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水产养殖,对微生态制剂在水产养殖业应用情况

时间:2019-07-23 23:42来源:养殖业
高扬研究员宁夏银川兴庆区畜牧站 1 养殖水体氨氮的积累及毒害 中国水产门户网报道由于工业“三废”、城市生活污水、医用污水等污染物的大量排放,全球气候的异常变化,水产养殖

高扬研究员宁夏银川兴庆区畜牧站

1 养殖水体氨氮的积累及毒害

中国水产门户网报道由于工业“三废”、城市生活污水、医用污水等污染物的大量排放,全球气候的异常变化,水产养殖业的自身污染和水资源的日益紧缺原因,使得我国水产养殖业水质恶化和供水不足问题日趋严重,从而在一定程度上限制了我国水产养殖业的发展,危及了水产养殖生产的安全和产品质量安全。因此,为保持我国水产养殖业的持续发展,并确保养殖水产品质量水平的稳步提高,近十多年来,水产养殖用微生态制剂产业应运而生,目前全国已有10多个专业生产企业,年销售量近万吨,销售额达4亿多元。 然而,迄今为止关于水产养殖用微生态制剂的研究仅限于产品开发和使用效果方面,后续影响问题还没有开展什么研究工作;在各种形式的宣传中也只见其利,不见其害。诚然,微生态制剂对养殖水产品无毒副作用,无药物残留,无抗药性等优点,可用来改善养殖生态环境、净化水质、作为饲料添加剂等广泛使用;但在不同种类合理配伍、测水施用技术、抑制与清除技术等方面还有许多问题有待研究,以确保其使用的安全性和有效性。 一、简释微生态制剂 微生态制剂又称有益微生物、益生素、微生态调节剂、益生菌、利生菌、活菌制剂等。他是从天然环境中提取分离出来的微生物,经培养扩增后形成的含有大量有益菌的制剂。从广意上讲,他包括了益生素、益生元和合生元。也可以说是在微生态理论的指导下,改善和调理微生态,保持微生态平衡,调试水产养殖生物环境,提高其健康水平或增进健康状态的益生菌及其代谢产物和生长促进物质的制品。养殖生产上实际应用的微生态制剂应包括活菌体、死菌体、菌体成份、代谢产物及具有活性的生长促进物质等部分。 二、微生态制剂的科研与开发概况 微生态制剂的研究起始于1905年,当时,梅奇尼科夫用酸奶治疗幼畜腹泻,并研究得出乳酸杆菌具有抑制大肠杆菌的作用。此后,有关微生态制剂的研究引起了社会各界的广泛关注。1978年,卡特实验证明,10个肠炎沙门氏菌(Salmonellaenteritidis)可以杀死1头无菌豚鼠,但要杀死1头携带完整的正常菌群的普通豚鼠(conventionalguineapig)却需要109个菌群。这就引起了人们对正常肠道菌群以应有的重视。此试验也带动了微生态制剂产品的研究;其后,微生态制剂在人类、畜牧业、农业等方面的应用研究取得较快发展,但在水产业中的应用研究起步较晚。我国微生态制剂在水产养殖业中的应用研究始于20世纪80年代初期,最早应用于水产养殖业的微生态制剂是“光合细菌”,主要是用于调节养殖水质,同时也在光合细菌的培养扩增技术、干法和湿法保存技术及应用效果方面做了大量工作;其后,水产养殖用微生态制剂的研究和开发领域与内容也更加广泛,到目前为止,已有乳杆菌属、双歧杆菌属、弧菌属、假单孢菌属、芽孢杆菌属的众多种类及硝化细菌、光合细菌等应用于水产养殖业。这些微生态制剂主要包括医用微生态制剂、动物用微生态制剂、生物农药、生物肥料与环境净化剂。用途包括预防疾病、净化水质及作为饲料添加剂等。 三、现阶段水产养殖业中应用的主要微生态制剂种类及用途 单一菌群微生物制剂 1、光合细菌 到目前为止,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。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,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。根据《伯杰细菌鉴定手册》可分为6个类群,即着色菌科、外硫红螺菌科、红色非硫细菌、绿硫细菌、多细胞绿丝菌和盐杆菌。目前在水产养殖业中应用的是科研人员利用生物工程技术,从土壤中分离出来、经过人工选育和繁殖扩增制成的液体或固体微生物制剂。 目前,养殖水质污染较为严重的指标是氨氮和亚硝酸盐含量过高、PH值不适、化学耗氧量过高、溶解氧含量过低。在水产养殖系统中,尤其是高密度养殖系统中,残饵、粪便及动植物尸体等有机污染物沉积量较大,外加药物残留和外源污染物过多等。这些有机物在厌氧微生物的分解作用下产生大量有害物质,如氨态氮、亚硝酸、硫化氢等,直接危害水产养殖动物。轻度污染可导致养殖动物的生活不适、生长缓慢、饲料系数升高等一系列问题;严重污染时可导致养殖动物的缺氧死亡,甚至引发疾病。对上述问题,传统的解决方法是采取机械或化学增氧及大换水措施,从而造成养殖成本增加及需水量加大等问题,不能从根本上解决问题。 光合细菌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,如有机质和硫化氢等物质,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,也可间接起到增氧作用。 光合细菌也可作为饲料添加剂使用。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。 光合细菌作为饲料添加剂的研究较多,如言世贤等人将其作为添加剂用于养鱼试验,连续两年中,夏花鱼种的生长速度分别较上年提高24.1%和9.9%,而饲料系数则分别降低26.0%和20.7%,鱼种亩产分别提高23.9%和91.8%。在2002年谷军的报道在养鱼池塘中施用光合细菌后,水中的氨态氮平均降低0.077毫克/升,溶解氧提高1.64毫克/升减少换水量达30%。王彦波的研究发现,光合细菌降解水体中氨态氮的能力十分显着,还可降低COD的含量,减轻水体中PH值的变化,如果与芽孢杆菌混合使用效果更好。大连水产学院利用光合细菌净化养虾池水质的试验表明,氨、氮下降77.8%,溶解氧提高84.8%。等等。 2、硝化细菌 广义上讲,凡能使土壤或水域中的氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的细菌都可称为硝化细菌;但严格的是指利用氨或亚硝酸盐作为主要能源以及能利用二氧化碳作为主要碳源的细菌。因此,硝化细菌可分为亚硝化细菌和硝化细菌两大类群。 狭义上的硝化细菌在氮的循环中将亚硝酸盐转化为硝酸盐而被藻类利用,从而起到净化水质的作用。硝化细菌广泛存在,但因其繁殖时间长而限制了亚硝酸盐的降解。 硝化宝和硝化素是一种纯硝化细菌制剂,是一种以硝酸盐为营养来自身繁殖的有益微生物制剂。他在降解毒性较大的亚硝酸盐的同时产生藻类可以利用的硝酸盐,促进藻类的生长和水质净化,缓解和治疗亚硝酸盐中毒症。 3、芽孢杆菌 芽孢杆菌为芽孢菌属的种类,革兰氏染色阳性,是一类好气性细菌。该菌无毒性,能分泌蛋白酶等多种酶类和抗生素。其可直接利用硝酸盐和亚硝酸盐,从而起到净化水质的作用;另外还能利用分泌的多种酶类和抗生素来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。 丁雷等1999年发现芽孢杆菌不能分解水体中的小分子有机物和同化氨氮,但对亚硝酸盐的去除却有明显作用。Moriarty1988后在斑节对虾养殖池中施用芽孢杆菌后,发现对虾的成活率有所提高,池底沉积物中发光弧菌的比例降低,水体中其他致病菌也降低到最低程度。仇丽等人2002年使用枯草芽孢杆菌生物净化剂后,育苗期水质的氨氮下降52.5%,养成期下降50%,减少换水量60%;2001年用于改善中华绒螯蟹人工育苗水质,换水量大大降低。 4、蛭弧菌 蛭弧菌是寄生在某些细菌并导致其裂解的一类细菌,最早是由德国的Stolp在土壤中发现的。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2001年将蛭弧菌用于河蟹养殖时发现,施用后水体中的COD、氨氮、硫化氢等含量明显降低。何进义等人1996年将蛭弧菌用于鱼类细菌性疾病的防治时发现,蛭弧菌对水体中的大肠杆菌和其他致病菌有明显去除作用,并对氨氮和亚硝酸盐等有去除作用。陈家长等人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。 5、放线菌 鄢庆枇等人2002年从海底泥中分离出38株放线菌,并通过紫外线照射获得4株诱变放线菌,这4原放线菌对溶藻弧菌和副溶血弧菌有较强的拮抗作用。王军等人2001年还研究了海洋放线菌对大黄鱼病原菌的拮抗作用和抗菌谱。吴伟等人2001年利用诺卡氏菌处理养殖水体中的氨氮时也取得较好效果;2001将其与酵母菌融合细胞处理养殖水体时,也得到了氨氮去除率分别为32%和28%的效果,并对增加溶氧和稳定PH值有较好效果。 6、酵母菌 酵母菌是一类单细胞蛋白,为真核生物,含有较高的营养成分。酵母菌中维生素含量比鱼粉高30倍以上,尤其是富含B簇维生素。氨基酸含量也很高,且比例适当,广泛用于饲料添加剂;近年来也有人用作水质调节剂,并取得了较好效果。 酵母菌是喜生长于偏酸性环境中的需氧菌,可以在消化道内大量繁殖。酵母菌的大量繁殖和生长,使其在与有害菌生存竞争中成为优势种群,抑制了有害菌的生长。目前,在水产养殖业中大量使用的有隐球菌属、酿酒酵母、面包酵母、假丝酵母和脂肪酵母等。 7、霉菌 霉菌在水产养殖业的应用还未见报道,但在工业废水处理中应用较广泛。屠娟等人1995年用黑霉菌吸收工业废水中的重金属获得成功,发现其对铅、铜等离子具有较好的吸附力。翟素军等人1999年用白地霉菌处理有机酸含糖废水时发现,其对COD、糖成分有较好去除作用。 8、乳酸菌 乳酸菌是一种厌氧或嫌气菌,是能在PH3.0—4.5条件下生长的无芽孢革兰氏阴性菌。他们通过降解碳水化合物生成乳酸和其他有机酸,使动物肠道内的PH值下降,从而抑制其他微生物的生长和繁殖,并对动物的免疫和抗病能力产生一定影响。乳酸菌合成的B族维生素和短链脂肪酸能中和动物体内的有毒物质的毒性,如抑制胺的合成等。乳酸菌是益生菌中应用最早和最广泛的微生物,是食品发酵工程中应用的主要微生物。其主要种类有乳酸杆菌、链球菌、嗜柠檬酸串球菌等。 复合微生物制剂 复合微生物制剂是一类多菌种的微生物制剂。在光合细菌研究开发的基础上,随着研究的深入,又开发出许多优于光合细菌的产品应用于水产养殖业。 1、益生素 益生素是一种能全面改善水质的微生物制剂。其主要成分有芽孢杆菌、枯草杆菌、硫化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等多种微生物。他能分解水中和池底的有机物,降解氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等,改善池底的厌氧环境,抑制养殖水体中藻类的过量繁殖,保持养殖微生态的平衡。 益生素除含有大量的光合细菌外,还含有大量的非光合细菌。其除具有光合细菌的功效外,还利用非光合细菌如硫化菌、硝化菌、反硝化菌等将水体中有毒的亚硝酸盐转化为无毒的硝酸盐;反硝化细菌还利用池底的有机物为碳源,使池中的有机物转化为无毒的挥发性气体释放于大气中,减少池中的有机物和硝酸盐,防止水质的剧烈变化,减轻对养殖动物的影响。此产品多为粉剂型活性菌,贮存和使用较方便。 2、EM菌 EM菌为一类有效微生物菌群,是日本琉球大学研制出的一种新型复合微生物活菌剂。其主要成分有光合细菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌及发酵性丝状真菌等16属80多个菌种。光合细菌可与EM菌中的其他菌起到协同作用。EM菌外喷涂于全熟化的颗粒饲料上,被水产养殖动物摄食后,能有效地降低有害物质的产生。 3、海肥菌 肥海菌是一种复合活菌肥,是针对海水养殖池塘的特点,将有机肥通过接种有益菌株后培养、发酵制得的产品,主要菌群为光合细菌、芽孢杆菌,并复配海洋微藻所需的微量元素。海肥菌投放到海水中后,休眠菌能很快复苏和崩解,并以成数倍速度繁殖扩增,很快形成优势种群,迅速分解水体中的有机污染物,消除水体中的氨态氮、亚硝态氮、硫化氢等有毒物质,并将其转化为海洋微藻类的营养源,促进硅藻、绿藻、金藻类等饵料生物的繁殖和生长,抑制有害藻类的繁殖,起到肥水、增氧、净化水质和产生免疫活性物质的作用,并间接地控制致病菌。 4、益水宝 益水宝是一种复合微生物种群,以枯草芽孢杆菌属的种类为主,含有多个共生菌株。成品为粉剂,菌群处于休眠状态,入水后即复活萌发和迅速繁殖。其作用与肥海菌大体相同。 5、生物抗菌肽 生物抗菌肽主要是由纳豆菌和乳酸菌复合而成的微生物制剂,他通过与有害菌产生拮抗作用来达到抑菌目的。纳豆菌和乳酸菌在动物肠道内繁殖时,能大量分泌“纤溶酶”和“抗菌肽”,这两种分泌物能抑制动物肠道内的大肠杆菌和沙门氏菌;作为水质改良剂使用时,能对水体中的弧菌有较强的杀灭作用。 四、微生态制剂对水产养殖动物疾病的防治作用机理 水产养殖业所用微生态制剂的作用主要是通过高效调节水质或水体微生态环境而间接地防治水产养殖动物的疾病发生,也有的种类可参与动物体内微生态的调节。主要机理有以下几个方面: 参与养殖动物体内的微生态调节 微生态制剂通过竞争作用调节宿主体内菌群结构,抑制有害生物的生长,减少和预防疾病的发生。微生物制剂进入动物体内后,在动物肠道内产生有益菌群,与致病菌争夺生存和繁殖空间、定居部位及营养素等。具体机理为: 1、分泌抑菌物质抑制病原体的增长。乳酸菌通过分泌细菌素、过氧化氢、有机酸等物质,使肠道内的PH下降,抑制有害病原微生物生长,所产生的过氧化氢抑制剂能抑制病原体的生长和繁殖,使有益微生物在细菌种间相互竞争中占优势。 2、与病原菌争夺营养或附着点,抑制其他微生物的生长。将具有拮抗特性的微生态制剂施入养殖水体中或添加于饲料中,能杀灭或抑制病原微生物,为养殖动物提供良好的生存环境。 防止动物体内有毒物质的积累 动物机体在受到某些刺激而产生应激反应时,会使肠道内的微生态失调,如需氧菌增加,并使蛋白质分解产生胺、氨等有毒物质,致使动物表现出病理状态。有些益生菌,如乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌等可以阻止毒性胺和氨的合成。多数好氧菌产生超氧化物歧化酶,可帮助动物消除氧自由基。有些微生态制剂中的益生菌如芽孢杆菌可在动物肠道内产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类,从而降低血液及粪便中的氨、吲哚等有毒气体的含量。 提高动物机体免疫力 微生态制剂也是一种很好的饲料添加剂,并能起到机体免疫激活剂的作用,能刺激动物产生干扰素,提高免疫球蛋白浓度和巨噬细胞的活性,通过非特异性免疫调节因子等激发机体免疫力的增强。动物口服益生菌后,调整肠道内菌群构成,使肠道内的微生态平衡加以改善,活化肠粘膜内的相关淋巴组织,使SigA抗体分泌增强,提高免疫识别能力,并诱导T、B淋巴细胞和巨噬细胞等产生细胞因子,通过淋巴细胞再循环而活化全身的免疫系统,从而增强机体免疫力。 净化水质,消除污染物 由于长期的养殖,养殖水体内会残留有大量的残饵、粪便等有机污染物,并有大量动植物尸体,这些有机污染物在嫌气细菌的作用下会分解产生大量对水产养殖动物有毒有害的气体,如氨气、硫化氢等,进而危害养殖动物的生存和生长。微生态制剂性的水质净化剂在微生物的代谢过程中具有气化、氨化、硝化、反硝化、解磷、硝化及固氮等作用,能将上述物质分解为二氮化碳、硝酸盐、硫酸盐等无毒物质,进而被水体中的微藻类加以利用,起到净化水质的作用;另外,还从两个方面间接起到增加水体溶氧的作用:一是通过降低COD而增加溶氧,二是通过促进藻类繁殖和生长而增加放氧量。目前常用的水质净化剂有光合细菌、枯草杆菌、芽孢杆菌。 促进养殖动物生长 微生态制剂对水产养殖动物的生长有一定促进作用,其原因是多方面的:一是作为饲料添加剂的微生态制剂,其菌体含有大量的营养物质,如蛋白质、矿物质和维生素等,为养殖动物补充营养。光合细菌的粗蛋白质含量高达65%,富含B族维生素、泛酸、生物素、叶酸、类胡萝卜素、钙、磷和多种微量元素及辅酶Q等。二是一些微生物在发酵或代谢过程中产生促生长类的生理活性物质,产生各种酶类并提高动物体内消化酶的活性等,有助于养殖动物对食物的消化和吸收,促进其生长和发育。 五、存在的问题与待研究领域 尽管微生态制剂在水产养殖业的应用结果表明其有许多优点,研究和开发工作日益加深,应用范围也日益扩大,但仍存在一些问题和待研究领域,这一点应引起足够的重视。 菌种的选择 虽然目前有许多商品性的微生态制剂应用于水产养殖业,但大多数是为陆生动物设计的,有的菌株并不适合水产养殖动物的消化和养殖水体的环境,因水产养殖动物为低等动物或冷血动物,其消化道内的微生态系统与陆生动物有很大不同,养殖水体环境也与陆地环境有很大不同,在选择菌种时应引起充分注意,要在研究基础上加以选择和确认。 施用技术的明确 微生态制剂对养殖水体的生物修复存在一些局限性,养殖水体的水型较为复杂,有海水、内陆盐水、淡水之分,也有按盐型的不同划分的盐酸盐型、碳酸盐型、硫酸盐型、硝酸盐型等水型,而每一种微生物都有其特定的生存适应环境要求,微生态制剂中的特定有益菌只能降解特定类型的化学物质,状态稍有变化的化合物就不可能被同一微生物所降解或破坏,微生态制剂并不能适用于所有养殖水体环境或不能降解所有养殖环境中的有毒有害物质。因此,要在已有的研究基础上,研究测水施用技术。对于不同水型确定不同微生物种的配伍、用法与用量等技术内容,确保使用的有效性。 应用对象和环境的限制性问题 对于微生态制剂的不同施用对象的毒力变化、施用后对养殖环境的影响、对宿主的有害作用及致病性问题等都要进行深入研究,因为有些菌为有条件致病性,可能无毒或无致病性的分离株在释放入环境或用到宿主后发生变异,从而产生致病能力,这一点往往容易被忽视。 种属特异性和环境适应性问题 某些特异来源的菌株可能对分离动物或分离地的环境具有更突出的作用,当环境或分离物改变后,其作用也会有所变化。 配伍的和谐性问题 对于复合微生态制剂而言,相互配合在一起应用的有两个以上或多个菌种,这些菌种并非是各个单独发挥作用,在一定条件下,他们之间也会产生相互影响,如拮抗或抑制作用等,从而失去配合的意义,甚至会产生相反的结果。 对水域微生态的影响问题 因有的微生物是有条件致病性的,在特定的条件下会产生我们所希望的作用,而在另一种特定条件下会产生相反的作用。而在从事微生态制剂开发应用过程中,大多只是在特定的条件下进行试验,并未对各种水域条件进行试验,从而出现在实际生产应用过程中效果不稳定或出现相反结果的原因所在。 六、发展方向 有关专家学者指出,对于水产养殖动物而言,药物防治疾病只是暂时性的手段,而且存在着对产品食用安全性等问题;生态防治才是解决问题的要本出路。因此,要加强对微生物群的作用特点和优化养殖水域生态结构的研究,使养殖活动良性循环发展,才能取得更大的经济、社会和生态效益。长期合理地应用微生态制剂必定会使养殖水域形成有益微生物菌群的生态优势,起到促进养殖活动健康发展的良性循环作用。 随着分子生物学、代谢工程学和微生物工程技术的发展,在细胞水平研究微生物之间的相互作用已成为可能,这将有利于建立特定微生物物种降解具体污染的资料库,以用于指导具体水产养殖者针对具体养殖水域和水体情况,选择适宜地微生物产品。

核心提示:本文就微生态制剂的分类、生产工艺、作用机理、使用方法、注意事项和发展前景进行概述,为科学应用微生态制剂提供参考。 中国水产门户网报道本文就微生态制剂的分类、生产工艺、作用机理、使用方法、注意事项和发展前景进行概述,为科学应用微生态制剂提供参考。 文/通威水产研究所王武刚孙瑞健米海峰冯硕恒王用黎 微生态制剂又称益生菌,是在微生物理论指导下,对已知的有益微生物通过分离、复壮、浓缩等特殊工艺加工而成。近二十年来水产养殖业迅猛发展,集约化高密度养殖规模日益扩大,与此同时,未经处理的养殖废水和工业、生活污水的排放使水体受到严重污染,养殖生态环境遭到破坏,导致病原微生物种类增多和传播速度加快,养殖生物病害日趋严重,给水产养殖业造成严重损失。据不完全统计,每年全国发生中等程度以上的养殖病害面积占养殖总面积的15-20%,产量损失超过100万吨。 目前,养殖业主要通过常规药物进行疾病防控,使用渔药可对水产动物病害进行不同程度的控制,但是药物防治存在的弊端越来越明显,比如过度使用抗生素药物不仅使细菌耐药性增加,破坏和干扰养殖环境的正常微生物区系,导致微生物的生态失调,产生二重感染,还使抗生素在生物体内残留、富集,最终将会对人体构成危害。 根据可持续发展的观点,建立清洁养殖模式,是保持水产养殖健康、稳定发展的重要手段,其中微生态制剂无毒、无副作用,无残留污染,不产生抗性,能有效改善养殖生态环境,提高养殖动物的免疫能力,减少疾病的发生,增进健康、促进生长,维持养殖生态平衡。 一、分类 微生态制剂大都具有以下三个基本特征:体外实验中能拮抗病原菌或快速降解有机质;能在养殖动物肠道、养殖水体中存活;感染实验中能提高养殖动物对病原体的抵抗力,促进动物生长。 1、按使用目的,有生长促进剂、免疫促进剂、治疗剂、水质改良剂等; 2、按菌种多少,有单一菌种制剂、复合菌种制剂; 3、按菌种不同,有芽孢杆菌制剂、乳酸菌制剂、酵母菌制剂、蛭弧菌、光合细菌、硝化细菌等; 乳酸菌类。厌氧或兼性厌氧生长,能分解糖类产生乳酸;在动物体内通过生物拮抗降低pH,阻止和抑制病原菌的侵入和定植,维持肠道微生态平衡。 芽孢杆菌。主要有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等,芽孢杆菌具有耐酸、耐盐、耐高温的优点,能使空肠内的pH下降,促进淀粉、纤维素等分解。 酵母菌。喜生长于偏酸环境的需氧菌,可在肠道内大量繁殖。酵母菌富含动物所必需的多种营养成分,是维生素和蛋白质的来源,可以增加消化酶的活性,并能增加非特异性免疫系统的活性。 光合细菌。可进行光合作用的异养微生物。它主要利用小分子有机物来合成自身生长繁殖所需的养分,厌氧条件下可以把硫化氢转化为无害物质。它不仅是安全的能量来源,而且可以产生抗病毒因子等生物活性物质。 蛭弧菌。革兰氏染色阴性,短杆状,具有极长的单鞭毛,其个体很小。其主要生物学特点是寄生在某些细菌上并能导致其裂解,对大多数革兰氏阴性细菌如志贺氏菌属、沙门氏菌属、埃希氏菌属、弧菌属、假单胞菌属、钩端螺旋体等微生物均有较强的裂解活性;初步认为蛭弧菌对细菌形成噬斑的适宜pH为7-8,在液体中生长繁殖的温度范围是20-30℃,在50℃时30分钟即失活。 硝化细菌。广义上讲,凡能使土壤或水域中的氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的细菌都可称为硝化细菌;但严格的是指利用氨或亚硝酸盐作为主要能源以及能利用二氧化碳作为主要碳源的细菌。因此,硝化细菌可分为亚硝化细菌和硝化细菌两大类群。狭义上的硝化细菌在氮的循环中将亚硝酸盐转化为硝酸盐而被藻类利用,从而起到净化水质的作用。硝化细菌广泛存在,但因其繁殖时间长而限制了亚硝酸盐的降解。硝化宝和硝化素是一种纯硝化细菌制剂,是一种以硝酸盐为营养来自身繁殖的有益微生物制剂,可促进藻类的生长和水质净化,缓解和治疗亚硝酸盐中毒。 二、生产工艺 目前微生态制剂的生产工艺主要有两种:固体表面发酵和大罐液体发酵。无论是哪种发酵工艺,其过程都需要在无菌的环境下操作,每个环节的卫生条件都要求十分严格。 1、固体表面发酵法 该法是把固体表面培养的菌泥与载体按比例混合,经干燥制成,此法产量低,劳动强度大,易受杂菌污染,不适于工业化生产,但投资少。 2、大罐液体发酵法 大罐液体发酵法一般生产工艺流程为:菌种接种掊养→种子罐培养→生产罐培养(如是芽孢杆菌类,应检验待80%以上繁殖体转变为空形芽孢时停止通气和搅拌)→排放培养液加入适量载体→干燥→粉碎→过筛→质量检验→益生菌产品。此法适于工业化生产,便于无菌操作,但投资大。 三、作用机理 1、抑制有害微生物,与有害生物竞争养分和附着部位 微生态制剂在动物消化道内产生有益菌群,与致病菌就生存和繁殖的空间、时间、定居部位以及营养素等展开竞争,抑制致病菌的生存、繁殖、定居。附着于动物的消化道、呼吸道及皮肤上的有益菌,在代谢过程中产生挥发性脂肪酸和乳酸,降低肠道内pH值,产生过氧化氢,抑制病原菌。 2、刺激机体免疫系统,增强机体免疫能力 很多微生态制剂中的有益菌是良好的免疫激活剂,能有效提高干扰素和巨噬细胞的活性,通过产生非特异性免疫调节因子等激发机体免疫,增强机体免疫力和抗病力。 3、改善机体代谢,补充机体营养成分,促进生长 有益细菌和真菌可作饵料添加剂,随着它们在动物消化道内的繁衍,产生动物生长过程中必需的营养物质,如氨基酸、维生素等。许多肠道有益菌具有较强的淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素分解酶、果酸酶等,可促进饲料的消化吸收,提高饲料转化率,促进动物生长。 4、参与生物降解,消除有机污染物,净化环境 微生态制剂中的有益菌如枯草芽孢杆菌、硝化细菌等,能发挥氧化、氨化、硝化、反硝化、解硫、硫化、固氮等作用,将动物的排泄物、残存饵料、浮游生物残体、化学药物等迅速分解为二氧化碳、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等,为单胞藻类生长繁殖提供营养,而单胞藻类的光合作用又为有机物的氧化分解及养殖生物的呼吸提供了溶解氧,构成一个良性的生态循环,维持和营造了良好的水质条件。 四、使用方法 1、注射或浸浴生物体 将微生态制剂直接与动物接触,能在较短时间内刺激动物免疫系统产生反应。这种方法适合于大的动物,而对体型小的动物剂量不好掌握,同时注射造成的损伤会使病原菌有机可乘。此法应注意使用剂量和浓度,剂量适宜才能最大限度刺激动物的免疫机制。 2、作为饲料添加剂 作为饲料添加剂,随同饲料一起进入机体内发生作用。这一方法目前应用较多,其优点是操作简单、劳动强度小、效果显着。但作为添加剂的微生态制剂,其成分必须具有较好的稳定性和耐受性,要求在饲料制粒过程中不影响其活性。 3、直接加入水环境 将微生态制剂直接加入养殖池时要注意环境是否适合有益菌的生存和繁殖,如水体中的抗生素等物质会降低微生态制剂的作用效果。微生态制剂的加入量要求使有益菌成为优势菌,在养殖水体才能发挥最大的作用,因此如果中间换水和使用消毒剂,应在几天后补加首次使用的剂量。 五、注意事项 1、适“时”使用 温度条件:光合细菌、芽孢杆菌、EM菌宜在20℃以上的水温条件下使用; 光照条件:光合细菌、EM菌要求有光照。 2、适“水”使用 水质肥瘦:藻相、有机物浓度等也影响微生物制剂的使用效果,比如水瘦时不宜使用光合细菌,否则更瘦; 水体pH:光合细菌、芽孢杆菌等要求微碱性条件,而酵母菌则适宜在偏酸水体中生长。 3、适“当”保存 室温、干燥保存,光合细菌每天最好光照2h以上,以保持其活力。 4、适“况”使用 在养殖动物发病的情况下,应先用消毒剂治疗,待情况稳定后再使用微生态制剂。同时使用前应注意生产日期,细菌活力失效变质应禁止使用,尤其是内服型的。 六、在水产养殖业的发展方向 对于水产养殖动物而言,药物防治疾病只是暂时性的手段,而且存在水产品食用安全等问题。因此,要加强对微生物群的作用特点和优化养殖水域生态结构的研究,合理应用微生态制剂,使养殖活动得到良性发展。长期合理地应用微生态制剂必定会使养殖水域形成有益微生物菌群的生态优势。 随着分子生物学、代谢工程学和微生物工程技术的发展,在细胞水平研究微生物之间的相互作用已成为可能,这将有利于建立特定微生物物种降解具体污染的资料库,以用于指导具体水产养殖者针对具体养殖水域和水体情况,选择适宜的微生态制剂产品。

1养殖水体氨氮的积累及毒害
1.1水体的氮素循环
构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。自然水体中的氮来自水生动植物尸体及排泄物的积累及腐败,含氮有机化合物通过营腐生细菌分解成氨氮、硫化氢等小分子无机物,然后由各种自养型微生物主要为硝化细菌的作用,转化为亚硝酸盐和硝酸盐,这三种氮素一方面被藻类和水生植物吸收,另一方面硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌通过脱氮作用将硝态氮转化为氮气逸出水体,大气中的氮被固氮菌利用重新回到水体。由于各种微生物的生长繁殖速度不同,在整个氮素转化过程中,从含氮有机物到氨氮的转化是由多种异养微生物来担任,而这类微生物的生长繁殖较快,因此这过程时间较短;从氨氮到亚硝酸盐转化由亚硝化细菌担任,亚硝化菌的生长繁殖速度为18分钟一个世代,因此其转化的时间也较短;从亚硝酸盐到硝酸盐是由硝化细菌担任,硝化菌的生长速度相对较慢,其繁殖速度为18小时一个世代,因此,由亚硝酸盐转化到硝酸盐的时间就长很多,亚硝态氮的有效分解需要12天甚至更长的时间。
1.2养殖水体中氨氮及亚硝态氮的积累及毒害
一般情况下,水体的氮循环处于一种稳定的状态,水体氨氮及亚硝态氮维持正常水平。在高密度养殖及淡水综合养殖的水体中,由于大量的投饵而留下的残饵、水体中水生动物的大量排泄物的累积,而定期的使用消毒药剂,在杀灭有害微生物的同时,有益微生物种类及数量也会相应减少,水生态失衡,表现为水质恶化,水体透明度降低,水体缺氧,大量积累的氮素硝化过程受阻,形成养殖水体中氨氮和亚硝酸盐含量高,尤其是温度及pH值较低时,硝化作用减弱,造成亚硝酸盐积累更明显。
水体中的总氨包括分子氨(NH)与离子氨(NH),其中对鱼类有明显毒害作用的是分子氨。随着pH值的不同,两者在水中是可以相互转化的,水体中分子氨与离子氨的比例与水温及pH有密切关系。总的来说,温度和pH值上升,游离氨在总氨中的比例增加,游离氨含量越多,毒性就越强。养殖水体中离子氨允许的最高浓度为不超过每升5mg氮(5mgN/L),而分子氨允许的最高浓度仅为每升0.1mg氮(0.1mgN/L)。关于氨的毒性作用一般认为渗进生物体内的分子氨将血液中血红蛋白分子的Fe2 氧化成为Fe3 ,降低血液的载氧能力,使呼吸机能下降。可见,水体溶氧愈低,氨毒性也就愈烈。氨主要是侵袭粘膜,特别是鱼鳃表皮和肠粘膜,其次是神经系统,使鱼类等水生动物的肝肾系统遭受破坏,引起体表及内脏充血、肌肉增生及出现肿瘤,严重的发生肝昏迷以致死亡。即使是低浓度的氨,长期接触也会损害鳃组织,出现鳃小片弯曲、粘连或融合现象。
亚硝酸盐是硝化反应不能完全进行的中间产物,当水体总氨浓度达高峰3~4天后,亚硝酸盐浓度也相应升高并达到高峰。相对于氨毒害,亚硝酸盐对鱼虾的毒性较小,但由于氨氮的转化速度较快,使得亚硝酸盐的问题最为突出。亚硝酸盐作用机理与氨氮毒害相似,主要是通过鱼虾的呼吸作用由鳃丝进入血液,可使正常的血红蛋白氧化成高价血红蛋白,降低运输氧气的蛋白携氧的功能。出现组织缺氧,鱼虾摄食量降低,鳃组织出现病变,呼吸困难、骚动不安或反应迟钝,从而导致鱼虾缺氧甚至窒息死亡。亚硝酸盐还可与仲胺类反应成致癌性的亚硝酸胺类物质,pH值低时有利于亚硝酸胺形成。很多池塘出现鱼虾厌食现象,亚硝酸盐过高就是主要原因之一。

1.1 水体的氮素循环

2养殖水体氨氮的生物调控
目前降低养殖水体氨氮的方法有化学的氧化还原法、物理的吸附法或开泵增氧法、生物的肥水及细菌分解法等。前两种方法长期使用都会改变池塘底泥的性质,而且不能从根本上解决问题,而生物降解水体氨氮、亚硝态氮是依靠调节水体中的生物因子(藻类及微生物)对水体的有机污染物进行有效转化,达到自净作用,有利于建立合理的水生生态循环,是一种健康养殖水质调控的有效方法。
2.1微藻对水体的净化作用机理及在养殖水体中除氨氦的研究
微藻也称单细胞藻类,是一种在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类类群,约占全球已知3万余种藻类的70%。微藻是以水为电子供体的光能自养生物,以光能作为能源,利用氮、磷等营养物质合成复杂的有机质。被藻细胞吸收的硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐可以用于氨基酸和蛋白质、叶绿素等含氮物质的合成,而微藻又为多种鱼类提供食饵,因此,微藻的生长可降低水体中的氮、磷含量。对氮和磷吸收效果最好的微藻是螺旋藻、小球藻、栅藻、颤藻,栅列藻等,尤以小球藻的降氮能力最强。Lefebvre等人的试验结果表明硅藻可吸收养鱼池塘废水富含的无机物质N、P、Si等,对废水净化率可达到90%。Duma报道鲍氏席藻对养殖废水氮去除可达80%。
在养殖水体中接种有益藻类,既可起到除氮增氧的作用,又起到增饵肥水作用,当其形成优势群体时,还能抑制有害藻类(微囊藻)生长。水产养殖中适合养鱼的最佳水色为油绿色(浮游植物主要种类为隐藻、硅藻、金黄藻和绿球藻等)和浅褐色(浮游植物主要种类为硅藻、金黄藻、黄绿藻等),而这两类水中所含的藻类均易被鱼类消化吸收利用,是鱼类等养殖品种非常好的天然饵料。藻类的光合作用还能产生大量的氧气,据报道,水体中的溶氧80%来自藻类的光合作用。氧充足能促进亚硝酸盐向硝酸盐的转化,同时,可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味,改善水体生态环境,抑制和减轻氨氮、亚硝酸盐、硫化氢对鱼类的毒害作用,提高鱼类食欲和饲料利用率,促进鱼类生长发育。
2.2微生态制剂在淡水养殖中的研究及应用现状
微生态制剂是从天然环境中筛选出来的微生物菌体经培养、繁殖后制成的含有大量有益菌的活性菌制剂,是近年来发展起来的新型鱼饵添加剂。养殖水体环境本身就是一个由多种微生物组成的动态平衡系统,有益菌和有害菌共存。众多研究表明,当向水体添加有益微生物,通过大量繁殖成为优势种群可抑制有害病菌的生长,同时通过有益微生物的新陈代谢,可降低水中过剩的营养物质和其他有害物质,对去除水体中的氨态氮、有机质、降低BOD、COD和增加溶解氧等方面有明显的调节作用,同时也调节水体的pH值,促进底泥中氮磷的释放,以促进浮游生物的生长。
我国于20世纪80年代着手研究微生态制剂对水质的净化作用,近年来应用于水产养殖业已积累了不少宝贵经验。微生态态制剂最早是应用于水族箱养殖,用于海水养殖特别是对虾的集约化养殖已有较多报道,而用于淡水养殖的水质调控则是则是近年来才展开。目前,可用于开发调控水体微生态制剂的微生物种群比较多,其中能降低水体氨氮的微生物主要有光合细菌、芽抱杆菌、硝化细菌等。
2.2.1纯种微生态制剂光合细菌菌剂。光合细菌无毒无害,菌体含蛋白质60%以上,并富含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,早已用于开发优质安全的微生态饲料添加剂。光合细菌用作养殖水质净化剂,目前在国内外均已进入生产应用性阶段,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%。
芽孢杆菌菌剂。芽孢杆菌作为一种益生菌近年来已广泛应用于水产养殖业中,较多研究表明在养殖水体中投入一定量的芽孢杆菌后,水体中的氨氮、亚硝酸盐、大肠杆菌量明显降低,同时,它能改善养殖动物的肠道微生态提高其消化机能促进养殖动物的健康生长。由于芽孢繁殖的特性,芽孢对高温、干燥、化学物质有强大的抵抗性,所以芽孢杆菌在加工或应用时受温度、湿度、化学物质的影响较小,特别适合制成活性菌剂。由于它的特性与功能优于光合细菌而有望成为光合细菌的替代品,已成为当前国际净水界的研究热点芽孢杆菌属中尤其是枯草芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌、芽孢乳杆菌为主。
硝化细菌菌剂。硝化细菌是一种好气性细菌,属于自营性细菌的一类,包括两种完全不同代谢群:亚硝酸菌属及硝酸菌属。这两类菌通常生活在一起,在无光下,亚硝酸细菌将氨氧化成亚硝酸,硝酸细菌(又称硝化细菌),将亚硝酸氧化成硝酸。可见,硝化细菌在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。硝化细菌生长较缓慢,其平均代时(即细菌繁殖一代所需要的时间)在10天以上,在食物短缺等恶劣环境下,休眠期最长可以达到2年之久。因此,把硝化细菌制成的菌液,可以长期保存。
2.2.2复合微生态制剂采用单一微生物菌种来控制、净化水质的方法存在一定的局限性,而由多类微生物组成的复合微生态制剂则起到降低氨氮,净化水体,改善水生态,抑制鱼类病虫害,提高养殖成活率,维持水生生物多样性等的多重作用因而成为微生态制剂的主要发展方向。王彦波等对比了光合细菌、芽孢杆菌和由光合细菌、芽孢杆菌等组成的微生态制剂对鲫鱼养殖水质的影响,结果显示,单独添加光合细菌降解水体氨氮的能力十分显著,降解率达72%;单独添加芽孢杆菌可以显著同化水体中的亚硝酸盐.亚硝酸盐含量下降幅度达50%;复合微生态制剂无论降低氨氮、亚硝酸盐含量还是COD含量,均优于单独制剂。吴伟等的实验结果认为复合微生态制剂通过直接影响水体中细菌的数量而促进水体的氮循环。张庆、林冬年先后以芽孢杆菌为主导的复合微生态菌剂对罗非鱼生长及养殖水体水质的影响,结果表明复合微生态菌剂能降低水体氨氮同时对罗非鱼生长有较大的促进作用。陈秋红等以芽胞杆菌属为主的复合微生物制剂试用于鱼类养殖池塘的水质改良,获得较好的效果。
本世纪以来,人们开发了各种生物活性较好的由多种微生物组成的复合微生态水质调节剂用于对养殖水体的水质调控,如武汉科洋生物工程有限公司生产的“益池保”、“保水王”、“科洋EF源露”等已在水产中广泛使用并产生显著的经济效益。广东省农科院兽医研究所试制出“高浓缩光合细菌”、“水产EM原液”和“益生菌”三种微生态水质改良剂,其中“高浓缩光合细菌”主要菌种是以紫色非硫球菌为主的光合细菌混合菌群,“益生菌”主要菌种为蜡状芽抱杆菌、枯草芽抱杆菌、乳酸杆菌、酵母菌,“水产EM原液”则由芽抱杆菌、双歧杆菌、放线菌、乳酸菌等组成。马江耀[比较了上述三种菌制剂对鱼池养殖水体氨氮的降解作用,结果表明三种菌制剂均有较好效果,尤其是后两者效果极其显著,降解率达82%。朱正国等对上海蓝海水产发展有限公司生产的由光合细菌、酵母菌、放线菌、米曲、硝化菌、反硝化菌、乳酸菌、芽胞杆菌、硫化菌、酶、稳定剂和增效剂组成的复合微生物制剂“蓝海养殖宝”进行试验,表明“蓝海养殖宝”对水质改善、降低氨氮有明显作用,而且在碱性的环境中去除氨氮效果优于酸性环境。孙玉华等以沧州市青县旺发生物饲料厂生产的涌发牌益水素应用于虾池试验,结果表明氨氮及亚硝酸盐含量降低显著。
2.2.3固定化微生态制剂随着固定化细胞技术的发展及固定化微生物在污水处理上的应用,固定化微生态制剂用于水产养殖已成为人们研究的热点。固定化微生物用于处理含氨氮废水最早起于上世纪80年代,所包埋的微生物均为硝化和反硝化细菌,所用载体多为聚乙烯醇或海藻酸盐等。耿金菊等将分离得到的脱氮微生物菌群发酵液经离心分离后,均匀喷雾到麸皮载体上固定化后,制得固态微生态制剂,将制得的固态微生物制剂存放3个月后,验证其微生物生长繁殖性能和氨氮降解性能均未下降。郑耀通等用固定化光合细菌净化养鱼水质,发现其对去除水体的氨态氮有明显的优越性。齐素芳等人采用壳聚糖和海藻酸钠固定化硝化细菌去除养殖水体中的氨氮,去除率达94%以上。黄正等人采用固定化硝化细菌处理养殖废水中的氨氮,24小时后,氨氮去除率达82.5%。
2.3藻菌共同利用研究
利用菌藻联合调控养殖水质,可以达到改善池塘微生态结构,又能保持水体透明度,使鱼有较好的天然饵料,是实施生态养殖的有效途径之一。沈南南研究小球藻和芽孢杆菌联合使用对养殖水体氨氮的降解作用,结果表明,小球藻和芽孢杆菌联合处理组对水质的调控效果明显优于只添加芽孢杆菌组或小球藻组。陈海敏探索了光合细菌和小球藻联合处理调控养殖水体水质情况,试验结果表明,光合细菌和小球藻能很好地去除水体的氮、磷,尤其对铵氮的去除效果最好,而且菌藻联合处理有利于养殖废水的重新利用,在工厂化养殖废水处理中有着良好的应用前景。
3结语
降低水体氨氮浓度,是集约化淡水养殖业面临的大难题。现有的研究结果表明,合理使用微藻或微生态制剂,利用生物控制方法,使水体的有益藻相及菌相处于动态平衡,既能起到水质净化作用,又能为养殖鱼类提供饵料,同时还能增强鱼类的抗病能力,促进鱼类的生长。显然,生物控制养殖水体水质是一种很有前景的健康养殖水质调控方法。利用微藻或微生态制剂除水体氨氮,我国目前仍停留在使用单一的微藻或微生态制剂,对藻菌联用方面研究得较少,还没得到实际应用。微藻作为净水剂在淡水养殖中的应用还没被引起重视。今后应加大对藻菌联用的研究力度,微生态制剂向多元化发展,将具有不同功效的益生菌整合在一起,使其同时具有改善肠道内环境、增加进食、抑制有害菌群、改善水质等多方面的作用。

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构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。自然水体中的氮来自水生动植物尸体及排泄物的积累及腐败,含氮有机化合物通过营腐生细菌分解成氨氮、硫化氢等小分子无机物 ,然后由各种自养型微生物主要为硝化细菌的作用 ,转化为亚硝酸盐和硝酸盐 ,这三种氮素一方面被藻类和水生植物吸收,另一方面硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌通过脱氮作用将硝态氮转化为氮气逸出水体 ,大气中的氮被固氮菌利用重新回到水体。由于各种微生物的生长繁殖速度不同,在整个氮素转化过程中,从含氮有机物到氨氮的转化是由多种异养微生物来担任,而这类微生物的生长繁殖较快,因此这过程时间较短 ;从氨氮到亚硝酸盐转化由亚硝化细菌担任,亚硝化菌的生长繁殖速度为18分钟一个世代,因此其转化的时间也较短;从亚硝酸盐到硝酸盐是由硝化细菌担任,硝化菌的生长速度相对较慢 ,其繁殖速度为18小时一个世代,因此,由亚硝酸盐转化到硝酸盐的时间就长很多,亚硝态氮的有效分解需要12天甚至更长的时间。

1.2 养殖水体中氨氮及亚硝态氮的积累及毒害

一般情况下,水体的氮循环处于一种稳定的状态 ,水体氨氮及亚硝态氮维持正常水平 。在高密度养殖及淡水综合养殖的水体中,由于大量的投饵而留下的残饵、水体中水生动物的大量排泄物的累积,而定期的使用消毒药剂 ,在杀灭有害微生物的同时,有益微生物种类及数量也会相应减少,水生态失衡 ,表现为水质恶化 ,水体透明度降低,水体缺氧,大量积累的氮素硝化过程受阻,形成养殖水体中氨氮和亚硝酸盐含量高,尤其是温度及 pH值较低时,硝化作用减弱,造成亚硝酸盐积累更明显 。

水体中的总氨包括分子氨,其中对鱼类有明显毒害作用的是分子氨。随着 pH值的不同,两者在水中是可以相互转化的,水体中分子氨与离子氨的比例与水温及pH有密切关系。总的来说,温度和pH值上升,游离氨在总氨中的比例增加,游离氨含量越多,毒性就越强。养殖水体中离子氨允许的最高浓度为不超过每升5mg氮 ,而分子氨允许的最高浓度仅为每升0.1 mg氮。关于氨的毒性作用一般认为渗进生物体内的分子氨将血液中血红蛋白分子的 Fe2 氧化成为 Fe3 ,降低血液的载氧能力,使呼吸机能下降。可见,水体溶氧愈低,氨毒性也就愈烈。氨主要是侵袭粘膜,特别是鱼鳃表皮和肠粘膜 ,其次是神经系统,使鱼类等水生动物的肝肾系统遭受破坏,引起体表及内脏充血、肌肉增生及出现肿瘤 ,严重的发生肝昏迷以致死亡。即使是低浓度的氨 ,长期接触也会损害鳃组织,出现鳃小片弯曲、粘连或融合现象。

亚硝酸盐是硝化反应不能完全进行的中间产物,当水体总氨浓度达高峰 3~4天后,亚硝酸盐浓度也相应升高并达到高峰。相对于氨毒害,亚硝酸盐对鱼虾的毒性较小,但由于氨氮的转化速度较快 ,使得亚硝酸盐的问题最为突出。亚硝酸盐作用机理与氨氮毒害相似,主要是通过鱼虾的呼吸作用由鳃丝进入血液,可使正常的血红蛋白氧化成高价血红蛋白,降低运输氧气的蛋白携氧的功能。出现组织缺氧,鱼虾摄食量降低,鳃组织出现病变,呼吸困难、骚动不安或反应迟钝,从而导致鱼虾缺氧甚至窒息死亡。亚硝酸盐还可与仲胺类反应成致癌性的亚硝酸胺类物质,pH值低时有利于亚硝酸胺形成。很多池塘出现鱼虾厌食现象 ,亚硝酸盐过高就是主要原因之一。

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2 养殖水体氨氮的生物调控

目前降低养殖水体氨氮的方法有化学的氧化还原法、物理的吸附法或开泵增氧法、生物的肥水及细菌分解法等。前两种方法长期使用都会改变池塘底泥的性质,而且不能从根本上解决问题,而生物降解水体氨氮、亚硝态氮是依靠调节水体中的生物因子对水体的有机污染物进行有效转化,达到自净作用,有利于建立合理的水生生态循环,是一种健康养殖水质调控的有效方法。

2.1 微藻对水体的净化作用机理及在养殖水体中除氨氦的研究

微藻也称单细胞藻类,是一种在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类类群,约占全球 已知3万余种藻类的70%。微藻是以水为电子供体的光能自养生物,以光能作为能源,利用氮、磷等营养物质合成复杂的有机质。被藻细胞吸收的硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐可以用于氨基酸和蛋白质、叶绿素等含氮物质的合成,而微藻又为多种鱼类提供食饵,因此,微藻的生长可降低水体中的氮、磷含量。对氮和磷吸收效果最好的微藻是螺旋藻、小球藻、栅藻、颤藻,栅列藻等,尤以小球藻的降氮能力最强。Lefebvre等人的试验结果表明硅藻可吸收养鱼池塘废水富含的无机物质 N、P、Si等,对废水净化率可达到90%。Duma报道鲍氏席藻对养殖废水氮去除可达80%。

在养殖水体中接种有益藻类,既可起到除氮增氧的作用,又起到增饵肥水作用 ,当其形成优势群体时,还能抑制有害藻类生长。水产养殖中适合养鱼的最佳水色为油绿色(浮游植物主要种类为隐藻 、硅藻 、金黄藻和绿球藻等)和浅褐色(浮游植物主要种类为硅藻 、金黄藻、黄绿藻等),而这两类水中所含的藻类均易被鱼类消化吸收利用,是鱼类等养殖品种非常好的天然饵料。藻类的光合作用还能产生大量的氧气,据报道,水体中的溶氧80%来自藻类的光合作用。氧充足能促进亚硝酸盐向硝酸盐的转化,同时,可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味,改善水体生态环境,抑制和减轻氨氮、亚硝酸盐、硫化氢对鱼类的毒害作用,提高鱼类食欲和饲料利用率,促进鱼类生长发育。

2.2 微生态制剂在淡水养殖中的研究及应用现状

微生态制剂是从天然环境中筛选出来的微生物菌体经培养、繁殖后制成的含有大量有益菌的活性菌制剂,是近年来发展起来的新型鱼饵添加剂。养殖水体环境本身就是一个由多种微生物组成的动态平衡系统,有益菌和有害菌共存。众多研究表明,当向水体添加有益微生物,通过大量繁殖成为优势种群可抑制有害病菌的生长,同时通过有益微生物的新陈代谢,可降低水中过剩的营养物质和其他有害物质,对去除水体中的氨态氮、有机质、降低 BOD、COD和增加溶解氧等方面有明显的调节作用,同时也调节水体的pH值 ,促进底泥中氮磷的释放,以促进浮游生物的生长。

我国于20世纪80年代着手研究微生态制剂对水质的净化作用 ,近年来应用于水产养殖业已积累了不少宝贵经验。微生态态制剂最早是应用于水族箱养殖 ,用于海水养殖特别是对虾的集约化养殖已有较多报道,而用于淡水养殖的水质调控则是则是近年来才展开。目前,可用于开发调控水体微生态制剂的微生物种群比较多,其中能降低水体氨氮的微生物主要有光合细菌、芽抱杆菌、硝化细菌等。

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2.2.1 纯种微生态制剂 光合细菌菌剂。

光合细菌无毒无害,菌体含蛋白质60%以上,并富含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,早已用于开发优质安全的微生态饲料添加剂。光合细菌用作养殖水质净化剂,目前在国内外均已进入生产应用性阶段,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% 。

芽孢杆菌作为一种益生菌近年来已广泛应用于水产养殖业中,较多研究表明在养殖水体中投入一定量的芽孢杆菌后,水体中的氨氮、亚硝酸盐、大肠杆菌量明显降低,同时,它能改善养殖动物的肠道微生态提高其消化机能促进养殖动物的健康生长。由于芽孢繁殖的特性,芽孢对高温、干燥、化学物质有强大的抵抗性,所以芽孢杆菌在加工或应用时受温度、湿度、化学物质的影响较小,特别适合制成活性菌剂。由于它的特性与功能优于光合细菌而有望成为光合细菌的替代品,已成为当前国际净水界的研究热点芽孢杆菌属中尤其是枯草芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌、芽孢乳杆菌为主。

硝化细菌是一种好气性细菌,属于自营性细菌的一类 ,包括两种完全不同代谢群:亚硝酸菌属及硝酸菌属。这两类菌通常生活在一起,在无光下,亚硝酸细菌将氨氧化成亚硝酸,硝酸细菌,将亚硝酸氧化成硝酸。可见,硝化细菌在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。硝化细菌生长较缓慢,其平均代时在10天以上,在食物短缺等恶劣环境下,休眠期最长可以达到2年之久。因此,把硝化细菌制成的菌液,可以长期保存 。

2.2.2 复合微生态制剂

采用单一微生物菌种来控制、净化水质的方法存在一定的局限性,而由多类微生物组成的复合微生态制剂则起到降低氨氮,净化水体,改善水生态,抑制鱼类病虫害,提高养殖成活率,维持水生生物多样性等的多重作用因而成为微生态制剂的主要发展方向。王彦波等对比了光合细菌、芽孢杆菌和由光合细菌、芽孢杆菌等组成的微生态制剂对鲫鱼养殖水质的影响,结果显示,单独添加光合细菌降解水体氨氮的能力十分显着,降解率达72%;单独添加芽孢杆菌可以显着同化水体中的亚硝酸盐.亚硝酸盐含量下降幅度达50%;复合微生态制剂无论降低氨氮、亚硝酸盐含量还是COD含量,均优于单独制剂。吴伟等的实验结果认为复合微生态制剂通过直接影响水体中细菌的数量而促进水体的氮循环。张庆、林冬年先后以芽孢杆菌为主导的复合微生态菌剂对罗非鱼生长及养殖水体水质的影响 ,结果表明复合微生态菌剂能降低水体氨氮同时对罗非鱼生长有较大的促进作用。陈秋红等以芽胞杆菌属为主的复合微生物制剂试用于鱼类养殖池塘的水质改良,获得较好的效果。

2.2.3 固定化微生态制剂

随着固定化细胞技术的发展及固定化微生物在污水处理上的应用,固定化微生态制剂用于水产养殖已成为人们研究的热点 。固定化微生物用于处理含氨氮废水最早起于上世纪80年代,所包埋的微生物均为硝化和反硝化细菌,所用载体多为聚乙烯醇或海藻酸盐等。耿金菊等将分离得到的脱氮微生物菌群发酵液经离心分离后,均匀喷雾到麸皮载体上固定化后,制得固态微生态制剂,将制得的固态微生物制剂存放3个月后,验证其微生物生长繁殖性能和氨氮降解性能均未下降。郑耀通等用固定化光合细菌净化养鱼水质,发现其对去除水体的氨态氮有明显的优越性。齐素芳等人采用壳聚糖和海藻酸钠固定化硝化细菌去除养殖水体中的氨氮,去除率达94%以上。黄正等人采用固定化硝化细菌处理养殖废水中的氨 氮,24 小时后 ,氨氮去除率达82.5%。

2.3 藻菌共同利用研究

利用菌藻联合调控养殖水质,可以达到改善池塘微生态结构,又能保持水体透明度,使鱼有较好的天然饵料,是实施生态养殖的有效途径之一。沈南南研究小球藻和芽孢杆菌联合使用对养殖水体氨氮的降解作用,结果表明,小球藻和芽孢杆菌联合处理组对水质的调控效果明显优于只添加芽孢杆菌组或小球藻组。陈海敏探索了光合细菌和小球藻联合处理调控养殖水体水质情况,试验结果表明,光合细菌和小球藻能很好地去除水体的氮、磷,尤其对铵氮的去除效果最好,而且菌藻联合处理有利于养殖废水的重新利用,在工厂化养殖废水处理 中有着良好的应用前景。

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降低水体氨氮浓度,是集约化淡水养殖业面临的大难题。现有的研究结果表明 ,合理使用微藻或微生态制剂,利用生物控制方法,使水体的有益藻相及菌相处于动态平衡,既能起到水质净化作用,又能为养殖鱼类提供饵料,同时还能增强鱼类的抗病能力,促进鱼类的生长。显然,生物控制养殖水体水质是一种很有前景的健康养殖水质调控方法。利用微藻或微生态制剂除水体氨氮,我国目前仍停留在使用单一的微藻或微生态制剂,对藻菌联用方面研究得较少,还没得到实际应用。微藻作为净水剂在淡水养殖中的应用还没被引起重视 。今后应加大对藻菌联用的研究力度,微生态制剂向多元化发展,将具有不同功效的益生菌整合在一起,使其同时具有改善肠道内环境、增加进食、抑制有害菌群 、改善水质等多方面的作用。

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编辑:养殖业 本文来源:水产养殖,对微生态制剂在水产养殖业应用情况

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