关于微藻养殖营养抑菌缓释球的研究

摘要：微藻养殖的营养抑菌缓释球为一种包括包裹材料、微生物菌粉和营养基的抑菌缓释球。它的功能主要是投入水体中后，能够持续释放营养基中的营养元素，为藻类生长提供营养。同时可以改善水体中的生态环境，通过有益菌的生物竞争，达到避免生态系统紊乱、长期抑菌的效果。从而起到提高肥料的利用率，提高藻的品质和产量，降低藻的生产成本的作用。

关键词：营养抑菌；缓释球；EM菌

随着全球能源需求的增长和环保意识的提高，微藻行业成为了备受关注的新兴产业。藻类是一种低等的水生植物，对环境具有极强的适应性，广泛分布于各种水体环境中。其中微藻凭借体积小，生长快，结构简单，易于培养，富含蛋白质、多糖、多不饱和脂肪酸和色素等多种营养物质的优势，现已证实在饲料、食品和医药等领域具有很好的开发和应用前景。在未来，预计微藻行业将继续扩大，这也为相关企业提供了新的机遇和挑战。微藻与水产养殖的关系可谓是千丝万缕，微藻在水产开口饵料、饲料添加剂、水质调控和尾水综合治理等方面都发挥着非常重要的作用。目前藻类的养殖方法基本上还是主要依靠传统的经验方法，在其肥料的添加和管理上一般采取一次性添加完成。不能达到精准、持续补充微藻生长所需的营养。肥料添加过程中，加过量会造成营养元素的浪费，而任何一种营养元素如果添加的不够又会造成藻类在亚健康状态下生长，且常常还会由于肥料补加不及时，以致缺失氮源而降低微藻产量和质量。另外，肥料添加方法不当会导致有些肥料相互反应发生沉淀，藻体无法吸收或者吸收率严重降低。

本项研究的缓释球旨在为藻类精准施肥，净化水质，长效抑菌提供新思路。在保护环境并改善环境带来生态效益的同时也能帮助藻类产量提高增加经济效益。微藻养殖的营养抑菌缓释球为一种包括包裹材料、微生物菌粉和营养基的抑菌缓释球。它的功能主要是投入水体中后，能够持续释放营养基中的营养元素，为藻类生长提供营养。同时可以改善水体中的生态环境，通过有益菌的生物竞争，达到避免生态系统紊乱、长期抑菌的效果。

一、营养抑菌缓释球制备

营养基包括基料和营养素包括红糖、骨架材料、黄泥或海泥；营养素包括硝酸钠或硝酸钾、磷酸二氢钾或磷酸二氢钠、七水硫酸镁、氯化钙、碳酸氢钠、微量元素溶液、维生素溶液。包括下述重量份数的组分：

红糖8-12份、骨架材料40-60份、黄泥或海泥35-45份。骨架材料为稻壳、玉米芯末或锯末中的一种或几种组合。营养基制备时，每100g基料中，营养素的添加量如下：硝酸钠或硝酸钾0.5-1.0g、磷酸二氢钾或磷酸二氢钠0.15-0.30g、七水硫酸镁0.5-0.8g、氯化钙0.15-0.25g、碳酸氢钠0.3-0.5g、硅酸钠0-0.5g、微量元素溶液1ml、维生素溶液1ml；将基料和营养素混匀后，获得营养基。

当用于淡水藻类养殖时，基料中使用黄泥；当用于海水藻类养殖时，基料中使用海泥。微生物菌粉与营养基的重量比为2-5：100，微生物菌粉中的活菌数为50-100亿/g。使用时，按照每100g营养基用于10L藻类养殖水体的投入量，将营养抑菌缓释球投入水体中使用。包裹材料的制备过程为：将微藻原料烘干至含水量在8-12%之间，然后粉碎，过90-110目筛，取筛下物即为包裹材料。微藻原料为养殖过程中的废微藻或自然生长的废微藻经过滤、絮凝、混凝沉淀处理后获得；或微藻原料为经提取蛋白质、多糖和/或油脂之后获得的残渣。

微生物菌粉为EM菌粉，微生物菌粉的使用，可使微生物在水体中产生强势的竞争作用，有效抑制有害微生物的生长繁殖，进而改善藻类水体环境，降解水体中的氨态氮、沼气、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质，维持水体pH稳定，保持养殖水体的生态平衡。粘结剂为丙纶防水粘结剂或氧化淀粉。

微量元素溶液配方：硫酸锌（ZnSO4）23毫克、硫酸铜（CuSO4·5H2O）10毫克、氧化锰（Mn0）178毫克、柠檬酸铁（C6H5FeO7）3.9克、钼酸钠（Na2MoO4）7.3毫克、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）4.35克、六水氯化钴（CoC12·6H20）12毫克、纯水1000毫升。

维生素溶液配方：维生素B20.5毫克、维生素H（生物素）0.5毫克、维生素B1100毫克、纯水1000毫升。

1.海水微藻养殖营养抑菌缓释球的制备及实现

（1）制备包裹材料：将养殖过程中的废微藻经机械打捞后进行过滤、絮凝、混凝沉淀处理后得到微藻原料，将微藻原料烘干至含水量在10±0.5%之间，然后粉碎，过100目筛，取筛下物即为包裹材料；（2）制备基料：1000g基料的组成为：红糖100g、稻壳200g、锯末300g、海泥400g，将基料的各组分混合，待用；（3）制备营养基：向步骤（2）的基料中添加营养素，营养素的添加量如下：硝酸钠7g、磷酸二氢钾2.3g、七水硫酸镁7g、氯化钙2g、碳酸氢钠4g、微量元素溶液10ml、维生素溶液10ml；混匀后，获得营养基；（4）制备混合球：按照微生物菌粉与营养基的重量比为3.5：100的比例向营养基中加入EM菌粉，混匀后加入圆盘造粒机中，转动圆盘形成直径在0.5-0.8厘米之间的小球，于37℃条件下发酵7天，获得混合球；（5）在混合球表面喷涂粘结剂，然后将包裹材料与混合球混合，获得缓释球；每10L养殖水体投加100g营养抑菌缓释球。

2.淡水微藻养殖营养抑菌缓释球的制备及实现

（1）制备包裹材料：将经提取蛋白质和油脂后的固体副产物藻渣作为微藻原料，进行干燥，至含水量为9±0.5%，然后粉碎，过筛，取筛下物即为包裹材料；（2）制备基料：1000g基料的组成为：红糖80g、玉米芯末350g、锯末220g、黄泥350g，将基料的各组分混合，待用；（3）制备营养基：向步骤（2）的基料中添加营养素，营养素的添加量如下：硝酸钾7g、磷酸二氢钠2.3g、七水硫酸镁7g、氯化钙2g、碳酸氢钠4g、微量元素溶液10ml、维生素溶液10ml；混匀后，获得营养基；（4）制备混合球：按照微生物菌粉与营养基的重量比为4：100的比例向营养基中加入EM菌粉，混匀后加入圆盘造粒机中，转动圆盘形成直径在0.5-0.8厘米之间的小球，于37℃条件下发酵8天，获得混合球；（5）在混合球表面喷涂粘结剂，然后将包裹材料与混合球混合，获得缓释球；每10L养殖水体投加100g营养抑菌缓释球。

二、实验结果与分析

在投放后，对实施例对应养殖水体所含的主要营养成分进行检测，结果表明：在投放后5天内，缓释球释放20%营养成分；第5-10天内，缓释球释放40%营养成分；第11-20天内，缓释球释放60%营养成分；第21-30天内，缓释球释放80%营养成分；至投放后第60天，缓释球营养成分基本释放完全。同时四个实施例的藻类在5天后藻体密度均显著增加，且在5天内水质稳定；对实施例3.2中藻体的量与对比例1藻体量对比发现，相较于对比组，藻体重量提高了36.6%，在培养结束后，实施例3.2中藻体量相对于对比组提高了53.2%，可见，使用营养抑菌缓释球提高了藻体对营养基的利用率，提高了藻类养殖效果。通过数据我们可以很直观的看出营养抑菌缓释球对于水体的净化效果，利于藻类的生长。

三、应用展望

营养抑菌缓释球释放呈直线型相当稳定，不同释放期表现相当吻合，在22℃的区间内每升高或降低1℃，控释时间相对减少/增加5%。释放期在气温38℃下，仍保持相当稳定。因此可将营养抑菌缓释球大量投入养藻行业，推动养藻行业的蓬勃发展。营养抑菌缓释球的精准施肥、净化水质、降低生产成本等优点将带领藻类的养殖与生产达到一个新高度。

本论文由日照市重点科技创新专项计划《二氧化碳烟气微藻减排技术研究与应用》项目资助，项目编号2021ZDYF010129.