肖玉冰馮 騫江 峰盧瑩瑩李 軍王 蕭

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210098;3.南京軍區(qū)工程設(shè)計院,江蘇南京 210016)

有效微生物(EM)在中華絨螯蟹養(yǎng)殖中的應(yīng)用

肖玉冰1,2,馮 騫1,2,江 峰3,盧瑩瑩1,2,李 軍1,2,王 蕭1,2

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210098;3.南京軍區(qū)工程設(shè)計院,江蘇南京 210016)

為探討有效微生物(EM)對蟹塘水質(zhì)和螃蟹成活率的改善作用,在南京市高淳區(qū)螃蟹文化園開展了EM應(yīng)用試驗研究。試驗結(jié)果表明:在中華絨螯蟹養(yǎng)殖過程中投加EM,能有效降低水體中污染物的質(zhì)量濃度,提高螃蟹成活率,但EM投加質(zhì)量濃度不宜過大。當ρ(EM)=1.5 mg/L時,蟹塘水體中NH-N、NO-N、COD和TP的質(zhì)量濃度比不投加EM的對照塘降低12.7%～29.2%,螃蟹成活率提高2.4%;ρ(EM)=6.0 mg/L時,NH-N、COD和TP的質(zhì)量濃度分別降低1.1%、14.4%、0.03%,而NO-N升高15.6%,螃蟹成活率升高1.0%。由此可見,當EM投加質(zhì)量濃度過高(6.0 mg/L)時,水質(zhì)指標及成活率改善效果不如EM投加質(zhì)量濃度較低時(1.5 mg/L),且會引起NO-N的累積。

有效微生物(EM);中華絨螯蟹養(yǎng)殖;水質(zhì);螃蟹成活率;南京市高淳區(qū)

近年來,我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展。至2008年,中國水產(chǎn)品年產(chǎn)量已達3270萬t,占世界總量的62%,成為全球最大的水產(chǎn)品生產(chǎn)國[1]。螃蟹由于肉味鮮美且市場價格較高成為多地水產(chǎn)養(yǎng)殖的首選品種[2]。隨著螃蟹需求量的不斷增長,螃蟹的養(yǎng)殖方式開始由傳統(tǒng)的放養(yǎng)型轉(zhuǎn)向集約化、規(guī)模化模式[3]。然而這種集約化、規(guī)?；酿B(yǎng)殖方式,也帶來了日益突出的問題:一方面,未經(jīng)處理的螃蟹養(yǎng)殖廢水直接排入周邊水體,導(dǎo)致受納水體水質(zhì)惡化,甚至影響到水源地[4];另一方面,餌料、藥物的過量使用,易導(dǎo)致蟹塘內(nèi)環(huán)境惡化,從而引起螃蟹患病或死亡、降低產(chǎn)品品質(zhì)、影響食用安全[2]。因此,開展螃蟹養(yǎng)殖水體凈化、改善養(yǎng)殖水體水質(zhì),不僅對降低水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染負荷、改善我國水環(huán)境質(zhì)量具有重要意義,還能在一定程度上提高螃蟹的品質(zhì),增加養(yǎng)殖戶的收入。

有效微生物(effective microorganisms,EM)由日本比嘉照夫等于20世紀80年代培育成功。它是以光合細菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌等為主的5科10屬80余種微生物按科學(xué)比例混合發(fā)酵培養(yǎng)出來的復(fù)合菌劑,具有良好的降解有機物和絮凝作用,在水環(huán)境保護等領(lǐng)域已得到有效應(yīng)用[5-7]。由于其以有益微生物為主體,在快速降解、轉(zhuǎn)化有機污染物的同時不損害養(yǎng)殖產(chǎn)品功能,因此在魚、蝦等水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用[8-10]。與其他水產(chǎn)養(yǎng)殖相比,螃蟹作為特種水產(chǎn)品,其水質(zhì)要求更高,在EM的使用方面尚未形成較為明確的指導(dǎo)。為此,筆者以南京市高淳區(qū)固城湖中華絨螯蟹養(yǎng)殖區(qū)為試驗點,探討EM在中華絨螯蟹養(yǎng)殖中的水質(zhì)凈化作用及其對中華絨螯蟹生長的影響,以期為EM在中華絨螯蟹養(yǎng)殖中的科學(xué)使用提供指導(dǎo)和支持。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

以南京市高淳區(qū)團結(jié)圩螃蟹文化園的3個蟹塘為試驗區(qū),其中1號、2號塘為試驗塘,3號塘為對照塘。試驗過程中各蟹塘均采用以水草、螺絲、小魚等為飼料的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式,水草以輪葉黑藻和苦草為主,水草覆蓋率為池塘水面面積的40%左右。中華絨螯蟹放養(yǎng)密度均控制在1.2只/m2左右,蟹塘水深為30 cm,溝部水深1 m,不設(shè)水體曝氣供氧裝置。蟹塘的水通過溝渠河道補充。

EM為沃納公司提供的EM-OUNA-S2,為EM原液,活菌數(shù)約為4.5億個/mL。

1.2 試驗方法

試驗從2012年5月27日開始(螃蟹第3次蛻殼),9月5日結(jié)束(螃蟹最后一次蛻殼),每15 d對試驗塘全池潑灑EM菌液,共潑灑6次,總計投放菌液384.0 kg,對照塘不施用EM。試驗過程中各蟹塘的EM投加質(zhì)量濃度(以塘中質(zhì)量濃度計)見表1。

1.3 分析項目與方法

試驗期間,每隔1 d采樣1次,平行采樣3次,測定各蟹塘水體的ρ(COD)、ρ(NH-N)、ρ(NO-N)、ρ(NO-N)、ρ(TP),并記錄各塘螃蟹死亡數(shù)目。各項指標的測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[11]。

2 試驗結(jié)果

2.1 試驗期間水質(zhì)變化

在整個試驗過程中,各塘水質(zhì)較好,水色均呈嫩綠色,塘中NH-N、NO-N等維持在較低濃度;ρ(DO)為4.0～7.8 mg/L。各塘條件可滿足螃蟹的生長需求,螃蟹生長良好,成活率均在90%以上。為了便于比較3個塘的處理效果,選取一個典型投加周期內(nèi)(8月20日潑灑EM菌液)的試驗結(jié)果加以分析說明。該投加周期內(nèi)水質(zhì)隨時間變化如圖1(a)～(e)所示,平均濃度如圖2所示。

從圖1(a)可以看出,3號塘的ρ(NH-N)整體呈波動增加趨勢,而1號、2號塘的ρ(NH-N)隨著時間的增加均有所下降。當ρ(EM)=1.5 mg/L時,ρ(NH-N)始終保持在0.5 mg/L左右,波動較小;當ρ(EM)= 6.0 mg/L時,ρ(NH-N)出現(xiàn)明顯的先升高后降低的趨勢。3號塘、2號塘和1號塘的ρ(NH-N)平均值分別為0.69 mg/L、0.68 mg/L和0.49 mg/L(圖2),1號塘和2號塘比3號塘分別降低29.2%和1.1%。

ρ(NO-N)變化規(guī)律與ρ(NH-N)類似,如圖1(b)所示。3號塘的ρ(NO-N)于8月24日達最大值(0.042mg/L),隨后有所下降。ρ(EM)=6.0mg/L的2號塘中ρ(NO-N)也表現(xiàn)出很大的波動。但當ρ(EM)= 1.5 mg/L時,ρ(NO-N)基本穩(wěn)定保持在0.02 mg/L左右。3號塘、1號塘和 2號塘的ρ(NO-N)平均值分別為0.024 mg/L、0.018 mg/L 和 0.027 mg/L。1號 塘的ρ(NO-N)比3號塘降低25.2%,而2號塘的ρ(NO-N)則比3號塘增加了15.6%。

ρ(NO-N)則出現(xiàn)與ρ(NH-N)、ρ(NO-N)相反的規(guī)律,如圖1(c)所示。3號塘中ρ(NO-N)保持在0.1 mg/L左右,幾乎不增加;而1號、2號塘中ρ(NO-N)明顯增加。3號塘、1號塘和 2號塘的ρ(NO-N)平均值分別為0.08 mg/L、0.10 mg/L和0.13 mg/L。相對于3號塘,1號塘和2號塘的ρ(NO-N)分別增加了23.0%和51.4%。

ρ(COD)和ρ(TP)對衡量養(yǎng)殖水體受污染程度也有重要作用,特別是對固城湖蟹塘來說,養(yǎng)殖廢水的排放在一定程度上影響到蟹塘的引水水質(zhì)。從圖1(d)(e)可以看出,各塘中ρ(COD)和ρ(TP)均較低,但2號塘的ρ(COD)、ρ(TP)波動均比3號塘和1號塘大。相對于3號塘,1號塘和2號塘中COD改善作用分別為12.7%和14.4%;對于TP,改善作用則分別為16.6%和0.003%。

2.2 試驗期間螃蟹成活率變化

在整個試驗期間(5月27日—9月5日),每周對螃蟹死亡數(shù)進行統(tǒng)計,計算各周累計成活率,得螃蟹成活率曲線,如圖1(f)所示。3號塘螃蟹平均每天死亡數(shù)前期較少,但在7月份第3周之后死亡數(shù)迅速從約5只/d上升到40只/d,而后又有所降低。投加EM的2個塘中螃蟹死亡數(shù)均較低。至試驗結(jié)束,3號塘、1號塘和2號塘的螃蟹成活率分別為97.1%、99.4%和98.1%。

3 分析與討論

3.1 EM投加與否的分析與討論

當ρ(EM)=1.5 mg/L時,除ρ(NO-N)有所升高外,其他指標均有所改善,如圖2所示。ρ(NH-N)、ρ(NO-N)、ρ(COD)和ρ(TP)比對照塘分別降低29.2%、25.2%、12.7%和16.6%,成活率提高至99.4%。1.5 mg/L的EM質(zhì)量濃度對水質(zhì)和成活率的改善作用明顯。而當ρ(EM)=6.0 mg/L時,改善效果降低。

a.從水質(zhì)來看。試驗中通過投加EM(ρ=1.5 mg/L),NH-N、NO-N的質(zhì)量濃度保持在較低水平,COD和TP質(zhì)量濃度有所下降,這與黃永春[12]的研究結(jié)果一致。但NO-N有所累積,這是因為投加EM后,各種有益微生物對水體中有機物等的分解活動增強,COD和TP得到降解,同時水體中的亞硝化細菌、硝化細菌得以繁殖,NH-N在亞硝化細菌作用下轉(zhuǎn)化為NO-N,NO-N則在硝化細菌作用下進一步轉(zhuǎn)化為NO-N,硝化作用完全[13-14];另外,EM中光合細菌等也可以利用水體中的NH-N、NO-N合成自身物質(zhì)[15]。因此,EM通過直接利用水體中的NH-N、NO-N合成自身物質(zhì)或促進完全硝化作用[16]將二者轉(zhuǎn)化為無毒的NO-N,減少NH-N、NO-N對水生動植物造成的不利影響[17-19],降低COD和TP的質(zhì)量濃度。

b.從成活率來看。圖2顯示ρ(EM)=1.5 mg/L的塘中中華絨螯蟹成活率為99.4%,較對照塘提高2.3%。ρ(EM)=6.0 mg/L的塘中中華絨螯蟹成活率為98.1%,較對照塘提高1.0%。EM對中華絨螯蟹成活率有積極的促進作用。這是因為:一方面,EM將有機物等分解成小分子無機物質(zhì)后,可以促進單細胞藻類等的繁殖,豐富了食物鏈、擴大了食物來源;另一方面,EM在生長過程中可以合成提高免疫力的生理活性物質(zhì)(如乳酸桿菌等),調(diào)節(jié)蟹體內(nèi)生態(tài)的平衡,同時通過競爭機制或產(chǎn)生具有殺菌、抑菌作用的抗生素抑制有害微生物的生長,減少發(fā)病率,促進養(yǎng)殖物的健康生長[12],提高中華絨螯蟹成活率。水質(zhì)的改善可以對養(yǎng)殖的成活率的提高起一定的促進作用,這與黃永春[12]、Kuhn等[17]得出的EM可以改善水體中NH-N、NO-N、COD并提高水產(chǎn)品成活率12%～46%的結(jié)果一致。

3.2 不同EM投加質(zhì)量濃度的分析與討論

投加EM能有效改善水質(zhì)和提高成活率,但投加濃度并不是越高越好。從圖2可看出,當ρ(EM)= 6.0 mg/L時,除ρ(COD)降低外,NH-N、NO-N、NO-N和 TP的質(zhì)量濃度均比對照塘高;與ρ(EM)= 1.5 mg/L的塘相比,NH-N、NO-N改善效果顯著下降,且波動較大,螃蟹成活率降低至98.1%,原因如下:

a.從水質(zhì)來看。EM菌液本身含有一定的NH-N,加入量較大時,導(dǎo)致水體中的NH-N含量升高,出現(xiàn)表觀無效性[20];同時,在大量的EM菌作用下,水體中的有機氮迅速轉(zhuǎn)化為NH-N[21],從而導(dǎo)致NH-N改善效果比ρ(EM)=1.5 mg/L的塘差。另外ρ(EM)=6.0 mg/L的塘中NO-N并未得到有效降解,主要是因為在NH-N質(zhì)量濃度較高時,NO-N轉(zhuǎn)化為NO-N的過程受到抑制。

同時,高質(zhì)量濃度EM對TP改善效果并未表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。這可能是因為養(yǎng)殖塘中本身含有一定的降解TP的微生物,投加的EM只起到補充或激活菌種的作用[22],故質(zhì)量濃度較高的EM并不能明顯提高改善效果。另外,由于蟹塘中COD和TP的本底濃度較低,投加高濃度的EM反而可能引起蟹塘中TP濃度的波動。

b.從成活率來看。如圖2所示,在ρ(EM)=6.0 mg/L和ρ(EM)=1.5 mg/L的塘中,螃蟹成活率分別為98.1%和99.4%,相對于對照塘,分別提高了1.0%和2.3%。高濃度EM塘的成活率改善效果稍低于低濃度塘,表明EM投加濃度高,反而不利于螃蟹成活率的提高。這可能是因為EM質(zhì)量濃度過高,水體中對螃蟹具有毒性作用的NH-N、NO-N改善效果變差,從而使得螃蟹成活率改善效果變差。

4 結(jié) 論

a.EM的使用能有效提高養(yǎng)殖水體污染物降解水平,提高中華絨螯蟹成活率。蟹塘中加入 EM (1.5 mg/L)后,增加了水體中有益微生物的數(shù)量,使得COD、NH-N、NO-N和TP的質(zhì)量濃度都出現(xiàn)了不同程度的降低(12.7%～29.2%),減少了養(yǎng)殖廢水的排放對環(huán)境造成的污染。此外,EM促進了微生物的硝化作用,使養(yǎng)殖水體中NH-N、NO-N轉(zhuǎn)化為NO-N,降低了對螃蟹的毒害作用,螃蟹的成活率由97.1%提高至99.4%。

b.科學(xué)確定EM的投加濃度是EM使用中的關(guān)鍵,EM投加濃度不宜過高。高濃度下(ρ(EM)= 6.0 mg/L),蟹塘水體中NH-N、COD和TP質(zhì)量濃度比對照塘(不投加EM)中分別降低了1.1%、14.4%和0.003%,NO-N質(zhì)量濃度比對照塘升高15.6%,螃蟹成活率提高至98.1%。相對于低濃度塘(ρ(EM)= 1.5 mg/L),高濃度EM并未提高污染物的降解效果,甚至還引起NO-N的累積和NH-N、TP改善效果的降低,影響螃蟹成活率的進一步提高。故無論從處理效果還是從經(jīng)濟成本上考慮,EM的投加濃度都不宜過大。本文結(jié)果表明EM投加質(zhì)量濃度為1.5 mg/L時,可達到較好的蟹塘水質(zhì)改善和提高中華絨螯蟹成活率的效果。

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Application of effective microorganisms(EM)to Eriocheir sinensis culture

XIAO Yubing1,2,FENG Qian1,2,JIANG Feng3,LU Yingying1,2,LI Jun1,2,WANG Xiao1,2
(1.Key Laboratory of Integrated Regulation and Resources Development of Shallow Lakes, Ministry of Education,Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.College of Environment,Hohai University,Nanjing 210098,China; 3.Engineering Design Institute of Nanjing Military Region,Nanjing 210016,China)

In order to explore the effects of effective microorganisms(EM)on the improvement of water quality of crab ponds and survival rate of crabs,an experimental study on EM application was conducted in the Crab Cultural Park in the Gaochun District of Nanjing City.The results show that applying EM toEriocheir sinensisculture can effectively decrease the concentration of pollutants in the water and increase the survival rate of crabs,but overdoses of EM should be avoided.With an EM concentration of 1.5 mg/L in the crab pond,the concentrations of NH-N, NO-N,COD,and TP decreased by 12.7%to 29.2%,and the survival rate of crabs increased by 2.4%, compared with the control group.However,when the concentration of EM in the crab pond increased to 6.0 mg/L, the concentrations of NH-N,COD,and TP decreased by 1.1%,14.4%,and 0.03%,respectively,while the concentration of NO-N and the survival rate of crabs increased by 15.6%and 1.0%,respectively.A high EM dosage of 6.0 mg/L resulted in poorer performance in improving the water quality and survival rate than a small EM dosage of 1.5 mg/L,and even caused accumulation of NO-N.

effective microorganisms(EM);Eriocheir sinensisculture;water quality;survival rates of crabs; Gaochun District of Nanjing City

S966.16

:A

:1000-1980(2014)05-0404-06

10.3876/j.issn.1000-1980.2014.05.006

2013-06 21

國家水體污染控制與治理科技重大專項(2011ZX07301-002)

肖玉冰(1989—),女,湖南婁底人,碩士研究生,主要從事水處理技術(shù)研究。E-mail:xiaoyubing18@163.com