EM菌对海参养殖水体主要污染物净化效果的研究

田功太，刘 飞，段登选，杜兴华，张金路，陈述江，张明磊，王 慧

(1.山东省淡水水产研究所，山东济南 250013;2.山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018)

近年来，海参(Apostichopus japonicus Selenka)养殖业在北方发展迅速。由于海参的养殖周期长，随着排泄物和残饵的积累，有害微生物滋生繁殖，水质容易恶化。通过传统的换水、倒池或药物等途径来防控海参疾病，不仅会带来机械损伤和加大劳动强度;还会带来环境污染和食品安全等一系列不利于海参养殖业健康发展的问题。改善养殖环境和调控水质成为海参养殖业亟待解决的关键问题［1］。EM菌是由光合细菌、乳酸菌、芽孢杆菌、消化细菌等多种有益菌群组成的，其特点是可在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物或硫化氢等代谢产物作供氢体兼碳源，进行不放氧光合作用［2－5］。大量研究证明，EM菌能有效抑制动物肠道的有害菌繁殖;同时，又因EM菌含高蛋白和平衡氨基酸而成为海参水产动物育苗期的高效饵料;EM菌可在净化水质、降低氨氮、亚硝酸盐等有毒物质浓度、提高动物免疫力和实现健康养殖方面发挥重要作用。EM菌还具有成本低、无毒副作用、不污染生态环境等特点，因而，在水产养殖以及盐碱地等池塘改良养殖水产动物方面得到广泛应用［6－21］。

1 材料与方法

1.1 实验材料

海参(Apostichopus japonicus Selenka)养殖，在山东省淡水所东营市水产养殖实验基地进行，EM菌为中日合资生产的EM原液，登记号:微生物(2008)临字(0709)号，执行标准:GB20287－2006，有效微生物含量为2×109cfu/mL，主要成分为乳酸菌(Lactobacillus)、芽孢杆菌(Bacillus Cohn，1872)、酵母菌(yeast)、硝化细菌(nitrifying)。

1.2 养殖条件

海参养殖生产试验池东西走向，长方形，周边水泥板护坡，池底沙质，面积1.33 hm2，水深1.0－1.5 m，池底每隔7 m 放置一排人工瓦砾礁石，水温23.74 ～32.3℃，pH 值7.87 ～9.67，盐度 24.21 ～29.06 g/L，溶解氧 DO 为4.65 ～12.0 mg/L，NH3－N 为0.46 ～1.7 mg/L，NO－2－N0为011 mg/L，NO－3－N0 为04～0.9 mg/L。试验自2010年8月10号开始，8月27号结束。

1.3 室内试验

用塑料周转箱，分别加水180 L，取参池表层底泥充分混匀，每箱加底泥10 kg，使其平铺箱底。共分7组，第1至第6试验组依次添加1.0×109cfu/m3至6.0×109cfu/m3浓度的EM菌液，对照组添加等量蒸馏水，每组2个重复。试验组和对照组加入底泥后静止24 h，对各组水质和底泥指标采样检测，每隔24 h采样检测一次，连续检测10 d。

1.4 室外池塘实验

选择条件基本一致的生产性海参养殖池进行，分别作为试验池和对照池，面积1.33 hm2，海参规格200 g，养殖密度9万只/hm2。试验池每隔7 d泼洒1次EM菌原液，每次用量为2.4×109cfu/m3，对照池泼洒相同量的蒸馏水。每天检测一次水质指标。

1.5 检测项目和方法

水温用YSI556MPS(美国产)多参数水质仪测定，NH－3－N、NO－2－N、NO－3－N、P03－4－P 等用 YSI9100(美国产)分光光度计测定，COD用碱性高锰酸钾法测定，底泥TN用半微量开氏法测定，底泥TP用酸容－钼锑抗比色法测定。

1.6 计算公式

去除率=(对照组－试验组)/对照组*100%;平均去除率=(对照组平均值－试验组平均值)/对照组平均值*100%;最高去除率=对照组与试验组同一天最大差值/对照组对应值*100%。

1.7 数据、图表处理

试验数据采用方差分析法(ANOVA)进行统计分析，显著性水平p设定为0.05，用Microsoft Excel 2003进行图表处理。

2 结果与分析

2.1 添加EM菌对海参养殖水体中的作用

室内试验:各试验组的NH3－N含量总体呈先升后降的趋势。Ⅰ组平均为1.48 mg/L，第5 d降至最低为1.00 mg/L;Ⅱ组平均为1.41 mg/L，第6 d降至最低为0.80 mg/L;Ⅲ组平均1.41 mg/L，第6 d降至最低为0.80 mg/L;Ⅳ组平均为1.17 mg/L，第6 d降至最低为 0.50 mg/L;Ⅴ组平均为1.30 mg/L，第 5 d降至最低为0.62 mg/L;Ⅵ组平均为1.21 mg/L，第6 d降至最低0.70 mg/L。对照组平均为1.90 mg/L，始终呈上升趋势。Ⅳ组NH3－N去除效果最好，去除率达73.68%，平均去除率为38.42%，试验组与对照组差异显著(P＜0.05)(图1)。

室内实验对照组NO－2－N的平均水平为0.44 mg/L，各试验组平均水平为0.34～0.39 mg/L，其中以Ⅴ组的降解效果最好，NO－2－N平均含量为0.34 mg/L，最低为0.25 mg/L。最高去除率为43.75%，平均去除率为22.73%，差异显著(P＜0.05)(图3)。室外池塘试验检测情况:试验池平均NH3－N水平为0.66 mg/L，总体呈下降趋势，第7 d降至最低为0.46 mg/L。对照池平均NH3－N水平为1.03 mg/L，且总体呈上升趋势。试验池平均去除率为35.92%，试验池与对照池差异极显著(P＜0.01)(图2)。

室内试验Ⅰ组 NO－3－N的平均值为0.31 mg/L，Ⅱ组为0.40 mg/L，Ⅲ组为0.40 mg/L，Ⅳ组为0.30 mg/L，Ⅴ组为0.38 mg/L，Ⅵ组为0.32 mg/L，对照组平均为0.58 mg/L。试验组与对照组差异不显著(P＞0.05)(图5)。

室外池塘试验情况:试验池平均NO－2－N水平为0.023 mg/L，总体呈下降趋势，第6 d降至最低为0.015 mg/L，对照池平均水平为0.037 mg/L，总体呈上升趋势。试验池对NO－2－N的平均去除率为37.84%，试验池与对照池总体差异极显著(P＜0.01)(图4)。

室外池塘试验情况:试验池平均NO－3－N含量为0.27 mg/L，对照池平均含量0.13 mg/L，随着试验进行，试验池NO－3－N升高极显著(P＜0.01)(图6)。

室内试验和池塘试验说明EM菌对NH3－N和NO－2－N有显著降解作用，这与曹煜成等［9］、孟睿［10］等、齐欣等［11］、沈南南等［12］、黄永春［13］和刘建勇［14］等的结果一致。

添加EM菌对P03－4－P的降解作用

室内试验情况:对照组P03－4－P平均检测值为0.12 mg/L，各试验组平均检测值在0.05～0.11 mg/L之间，显著均低于对照组(P ＜0.05)，其中Ⅳ组最低，平均为0.05 mg/L，最低为 0 mg/L(第 4、6、7d)，平均去除率为58.33%(图7)。

室外池塘试验情况:开始时对照池的P03－4－P为0.03 mg/L，试验池为0.07 mg/L，是对照池的2.33倍。试验结束时试验池P03－4－P平均水平为0.04 mg/L，对照池平均水平为0.02 mg/L，是对照池的2.00倍，试验池总体下降33.00%，差异显著(P＜0.05)(图8)。

室内外的试验结果证明，EM菌 对水体中的P03－4－P去除效果明显。这与曹煜成等［9］的结果一致。

2.3 添加EM菌对水体化学耗氧量(COD值)的影响

室内试验情况:对照组平均COD为4.65 mg/L，试验组平均COD在3.83－4.28 mg/L之间，各试验组均显著低于对照组(P＜0.05)。Ⅴ组最低，平均为3.83 mg/L，第6 d最低为3.12 mg/L，平均去除率为17.63%(图9)。

室外池塘试验情况:添加EM菌液的试验池平均COD水平显著低于对照池，且第2 d始呈缓慢下降趋势，第6 d降至最低。试验池开始时COD为6.43 mg/L，结束时为4.95 mg/L，平均5.24 mg/L，平均降低18.51%，而对照池总体无明显下降，添加EM对降低COD的效果极明显(P＜0.01)(图10)。

室内外试验均说明，EM 菌对降低 COD 值的效果显著。这与孟睿［10］等、齐欣等［11］、黄永春［13］、刘建勇［14］等的研究结果一致，但与沈南南等［12］、叶乐等［15］和马江耀等［16］的研究结果不同，沈南南等认为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis，BL)、荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulate，RC)和乳酸杆菌(Lactobacillus spp，LB)对凡纳滨对虾工厂化养殖水质各处理组中的P03－4－P、COD均无显著效果;叶乐等、马江耀等认为，光和细菌、EM菌降低COD效果皆不明显。这可能与不同试验者采用的试验菌株存在差异有关。

2.4 添加EM菌对底泥中TN值和TP值的影响

室内试验结果:Ⅰ组 TN 值为0.161 mg/L，Ⅱ组为0.172 mg/L，Ⅲ组为0.197 mg/L，Ⅳ组为0.160 mg/L，Ⅴ组为0.164 mg/L，Ⅵ组为0.200 mg/L，对照组为0.162 mg/L(图11)。

室内试验结果:Ⅰ组底泥中TP值为0.042 mg/L，Ⅱ组为0.041 mg/L，Ⅲ组为0.043 mg/L，Ⅳ组为0.042 mg/L，Ⅴ组为 0.043 mg/L，Ⅵ组为0.052 mg/L，对照组为0.042 mg/L(图12)。

各试验组TN、TP结果经方差分析表明，变化均不显著(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 添加EM菌液对改善养殖水体环境的效果

本研究发现，添加EM菌液对改善海参养殖水体环境具有良好效果，对于改善水体环境，降低氨氮等有毒有害物质，降低化学耗氧量等具有十分显著的效果。

EM菌是有益微生物的总称，它通过氧化、氨化、硝化、反硝化、硫化、解磷、固氮等作用，将动物排泄物、残饵、粪便等分解为二氧化碳(CO2)、硝酸盐(NO－3－)、磷酸盐(PO3－4－)、硫酸盐(S2－－)等，有效地降解有机污染物，改良水质，是物质循环不可缺少的环节［2－3］。

人们对于EM在水产养殖中的应用做了大量研究，王梦亮［4］用光和细菌(photossynthetic bacteria)使水体溶解氧(DO)增加了68%，化学耗氧(COD)下降了21%，氨氮(NH3－N)下降了58.7%，硝酸氮(NO－3－N)下降了29.4%，硫化物(S2－－)下降了77.4%。杨艳等［5］用巨大芽孢杆菌(megaterium)对养鱼水质进行了净化研究。刘慧玲［6］进行了光合细菌降解水体亚硝酸盐(NO－2－)的研究。NOGAMI［7］等探讨了有益菌在三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)中的应用，曹煜成等［8］研究了地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis strain)对草鱼养殖水体的改善，都取得了良好效果。

海参对许多药物都较敏感，应急反应强烈，若用药不当，极易引起身体溶解、生长停滞或死亡。在海参养殖中须尽量避免或减少药物使用，因此，充分利用EM菌综合改善和调节海参养殖水环境意义重大。

3.2 EM菌液对海参养殖水体中含氮物的改良效果

通过室内和室外池塘试验发现，EM菌对NH3－N、NO－－2N、PO3－4－P、COD等指标皆有明显的去除效果。但是，NO－3－N的室内试验与室外池塘试验结果不一致，室内试验中NO－3－N的变化不明显，而室外添加EM菌液的试验池塘中，NO－3－N非但没有降低，反而升高幅度显著(P＜0.01)，这可能与试验池溶氧充足，而室内试验门窗关闭，溶氧偏低有关。在氧气充足的情况下，好氧细菌活跃，硝化作用强烈，NH4+－N、NO－2－N在硝化细菌的作用下转化为NO－3－N较彻底，因而，形成 NO－3－N较高浓度的积累［17］。刘福军、胡文英［18］在研究光合细菌对盐碱地池塘水质改良时也发现了NO－3－N升高的情况。

3.3 EM菌液对海参养殖池底泥TN、TP降解效果不明显的原因

各试验组底泥中的TN和TP变化不显著(P＞0.05)，分析其中的原因，一是与试验时间较短有关，EM菌液的作用还没有完全发挥出来。二是与EM菌的使用方法有关，我们采用的是泼洒法，这种方法方便快捷，较适合于对溶解或凝聚于水体中污染物的降解，而对底泥中污染物降解的效果不如底施法好。

3.4 EM菌的适宜浓度及使用周期

本研究发现，室内各试验组施加EM菌液后，除了对底泥中TN、TP在的效果不明显外，其它NH3－N、PO3－4－P等指标皆以Ⅳ组(添加浓度为4.0×109cfu/m3)为最好，Ⅴ组(5.0×109cfu/m3)对 NO－2－N和COD两项指标的去除效果较好。方云东［19］等对EM菌在南美白对虾养殖中的应用研究结果表明，添加EM菌液浓度为2 mg/L的综合净水效果最好，但对EM菌的有效微生物含量没有提及。陆家昌等［20］研究认为，枯草芽孢杆菌投放浓度为1.25×104cfu/mL时，对水体COD、NH3－N、NO－2－N的降解效果最好。

本研究结果表明，一般在添加EM菌液5～7 d后便会出现拐点，张明磊等［21］在研究光合细菌对盐碱地水质的改善作用时发现，8 d左右出现拐点。综合试验研究结果并结合生产实际认为，每7～10 d使用一次EM菌原液，每次使用的有效微生物含量为4.0～5.0×109cfu/m3是较适宜的。沈南南等研究认为，微生态制剂的使用并非浓度越高越好，也不是时间越短越好，7 d左右较适宜［12］。当然，使用周期和使用量与池塘水质状况、底质状况、负载量等因素密切相关，况且不同研究者采用的微生物制剂的有效微生物组成、含量、生理活性、生态特点各异，不能一概而论。

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