh học: phương pháp hình thành màng sinh học tự nhiên và phương pháp hình thành màng sinh học tiêm chủng. Các phương pháp hình thành màng sinh học khác nhau ảnh hưởng đến thời gian trưởng thành của màng sinh học. Hu Xiaobing và cộng sự. đã sử dụng bốn phương pháp khác nhau để hình thành màng sinh học và kết quả cho thấy khi sử dụng các phương pháp như thêm chitosan, ion sắt và cấy bùn thải để hình thành màng sinh học, thời gian trưởng thành của màng sinh học ngắn hơn so với phương pháp hình thành màng sinh học tự nhiên. Mặc dù việc bổ sung các vi sinh vật có lợi hoặc hoạt chất có thể rút ngắn thời gian hình thành màng sinh học nhưng vẫn có những vấn đề như khó lấy vật liệu cấy, xây dựng quy trình phức tạp và chi phí cao. Guan Min và cộng sự, trong điều kiện hàm lượng chất hữu cơ thấp, sử dụng nước thô trực tiếp để hình thành màng sinh học và bể lọc sinh học đã khởi động thành công thông qua hình thành màng sinh học tự nhiên sau khoảng 38 ngày. Kết quả nghiên cứu này tương tự với kết quả của nghiên cứu này. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy trong cùng điều kiện hình thành màng sinh học, thời gian hình thành màng sinh học của miếng bọt biển vuông ngắn hơn so với hai vật liệu lọc sinh học còn lại. Điều này có thể liên quan đến diện tích bề mặt riêng lớn, tính ưa nước mạnh và khả năng bám màng sinh học dễ dàng của miếng bọt biển vuông. Diện tích bề mặt riêng của miếng bọt biển vuông cao tới 32.000 ~ 35.000 m2/m³, lớn hơn nhiều so với hai loại vật liệu còn lại. Hơn nữa, chất liệu của miếng bọt biển vuông là polyurethane, có khả năng nở ra khi tiếp xúc với nước, có tính ưa nước cao, tạo điều kiện cho vi sinh vật bám vào và phát triển trong nước. Kết quả nghiên cứu của Li Yong et al. cũng cho thấy rằng hiệu suất khởi động và hiệu suất loại bỏ nitơ amoniac của bọt biển polyurethane tốt hơn so với của polypropylen, điều này phù hợp với kết quả của nghiên cứu này. Ngoài ra, trong nghiên cứu này, diện tích bề mặt riêng của vật liệu lọc sinh học Biochip cao tới 5.500 m2/m³, lớn hơn nhiều so với vật liệu lọc sinh học bóng tầng sôi, nhưng thời gian hình thành màng sinh học về cơ bản giống như vật liệu bóng tầng sôi. Điều này có thể liên quan đến kích thước lỗ chân lông. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng quy mô không gian bên trong của vật liệu lọc sinh học ảnh hưởng đến sự phát triển của màng sinh học. Mặc dù một số vật liệu lọc sinh học có diện tích bề mặt riêng lớn nhưng lỗ chân lông của chúng rất mịn và kích thước lỗ chân lông nhỏ hơn nhiều so với độ dày của màng sinh học trưởng thành, dễ dẫn đến tắc nghẽn lỗ chân lông, khiến màng sinh học trong lỗ chân lông khó đạt được sự tích lũy tối đa. Các lỗ của Biochip nhỏ nên màng sinh học phát triển chậm hơn và thời gian hình thành màng sinh học lâu hơn.
3.2 Thành phần cộng đồng vi sinh vật của môi trường lọc sinh học và nước nuôi cấy
Trong nghiên cứu này, vi khuẩn chiếm ưu thế trên giá thể lọc sinh học và trong nước nuôi tương ứng là khác nhau. Chỉ số Shannon của màng sinh học trên môi trường lọc sinh học lớn hơn chỉ số của nước nuôi tương ứng, chứng tỏ môi trường lọc sinh học có tác dụng làm giàu vi sinh vật. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Hu Gaoyu et al. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc cộng đồng vi sinh vật, chẳng hạn như loại chất mang, độ sâu lọc, độ mặn, nồng độ chất hữu cơ, v.v. Cùng một môi trường lọc sinh học, trong các điều kiện nuôi cấy khác nhau, sẽ có các cộng đồng vi sinh vật khác nhau trên màng sinh học. Tác giả đã từng nghiên cứu hiện trạng hình thành màng sinh học của vật liệu lọc sinh học tầng sôi trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn nuôi tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii). Kết quả cho thấy ngành chiếm ưu thế trên màng sinh học của nó là Firmicutes, trong khi trong nghiên cứu này, ngành chiếm ưu thế trên màng sinh học bóng tầng sôi là Proteobacteria. Nguyên nhân chính của sự khác biệt này có thể là do môi trường nuôi trồng thủy sản khác nhau. Ba môi trường lọc sinh học được sử dụng trong nghiên cứu này có cùng điều kiện ban đầu để nuôi cấy màng sinh học. Có thể do đặc tính vật lý khác nhau của môi trường nên độ dày màng sinh học hình thành và môi trường bên trong cũng khác nhau, dẫn đến sự khác biệt trong cộng đồng vi sinh vật. Do đó, sự khác biệt về chất mang là nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt trong cộng đồng vi sinh vật. Hơn nữa, trong quá trình nuôi trồng thủy sản, môi trường nước và quần thể vi sinh vật có ảnh hưởng lẫn nhau. Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt trong quần xã vi sinh vật có thể liên quan đến các yếu tố môi trường. Ví dụ, nghiên cứu của Yuan Cuilin chỉ ra rằng tổng số vi khuẩn dị dưỡng trong cơ thể; Fan Tingyu và cộng sự. tin rằng giá trị pH có thể ảnh hưởng đáng kể đến tổng hàm lượng nitơ trong nước và đóng vai trò chính trong sự phân bố của quần thể vi khuẩn thủy sinh ở các đoạn sông nội địa. Nitơ amoniac, phốt pho tổng số và chất diệp lục a cũng ảnh hưởng đến thành phần của quần thể vi khuẩn trong nước ở các mức độ khác nhau. Các yếu tố môi trường gây ra sự khác biệt về thành phần cộng đồng vi sinh vật trong nghiên cứu này vẫn cần được xác nhận thêm.
3.3 Ảnh hưởng của các phương tiện lọc sinh học khác nhau đến sự phát triển của cá vược miệng lớn
Từ kết quả tăng trưởng, cá vược miệng rộng ở nhóm bọt biển vuông tăng trưởng nhanh nhất, với tốc độ tăng trọng cao hơn đáng kể so với hai môi trường còn lại và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn thấp nhất. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu trước đây. Trong nghiên cứu này, việc hình thành màng sinh học và nuôi trồng thủy sản được tiến hành đồng thời. Đánh giá theo thời gian hình thành màng sinh học, màng sinh học bọt biển hình vuông trưởng thành sớm hơn và sau khi màng sinh học trưởng thành, nồng độ nitơ amoniac và nitơ nitrit trong nước luôn thấp hơn so với hai môi trường còn lại. Ngoài ra, miếng bọt biển hình vuông có khả năng lọc nhất định, hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước nuôi thấp hơn và nước tương đối trong. Sự phát triển tốt hơn của cá vược miệng rộng trong nhóm bọt biển vuông có thể liên quan đến chất lượng nước tốt. Tuy nhiên, hiệu quả làm sạch của vật liệu xốp vuông đối với tổng nitơ, tổng phốt pho và chỉ số thuốc tím trong nước cần được nghiên cứu thêm. Điều đáng chú ý là trong quá trình thí nghiệm, giá trị pH có xu hướng giảm tổng thể. Sau 12 ngày nuôi cấy, giá trị pH của tất cả các bể nuôi đều nhỏ hơn 6,0 phù hợp với kết quả nghiên cứu của Zhang Long et al. Giá trị pH giảm là do một lượng lớn ion hydro được tạo ra trong quá trình nuôi cấy màng sinh học, dẫn đến giá trị pH của nước giảm. Vì vậy, trong quá trình hình thành màng sinh học cần điều chỉnh kịp thời giá trị pH của nước bể nuôi để đảm bảo nằm trong phạm vi sinh trưởng bình thường của loài nuôi. Xét về chi phí kinh tế, giá thị trường của miếng bọt biển vuông là 70 ~ 100 RMB/kg và giá của nó nằm giữa hai vật liệu lọc sinh học còn lại. Kết hợp với kết quả tăng trưởng, trong ngắn hạn, miếng bọt biển vuông là vật liệu lọc sinh học xử lý nước tương đối thiết thực cho nuôi trồng thủy sản tuần hoàn. Tuy nhiên, miếng bọt biển hình vuông có độ dẻo dai kém và tuổi thọ ngắn. Tác động sử dụng lâu dài và tác dụng nuôi trồng thủy sản của nó cần được xác minh thêm.
Tóm lại,trong điều kiện hình thành màng sinh học tự nhiên, môi trường lọc sinh học bọt biển vuông có thời gian hình thành màng sinh học ngắn nhất, giá cả vừa phải, khối lượng cơ thể cuối cùng và tốc độ tăng trọng của cá vược miệng rộng trong nhóm bọt biển vuông cao hơn đáng kể so với hai môi trường lọc sinh học còn lại. Trước mắt, đây là phương tiện lọc sinh học xử lý nước tương đối thiết thực để tuần hoàn nuôi trồng thủy sản.