本研究参考已有的水产益生菌包埋法固定化方法，以聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）为包埋载体，并添加沸石粉、碳源，对２株分离自刺参养殖池塘的低温高效有机物降解菌（菌株编号分别为CD、DB11）为研究对象进行了初步研究，并比较了固定化后有机物降解菌及不同形式细菌制剂对主要水质参数的降解效果，以期为刺参池塘微生态制剂的生产工艺的提高及其在刺参养殖环境的改善与修复中应用的实践提供依据。
结果表明，固定化小球在添加碳源后能显著提高菌体对COD、NH4+-N和NO2--N的降解率（P<0.05）。
一、不同碳源对细菌生长的影响
不同碳源对蜡样芽孢杆菌CD和马氏副球菌DB11生长的影响结果见表1。两种菌株均能高效利用葡萄糖、淀粉和蔗糖，对糊精的利用效果一般。表1 碳源对菌株CD和菌株DB11生长的影响
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二、添加碳源的固定化小球对水质的影响
如图1，添加葡萄糖和可溶性淀粉后菌株DB11对COD的降解效果分别提高了5.05%、7.48%，对氨态氮的降解效果分别提高了6.44%、7.30%，对亚硝态氮的降解效果提高了18.54%、18.13%（P<0.05）。其中，添加可溶性淀粉对COD的降解效果相对好于添加葡萄糖（P<0.05），对氨态氮和亚硝态氮的降解效果相差不大（P>0.05）。![]()
如图2，添加葡萄糖和可溶性淀粉后菌株CD对氨态氮的降解效果分别提高了17.60%、18.37%，对亚硝态氮的降解效果分别提高了14.39%、15.02%，对COD 的降解效果虽然有一定程度提高，但与未添加碳源组相比无显著差异（P>0.05）。![]()
图2 固定化CD对水质的影响
三、固定化小球中添加物比例的优化
正交实验结果显示影响吸附率的因素从主到次依次为淀粉添加量>细菌数量>沸石粉添加量，即淀粉添加量对水体中氨态氮降解率影响最大；吸附率数值最大所对应的水平组合为A3B2C1，固定化微生物小球对氨态氮的去除率为57.9%。也就是说，本研究中固定化小球对水体中氨态氮降解的最佳条件是：淀粉添加量12.5%、细菌数量109cfu/g、沸石粉添加量1.5%。四、复合菌配比试验
由图3可以看出，菌株DB11对氨氮的降解效果较好，菌株CD对COD和亚硝态氮的降解效果均较好，但对氨态氮降解作用较差；除3：1配比外，其它组合对COD的降解效果均达到68%以上，各组间也无显著性差异（P>0.05）；当DB11与CD复合配比为3：2时，对氨态氮的降解效果最好（P<0.05）；配比为1:3和2:3时，菌体对水体中NO2--N的降解作用最好（P<0.05）。总体上看，DB11与CD配比为3:2时，菌体对水体中COD、NH4+-N和NO2--N的降解效果最好。![]()
图3 复合菌配比(mL/mL)
五、固定化复合微生物小球对水质的影响
复合菌对养殖废水中COD具有明显的降解作用（图4）。试验结束时，A、B、C三组最终COD的降解率分别为62.4%、45.5%和44.9%。总体上看，固定化菌体的降解性能明显好于非固定化菌体（P<0.05）。![]()
图4 复合微球对水体COD的降解
（A组：添加固定化复合微生物小球；B组：添加游离菌体和未加菌体的小球；C组：只添加游离菌体。下同）
复合微球对养殖废水中NH4+-N具有明显的去除作用（图5）。到试验结束时，A、B、C三组最终NH4+-N的降解率分别为65.5%、54.0%和52.5%。总体上看，A组固定化菌体的降解性能明显好于B组和C组非固定化菌体（P<0.05），而B组和C组最终的降解效果相差不大（P>0.05）。![]()
图5 复合微球对水体NH4+-N的降解
复合微球对养殖废水中NO2--N具有明显的去除作用（图6）。试验结束时，A、B、C三组NO2--N降解率分别为62.2%、50.8%和49.4%，其中，A组对水体中NO2--N的降解率显著高于B组和C组（P<0.05），而后二者最终NO2--N去除率基本相同（P>0.05）。![]()
图6 复合微球对水体NO2--N的降解
六、不同形式菌剂对水质的影响
不同形式菌剂对养殖废水水质的影响如图7所示。与A组直接添加菌粉相比，固定化菌剂B组和C组对水体中COD、NH4+-N和NO2--N有更好的降解效果（P<0.05）。添加沸石粉吸附菌剂的B组对COD、NH4+-N和NO2--N的降解率分别提高了11.03%、8.89%和17.5%，而添加固定化微生物小球的C组则分别提高了14.92%、18.54%和16.53%。B组和C组对NO2--N的降解效果相差不大（P<0.05），C组对COD和NH4+-N的降解效果要好于B组（P<0.05）。总体比较，添加固定化微生物小球对养殖废水的处理效果要好。![]()
图7 不同菌剂对水体中COD、NH4+-N和NO2--N的影响
1. 以聚乙烯醇和海藻酸钠为包埋载体，并添加沸石粉、碳源的刺参池塘有机物降解菌包埋法固定化技术可显著提高益生菌对水体中污染物的降解效果。
2. 可溶性淀粉、细菌数量和沸石粉添加比例分别为12.5%、109cfu/g、1.5%时，固定化菌株对氨氮的降解率最高。
3. 与游离复合菌体相比，固定化复合菌对COD、NH4+-N和NO2--N的降解率分别提高了14.92%、18.54%和16.53%。
4. 以PVA、SA作为载体添加沸石粉和碳源对菌体进行包埋的技术在刺参池塘养殖的水质和底质环境修复实践中可能具有较大的应用价值。