바이오플락(Bio-floc) 시스템이 사육 환경개선 및 대하(Fenneropenaeus chinensis)의 성장에 미치는 영향 Effects of Bio-floc System on Growth and Environmental Improvement in the Chinese White Shrimp Fenneropenaeus chinensis원문보기
The objective of this study was to investigate the effects of bio-floc system that is composed of effective microorganisms (EM) on the microbial composition and water qualities in rearing water and the growth of Chinese white shrimp, Fenneropenaeus chinensis. To investigate the microbial composition...
The objective of this study was to investigate the effects of bio-floc system that is composed of effective microorganisms (EM) on the microbial composition and water qualities in rearing water and the growth of Chinese white shrimp, Fenneropenaeus chinensis. To investigate the microbial composition according to the bio-floc levels, the study was conducted at 100 and 150% of bio-floc after 5 and 10 days in bio-floc system. The results showed that total bacteria count (TBC) and the counts of Latobacillus sp., Bacillus sp. and Rhodobactor sp., were significantly decreased after 5 days in bio-floc system. To assess the growth of F. chinensis according to the concentrations of bio-floc, the study was conducted at the bio-floc concentrations; 0 (control), 60, 80, 100, 120 and 140% of the prepared bio-floc for 90 days. The growth factors such as daily length and weight gain were considerably increased at the concentrations of bio-floc 100, 120, and 140% after 90 days. As water quality indicators, the values of total-N, NH4+-N and PO4--P were analyzed, and they were significantly decreased at 120 and 140% of bio-floc, compared to the control. The results demonstrated that combination of EM showed the synergic effect on removing N and P.
The objective of this study was to investigate the effects of bio-floc system that is composed of effective microorganisms (EM) on the microbial composition and water qualities in rearing water and the growth of Chinese white shrimp, Fenneropenaeus chinensis. To investigate the microbial composition according to the bio-floc levels, the study was conducted at 100 and 150% of bio-floc after 5 and 10 days in bio-floc system. The results showed that total bacteria count (TBC) and the counts of Latobacillus sp., Bacillus sp. and Rhodobactor sp., were significantly decreased after 5 days in bio-floc system. To assess the growth of F. chinensis according to the concentrations of bio-floc, the study was conducted at the bio-floc concentrations; 0 (control), 60, 80, 100, 120 and 140% of the prepared bio-floc for 90 days. The growth factors such as daily length and weight gain were considerably increased at the concentrations of bio-floc 100, 120, and 140% after 90 days. As water quality indicators, the values of total-N, NH4+-N and PO4--P were analyzed, and they were significantly decreased at 120 and 140% of bio-floc, compared to the control. The results demonstrated that combination of EM showed the synergic effect on removing N and P.
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문제 정의
, 2012; Wang, 2011). 따라서, 본 연구에서는, 물론 미생물 균 종마다 적용되는 균의 농도가 다를 수 있지만, 1×106 CFU/mL 농도가 효과적일 것으로 판단하고, 균들이 사육 시스템 내에서 이 농도를 유지할 수 있는 기간이 얼마인가를 알아보기 위하여 시간 경과에 따른 균 수를 측정하였다. Bio-floc 활성액 제조 5일과 10일 후, Bio-floc 농도 100과 150% 구간에 대하여 미생물 균 수를 조사한 결과는 Fig.
, 2014). 따라서, 본연구에서는 이미 그 효과가 알려진 유용 미생물들을 재 조합하여 bio-floc을 인위적으로 형성시킴으로써 새우 양식에 최적화된 bio-floc 시스템을 만들기 위하여 실험을 실시하였다.
본 연구에서는 대하, Fenneropenaeus chinensis를 대상으로 이미 알려진 유용 미생물들 즉, Latobacillus, Bacillus와 광합성 박테리아인 Rhodobactor 미생물을 재 조합하여 bio-floc 양식 시스템에 접목하기 위하여, 이들 미생물의 활성과 수질변화를 조사하였고, 새우의 성장률을 조사하여 유용 미생물을 이용한 bio-floc 양식 시스템의 적용 가능성을 제시하고자 하였다.
제안 방법
각각의 수조에서 채수하여 멸균 생리식염수로 10배씩 단계 희석하고 미생물 종류에 따라 각기 다른 배지에 적하하여 35℃, 48h 배양한 후 세균 집락 수를 조사하였다. Total bacteria count (TBC)는 1% NaCl을 첨가한 Nutrient Agar (NA, Difco, USA) 배지에 단계 희석한 시료를 적하하여 배양한 후 세균 집락 수를 조사하였다.
후에 bio-floc 농도 100과 150% 구간에 대하여 미생물 조성을 조사하였다. 각각의 수조에서 채수하여 멸균 생리식염수로 10배씩 단계 희석하고 미생물 종류에 따라 각기 다른 배지에 적하하여 35℃, 48h 배양한 후 세균 집락 수를 조사하였다. Total bacteria count (TBC)는 1% NaCl을 첨가한 Nutrient Agar (NA, Difco, USA) 배지에 단계 희석한 시료를 적하하여 배양한 후 세균 집락 수를 조사하였다.
및 Rhodobactor sp. 균들의 농도를 1×106 CFU/mL 이상으로 유지할 수 있는 기간인 5일을 주기로 bio-floc을 조합 및 농도를 조정하여 bio-floc system을 이용한 대하 사육실험을 실시하였다.
및 Rhodobactor sp. 균들의 농도를 1×106 CFU/mL 이상으로 유지할 수 있도록 5일을 주기로 bio-floc 활성액을 제조하여 90일 동안 사육실험을 실시하였다.
균은 1% NaCl 을 첨가한 MYP (Mannitol-Egg Yolk Polymyxin; Difco, Detroit, MI, USA) 배지에, Rhodobactor sp. 균은 MB (Malate basal broth; Difco, Detroit, MI, USA) 배지에 배양한 후 각각 세균의 집락 수를 조사하였다.
및 Rhodobactor sp. 분리균은 그람 염색 및 세포 형태 등의 형태학적 특성에 따라 순수 배양되었는지 확인한 후, API-test kit (20E & 50CHB & CHL, BioM-erieux, Los Angeles, CA, USA)를 통한 확인시험을 실시하여 아래와 같이 각각의 선택배지에 단계 희석한 시료를 적하하여 배양한 후 세균 집락 수를 조사하였다.
미생물 조사
사육실험을 시작하기 전, bio-floc 활성액을 제조한지 5일과 10일 후에 bio-floc 농도 100과 150% 구간에 대하여 미생물 조성을 조사하였다. 각각의 수조에서 채수하여 멸균 생리식염수로 10배씩 단계 희석하고 미생물 종류에 따라 각기 다른 배지에 적하하여 35℃, 48h 배양한 후 세균 집락 수를 조사하였다.
수온, pH, 용존산소량(DO), 염분은 YSI-85 DO meter (Yellow Springs Instrument, U.S.A.)와 pH meter (Istek, Inc., Ko-rea)를 이용하여 매일 측정하였으며, 사육수를 매주 채수하여 해양환경공정시험 방법(국토해양부, 2010)에 따라 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS), 총질소(TN), 암모니아 질소 (NH4+-N) 및 인산염 인(PO4 --P)를 분석하였다.
5 mg)를 선별하여 실험구별 10마리씩 수용하였다. 실험기간 동안 퓨리나사료(Cargill Agri Purina, Inc. Korea)를 매일 2회(오전 9시, 오후 6시), 체중의 3%를 공급하였고, 공식현상을 피하기 위하여 PET병을 이용하여 개별 수용하였으며, 실험은 3반복으로 실시하였다.
실험에 사용한 대하는 실험에 들어가기 전 전장과 체중을 측정하였으며, 0, 60, 80, 100 및 120, 140% 농도의 bio-floc 사육수에 입식 한 후, 45일과 90일 경과 후, 전장과 체중을 측정하여 다음과 같이 일일 성장량을 구하였다.
[(주) 두산에코비즈넷, Korea] 및 당밀, 비타민 등을 혼합하여 Table 2와 같이 bio-floc 활성액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 bio-floc 활성액 1 L를 50 ton 해수에 희석시킨 농도를 100%로 정하고, 이를 다시 해수로 희석 또는 조제하여 0, 60, 80, 100, 120 및 140% 농도로 만들어 대하 사육실험 농도로 사용하였다. 또한, Bacillus sp.
대상 데이터
(EM, Korea)와 Rhodobactor sp. [(주) 두산에코비즈넷, Korea] 및 당밀, 비타민 등을 혼합하여 Table 2와 같이 bio-floc 활성액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 bio-floc 활성액 1 L를 50 ton 해수에 희석시킨 농도를 100%로 정하고, 이를 다시 해수로 희석 또는 조제하여 0, 60, 80, 100, 120 및 140% 농도로 만들어 대하 사육실험 농도로 사용하였다.
대하(F. chinensis)는 인천수산자원연구소에서 분양 받아 실험실 조건에서 2주 이상 순치 시킨 후, 외관상 질병증세가 없는 건강한 치하(전장, 1.5±0.3 cm; 체중, 137±12.5 mg)를 선별하여 실험구별 10마리씩 수용하였다. 실험기간 동안 퓨리나사료(Cargill Agri Purina, Inc.
데이터처리
Vertical bar denotes a standard error. Values with different superscript are significantly different as determined by Duncan’s multiple range test (P<0.05).
Vertical bar denotes a standard error. Values with different superscript are significantly different as determined by Duncan’s multiple range test (P<0.05).
실험 분석 결과에 대한 통계학적 유의성은 SPSS 통계 프로그램(SPSS Inc.)을 이용하여 ANOVA test를 실시하고, 사후검정으로 Duncan’s multiple range test를 통해 P <0.05일 때 유의성이 있는 것으로 간주하였다.
성능/효과
05). 90일 이후에도 100% 이상의 농도에서 유의하게 높은 성장을 보였고, 120%에서 60.7±6.5 mg/day로 최대로 성장하였다. 체장 성장도 체중의 경우와 유사하게 100% 이상의 농도에서 대조구에 비해 유의하게 높은 성장을 보였으며, 120% 구간에서 최고로 높은 성장을 보였다(Fig.
6 mg/day으로 양호한 성장상태를 보였다. Bio-floc 사육수 농도에 따른 대하의 체중 성장률을 살펴보면, 45일 사육의 경우, bio-floc 농도 100% 이상에서 대조구보다 유의하게 높은 성장을 보였고, 120%에서 22.5±0.9 mg/day로 최대로 성장하였다(P<0.05). 90일 이후에도 100% 이상의 농도에서 유의하게 높은 성장을 보였고, 120%에서 60.
(2007)의 연구에 따르면 bio-floc 사육수의 질산(NO3 --N)의 농도가 높게 유지되는 것은 bio-floc 사육수의 공통적인 특징이며, Kim (2014)은 bio-floc 사육수의 낮은 pH 값과 연관성이 있을 것이라고 고찰하였다. 그러나 본 연구에서는 실험 기간 중 pH의 범위는 평균 7.9-8.1로 비교적 안정적이었고, 이는 본 연구에서 사용한 bio-floc 방법이, 유용미생물의 인위적인 추가 없이 자연적으로 발달한 bio-floc을 이용한 기존의 방법과는 다르기 때문인 것으로 생각된다.
8 mg/L이다(Chen and Lei, 1990). 본 연구에서, 총 질소(TN)는 모든 구간에서 0.6-0.7 mg/L 수준으로 bio-floc 농도 120%까지는 유의한 변화가 관찰되지 않았으나, 140% 일 때는 90일 경과 후에 0.5 mg/L 이하로 떨어져 다른 구간보다 유의하게 감소하였다(P<0.05). 암모니아 질소(NH4 +-N)는 대조구에 비하여 bio-floc을 첨가한 모든 구간에서 0.
부유물질(SS)은 대조구간에서는 45일째에 비하여 90일째 값이 유의하게 높았으나(P0.05) (Fig. 2).
05). 암모니아 질소(NH4 +-N)는 대조구에 비하여 bio-floc을 첨가한 모든 구간에서 0.1-0.3 mg/L 수준으로 유의하게 낮은 값을 보였다(P<0.05). 인산인(PO4 --P)은 사육 45일째, 140% 농도 구간에서 대조구에 비하여 유의하게 감소하였으나(P<0.
2와 같다. 용존 산소(DO)와 화학적 산소요구량(COD)은 bio-floc 농도 및 사육일수와 관계없이 유의한 변화를 보이지 않았다. 고밀도 새우 양식에서 사육수 내 암모니아 질소의 축적은 가장 큰 제한요인 중 하나이며(Cho et al.
1). 이상의 결과로부터 bio-floc 활성액 제조 후 5일 이후 미생물의 농도가 급격히 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며(P<0.05), 그 감소폭은 bio-floc 농도 100%보다는 150%구간이 작았다. 따라서, 본 연구에서는 Bacillus sp.
5 mg/day로 최대로 성장하였다. 체장 성장도 체중의 경우와 유사하게 100% 이상의 농도에서 대조구에 비해 유의하게 높은 성장을 보였으며, 120% 구간에서 최고로 높은 성장을 보였다(Fig. 3).
후속연구
수색은 미생물의 양 및 존재 여부, 유기물의 양과 부유물질(SS) 등에 의해서 달라진다. 본 연구에서는 1×106 CFU/mL 정도의 균이 첨가된 bio-floc 활성액 농도라면 수색유지 기능도 할 수 있어 공식 방지에 따른 생산량에 증대에 효과적일 것이라고 생각한다.
이상의 결과, 시험에 사용한 유용 미생물을 이용하여 인공적으로 만든 bio-floc 활성 수가 사육수 수질 개선효과가 있으며, 대하 치어의 성장에 좋은 효과를 보인 것으로 보아 이 시스템을 대하 사육기술로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
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