胃肠道益生菌剂量对鱼菜共生系统中水质、微生物群落及生菜生长的调控机制研究

针对鱼菜共生系统中益生菌最佳剂量及生态功能不明确的问题，研究人员通过构建闭合循环的非洲鲶鱼-生菜共生系统，探究宿主源益生菌（Lactobacillus/Lactococcus/Leuconostoc）对鱼类生长性能（SGR 1.65-1.82%/day）、水质参数（NO3-利用率达77.49%）及生菜生物量（最高672±177.09g）的影响，为优化可持续农业系统提供新策略。

　　

在可持续农业快速发展的背景下，鱼菜共生系统因其资源循环利用的优势备受关注。然而，这种将水产养殖与无土栽培相结合的模式仍面临关键挑战：微生物群落调控机制不明确、益生菌最佳剂量缺乏标准，以及系统稳定性与生产效率的平衡问题。非洲鲶鱼(Clarias gariepinus)作为重要养殖品种易受细菌感染，而生菜(Lactuca sativa)的生长又高度依赖水体中的氮循环效率。这些问题的存在，使得探究益生菌在鱼菜共生系统中的精准应用成为当前研究热点。

针对这一科学问题，Jimma University（埃塞俄比亚）的研究团队在《Aquaculture Reports》发表了一项创新研究。他们从健康鲶鱼肠道中分离出乳酸菌(Lactobacillus)、乳球菌(Lactococcus)和明串珠菌(Leuconostoc)三类益生菌，通过60天的闭合循环实验，系统评估了不同剂量(1:2:3 ml/kg)益生菌对鱼类生长、水质参数、氮化合物转化及生菜产量的影响。研究采用多组对照设计，结合微生物培养、水质监测（DO、NH₄⁺、NO₂^-等）和生长性能分析（FCR、SGR）等方法，揭示了益生菌剂量与系统效率的量化关系。

3.1.1. 筛选的益生菌特性
研究发现62.5%的益生菌为乳酸菌，所有菌株在pH 2-4和0.3%胆盐条件下均能存活，对6种病原体抑制率达10-16mm，其中乳酸菌的疏水性（60%）和粘附性最佳，为后续应用奠定基础。

3.1.2. 非洲鲶鱼生长性能
中等剂量组(T2)表现最优：最终体重达122.67±5.19g，显著高于对照组(T1)的112.17±8.79g（p<0.05）；饲料效率(FE)提升至98.46%，蛋白质转化率(PCR)降至0.408kg/kg，证实益生菌可优化营养利用。

3.1.3. 水质参数变化
虽然溶解氧(4.24-4.38mg/L)和pH(8.14-8.23)保持稳定，但电导率(EC)和总溶解固体(TDS)随益生菌剂量增加显著升高（p<0.05），反映微生物代谢对离子浓度的调控作用。

3.1.4. 氮化合物分布
益生菌显著降低鱼缸中NH₄⁺(0.95-0.99mg/L)和NH₃-N(0.75-0.82mg/L)，同时提升生物滤器中的NO₃^-至3.39±0.76mg/L，T3组生菜对硝酸盐的利用率达77.49%，形成良性循环。

3.1.5. 生菜生物量生产
高剂量组(T3)生菜生物量最高(672±177.09g)，但T2组生长指标最均衡：叶高9.6cm、叶宽8.4cm，显示中等剂量更利于植物形态建成。

3.1.6. 微生物群落特征
益生菌显著降低鱼体组织（鳃、皮肤）的微生物负载，T3组鳃部菌落数仅12.5±0.71 CFU/g，证实其生物防控潜力。

这项研究首次系统阐明了宿主源益生菌在鱼菜共生系统中的剂量-效应关系。中等剂量(2ml/kg)益生菌既能优化非洲鲶鱼的生长性能（SGR 1.82%/day），又能提升生菜产量（624±61.14g），同时维持水质稳定（NH₃-N<0.79mg/L）。其创新点在于：① 揭示益生菌通过增强氮循环（NO₃^-利用率提升8.78%）间接促进植物生长；② 证实多菌株协同比单一菌株更具生态优势；③ 为资源受限地区提供低成本解决方案（仅需改造塑料瓶作水培槽）。该成果对发展可持续农业具有双重价值：科学上完善了微生物-动植物互作理论；应用上可通过调整益生菌配方（如提高Lactobacillus占比）进一步优化系统产出。未来研究可扩大养殖密度，并探索益生菌对其它经济作物的适用性。