EM復(fù)合菌劑與水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池的凈化效果研究

康銀+王曉清

基金項(xiàng)目：湖南省農(nóng)業(yè)科技支撐重點(diǎn)資助項(xiàng)目（2011NK2010）

*通訊作者，Email：wangxiao8258@126.com，肖光明3，楊虎城1，曾丹1（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，中國 長(zhǎng)沙410128;2.湖南省水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，中國 常德415000;

3.湖南省畜牧水產(chǎn)局，中國 長(zhǎng)沙410000）

摘要為改善草魚養(yǎng)殖池塘水質(zhì)，研究了EM復(fù)合菌劑與水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池的凈化效果.結(jié)果表明：凈化處理30 d后，水蕹菜處理組對(duì)草魚養(yǎng)殖池的凈化處理效果最好，且與EM菌劑聯(lián)合使用有增強(qiáng)的效果，對(duì)氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率分別為86.21%，50%，77.78%，且氨氮和總磷的去除率顯著高于EM菌劑處理組和對(duì)照組;EM菌處理組的氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率分別為36.08%，50%和54.29%，顯著高于對(duì)照組.且兩處理組均能提升草魚養(yǎng)殖水體的溶氧量，并且能穩(wěn)定pH值.

關(guān)鍵詞養(yǎng)殖池;水質(zhì);凈化

中圖分類號(hào)X522文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10002537（2015）06002106

Purification of Water from Ctenopharyngodon Idellus Culture

Pound by Ecological Microorganisms and Ipomoea Aquatic

KANG Yin1，2， WANG Xiaoqing1，2*， XIAO Guangming3， YANG Hucheng1， ZENG Dan1

（ 1. College of Animal Science and Technology， Hunan Agriculture University， Changsha 410128， China;

2. Collaborative Innovation Center for Efficient and Health Production of Fisheries in Hunan Province， Changde 415000， China;

3. Animal Husbandry and Fishery Bureau of Hunan Province， Changsha 410000， China）

AbstractIn order to improve the water quality， the water from Ctenopharyngodon idellus culture pond was treated with Ecological Microorganisms （EM）， Ipomoea aquatica， alone or in combination. The effects of water purification were investigated. Results showed that the treatment performance is the best among the different methods， when the water was purified by Ipomoea aquatic， and the performance can be enhanced when Ipomoea aquatic was combined with EM. The removal rates of ammonia nitrogen （AN）， nitrite （NIT） and total phosphorus （TP） in water are 8621%， 50% and ?77.78%， respectively， after 15 days treating of Ipomoea aquatic. The removal rates of TN and TP treated by Ipomoea aquatica are much higher than those of EM. The removal rates of AN， NIT， TP treated by EM are much higher than the blank group. Meanwhile， the two methods can increase the content of dissolved oxygen and stabilize the pH value.

Key wordspond; water quality; purification

草魚 （Ctenopharyngodon idellus） 在我國漁業(yè)經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的地位.由于我國目前池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)高度集約化，高密度養(yǎng)殖使底泥和水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物濃度升高，水體透明度下降，從而引起一系列的問題，嚴(yán)重影響?zhàn)B殖動(dòng)物的生存與生長(zhǎng)[1].目前，國內(nèi)外用于養(yǎng)殖水凈化處理的方法大致可分為物理、化學(xué)和生物三類.其中，生物方法是指通過選擇和培育有益和高效的生物種類——微生物或自養(yǎng)性植物，來吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，防治殘餌和多余肥料及養(yǎng)殖動(dòng)物排泄物積累所引起的水質(zhì)敗壞，從而使得精養(yǎng)池塘生態(tài)系統(tǒng)沿著改善水質(zhì)、提高魚產(chǎn)力等良性方向發(fā)展.較之前兩者，生物方法凈化水體不會(huì)引起二次污染，且能逐漸修復(fù)被破壞的水體生態(tài)平衡，是目前養(yǎng)殖水處理最可取，也是最具發(fā)展前景的方法.

微生物制劑亦稱益生菌，以復(fù)合微生物制劑作用效果最佳.在眾多復(fù)合微生物制劑中，EM菌 （Ecological Microorganisms） 應(yīng)用比較廣泛，由光合菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌群、醋酸桿菌等5個(gè)科10個(gè)屬80多種厭氧性或嫌氧性正常微生物復(fù)合培養(yǎng)而成[2]，兼具多種有益菌的凈化能力.水蕹菜， 又名空心菜、藤菜，對(duì)N和P等的去除效果較好[35]，生長(zhǎng)快，一年可多次采收，不僅凈化水質(zhì)，還可以食用，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[67].本研究選取EM菌和水蕹菜作為養(yǎng)殖水體凈化的生物種類，通過監(jiān)測(cè)草魚養(yǎng)殖池內(nèi)的氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率和溶解氧、pH的變化，比較分析EM菌和水蕹菜對(duì)氮、磷、亞硝酸鹽的去除和水體凈化能力，以期為池塘健康養(yǎng)殖提供科學(xué)參考.

湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)第38卷第6期康銀等：EM復(fù)合菌劑與水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池的凈化效果研究1材料與方法

1.1試驗(yàn)池塘

湖南省岳陽湘陰縣黃龍生態(tài)健康養(yǎng)殖有限公司草魚養(yǎng)殖池塘，共9口，每口池塘面積均為6 667 m2（10畝），池塘水深3 m.

1.2試驗(yàn)用魚

采取草魚、青魚、鰱魚和鳙魚混養(yǎng)的方式，每口池塘投放草魚 （53.0±5.0 g） 10 000尾，青魚（100.0±56 g）400尾，鰱魚（300±6.4 g）1 200尾，鳙魚（250±5.3 g）400尾.

1.3試驗(yàn)用的EM菌與水蕹菜

從市場(chǎng)購得水產(chǎn)專用EM菌種，參照EM菌原液制備方法制作原液，每1 kg原液加入1 kg紅糖和5 kg水密封發(fā)酵2 d制作完成.按EM原液量計(jì)每口池塘投放10 kg，每隔15 d施加一次.

試驗(yàn)開始前一天，在3口草魚養(yǎng)殖池中利用浮床技術(shù)套種約666.7 m2（1畝）水蕹菜，栽種約50 株/m2，分成10塊均勻分布于水體中.

1.4試驗(yàn)分組與方法

試驗(yàn)時(shí)間：2013年8月15日～9月14日，共31天.試驗(yàn)分為水蕹菜組、EM菌組和對(duì)照組，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù).

試驗(yàn)頭3 d，每天在0：00，6：00，12：00，16：00，18：00和20：00這6個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并在第2天的18：00對(duì)水蕹菜組和EM菌組進(jìn)行潑灑EM菌處理，觀測(cè)其在72 h內(nèi)和潑灑EM菌前后各水質(zhì)指標(biāo)的變化情況.接下來分別在第8天，第16天，第24天，第31天的16：00采集水樣，觀測(cè)水質(zhì)的變化情況，且對(duì)EM處理組在第16天18：00再進(jìn)行第二次潑灑EM菌的處理.每個(gè)池塘在上層0.5 m處和下層2 m處采集水樣，分別測(cè)定pH，氨氮 （AN）質(zhì)量濃度，亞硝酸鹽 （NIT）質(zhì)量濃度，總磷 （TP）質(zhì)量濃度，溶解氧 （DO）質(zhì)量濃度等，并取其平均值為最終數(shù)據(jù)，樣品的分析方法與保存方法均參照國家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[8].

1.5數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，采用 SPSS17.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析 （oneway ANOVA），使用LSD法多重比較檢驗(yàn).文中圖表采用Origin8.0軟件繪制.

去除率=[（空白對(duì)照組平均值-試驗(yàn)組平均值）/空白對(duì)照組平均值]×100%.

2結(jié)果分析

2.1EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池氨氮 （AN） 的去除效果

草魚養(yǎng)殖池氨氮 （AN） 質(zhì)量濃度ρ變化情況見圖1.從圖1A可以看到，試驗(yàn)頭3 d連續(xù)72 h的測(cè)定中，每天ρ（氨氮）最高點(diǎn)出現(xiàn)在6：00，最低點(diǎn)出現(xiàn)在18：00.在3個(gè)16：00的試驗(yàn)結(jié)果中，水蕹菜組ρ（氨氮）從第1天0.87 mg·L-1下降到第2天0.68 mg·L-1，去除率達(dá)到21.84%，其他組變化不明顯;第3天16：00（潑灑EM菌后）水蕹菜組的ρ（氨氮）下降最快，去除率為73.56%，EM菌處理組的去除率為37.11%，對(duì)照組的去除率為0.統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，各試驗(yàn)組在進(jìn)行潑灑EM菌處理后短期內(nèi)對(duì)氨氮去除率差異顯著 （P<005）.

圖1EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池的氨氮 （AN） 去除效果（A. 連續(xù)72 h; B. 連續(xù)31 d）

Fig.1Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal ammonia nitrogen（A. for 72 h， B. ?for 31 d）從圖1B可以看出，連續(xù)31 d的測(cè)定中， EM菌處理組在第3天（進(jìn)行第一次潑灑EM菌處理后）去除速度較快，第8天和第16天趨于平緩，且在第16天進(jìn)行第二次潑灑EM菌處理后表現(xiàn)出同樣的變化趨勢(shì);水蕹菜處理組在第3天（結(jié)合潑灑EM菌處理后）表現(xiàn)出最快的去除速度，之后去除速度緩慢.各處理組31 d后的去除率，水蕹菜處理組為86.21%，EM菌處理組為36.08%，對(duì)照組為23.96%.統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，31 d后各試驗(yàn)組對(duì)氨氮去除率差異顯著 （P<0.05）.

2.2EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池亞硝酸鹽 （NIT） 的去除效果

草魚養(yǎng)殖池亞硝酸鹽 （NIT） 質(zhì)量濃度ρ變化情況見圖2.從圖2A可以看到，試驗(yàn)3 d連續(xù)72 h的測(cè)定中，每天ρ（亞硝酸鹽）的變化趨勢(shì)不明顯且維持在較低的水平.對(duì)比3個(gè)16：00的結(jié)果，第1天與第2天水蕹菜處理組ρ（亞硝酸鹽）都為0.02 mg·L-1，EM菌處理組ρ（亞硝酸鹽）均為0.03 mg·L-1，無明顯變化;第3天16：00（潑灑EM菌后）水蕹菜處理組的ρ（亞硝酸鹽）下降到0.01 mg·L-1且穩(wěn)定在較低的水平，EM菌處理組的ρ（亞硝酸鹽）也下降到0.01 mg·L-1，但之后有回升的趨勢(shì).

圖2EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池的亞硝酸鹽 （NIT） 去除效果（A. 連續(xù)72 h; B. 連續(xù)31 d）

Fig.2Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal nitrite（A. for 72 h， B. for 31 d）從圖2B可以看出，連續(xù)31 d的測(cè)定中， EM菌處理組在第3天（第一次進(jìn)行潑灑EM菌處理后 ）去除亞硝酸鹽的速度最快，第8天和第15天又回升到與對(duì)照組平行的狀態(tài)，第二次潑灑EM菌后去除速度有所提高，第24天去除率為75%，第31天穩(wěn)定在這個(gè)水平.水蕹菜處理組在第3天（結(jié)合潑灑EM菌處理后）表現(xiàn)出較快的去除速度，之后去除速度平緩，在第二次潑灑EM菌后又加快，第24天去除率達(dá)到97%，第31天回到75%.各處理組試驗(yàn)31 d的去除率，水蕹菜處理組為75%，EM菌處理組為75%，對(duì)照組為50%.統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，31 d兩處理組與對(duì)照組對(duì)亞硝酸鹽去除率差異顯著 （P<0.05）.

2.3EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池總磷 （TP） 的去除效果

草魚養(yǎng)殖池總磷 （TP） 質(zhì)量濃度ρ變化情況見圖3.從圖3A可以看到，試驗(yàn)3 d連續(xù)72 h的測(cè)定中，每天ρ（總磷）最高點(diǎn)出現(xiàn)在6：00，最低點(diǎn)出現(xiàn)在18：00.在3個(gè)16：00的試驗(yàn)結(jié)果中，水蕹菜處理組ρ（總磷）從第1天0.36 mg·L-1下降到第2天0.25 mg·L-1，去除率為30.56%，3個(gè)處理組表現(xiàn)出的去除效果基本一致.第3天（潑灑EM菌后）EM菌處理組和對(duì)照組的ρ（總磷）基本一致，水蕹菜處理組的去除率繼續(xù)升高到44.44%;潑灑EM菌后每日最高點(diǎn)（6：00），水蕹菜處理組和EM菌處理組的ρ（總磷）均上升且超過對(duì)照組.

圖3EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池的總磷 （TP） 去除效果（A. 連續(xù)72 h; B. 連續(xù)31 d）

Fig.3Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal total phosphorus（A. for 72 h， B. for 31 d）從圖3B可以看出，連續(xù)31 d的測(cè)定中， EM菌處理組總體的去磷效果與對(duì)照組相近.水蕹菜處理組在第3天（結(jié)合潑灑EM菌處理后）表現(xiàn)出較快的去除速度，之后去除速度逐漸變慢.各處理組試驗(yàn)31 d的去除率，水蕹菜處理組為77.78%，EM菌處理組為54.29%，對(duì)照組為41.67%.統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，31 d后各試驗(yàn)組對(duì)總磷去除率差異顯著 （P<005）.

2.4EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池pH值的影響

草魚養(yǎng)殖池pH值變化情況見圖4.從圖4A可以看到，第2天的16：00 3個(gè)處理組pH值基本一致，最低點(diǎn)出現(xiàn)在6：00，平均為6.78;最高點(diǎn)出現(xiàn)在16：00，平均為7.56.第2天18：00對(duì)EM菌處理組和水蕹菜處理組都潑灑EM菌，此時(shí)EM菌處理組pH值大幅度升高到7.9，水蕹菜處理組pH值小幅度升到7.43，且均比對(duì)照組pH值 （6.91） 高.第3天與第2天對(duì)比EM菌處理組pH值下降速度最快 （7.66→6.99），水蕹菜處理組次之 （7.51→7.04），對(duì)照組則幾乎保持在7.6不變，統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，各試驗(yàn)組結(jié)果差異顯著 （P<005）.

圖4EM菌和水蕹菜對(duì)草魚養(yǎng)殖池pH值的影響（A. 連續(xù)72 h; B. 連續(xù)31 d）

Fig.4Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on pH （A. for 72 h， B. for 31 d）從圖4B可以看出，連續(xù)31 d的測(cè)定中，經(jīng)過小幅波動(dòng)后，水蕹菜處理組pH值穩(wěn)定在7.16左右，EM菌處理組pH值為7.28，對(duì)照組pH值為7.67.統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，31 d后各試驗(yàn)組結(jié)果差異顯著 （P<0.05）.

2.5各處理31 d水質(zhì)指標(biāo)結(jié)果顯著性比較

從表1可以看到凈化處理31 d后，水蕹菜處理組對(duì)草魚養(yǎng)殖池的凈化處理效果最好，且與EM菌劑聯(lián)合使用有增強(qiáng)的效果，與對(duì)照組差異顯著 （P<0.05）.與溶氧量的初始值 （6.25 mg·L-1）對(duì)比，水蕹菜處理組和EM菌處理組溶氧量分別上升20.16%和16.96%，對(duì)照組則為14%.

表1各處理31 d水質(zhì)指標(biāo)比較

Tab.1Comparing the water quality indicators of all the treatment after 30 days

處理ρ（氨氮）/（mg·L-1）ρ（亞硝酸鹽）/（mg·L-1）ρ（總磷）/（mg·L-1）ρ（溶氧）/（mg·L-1）pHEM菌0.62±0.02a0.010±0.01a0.16±0.03b7.31±0.23a7.28±0.31b水蕹菜0.12±0.04b0.010±0.00a0.08±0.04a7.54±0.34b7.16±0.26a對(duì)照0.73±0.09c0.023±0.01b0.21±0.06c7.13±047a7.67±0.67c注：同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)有相同小寫字母表示差異不顯著 （P>0.05），不同小寫字母表示差異顯著 （P<0.05）.

3討論

3.1高等水生植物在凈化水體中的應(yīng)用

本試驗(yàn)選用的高等水生植物水蕹菜，在去除水體有害物質(zhì)和改善水質(zhì)方面表現(xiàn)出較好的效果.水蕹菜處理組在未潑灑EM菌前，已經(jīng)對(duì)氨氮、亞硝酸鹽、磷表現(xiàn)出去除作用，經(jīng)過EM菌處理后，去除效果最佳，最終去除率分別達(dá)到86.21%，75%，77.78%.同時(shí)，本試驗(yàn)中水蕹菜也表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定水體pH值的作用，對(duì)于溶氧量的提高強(qiáng)于EM菌組.袁冬海等[12]也研究了應(yīng)用固定化微生物與水生生物聯(lián)用對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的凈化效果，富營(yíng)養(yǎng)水體的TP平均去除率為45.0%.本試驗(yàn)TP去除率為75%，這可能是由于微生物附著量和水蕹菜覆蓋密度不同等原因造成.對(duì)水蕹菜栽植密度，宋超等[13]研究表明在集約化養(yǎng)殖池塘中采用浮床栽培水蕹菜能夠有效控制池塘中的氮和磷，并且水蕹菜浮床覆蓋率為10%和15%的處理組的經(jīng)濟(jì)效益低于覆蓋率為20%的池塘.但也有研究認(rèn)為，當(dāng)水蕹菜浮床覆蓋率達(dá)到一定程度時(shí)，由于植物“水呼吸”作用的存在，會(huì)與魚類和其他水生生物競(jìng)爭(zhēng)水體中的溶解氧[14]，并且水蕹菜浮床覆蓋率的增加不利于溶氧的修復(fù)[15]，所以10%覆蓋率的水蕹菜可達(dá)到較好的調(diào)節(jié)水質(zhì)的效果.王忠全等[16]研究6種常見適于水栽植物美人蕉、鳳眼蓮、水花生、水蕹菜、水浮蓮、香蒲對(duì)污染水體的凈化能力，在水培條件下處理含苯胺、N廢水，其中水蕹菜去除苯胺的能力最強(qiáng)，且顯著大于其他5種植物.各植物去除效果不同，是因?yàn)椴煌闹参锓N類生長(zhǎng)速率不同，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求和吸收能力不同，對(duì)微生物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用也不同.因此，在修復(fù)凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同環(huán)境，從凈化能力、抗逆性、綜合利用價(jià)值及美化景觀等方面綜合考慮水生植物類型的選取，盡量做到多種植物合理搭配，形成一定的凈化層次，提高并穩(wěn)固修復(fù)效果.就本試驗(yàn)結(jié)果來看，水蕹菜可達(dá)到較高的凈化水體的能力，并具有好收割、可食用、綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)，有很大的推廣價(jià)值.

3.2EM菌的作用及適宜的施用方法

采用單一微生物菌種來控制、凈化水質(zhì)的方法都存在一定的局限性[17].而復(fù)合微生物中的光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等都參與有機(jī)物的降解過程，它們發(fā)揮氧化、氨化、亞硝化、硝化、硫化、固氮等作用，分泌胞外酶素，消除水體中的有機(jī)物、NH3和H2S等有害物質(zhì)，間接增加水體中的溶氧量，改善水體質(zhì)量.本次試驗(yàn)共潑灑EM菌兩次，均在短期內(nèi)對(duì)水質(zhì)的調(diào)節(jié)效果好，而7 d后各水質(zhì)指標(biāo)有不同程度的回升.同時(shí)，提升溶氧量16.96%，很好地控制pH值在7.1～7.3.在去除氨氮方面，潑灑后一天就能表現(xiàn)出很強(qiáng)的去除效果，之后氨氮質(zhì)量濃度逐漸回升，最終去除率為36.08%，較水生植物的去除效果弱，但與丁學(xué)鋒等[9]的研究結(jié)果相近;在去除亞硝酸鹽方面，最終的凈去除率為25%，比蓋建軍等[10]報(bào)道的亞硝酸鹽去除率1125%效果好.這可能是由于本試驗(yàn)池塘的亞硝酸鹽質(zhì)量濃度不高;在潑灑處理后一天的6：00 ρ（總磷）表現(xiàn)出增加的態(tài)勢(shì)，這可能是由于EM菌中的聚磷菌在厭氧的狀態(tài)下釋磷多，而在好氧的狀態(tài)下吸磷多，因而在潑灑EM菌后，聚磷菌在晚上低氧的情況下開始作用，從而產(chǎn)生磷增多的現(xiàn)象[9].而最終的去磷效果不佳，與對(duì)照組幾乎一致.國內(nèi)也有學(xué)者認(rèn)為，EM菌是水溶性液體，單獨(dú)作用水體對(duì)磷的去除率不高[11].本試驗(yàn)結(jié)果也表明在有水蕹菜作為載體進(jìn)行EM菌處理時(shí)，就表現(xiàn)出非常顯著的去除效果，且去除速度最快.所以，EM菌的施用應(yīng)以7 d為周期，配合栽種高等水生植物提高其覆著量，從而達(dá)到多重凈化的效果.

4結(jié)論

本研究比較了水蕹菜與EM復(fù)合菌劑對(duì)于草魚養(yǎng)殖池的凈化處理效果.結(jié)果表明：利用水蕹菜與EM菌共同處理對(duì)草魚養(yǎng)殖池的凈化效果最好.水蕹菜對(duì)于氨氮、總磷的去除效果顯著高于EM菌組，且在穩(wěn)定pH值與增加溶解氧，保持良好的水體環(huán)境方面也表現(xiàn)出最佳的效果.EM菌則在短期內(nèi)表現(xiàn)出較好的凈化水體的作用，且有載體水蕹菜的情況下覆著效果好，進(jìn)而凈化效果佳.

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