انتخاب رسانه بیوفیلتر برای باس بزرگ- ویژگی های بیوفیلم و عملکرد رشد
باس دهان بزرگ (Micropterus salmoides)باس کالیفرنیا نیز به Actinopterygii، Perciformes، Centrachidae، Micropterus تعلق دارد. بومی کالیفرنیای آمریکا است و دارای مزایایی چون رشد سریع، طعم لذیذ، تغذیه غنی و ارزش اقتصادی بالا است. به یکی از گونه های مهم آبزی پروری آب شیرین در چین تبدیل شده است. در سالهای اخیر، در برابر پسزمینه تحول و ارتقاء شیلات و توسعه شدید شیلات دیجیتال و هوشمند، آبزی پروری صنعتی در چرخش به تدریج ظهور کرده است. حالت آبزی پروری باس بزرگ دهان نیز از فرهنگ حوضچه سنتی به حالت سبز و چرخشی کارآمد آبزی پروری در حال تغییر است. آبزی پروری چرخشی دارای مزایایی مانند صرفه جویی در آب و زمین، تراکم بالا و مدیریت راحت است. از طریق روشها و تجهیزات فیزیکی، بیولوژیکی، شیمیایی، جامدات معلق جامد و مواد مضر موجود در بدنه آبی حذف یا به مواد بیضرر تبدیل میشوند، به طوری که کیفیت آب نیازهای رشد طبیعی گونههای کشتشده را برآورده میکند و در نتیجه بازیافت آب در شرایط آبزی پروری با تراکم بالا محقق میشود. مزایای اقتصادی خوبی در گونه های کشت شده متعدد به دست آورده است.
در حال حاضر، تحقیقات در مورد آبزی پروری چرخشی باس دهان بزرگ عمدتاً بر روی تولید مثل، تغذیه خوراک، انتخاب سویه، تغذیه دقیق، تغییرات محیط آب و کیفیت تغذیه تمرکز دارد. تحقیقات در مورد آبزی پروری چرخشی صنعتی سرپوشیده با باس دهان بزرگ عمدتاً بر روی پرورش-ماهی نوجوان درشت تمرکز دارد و پرورش ماهی بالغ با چرخه کامل به طور گسترده ترویج نشده است. چالش اصلی آبزی پروری در حال چرخش باس بزرگ، حفظ محیط آبی خوب تحت شرایط تراکم بالا برای اطمینان از رشد طبیعی گونه های کشت شده است. تصفیه آب هسته اصلی آبزی پروری در گردش است و رسانه های بیوفیلتر تصفیه آب کارآمد پایه و اساس سیستم تصفیه آب هستند. اگرچه گزارشهای زیادی در مورد تصفیه آب توسط محیطهای بیوفیلتر وجود دارد، گزارشهایی بهویژه در مورد آبزیپروری صنعتی در حال چرخش صنعتی باس بزرگ، بهویژه در مورد غربالگری رسانههای بیوفیلتر موثر تصفیه آب، ساختار جامعه میکروبی بیوفیلمها در محیطهای مختلف بیوفیلتر، اثرات تصفیه، و تأثیرات بر رشد گونههای کشتشده، وجود ندارد. سه نوع محیط بیوفیلتر انتخاب شد، که از میان آنها، محیطهای بیوفیلتر اسفنجی مربعی و گلولهای سیال، کم هزینه و کارکرد ساده هستند و به طور گسترده در تصفیه آب دم آبزی پروری استفاده میشوند. Mutag Biochip 30 (به اختصار Biochip) نوع جدیدی از رسانه های بیوفیلتر است که در سال های اخیر با مزایای مقاومت در برابر ضربه و عمر طولانی ظاهر شده است، اما اثرات کاربردی آن گزارش نشده است. برای این منظور، فناوری توالییابی 16S rDNA بالا{12}}برای تجزیه و تحلیل وضعیت تشکیل بیوفیلم سه محیط بیوفیلتر تصفیه آب، در حالی که همزمان وضعیت رشد باس دهان بزرگ را تحلیل میکرد، به منظور غربالکردن رسانههای کاربردی بیوفیلتر تصفیه آب و ارائه رسانههای تصفیه آب کارآمد برای باسهای بزرگ دهانی که یک ریکول صنعتی صنعتی را بررسی میکردند، استفاده شد.
1. مواد و روش ها
1.1 مواد تست
محیط های بیوفیلتر انتخاب شده برای این آزمایش بودنداسفنج مربع, بیوچیپ، وتوپ تخت سیال، همانطور که در نشان داده شده استشکل 1. مواد اسفنج مربعی پلی یورتان، به شکل مکعب با طول ضلع 2.0 سانتی متر، سطح ویژه (3.2 تا 3.5)× 104 m²/m³ است. ماده Biochip پلی اتیلن است، به شکل دایره با قطر 3.0 سانتی متر، ضخامت حدود 0.11 سانتی متر، سطح ویژه 5.5×10³ m²/m³. مواد توپ سیال بستر پلی اتیلن است، سطح ویژه موثر 500 ~ 800 m² / m³.
1.2 گروه بندی تجربی
گروه درمان رسانه بیوفیلتر اسفنجی مربع به عنوان گروه T1، بیوفیلم رسانه مربوطه با برچسب B1، و آب آبزی پروری مربوطه با برچسب W1 تعیین شد. گروه درمان رسانه بیوفیلتر Biochip به عنوان گروه T2 تنظیم شد، بیوفیلم رسانه مربوطه با برچسب B2، و آب مربوط به آبزی پروری دارای برچسب W2 بود. گروه درمان رسانه بیوفیلتر گلوله سیال به عنوان گروه T3، بیوفیلم رسانه مربوطه با برچسب B3، و آب آبزی پروری مربوطه با برچسب W3 تعیین شد.
1.3 سیستم آبزی پروری
این آزمایش در یک سیستم آبزی پروری در حال چرخش در پایگاه آزمایشی جامع Balidian موسسه شیلات آب شیرین ژجیانگ انجام شد.در مجموع 9 مخزن کشت، حجم 500 لیتر، حجم آب موثر 350 لیتر وجود داشت. مخزن بیوفیلتر از یک آکواریوم پلاستیکی به طول 80 سانتی متر، عرض 50 سانتی متر و ارتفاع 50 سانتی متر، حجم 200 لیتر، حجم آب موثر 120 لیتر ساخته شده است.. مخزن کشت و مخزن بیوفیلتر توسط یک پمپ آب برای تشکیل یک گردش داخلی، سرعت جریان 3 تا 4 لیتر در دقیقه، با هوادهی برای اکسیژن رسانی، اکسیژن محلول در آب بالای 5 میلی گرم در لیتر به هم متصل شدند. محیط های بیوفیلتر به طور تصادفی گروه بندی شدند، هر نوع محیط بیوفیلتر دارای 3 تکرار بود، هر مخزن بیوفیلتر با 2.0 کیلوگرم محیط زیست فیلتر بارگیری شد، در حالی که همزمان یک منبع کربن آهسته آزاد شده را معلق می کرد. در طول دوره کشت بیوفیلم، روزانه 10 درصد آب تعویض می شد.شاخص های اولیه کیفیت آب: نیتروژن کل (TN) 9.41 میلی گرم در لیتر، فسفر کل (TP) 1.02 میلی گرم در لیتر، نیتروژن آمونیاکی (TAN) 1.26 میلی گرم در لیتر، نیتروژن نیتروژن (NO2-{3}}N) 0.04 میلی گرم در لیتر، پرمنگنات ♂3x3.
1.4 آزمایش ماهی و مدیریت کشت
به عنوان گونه کشت شده از باس دهان بزرگ استفاده شد. قبل از شروع آزمایش، آنها به مدت 7 روز در آب در حال چرخش قرار گرفتند.این آزمون از 11 آگوست 2022 تا 22 سپتامبر 2022 به مدت 42 روز انجام شد.. باس دهان بزرگ بدون آسیب سطحی، سالم و سرزنده، برای گروه بندی انتخاب شد، 60 ماهی در هر مخزن پرورش ذخیره شدند، دو بار در روز تغذیه شدند، زمان تغذیه 07:00 صبح و 16:00 بعد از ظهر بود، مقدار تغذیه روزانه حدود 1.0٪ تا 1.5٪ از کل توده بدن ماهی را تشکیل می داد. جرم اولیه بدن ماهی مورد آزمایش (46/0 ± 46/20) گرم بود.
1.5 مجموعه نمونه
نمونههای آب از مخزن بیوفیلتر هر 2 روز جمعآوری شد و شاخصهایی مانند دمای آب، اکسیژن محلول، مقدار pH و اندازهگیری نیتروژن آمونیاکی و نیتریت نیتروژن ثبت شد. مقدار تغذیه، توده بدن ماهی در شروع و پایان آزمایش و میزان بقا ثبت شد. پس از آزمایش، 1 لیتر آب از هر مخزن کشت با استفاده از کیسه های جمع آوری آب استریل جمع آوری شد، از طریق یک غشای فیلتر 0.22 میکرومتر فیلتر شد و برای استفاده بعدی در فریزر 80- درجه نگهداری شد. نمونه های محیط زیست فیلتر 0.5 گرمی به صورت آسپتیک از هر مخزن بیوفیلتر گرفته شد، در آب مقطر استریل ذخیره شد، به شدت تکان داده شد تا میکروارگانیسم ها از سطح بیوفیلم جدا شوند، سپس از طریق یک غشای فیلتر 0.22 میکرومتر فیلتر شده و در فریزر 80- درجه برای استفاده بعدی نگهداری شدند.
1.6 روش های اندازه گیری
1.6.1 اندازه گیری کیفیت آب
دمای آب، اکسیژن محلول و مقدار pH با استفاده از a شناسایی شدآنالایزر کیفیت آب قابل حمل HACH Hq40d. غلظت نیتروژن آمونیاک با استفاده از روش اسپکتروفتومتری معرف نسلر اندازه گیری شد. غلظت نیتروژن نیتریت با استفاده از روش اسپکتروفتومتری نفتیل اتیلن دی آمین اسید هیدروکلریک شناسایی شد.
1.6.2 اندازه گیری عملکرد آبزی پروری
فرمول های محاسبه نرخ افزایش وزن، ضریب تبدیل خوراک و نرخ بقای ماهی به شرح زیر است.
l میزان افزایش وزن= (حجم نهایی ماهی - توده بدن ماهی اولیه) / جرم اولیه بدن × 100%;
l نسبت تبدیل خوراک= مصرف خوراک / افزایش وزن؛
l میزان بقا= (تعداد ماهی در پایان آزمایش / تعداد اولیه ماهی در شروع آزمایش) × 100%.
1.6.3 توالییابی با توان بالای میکروبی-
DNA باکتری از آب و بیوفیلم با استفاده از کیت استخراج DNA باکتری (OMEGA Biotech، ایالات متحده آمریکا) استخراج شد. آغازگرهای اختصاصی 338F (5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3') و 806R (5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3') برای تقویت مناطق V3 و V4 از rDNA باکتریایی 16S استفاده شدند. PCR از سیستم واکنش TransGen AP221-02 استفاده کرد: 4 میکرولیتر بافر 5×FastPfu، 2 میکرولیتر dNTPs 2.5 mmol/L، 0.4 میکرولیتر FastPfu پلیمراز، 0.8 میکرولیتر از هر یک از 5 میکرومول در لیتر به جلو و معکوس، پرایمرهای 5 میکرومول در لیتر به جلو و معکوس، 0.2 میکرولیتر BSA مکمل شده با 0.2 میکرولیتر DNA. ddH2O تا 20 میکرولیتر. شرایط واکنش PCR: 95 درجه به مدت 3 دقیقه. 95 درجه برای 30 ثانیه، 53 درجه برای 45 ثانیه، 72 درجه برای 1 دقیقه، 28 چرخه؛ تمدید 72 درجه به مدت 10 دقیقه. تقویت PCR بر روی دستگاه واکنش PCR 9700 (Applied Biosystems® GeneAmp®، USA) انجام شد. محصولات PCR با استفاده از Beads خالص و سپس در معرض توالی یابی قرار گرفتند. توالی یابی به شرکت فناوری شانگهای ماجوربیو بیوفارم با مسئولیت محدود سفارش داده شد.
1.6.4 تجزیه و تحلیل تنوع میکروبی
دادههای خام بهدستآمده از توالییابی ابتدا به هم متصل شدند، سپس با فیلتر کردن کنترل کیفیت کیفیت خواندن و اثر پیوند، و تصحیح جهت توالی، منجر به دادههای بهینه شد. پس از نرمالسازی دادههای Clean بهدستآمده، آنالیز خوشهبندی OTU (واحد تاکسونومیک عملیاتی) و آنالیز تاکسونومیک با شباهت 97 درصد انجام شد. هیستوگرام نمونه ها با استفاده از Excel و نقشه های حرارتی با استفاده از بستر ابری Majorbio ترسیم شد.
1.7 تجزیه و تحلیل داده ها
برای تجزیه و تحلیل معناداری تفاوت ها از نرم افزار آماری SPSS 16.0 و برای مقایسه های چندگانه از روش دانکن در تحلیل واریانس (ANOVA) استفاده شد.
2. نتایج و تجزیه و تحلیل
2.1 زمان تشکیل بیوفیلم رسانه های مختلف بیوفیلتر
همانطور که در نشان داده شده استشکل 2،در شرایط تشکیل بیوفیلم طبیعی، محتوای نیتروژن آمونیاکی در آب مخزن بیوفیلتر روند افزایش سریع و به دنبال آن کاهش تدریجی را نشان داد.محتوای نیتروژن آمونیاکیدر آب مخزن بیوفیلتر مربوط به اسفنج مربع در 17 روز به اوج خود رسید، 8.13 میلی گرم در لیتر، سپس به تدریج کاهش یافت.به کمترین میزان در 41 روز رسید، پس از آن حدود 0.20 میلی گرم در لیتر باقی می ماند که نشان می دهدزمان تشکیل بیوفیلم برای اسفنج مربع حدود 17 روز بود. تغییرات در محتوای نیتروژن آمونیاک در آب مخازن بیوفیلتر مربوط به Biochip و توپ سیال بستر اساساً یکسان بود و تغییرات نوسانی را نشان داد. پیک نیتروژن آمونیاک در 21 روز به ترتیب 7.88 میلی گرم در لیتر و 7.57 میلی گرم در لیتر ظاهر شد که نشان می دهد کهزمان تشکیل بیوفیلم برای بیوچیپ و محیط بیوفیلتر گلوله سیال حدود 21 روز بود.. محتوای نیتروژن آمونیاکیدر مخازن بیوفیلتر مربوط بهاین دو رسانه به ترتیب 43 روز و 45 روز به کمترین میزان خود رسیدند.
2.2 تغییرات در مقدار pH آب در مخازن مختلف کشت
ازشکل 3مشاهده می شود که pH اولیه آب کشت 7.3 بوده است. با افزایش زمان کشت، مقدار pH آب در هر مخزن کشت روند نزولی نشان داد. پس از 12 روز، مقدار pH تمام مخازن کشت کمتر از 6.0 بود که برای رشد گونه های کشت نامطلوب است.بنابراین پس از 12 روز از تشکیل بیوفیلم، باید به تنظیم مقدار pH آب مخزن کشت توجه شود..
2.3 تجزیه و تحلیل ترکیب جامعه میکروبی بر روی بیوفیلم های محیط های مختلف بیوفیلتر و در آب
2.3.1 ترکیب جامعه میکروبی در سطح شاخه
همانطور که در نشان داده شده استشکل 4،در سطح شاخه، باکتریهای غالب روی بیوفیلمهای سه محیط بیوفیلتر یکسان بودند، همه پروتئوباکتریها، اکتینوباکتریوتا، باکتروئیدوتا و کلروفلکسی بودند. فراوانی نسبی ترکیبی آنها به ترتیب 96/68، 74/64 و 45/65 درصد بود. باکتری های غالب در آب کشت مربوطه متفاوت بودند. باکتری غالب در W1 Actinobacteriota با فراوانی نسبی 64.66 درصد بود. باکتری های غالب در W2 و W3 پروتئوباکتری ها با فراوانی نسبی 34.93% و 50.10% بودند.
Fig. 4 ترکیب جامعه باکتری ها در بیوفیلم های مختلف و آب در سطح شاخه
2.3.2 ترکیب جامعه میکروبی در سطح خانواده
همانطور که در نشان داده شده استشکل 5بر روی بیوفیلم های سه محیط، حدود 48 درصد از باکتری ها جوامع باکتریایی با فراوانی نسبی همگی کمتر از 3 درصد بودند. باکتری های غالب B1 و B2 یکسان بودند، هر دو Xanthomonadaceae، با فراوانی نسبی 11.64٪ و 9.16٪ به ترتیب. باکتری غالب B3 JG30-KF-CM45 با فراوانی نسبی 10.54 درصد بود. باکتری های غالب در آب کشت متفاوت از باکتری های موجود در محیط زیست فیلتر بودند. Microbacteriaceae باکتری غالب مطلق در W1 بود، با فراوانی نسبی 62.10٪. باکتری غالب در W2، علاوه بر Microbacteriaceae (13.82٪)، همچنین شامل نسبت خاصی از Rhizobiales (8.57٪) بود. باکتری غالب در W3 Rhizobiales، با فراوانی نسبی 38.94٪، پس از Flavobacteriaceae، با فراوانی نسبی 15.89٪ بود.
50 گونه برتر در سطح جنس شمارش شدند. پس از پردازش مقادیر عددی، تغییرات فراوانی گونههای مختلف در نمونهها از طریق گرادیان رنگ بلوکهای رنگی نمایش داده شد. نتایج در نشان داده شده استشکل 6. Leifsonia باکتری غالب در W1 بود، با فراوانی نسبی 56.16٪. باکتری های غالب در W2 Leifsonia (10.30٪) و Rhizobiales_Incertae_Sedis (8.47٪) بودند. باکتری غالب در W3 Rhizobiales_Incertae_Sedis، با فراوانی نسبی 38.92٪ بود. در میان باکتریهای قابل شناسایی روی بیوفیلمها، Thermomonas جنس غالب در B1 با فراوانی نسبی 4.71 درصد بود. جنس غالب در B2 و B3 Nitrospira، با فراوانی نسبی 4.41٪ و 2.70٪ بود.
Fig{0}} ترکیب جامعه باکتری ها در بیوفیلم های مختلفو آب در سطح خانواده
شکل. 6 نقشه حرارتی ترکیب جامعه باکتریایی در بیوفیلم و آب مختلف در سطح جنس
2.4 -تجزیه و تحلیل تنوع جوامع میکروبی روی بیوفیلمهای محیطهای مختلف بیوفیلتر و در آب
همانطور که در نشان داده شده استجدول 1شاخص شانون جوامع میکروبی روی بیوفیلم های محیط های مختلف بیشتر از آب کشت مربوطه بود، در حالی که شاخص سیمپسون برعکس بود. در تجزیه و تحلیل آب کشت مربوطه، شاخص شانون جامعه باکتریایی W2 بالاترین، به طور قابل توجهی بالاتر از W1 و W3 بود، در حالی که شاخص سیمپسون به طور قابل توجهی کمتر از W1 و W3 بود که نشان میدهد -تنوع آن بالاترین بود. با تفاوت -تنوع آب کشت، اگرچه شاخص شانون جامعه میکروبی باکتریایی در محیط B2 بزرگترین و شاخص سیمپسون کوچکترین بود، تفاوت معنیداری بین سه محیط زیست فیلتر وجود نداشت. پوشش توالی یابی همه نمونه ها بالای 0.990 بود که نشان می دهد عمق توالی یابی می تواند سطح واقعی نمونه ها را منعکس کند.
2.5 اثرات بیوفیلترهای مختلف بر رشد باس دهان بزرگ
جدول 2وضعیت رشد باس بزرگ دهان را در گروه های مختلف بیوفیلتر رسانه ای نشان می دهد. پس از 44 روز کشت، توده نهایی بدن و نرخ افزایش وزن باس دهان بزرگ در گروه کشت اسفنجی مربعی به طور قابل توجهی بیشتر از گروه های توپ سیال بستر و Biochip بود و ضریب تبدیل خوراک به طور قابل توجهی کمتر از سایر گروه ها بود. میزان بقای باس دهان بزرگ در هر گروه بالای 97 درصد بود، بدون اینکه تفاوت معنیداری بین گروهها وجود نداشت.
3. نتیجه گیری و بحث
3.1 زمان تشکیل بیوفیلم رسانه های مختلف بیوفیلتر
بیوفیلم ها به سطح محیط بیوفیلتر متصل می شوند. مواد، ساختار و سطح ویژه محیط بیوفیلتر از عوامل اصلی موثر بر تشکیل بیوفیلم هستند. دو روش متداول برای کشت بیوفیلم وجود دارد: روش تشکیل بیوفیلم طبیعی و روش تشکیل بیوفیلم تلقیح شده. روش های مختلف تشکیل بیوفیلم بر زمان بلوغ بیوفیلم تأثیر می گذارد. هو شیائوبینگ و همکاران از چهار روش مختلف برای تشکیل بیوفیلم استفاده شد و نتایج نشان داد که هنگام استفاده از روشهایی مانند افزودن کیتوزان، یونهای آهن و تلقیح با لجن تخلیهشده برای تشکیل بیوفیلم، زمان بلوغ بیوفیلم کوتاهتر از روش تشکیل بیوفیلم طبیعی بود. اگرچه افزودن میکروارگانیسم های مفید یا مواد فعال می تواند زمان تشکیل بیوفیلم را کوتاه کند، اما مشکلاتی مانند دشواری در تهیه تلقیح، ساخت فرآیند پیچیده و هزینه بالا وجود دارد. گوان مین و همکاران، تحت شرایط محتوای کم مواد آلی، مستقیماً از آب خام برای تشکیل بیوفیلم استفاده کردند و مخزن بیوفیلتر پس از حدود 38 روز با موفقیت از طریق تشکیل بیوفیلم طبیعی شروع به کار کرد. نتیجه این تحقیق مشابه نتایج این تحقیق است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در شرایط یکسان تشکیل بیوفیلم، زمان تشکیل بیوفیلم اسفنج مربعی کوتاهتر از دو محیط بیوفیلتر دیگر بود. این ممکن است مربوط به سطح ویژه بزرگ، آب دوستی قوی و سهولت اتصال بیوفیلم اسفنج مربعی باشد. سطح ویژه اسفنج مربعی به اندازه 32000 ~ 35000 متر مربع / متر مکعب است که بسیار بزرگتر از دو رسانه دیگر است. علاوه بر این، ماده اسفنج مربعی پلی یورتان است که هنگام قرار گرفتن در معرض آب منبسط می شود، آب دوستی بالایی دارد و برای اتصال و رشد میکروارگانیسم ها در آب مفید است. نتایج تحقیق لی یونگ و همکاران. همچنین نشان داد که عملکرد شروع{20} و عملکرد حذف نیتروژن آمونیاکی اسفنج پلی اورتان بهتر از پلی پروپیلن است که با نتایج این مطالعه مطابقت دارد. علاوه بر این، در این مطالعه، سطح ویژه محیط زیست فیلتر Biochip به اندازه 5500 m²/m³ بود، که بسیار بزرگتر از محیط بیوفیلتر گلوله سیال بستر سیال بود، اما زمان تشکیل بیوفیلم اساساً با زمان تشکیل بیوفیلم یکسان بود. این ممکن است به اندازه منافذ مربوط باشد. برخی از مطالعات نشان داده اند که مقیاس فضایی داخلی محیط بیوفیلتر بر رشد بیوفیلم ها تأثیر می گذارد. اگرچه برخی از محیط های بیوفیلتر دارای سطح ویژه بزرگی هستند، اما منافذ آنها ریز هستند، و اندازه منافذ بسیار کوچکتر از ضخامت بیوفیلم بالغ است، که می تواند به راحتی منجر به انسداد منافذ شود و رسیدن به حداکثر تجمع بیوفیلم در منافذ را دشوار می کند. منافذ Biochip کوچک هستند و در نتیجه رشد بیوفیلم کندتر و زمان تشکیل بیوفیلم طولانی تر می شود.
3.2 ترکیب میکروبی محیط زیست فیلتر و آب کشت
در این مطالعه، باکتری های غالب در محیط بیوفیلتر و در آب کشت مربوطه متفاوت بود. شاخص شانون بیوفیلم ها بر روی محیط بیوفیلتر بیشتر از آب کشت مربوطه بود، که نشان می دهد محیط های بیوفیلتر دارای اثر غنی سازی میکروارگانیسم ها هستند. این با نتایج تحقیقات Hu Gaoyu و همکاران مطابقت دارد. عوامل زیادی بر ساختار جامعه میکروبی تأثیر میگذارند، مانند نوع حامل، عمق فیلتر، شوری، غلظت مواد آلی و غیره. همان محیط زیست فیلتر، تحت شرایط کشت مختلف، جوامع میکروبی متفاوتی روی بیوفیلم خواهد داشت. نویسنده یک بار وضعیت تشکیل بیوفیلم محیط بیوفیلتر گلوله سیال بستر را در یک سیستم آبزی پروری در حال چرخش برای میگوی غول پیکر آب شیرین (Macrobrachium rosenbergii) مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که گروه غالب بر روی بیوفیلم آن Firmicutes بود، در حالی که در این مطالعه، شاخه غالب بر روی بیوفیلم گلوله سیال، Proteobacteria بود. دلیل اصلی این تفاوت ممکن است محیط های مختلف آبزی پروری باشد. سه محیط بیوفیلتر مورد استفاده در این مطالعه شرایط اولیه یکسانی برای کشت بیوفیلم داشتند. ممکن است به دلیل ویژگیهای فیزیکی متفاوت محیط، ضخامت بیوفیلم تشکیلشده و محیط داخلی نیز متفاوت بوده و در نتیجه جوامع میکروبی تفاوت داشته باشند. بنابراین، تفاوت در حامل ها دلیل اصلی تفاوت در جوامع میکروبی است. علاوه بر این، در طول فرآیند آبزی پروری، محیط آب و جامعه میکروبی بر یکدیگر تأثیر می گذارند. دلایل تفاوت در جوامع میکروبی ممکن است به عوامل محیطی مرتبط باشد. به عنوان مثال، تحقیقات Yuan Cuilin نشان داد که تعداد کل باکتری های هتروتروف در بدن. فن تینیو و همکاران اعتقاد بر این بود که مقدار pH می تواند به طور قابل توجهی بر محتوای نیتروژن کل در آب تأثیر بگذارد و نقش کلیدی در توزیع جوامع باکتریایی آبزی در بخش های رودخانه های داخلی دارد. نیتروژن آمونیاکی، فسفر کل و کلروفیل a نیز به درجات مختلف بر ترکیب جوامع باکتریایی در بدنه آب تأثیر میگذارند. عوامل محیطی باعث تفاوت در ترکیب جامعه میکروبی در این مطالعه هنوز نیاز به تایید بیشتری دارند.
3.3 اثرات محیط های مختلف بیوفیلتر بر رشد باس دهان بزرگ
از نتایج رشد، باس دهان بزرگ در گروه اسفنج مربعی سریعترین رشد را داشت، با نرخ افزایش وزن به طور قابلتوجهی بالاتر از دو رسانه دیگر، و کمترین ضریب تبدیل خوراک. این با نتایج تحقیقات قبلی مطابقت دارد. در این مطالعه تشکیل بیوفیلم و آبزی پروری به طور همزمان انجام شد. با قضاوت از زمان تشکیل بیوفیلم، بیوفیلم اسفنجی مربع زودتر بالغ شد و پس از بلوغ بیوفیلم، غلظت نیتروژن آمونیاکی و نیتروژن نیتریت در آب همیشه کمتر از دو محیط دیگر بود. علاوه بر این، اسفنج مربعی ظرفیت فیلتراسیون مشخصی دارد، محتوای جامدات جامد معلق در آب کشت کمتر بود و آب نسبتاً شفاف بود. رشد بهتر باس دهان بزرگ در گروه اسفنج مربعی ممکن است به کیفیت خوب آب مربوط باشد. با این حال، اثرات خالص سازی محیط اسفنج مربع بر نیتروژن کل، فسفر کل و شاخص پرمنگنات در آب نیاز به مطالعه بیشتر دارد. شایان ذکر است که در طول آزمایش، مقدار pH روند کلی نزولی را نشان داد. پس از 12 روز کشت، مقدار pH تمام مخازن کشت کمتر از 6.0 بود که با نتایج تحقیقات Zhang Long و همکاران مطابقت دارد. کاهش مقدار pH به این دلیل است که تعداد زیادی یون هیدروژن در طی فرآیند کشت بیوفیلم تولید می شود که منجر به کاهش مقدار pH آب می شود. بنابراین، در طول فرآیند تشکیل بیوفیلم، لازم است که مقدار pH آب مخزن کشت به سرعت تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده رشد طبیعی گونه های کشت شده قرار دارد. با در نظر گرفتن هزینه اقتصادی، قیمت اسفنج مربعی در بازار 70 تا 100 RMB/kg است و هزینه آن بین دو محیط بیوفیلتر دیگر است. همراه با نتایج رشد، در کوتاه مدت، اسفنج مربعی یک رسانه بیوفیلتر تصفیه آب نسبتا کاربردی برای آبزی پروری در گردش است. با این حال، اسفنج مربعی دارای چقرمگی ضعیف و عمر مفید کوتاه است. اثرات استفاده طولانی مدت و اثرات آبزی پروری آن نیاز به تأیید بیشتری دارد.
به طور خلاصه،تحت شرایط تشکیل بیوفیلم طبیعی، محیط بیوفیلتر اسفنجی مربعی کوتاهترین زمان تشکیل بیوفیلم، قیمت متوسطی را دارد و توده نهایی بدن و نرخ افزایش وزن باس دهان بزرگ در گروه اسفنج مربعی به طور قابلتوجهی بیشتر از دو محیط بیوفیلتر دیگر بود. در کوتاه مدت، این یک محیط نسبتاً کاربردی بیوفیلتر تصفیه آب برای آبزی پروری در گردش است.