光合細菌（photosynthetic bacteria,簡稱PSB）是一群能在厭氧光照或好氧黑暗條件下，利用有機物作供氧體和碳源進行不放氧光合作用細菌的總稱。光合細菌能有效利用水體中過剩的有機物作為自身繁殖的營養源，間接增加溶氧，穩定水質，可作為水產養殖水質淨化劑，因而一直得到廣泛關注。因為光合細菌種類多，不同養殖水體條件差異較大，加上野外條件下的影響因素十分複雜，有關光合細菌產品在實際養殖水體中的應用效果評價一直存在很大難度。
光合細菌對養殖水體的調節作用主要是影響水體的浮遊生物，特別是藻類的生長作用，因而會影響到水體的初級生產力。黑白瓶測氧法是水域生態學中評價水體生產力的一種常用技術方法。本文通過分析利用傳統的黑白瓶測氧法評價光合細菌調水作用實驗方法的可行性，以期獲得實驗室條件下評價光合細菌調水作用的簡易方法。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
1.1.1 材料與試劑
2.5 L玻璃采水器1個，250 ml白瓶25個，掛瓶架4台；溶解氧滴定所用設備及藥品參照GB 7489—87。
1.1.2 光合細菌菌種
由廣東海大集團股份有限公司畜牧水產研究中心微生物實驗室篩選提供,經鑒定為沼澤紅假單胞菌。
1.1.3 水樣
采自廣州市番禺區城郊一人工養殖池塘，水體透明度為20 cm左右。
1.2 實驗方法
於2008年3～8月間,分別進行黑白瓶測氧法試驗。
1.2.1 水樣采集
在所選池塘采集約50 cm深度的水樣後，小心將水樣注入水樣瓶。作初始氧量測定用的水樣瓶應立即固定，待加入光合細菌的瓶應置於陰涼處，避免日光直射。
1.2.2 光合細菌的加入
將試驗用光合細菌製劑以生理鹽水適當稀釋後，再按最終濃度要求（10、100 mg/l）吸取稀釋液到水樣瓶中，灌瓶後輕輕攪勻，每個樣品設置3次重複。
1.2.3 水樣光照培養
灌瓶後的黑白瓶在室溫下進行自然光照培養處理，瓶與瓶的間距以互不遮光為原則，光照培養過程中，每隔30 min輕搖瓶體以使瓶內水體均質。
1.2.4 滅活光合細菌溶液的準備
將相應濃度的光合細菌溶液在80 ℃水浴條件下進行滅菌15 min後，冷卻使用。
1.2.5 水樣的固定及溶解氧的測定
分別進行了1、3、5、6和7 h的光照培養時間後，立刻進行黑白瓶水樣的溶解氧測定，具體方法參照GB 7489—87。
2 結果與分析
2.1 光照培養時間對測定方法的影響
試驗考察了不同光照時間1、3、5、6和7 h對添加10 mg/l光合細菌組溶氧（DO）值的影響情況，具體情況如圖1所示。從圖1可以看出，加菌組與對照組的起始DO值相差不大，經1 h光照處理後，加菌組的DO增加幅度明顯比對照組的大；而光照培養3 h後，對照組與加菌組的DO值相近；但光照培養超過5 h後，加菌組的DO值則明顯低於對照組。
由此可知,添加光合細菌到水樣中對於水體產氧,即初級生產力確有一定影響,具體表現為：培養時間較短,低於3 h時,水體產氧有所增加;而超過3 h後,光合細菌添加組溶氧量降低。值得提出的是,當光照培養時間超過6 h後,如達7 h時,水體產氧變化幅度不再增加,如圖1。因此說,本實驗評價方法至少需要光照培養3 h以上;考慮到實驗組與對照組的差異,實際進行實驗時應當選擇光照培養時間為6 h左右為宜。
2.2 光合細菌濃度對實驗評價方法的影響（見圖2）
圖2所示為以光照培養時間為6 h時的光合細菌濃度對實驗評價方法的影響。從圖2可以看出，光照培養6 h時，各水體DO值達14 mg/l以上；光照培養時間不超過6 h，對照組DO增加值為12.97 mg/l，光合細菌添加量為10 mg/l的加菌組DO增加值為11.98 mg/l，大於光合細菌添加量為100 mg/l的加菌組DO增加值10.10 mg/l；2組不同濃度的加菌組DO值增幅均較對照組的小，即添加光合細菌後水體產氧能力均會下降。
2.3 滅活光合細菌對實驗方法的影響
因光合細菌使用時與培養基伴隨存在，故有必要探討光合細菌培養基成分對實驗評價方法的影響。圖3所示為直接添加了滅活光合細菌產品的實驗情況，可以看出,添加滅活光合細菌10 mg/l及100 mg/l的實驗組與對照組的溶氧值增幅相近,如對照組DO增加值為11.12 mg/l,而加菌組增加值為11.34 mg/l，相差0.22 mg/l。由此可見，添加滅活光合細菌產品對水樣DO值影響極小，即光合細菌培養基對實驗方法的影響可以忽略不計，隻考慮光合細菌本身的作用。
2.4 不同光合細菌調水效果的評價
應用本方法分別比較了光合細菌A（莢膜紅光合細菌）、光合細菌B（沼澤紅假單胞菌）和光合細菌C（市場采樣）這3種不同光合細菌產品調水作用情況，結果如圖4所示。由圖4可以看出，不同加菌組的產氧變化斜率均小於對照組，即不同加菌組DO值的增加幅度都比對照組小，這進一步驗證了添加光合細菌產品後會降低水體DO值的情況；而不同加菌組DO值的增加幅度會有所不同，在6 h時菌C的溶氧量最低，菌A較高，菌B最高，說明不同的光合細菌調水作用效果確實存在一定差異，這說明菌C的調水作用相對最大，菌A次之，菌B相對影響較小。
3 討論
由於光合細菌等微生態製劑在實際養殖水體中的調水作用最終會表現為水體溶解氧水平的變化，因此，從理論上講，采用黑白瓶測氧法應該能夠定性反映出光合細菌等微生態製劑產品調水作用的大小。就此而言，建立實驗室條件下評價光合細菌等微生態製劑調水作用效果的有效方法是可行的。本實驗主要采集透明度不低於20 cm的養殖池塘水體，分別考察了光照培養時間、光合細菌添加量（10和100 mg/l）及光合細菌產品滅活後對於黑白瓶實驗評價方法的影響情況。
3.1 關於光照培養時間
就光照培養時間而言，添加光合細菌處理後養殖池塘水體溶解氧值總體表現出下降趨勢，這可能是因為光合細菌兼性營養生長所致，即在自然光照條件下，光合細菌基本適應環境後會與水中藻類競爭營養鹽，從而造成藻類的光合作用一定程度下降，則表現出水體溶解氧水平下降的現象。這與李長慧報告中指出多個在水池水質淨化中的試驗都表明了光合細菌具有類似作用結果一致。實驗中表現出的光照培養3 h前，水體溶解氧水平上升，可能是光合細菌處理後，其中的營養鹽對於藻類有一定的刺激作用，使得藻類光合作用強度短暫增加。而超過6 h以後，光照培養時間過長，光合細菌生長受到一定程度的抑製，則對於藻類光合作用的影響減弱。因此說，光照培養時間的選擇對於實驗評價方法十分關鍵。後期不斷重複的實驗結果也表現出，6 h的光照培養時間下，光合細菌的影響作用表現相對比較穩定。
3.2 關於光合細菌的添加濃度
良好實驗評價方法的靈敏度情況十分重要。就本方法而言，光合細菌的添加濃度對於實驗結果表現十分重要。盡管實際養殖生產中，光合細菌的施用濃度一般在1~2 mg/l左右，這主要是基於使用成本考慮。而本研究前期進行的預備實驗中，采用1 mg/l的光合細菌添加實驗得出的結果與對照組相比差異不顯著。另一方麵，本實驗同期正在進行的大塘養殖實驗表明，光合細菌添加量必須加大，其效果才比較顯著，因此本試驗選擇10和100 mg/l兩個濃度考察對於實驗方法的影響情況。相比較而言，100 mg/l的影響作用更大，但考慮到光合細菌添加濃度太大，與實際使用情況相差較遠，應用成本太高，且對於水體營養鹽成分改變較大，所以本實驗選擇光合細菌添加量以10 mg/l為宜。
黑白瓶測氧法是評價光合細菌調水作用效果的理論基礎，應用碘量法測定水體溶解氧還必須考慮實際溶解氧濃度的影響，即水樣中的溶解氧水平要在0.2 mg/l和溶解氧飽和濃度的2倍（約20 mg/l）之間，否則必然會影響到實驗評價結果。這些也限製了光照培養時間或光合細菌的添加濃度等。實際實驗中，如果采用的水樣藻類過濃，則水樣必須進行稀釋後，使透明度為20 cm左右才行。
3.3 關於溶解氧測定方法
值得提出的是，當光照培養時間過長或水體過肥，或光合細菌添加量太大時，培養水體的溶解氧水平過高，則必須考慮到溶解氧測定步驟中後期酸化水樣中加酸量對測定結果的影響。實際考察了溶解氧含量過高（超過15 mg/l以上）時，加酸量對於溶解氧測定值的影響情況，如圖5所示。可以看出，隨著加酸量的增加，水樣中的溶氧量測定值逐漸增加，直至趨於穩定。這也說明，隻有加酸量達到一定量後，所測定水樣中的溶解氧測定值才會達到穩定。因此，實際操作中其加酸量不能太少。但加酸量過大時會影響水樣原體積，從而影響實驗結果。
3.4 其它影響因素
最後，光照強度也是本實驗方法必須考慮的重要因素。當光強度過低時，如陰雨天氣會導致實驗效果不明顯。另外，水樣中含有氧化性物質或懸浮物及較多亞硝酸鹽氮和亞鐵離子等都是碘量法測氧本身的缺陷，這些對於本實驗方法當然會有一定影響。
初步基於以上幾種因素建立的本實驗方法，進行市場上幾種調水用光合細菌的效果評價。結果得出，以透明度不低於20 cm的養殖用水，在光照培養時間為6 h，光合細菌添加濃度為10 mg/l的實驗條件下，添加光合細菌會使得水體溶解氧水平降低10%~15%左右。就光合細菌A、B和C 3種產品而言，產品C使得溶解氧水平下降幅度最大，達15%左右，則實際應用中，可作為有限考慮使用的產品。
4 結論
本研究表明，在一定條件下本實驗方法可以作為評價微生態製劑改良水質的有效依據。與現有評價方法相比，本實驗方法簡單、過程操作可行，可作為調水用光合細菌產品研發公司菌種篩選提供一種簡便的實驗室評價方法。
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