《土壤微生物生态工程》—湿地生态系统中的微生物（69）

湿地生态系统中，微生物极其丰富。微生物作为湿地生态系统的分解者，不仅在湿地生态系统的物质循环和能量循环中起非常重要的作用，还影响湿地类型的分异和演替。此外，微生物在湿地生物多样性维护、生态平衡等方面均起着十分重要的作用。

利用人工湿地处理污水时，微生物活动是必不可少的。有机物的降解和含氮化合物的脱氮作用、磷化合物的转化等主要是由湿地植物根区的微生物活动来完成的。人工湿地中占优势作用的微生物主要包括了细菌类的芽孢杆菌、光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫细菌和磷细菌等、真菌和放线菌。湿地中占优势种的细菌具有改善水质，增加溶氧，降低氨氮，抑制致病菌生长，改善动物体内水环境生态平衡，提高动物抗病与免疫力，促进养殖对象生长等功能。研究发现人工湿地内存在明显的好氧菌和厌氧菌群体，在植物的根、茎上好氧微生物占优势，而在根系区则既有好氧微生物也有兼性厌氧微生物的活动，将大部分的有机物分解成为CO2和水。真菌是参与基质中有机质分解过程的主要成员之一，具有强大的酶系统，能促进纤维素、木质素、果胶等的分解，并能将蛋白质最终分解释放出氨。放线菌是分解基质中不合氮和含氮有机化合物的积极参与者，能比真菌更强烈地分解氨基酸等蛋白物质，还能形成抗生物质维持湿地生物群落的动态平衡，原生动物摄食一些微生物和碎屑，起到调节微生物群落的动态平衡和清洁水体的作用。它们共同协作构成了互利共生的有机系统，共同完成污水净化的任务。

1．硝化细菌和反硝化细菌

硝化细菌( nitrifying)是一类能够利用无机氮作为唯一能量来源的化能自养型细菌，由亚硝酸细菌和硝酸细菌两个亚群组成，能在有氧的水中或砂层中生长，并在氮循环水质净化过程中把有毒的氨态氮和亚硝酸离子氧化成无毒的硝酸离子，减少这两种致病因子对水产动物的毒害。硝化细菌在合成自身物质时可同化和异化硫化氢，达到水质净化，改良池塘底质，维护良好的水产养殖生态环境的效果    反硝化细菌多为异养、兼性厌氧细菌，它们在嫌气条件下，利用硝酸中的氧，氧化有机物质而获得自身生命活动所需的能量。反硝化细菌广泛分布于土壤、厩肥和污水中，可以将硝态氮转化为氮气排人大气，与硝化细菌作用完全相反。

2．芽孢杆菌

芽孢杆菌是一类具有高溶性硝化酶、耐高温、抗应激性的异养菌。菌体无毒，可直接利用硝酸盐和亚硝酸盐，从而起到净化水质的作用，能分泌蛋白酶等多种酶类和抗生素抑制其他细菌的生长，进而减少甚至消灭水产养殖动物的病原体。最常见的为枯草芽孢杆菌（Bacillus sybtilis），是革兰阳性菌，对人畜无毒无害，广泛分布于自然界，国内外均允许将其用于饲料添加剂。枯草芽孢杆菌在水中增殖后产生的许多胞外酶能把养殖水体和底泥中的淀粉、蛋白质及脂肪等有机质分解，从而达到降低养殖水体富营养化和减少底泥的生成作用。同时还能分泌枯草杆菌素，抑制或杀死其他微生物，从而抑制病害发生。在分解废水过程中，有机物一部分转化为菌体，而大部分被转化为细菌生命活动过程中所需能量。氨气、氮气和二氧化碳等代谢的终产物从水中弥散到空气中，养殖水体中的氨氮和硝基氮可减少80%以上。

3．光合细菌

到日前为止，在水产养殖业中研究得较多、应用较广泛的微生态制剂是光合细菌(PBS)，光合细菌是地球上最早出现的具有原始光合成体系的原核生物，是一类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。

光合细菌无毒无害，具有多种不同的生理功能，如固氮、固碳、氧化硫化物和促进有机物充分分解等，能将嫌气细菌分解出的有毒物质如氨态氮、亚硝酸等吸收利用，并吸收二氧化碳及硫化氢等，促进有机物的循环，达到净化水质的目的。光合细菌在进行光合作用时不消耗氧气，也不释放氧气，而是通过吸收水体中的耗氧因子，如有机质和硫化氢筹物质，从而使好氧微生物因缺乏营养而转为弱势，降低氧气的消耗而直接起到增氧作用。另外，通过上述作用，可提高水体的透明度，促进浮游植物的光合作用，增大放氧量，间接起到增氧作用。

光合细菌菌体蛋白质含量60%以上，且富含B族维生素、氨基酸及促进生长因子等，并能释放具有抗病性的胰蛋白、辅酶Q等，有效抑制病菌的繁殖，被开发为优质安全的微生态饲料添加剂。其所含的蛋白质和矿物质较多，能起到降低饲料系数、提高饲料转化率、降低养殖成本、增强机体免疫力、促进养殖对象健康生长的作用；因其个体较小，施用于养殖水体中的群体可以被滤食性鱼类摄取利用和为浮游动物提供饵料来源，起到增加天然饵料的作用。

光合细菌用作养殖水质净化剂，目前在国内外均已进人生产应用性阶段。日本、中国、东南亚各国的养虾池和养鱼池均已普遍使用光合细菌以改善水质。研究结果表明光合细菌作为水质净化剂对总氮的去除率达65%。

4．聚磷菌

聚磷菌(phosphorus accumulating organisms，PAOs)，也叫做摄磷菌，是传统活性污泥工艺中一类特殊的兼性细菌，在好氧或缺氧状态下能超量地将污水中的磷吸人体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍，这类细菌被广泛地用于生物除瞵。PAOs通常分为两种，即兼性厌氧的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus accumulating organisms，  DNPAOs)  和好氧聚磷菌。DNPAOs能以氧或硝酸盐作为电子受体，可以在厌氧缺氧交替的环境中优势生长而好氧聚磷菌只能利用氧作为电子受体。PAOs不是单一种微生物，而是微生物群体。当聚磷菌生活在营养丰富的环境中，菌体细胞能从废水中大量摄取溶解态的正磷酸盐，在细胞内合成多聚磷酸盐，并加以积累，供下阶段对数生长时期合成核酸耗用磷素之需。当细菌细胞处于极为不利条件时，聚磷菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸及乙醇等极易生物降解的有机物质，储存在体内作为营养源，同时将体内存储的聚磷酸盐分解，以磷酸根的形式释放到环境中来，以便获得能量，供细菌在不利环境中维持其生存所需，此时菌体内多聚磷酸盐就逐渐消失，而以可溶性单磷酸盐的形式排到体外环境中，如果该类细菌再次进入营养丰富的好氧环境时，它将重复上述的体内积磷过程。

5．蛭弧菌

噬菌蛭弧菌简称蛭弧菌，是一类普遍存在于天然水体中的，寄生在某些细菌并导致其裂解的细菌，是环境致病菌自然净化的重要生物因子之一。蛭弧菌能防止或减少虾，蟹病害的发展和蔓延，改善虾、蟹体内外环境，促进生长，增强免疫力。陈家长等2002年还将蛭弧菌和与光合细菌混合使用来改善养殖水质环境，25天后发现试验组较对照组的细菌数减少了3个数量级，COD、氨氮、硫化氢等都维持在较低水平。