EM复合菌剂与水蕹菜对草鱼养殖池的净化效果研究

康银+王晓清

基金项目：湖南省农业科技支撑重点资助项目（2011NK2010）

*通讯作者，Email：wangxiao8258@126.com，肖光明3，杨虎城1，曾丹1（1.湖南农业大学动物科学技术学院，中国 长沙410128;2.湖南省水产高效健康生产协同创新中心，中国 常德415000;

3.湖南省畜牧水产局，中国 长沙410000）

摘要为改善草鱼养殖池塘水质，研究了EM复合菌剂与水蕹菜对草鱼养殖池的净化效果.结果表明：净化处理30 d后，水蕹菜处理组对草鱼养殖池的净化处理效果最好，且与EM菌剂联合使用有增强的效果，对氨氮、亚硝酸盐、总磷的去除率分别为86.21%，50%，77.78%，且氨氮和总磷的去除率显著高于EM菌剂处理组和对照组;EM菌处理组的氨氮、亚硝酸盐、总磷的去除率分别为36.08%，50%和54.29%，显著高于对照组.且两处理组均能提升草鱼养殖水体的溶氧量，并且能稳定pH值.

关键词养殖池;水质;净化

中图分类号X522文献标识码A文章编号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

草鱼 （Ctenopharyngodon idellus） 在我国渔业经济中有着举足轻重的地位.由于我国目前池塘养殖生产高度集约化，高密度养殖使底泥和水体中的营养盐和有机物浓度升高，水体透明度下降，从而引起一系列的问题，严重影响养殖动物的生存与生长[1].目前，国内外用于养殖水净化处理的方法大致可分为物理、化学和生物三类.其中，生物方法是指通过选择和培育有益和高效的生物种类——微生物或自养性植物，来吸收水中的营养物质，防治残饵和多余肥料及养殖动物排泄物积累所引起的水质败坏，从而使得精养池塘生态系统沿着改善水质、提高鱼产力等良性方向发展.较之前两者，生物方法净化水体不会引起二次污染，且能逐渐修复被破坏的水体生态平衡，是目前养殖水处理最可取，也是最具发展前景的方法.

微生物制剂亦称益生菌，以复合微生物制剂作用效果最佳.在众多复合微生物制剂中，EM菌 （Ecological Microorganisms） 应用比较广泛，由光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌群、醋酸杆菌等5个科10个属80多种厌氧性或嫌氧性正常微生物复合培养而成[2]，兼具多种有益菌的净化能力.水蕹菜， 又名空心菜、藤菜，对N和P等的去除效果较好[35]，生长快，一年可多次采收，不仅净化水质，还可以食用，具有一定的经济价值[67].本研究选取EM菌和水蕹菜作为养殖水体净化的生物种类，通过监测草鱼养殖池内的氨氮、亚硝酸盐、总磷的去除率和溶解氧、pH的变化，比较分析EM菌和水蕹菜对氮、磷、亚硝酸盐的去除和水体净化能力，以期为池塘健康养殖提供科学参考.

湖南师范大学自然科学学报第38卷第6期康银等：EM复合菌剂与水蕹菜对草鱼养殖池的净化效果研究1材料与方法

1.1试验池塘

湖南省岳阳湘阴县黄龙生态健康养殖有限公司草鱼养殖池塘，共9口，每口池塘面积均为6 667 m2（10亩），池塘水深3 m.

1.2试验用鱼

采取草鱼、青鱼、鲢鱼和鳙鱼混养的方式，每口池塘投放草鱼 （53.0±5.0 g） 10 000尾，青鱼（100.0±56 g）400尾，鲢鱼（300±6.4 g）1 200尾，鳙鱼（250±5.3 g）400尾.

1.3试验用的EM菌与水蕹菜

从市场购得水产专用EM菌种，参照EM菌原液制备方法制作原液，每1 kg原液加入1 kg红糖和5 kg水密封发酵2 d制作完成.按EM原液量计每口池塘投放10 kg，每隔15 d施加一次.

试验开始前一天，在3口草鱼养殖池中利用浮床技术套种约666.7 m2（1亩）水蕹菜，栽种约50 株/m2，分成10块均匀分布于水体中.

1.4试验分组与方法

试验时间：2013年8月15日～9月14日，共31天.试验分为水蕹菜组、EM菌组和对照组，每个处理设3个重复.

试验头3 d，每天在0：00，6：00，12：00，16：00，18：00和20：00这6个时间点进行观测，并在第2天的18：00对水蕹菜组和EM菌组进行泼洒EM菌处理，观测其在72 h内和泼洒EM菌前后各水质指标的变化情况.接下来分别在第8天，第16天，第24天，第31天的16：00采集水样，观测水质的变化情况，且对EM处理组在第16天18：00再进行第二次泼洒EM菌的处理.每个池塘在上层0.5 m处和下层2 m处采集水样，分别测定pH，氨氮 （AN）质量浓度，亚硝酸盐 （NIT）质量浓度，总磷 （TP）质量浓度，溶解氧 （DO）质量浓度等，并取其平均值为最终数据，样品的分析方法与保存方法均参照国家标准方法测定[8].

1.5数据分析

试验结果以“平均值±标准差”表示，采用 SPSS17.0 软件进行单因素方差分析 （oneway ANOVA），使用LSD法多重比较检验.文中图表采用Origin8.0软件绘制.

去除率=[（空白对照组平均值-试验组平均值）/空白对照组平均值]×100%.

2结果分析

2.1EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池氨氮 （AN） 的去除效果

草鱼养殖池氨氮 （AN） 质量浓度ρ变化情况见图1.从图1A可以看到，试验头3 d连续72 h的测定中，每天ρ（氨氮）最高点出现在6：00，最低点出现在18：00.在3个16：00的试验结果中，水蕹菜组ρ（氨氮）从第1天0.87 mg·L-1下降到第2天0.68 mg·L-1，去除率达到21.84%，其他组变化不明显;第3天16：00（泼洒EM菌后）水蕹菜组的ρ（氨氮）下降最快，去除率为73.56%，EM菌处理组的去除率为37.11%，对照组的去除率为0.统计分析后认为，各试验组在进行泼洒EM菌处理后短期内对氨氮去除率差异显著 （P<005）.

图1EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池的氨氮 （AN） 去除效果（A. 连续72 h; B. 连续31 d）

Fig.1Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal ammonia nitrogen（A. for 72 h， B.  for 31 d）从图1B可以看出，连续31 d的测定中， EM菌处理组在第3天（进行第一次泼洒EM菌处理后）去除速度较快，第8天和第16天趋于平缓，且在第16天进行第二次泼洒EM菌处理后表现出同样的变化趋势;水蕹菜处理组在第3天（结合泼洒EM菌处理后）表现出最快的去除速度，之后去除速度缓慢.各处理组31 d后的去除率，水蕹菜处理组为86.21%，EM菌处理组为36.08%，对照组为23.96%.统计分析后认为，31 d后各试验组对氨氮去除率差异显著 （P<0.05）.

2.2EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池亚硝酸盐 （NIT） 的去除效果

草鱼养殖池亚硝酸盐 （NIT） 质量浓度ρ变化情况见图2.从图2A可以看到，试验3 d连续72 h的测定中，每天ρ（亚硝酸盐）的变化趋势不明显且维持在较低的水平.对比3个16：00的结果，第1天与第2天水蕹菜处理组ρ（亚硝酸盐）都为0.02 mg·L-1，EM菌处理组ρ（亚硝酸盐）均为0.03 mg·L-1，无明显变化;第3天16：00（泼洒EM菌后）水蕹菜处理组的ρ（亚硝酸盐）下降到0.01 mg·L-1且稳定在较低的水平，EM菌处理组的ρ（亚硝酸盐）也下降到0.01 mg·L-1，但之后有回升的趋势.

图2EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池的亚硝酸盐 （NIT） 去除效果（A. 连续72 h; B. 连续31 d）

Fig.2Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal nitrite（A. for 72 h， B. for 31 d）从图2B可以看出，连续31 d的测定中， EM菌处理组在第3天（第一次进行泼洒EM菌处理后 ）去除亚硝酸盐的速度最快，第8天和第15天又回升到与对照组平行的状态，第二次泼洒EM菌后去除速度有所提高，第24天去除率为75%，第31天稳定在这个水平.水蕹菜处理组在第3天（结合泼洒EM菌处理后）表现出较快的去除速度，之后去除速度平缓，在第二次泼洒EM菌后又加快，第24天去除率达到97%，第31天回到75%.各处理组试验31 d的去除率，水蕹菜处理组为75%，EM菌处理组为75%，对照组为50%.统计分析后认为，31 d两处理组与对照组对亚硝酸盐去除率差异显著 （P<0.05）.

2.3EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池总磷 （TP） 的去除效果

草鱼养殖池总磷 （TP） 质量浓度ρ变化情况见图3.从图3A可以看到，试验3 d连续72 h的测定中，每天ρ（总磷）最高点出现在6：00，最低点出现在18：00.在3个16：00的试验结果中，水蕹菜处理组ρ（总磷）从第1天0.36 mg·L-1下降到第2天0.25 mg·L-1，去除率为30.56%，3个处理组表现出的去除效果基本一致.第3天（泼洒EM菌后）EM菌处理组和对照组的ρ（总磷）基本一致，水蕹菜处理组的去除率继续升高到44.44%;泼洒EM菌后每日最高点（6：00），水蕹菜处理组和EM菌处理组的ρ（总磷）均上升且超过对照组.

图3EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池的总磷 （TP） 去除效果（A. 连续72 h; B. 连续31 d）

Fig.3Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal total phosphorus（A. for 72 h， B. for 31 d）从图3B可以看出，连续31 d的测定中， EM菌处理组总体的去磷效果与对照组相近.水蕹菜处理组在第3天（结合泼洒EM菌处理后）表现出较快的去除速度，之后去除速度逐渐变慢.各处理组试验31 d的去除率，水蕹菜处理组为77.78%，EM菌处理组为54.29%，对照组为41.67%.统计分析后认为，31 d后各试验组对总磷去除率差异显著 （P<005）.

2.4EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池pH值的影响

草鱼养殖池pH值变化情况见图4.从图4A可以看到，第2天的16：00 3个处理组pH值基本一致，最低点出现在6：00，平均为6.78;最高点出现在16：00，平均为7.56.第2天18：00对EM菌处理组和水蕹菜处理组都泼洒EM菌，此时EM菌处理组pH值大幅度升高到7.9，水蕹菜处理组pH值小幅度升到7.43，且均比对照组pH值 （6.91） 高.第3天与第2天对比EM菌处理组pH值下降速度最快 （7.66→6.99），水蕹菜处理组次之 （7.51→7.04），对照组则几乎保持在7.6不变，统计分析后认为，各试验组结果差异显著 （P<005）.

图4EM菌和水蕹菜对草鱼养殖池pH值的影响（A. 连续72 h; B. 连续31 d）

Fig.4Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on pH （A. for 72 h， B. for 31 d）从图4B可以看出，连续31 d的测定中，经过小幅波动后，水蕹菜处理组pH值稳定在7.16左右，EM菌处理组pH值为7.28，对照组pH值为7.67.统计分析后认为，31 d后各试验组结果差异显著 （P<0.05）.

2.5各处理31 d水质指标结果显著性比较

从表1可以看到净化处理31 d后，水蕹菜处理组对草鱼养殖池的净化处理效果最好，且与EM菌剂联合使用有增强的效果，与对照组差异显著 （P<0.05）.与溶氧量的初始值 （6.25 mg·L-1）对比，水蕹菜处理组和EM菌处理组溶氧量分别上升20.16%和16.96%，对照组则为14%.

表1各处理31 d水质指标比较

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

处理ρ（氨氮）/（mg·L-1）ρ（亚硝酸盐）/（mg·L-1）ρ（总磷）/（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对照0.73±0.09c0.023±0.01b0.21±0.06c7.13±047a7.67±0.67c注：同行数据肩标有相同小写字母表示差异不显著 （P>0.05），不同小写字母表示差异显著 （P<0.05）.

3讨论

3.1高等水生植物在净化水体中的应用

本试验选用的高等水生植物水蕹菜，在去除水体有害物质和改善水质方面表现出较好的效果.水蕹菜处理组在未泼洒EM菌前，已经对氨氮、亚硝酸盐、磷表现出去除作用，经过EM菌处理后，去除效果最佳，最终去除率分别达到86.21%，75%，77.78%.同时，本试验中水蕹菜也表现出较强的稳定水体pH值的作用，对于溶氧量的提高强于EM菌组.袁冬海等[12]也研究了应用固定化微生物与水生生物联用对水体富营养化的净化效果，富营养水体的TP平均去除率为45.0%.本试验TP去除率为75%，这可能是由于微生物附着量和水蕹菜覆盖密度不同等原因造成.对水蕹菜栽植密度，宋超等[13]研究表明在集约化养殖池塘中采用浮床栽培水蕹菜能够有效控制池塘中的氮和磷，并且水蕹菜浮床覆盖率为10%和15%的处理组的经济效益低于覆盖率为20%的池塘.但也有研究认为，当水蕹菜浮床覆盖率达到一定程度时，由于植物“水呼吸”作用的存在，会与鱼类和其他水生生物竞争水体中的溶解氧[14]，并且水蕹菜浮床覆盖率的增加不利于溶氧的修复[15]，所以10%覆盖率的水蕹菜可达到较好的调节水质的效果.王忠全等[16]研究6种常见适于水栽植物美人蕉、凤眼莲、水花生、水蕹菜、水浮莲、香蒲对污染水体的净化能力，在水培条件下处理含苯胺、N废水，其中水蕹菜去除苯胺的能力最强，且显著大于其他5种植物.各植物去除效果不同，是因为不同的植物种类生长速率不同，对营养物质的需求和吸收能力不同，对微生物生长的促进作用也不同.因此，在修复净化富营养化水体时，应针对不同环境，从净化能力、抗逆性、综合利用价值及美化景观等方面综合考虑水生植物类型的选取，尽量做到多种植物合理搭配，形成一定的净化层次，提高并稳固修复效果.就本试验结果来看，水蕹菜可达到较高的净化水体的能力，并具有好收割、可食用、绿色无污染等优点，有很大的推广价值.

3.2EM菌的作用及适宜的施用方法

采用单一微生物菌种来控制、净化水质的方法都存在一定的局限性[17].而复合微生物中的光合细菌、硝化细菌、芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等都参与有机物的降解过程，它们发挥氧化、氨化、亚硝化、硝化、硫化、固氮等作用，分泌胞外酶素，消除水体中的有机物、NH3和H2S等有害物质，间接增加水体中的溶氧量，改善水体质量.本次试验共泼洒EM菌两次，均在短期内对水质的调节效果好，而7 d后各水质指标有不同程度的回升.同时，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，泼洒后一天就能表现出很强的去除效果，之后氨氮质量浓度逐渐回升，最终去除率为36.08%，较水生植物的去除效果弱，但与丁学锋等[9]的研究结果相近;在去除亚硝酸盐方面，最终的净去除率为25%，比盖建军等[10]报道的亚硝酸盐去除率1125%效果好.这可能是由于本试验池塘的亚硝酸盐质量浓度不高;在泼洒处理后一天的6：00 ρ（总磷）表现出增加的态势，这可能是由于EM菌中的聚磷菌在厌氧的状态下释磷多，而在好氧的状态下吸磷多，因而在泼洒EM菌后，聚磷菌在晚上低氧的情况下开始作用，从而产生磷增多的现象[9].而最终的去磷效果不佳，与对照组几乎一致.国内也有学者认为，EM菌是水溶性液体，单独作用水体对磷的去除率不高[11].本试验结果也表明在有水蕹菜作为载体进行EM菌处理时，就表现出非常显著的去除效果，且去除速度最快.所以，EM菌的施用应以7 d为周期，配合栽种高等水生植物提高其覆着量，从而达到多重净化的效果.

4结论

本研究比较了水蕹菜与EM复合菌剂对于草鱼养殖池的净化处理效果.结果表明：利用水蕹菜与EM菌共同处理对草鱼养殖池的净化效果最好.水蕹菜对于氨氮、总磷的去除效果显著高于EM菌组，且在稳定pH值与增加溶解氧，保持良好的水体环境方面也表现出最佳的效果.EM菌则在短期内表现出较好的净化水体的作用，且有载体水蕹菜的情况下覆着效果好，进而净化效果佳.

参考文献：

[1]BOYD C E. Practical aspects of chemistry in pond aquaculture [J]. Prog FishCulturist， 1997，59（2）：8593.

[2]朱亮，汪岁羽，朱雪诞，等. EM 菌富集培养基及降解污水试验研究[J].河海大学学报， 2002，30（2）：68.

[3]ENDUT A， JUSOH A， ALI N， et al. Effect of flow rate on water quality parameters and plant growth of water spinach （Ipomoea aquatica） in an aquaponic recirculating system [J]. Desalin Water Treat， 2009，5（13）：1928.

[4]李今，吕田，华江环.人工浮床水培空心菜生长特性及其在养殖废水净化中的应用[J].湖南师范大学自然科学学报， 2014，37（2）：2227.

[5]黄靖，林惠凤，朱联东，等. 浮床水培蕹菜的生物学特征及水质净化效果[J]. 环境科学与管理，  2008，33（12）：9294.

[6]林东教，唐淑军，何嘉文，等. 漂浮栽培蕹菜和水葫芦净化猪场污水的研究[J]. 华南农业大学学报，2004，25（3）：1417.

[7]秦伯强. 富营养化湖泊开敞水域水质净化的生态工程试验研究[J]. 环境科学学报， 2007，27（1）：14.

[8]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法[M].4版. 北京： 中国环境科学出版社， 2002.

[9]丁学锋，蔡景波， 杨肖娥，等. EM菌与水生植物黄花水龙联合作用去除富营养化水体中氮磷的效应[J]. 农业环境科学学报， 2006，25（5）：13241327.

[10]盖建军，矫新明，陈焕根，等. 4种微生态制剂对养殖水质的影响[J]. 现代农业科技， 2013（10）：255256.

[11]孟范平，李科林，吴晓芙，等. 有效微生物群对生活污水中有机物的降解能力研究[J]. 中南林学院学报， 1997，17（4）：813.

[12]袁冬海，席北斗，王京刚，等. 固定化微生物水生生物强化系统在前职库示范工程中的应用[J]. 环境科学研究， 2006，19（5）：4548.

[13]宋超，裘丽萍，瞿建宏，等. 池塘循环水养殖模式下养殖面积与净化面积的配比关系研究[J].中国农学通报， 2012，28（29）：147151.

[14]李晓莉，张世羊，陶玲，等. 基于生物塘处理的不同水交换率对池塘水质及鲫鱼生长的影响[J].水处理技术， 2012，38（12）：8589.

[15]苏志烽，缪为民，袁新华，等. 两种净化方式对养殖池塘主要水质因子的影响[J].中国农学通报， 2008，24（6）：482486.

[16]王忠全，温琰茂，黄兆霆，等. 几种植物处理含重金属废水的适应性研究[J]. 生态环境， 2005，14（4）：50544.

[17]赵楠楠，赵华章.沉积型微生物燃料电池对模拟湖泊水中磷的去除[J].湖南科技大学学报：自然科学版， 2015，30（3）：114118.