宋光同 錢方平 樂平義

摘要：2016年6月3—10日研究EM菌對野外蝦塘環(huán)境因子（氨氮含量、亞硝態(tài)氮含量、pH值、透明度、葉綠素a含量、溶解氧含量）和浮游生物（浮游植物、輪蟲、枝角類、橈足類）群落的影響。結(jié)果表明，EM菌劑顯著增加了水體的透明度，提高了葉綠素a、溶解氧含量，顯著降低了氨氮、亞硝態(tài)氮含量，對pH值的影響不顯著。試驗期間蝦塘出現(xiàn)的浮游生物包括整齊盤星藻（Pediastrum integrum）、新月藻（Closterium venus）、尖細柵藻（Scenedesmus acuminatus）、綠色裸藻（Euglenophyta viridis）、小顫藻（Oscillatoria tenuis）、方形臂尾輪蟲（Brachionus quadridentatus）、角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）、剪形臂尾輪蟲（Brachionus forficula）、熱帶龜甲輪蟲（Keratella tropica）、長三肢輪蟲（Filinia longiseta）、真翅多肢輪蟲（Polyarthra euryptera）、發(fā)頭裸腹溞（Moina irrasa）、蚤狀溞（Daphnia pulex）、短尾秀體溞（Diaphanosoma brachyurum）、僧帽溞（Daphnia cucullata）、中華窄腹劍水蚤（Limnoithona sineseis）、廣布中劍水蚤（Mesocyclops leuckarti）、無節(jié)幼體（Nauplius）。統(tǒng)計分析顯示，EM菌劑顯著提高了藻類（除新月藻）和輪蟲的密度，但對枝角類和橈足類的影響不顯著。

關(guān)鍵詞：EM菌;青蝦;環(huán)境因子;浮游生物群落

中圖分類號： S966.12 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0183-06

伴隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，不斷加深的集約化養(yǎng)殖在極大提升水產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，對池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生影響[1]，養(yǎng)殖活動產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水對水體生態(tài)系統(tǒng)的損傷已成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一[2-3]。

自Kozasa將益生菌應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖以來[4]，由比嘉照夫開發(fā)出的EM（effective microorganisms）菌因無毒、無副作用、無殘留等諸多優(yōu)點[5]，在水產(chǎn)動物營養(yǎng)、疾病防治、養(yǎng)殖水體水質(zhì)改良等方面起到十分重要的作用[6-9]，已成為發(fā)展綠色養(yǎng)殖和替代抗生素首推的飼料添加劑和水體改良劑之一[10-12]。在蝦類養(yǎng)殖中，EM菌劑能提高蝦苗的成活率和生長率，增強其對疾病的抵抗力[13-14]。

已有的研究表明，EM菌劑能明顯降低對蝦池中氨氮含量、亞硝酸鹽氮含量、化學需氧量（COD）和硫化物含量[15-16]，穩(wěn)定pH值[17]，并增加水中溶解氧含量[18]。這些研究大多集中在EM菌劑對水體理化指標的影響方面，很少關(guān)注EM菌劑可能引起浮游生物群落動態(tài)的變化。浮游生物各類群（浮游植物、輪蟲、枝角類、橈足類）在水生生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)傳遞、能量流動中具有十分重要的功能[19]，這些類群通過生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)機制對養(yǎng)殖水體的水質(zhì)產(chǎn)生穩(wěn)定而持久的作用[20]，因此研究EM菌劑對池塘水質(zhì)和浮游生物群落的影響具有重要意義。

本研究擬在青蝦養(yǎng)殖池塘中施用EM菌劑，探究EM菌劑對水質(zhì)和浮游生物群落的影響，以期為養(yǎng)殖水體的綜合調(diào)控提供參考，并為池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的生態(tài)恢復和生物操縱（biomanipulation）提供支持[21]。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本研究在安徽省南湖蝦業(yè)科技發(fā)展有限責任公司的青蝦育苗塘進行。試驗前連續(xù)3 d對10口青蝦育苗塘進行水質(zhì)分析，分析內(nèi)容包括氨氮含量、亞硝態(tài)氮含量、pH值、透明度、葉綠素a含量、溶解氧含量，選取其中水質(zhì)無顯著差異的4口蝦塘開展試驗，施用EM菌后，連續(xù)5 d進行水質(zhì)分析，同時采集浮游生物（浮游植物、輪蟲、枝角類、橈足類）樣品，在實驗室內(nèi)進行種類鑒定并計數(shù)，以探究EM菌對水質(zhì)各參數(shù)及浮游生物群落的影響。

1.2 EM菌

EM菌購自江西省南昌市億隆達生物科技開發(fā)有限公司，為黃褐色液體，有酸甜、發(fā)酵味，規(guī)格為1 kg/瓶，產(chǎn)品主要成分為益生菌復合菌群、蛋白質(zhì)、氨基酸、生物酶、果糖核酸、多種微量元素和促生長因子，有效活菌數(shù)≥5×109 CFU/mL。使用量為15 kg/hm2，加水稀釋20倍，全池均勻潑灑。

1.3 試驗池塘選擇

蝦塘為標準塘口，面積均為0.35 hm2，水深約1 m，池塘其他條件及養(yǎng)殖模式、管理方法一致。由于試驗在生產(chǎn)單位的蝦塘開展，為了防止對生產(chǎn)單位的生產(chǎn)活動產(chǎn)生較大的影響，池塘選擇分2步：首先對10口池塘進行連續(xù)3 d的水質(zhì)指標檢測，結(jié)束后對水質(zhì)指標進行多重比較（LSD），選取水質(zhì)指標都沒有顯著差異的池塘開展試驗。在選取的4口池塘中，1口作為對照，另外3口作為處理組即1個處理（1口作為對照，處理組設3個重復）。

根據(jù)水質(zhì)指標的分析結(jié)果，對4口蝦塘進行編號，1、2、3號為處理組，自2016年6月6日開始施用EM菌劑，4號塘作為空白對照，施用等體積的水。

1.4 水體環(huán)境因子監(jiān)測分析

水質(zhì)監(jiān)測指標包括氨氮（NH3-N）含量、亞硝態(tài)氮（NO2--N）含量、pH值、透明度（SD）、葉綠素a（Chl a）含量、溶解氧含量，其中SD用塞奇氏圓盤現(xiàn)場測定[22]，葉綠素a含量用丙酮萃取分光光度法[23]在實驗室測定，其他指標應用美國產(chǎn)YSI professional plus多參數(shù)測定儀現(xiàn)場測定。

1.5 浮游生物樣品采集、處理與分析

2016年6月3—10日每天采集野外樣品。定性樣品用25號浮游生物網(wǎng)大范圍拖撈獲得;定量標本用2 500 mL采水器于3個深度（0、0.5、1.0 m）各采水5 000 mL混和后經(jīng)孔徑為25 μm的篩絹過濾收集，浮游植物立即用魯哥氏液固定，浮游動物立即用5%的福爾馬林溶液固定，實驗室內(nèi)靜置沉淀48 h后，收集沉淀物并濃縮至30 mL。藻類、輪蟲、枝角類和橈足類計數(shù)采用1 mL計數(shù)框，在OLYMPUS顯微鏡下全片計數(shù)，取3片計數(shù)的平均值作為浮游生物的密度（橈足類分幼體和成體分別計數(shù)）。浮游植物種類鑒定參照文獻[24]，輪蟲的種類鑒定參照文獻[25]，枝角類的鑒定參照文獻[26]，橈足類鑒定參照文獻[27]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 16.0軟件進行方差分析（ANOVA）和多重比較（LSD），用Excel 2010進行圖表處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體環(huán)境因子

試驗期間4個蝦塘水體的環(huán)境因子變化見圖1。除了pH值外，空白對照池塘（編號為4的蝦塘）其他環(huán)境因子的監(jiān)測值均與施用EM菌的1、2、3號蝦塘有較大差異。統(tǒng)計分析結(jié)果（表1）顯示，在施用EM菌之前，4口蝦塘的氨氮含量、亞硝態(tài)氮含量、pH值、透明度、葉綠素a含量、溶解氧含量監(jiān)測值均無顯著差異（P>0.05），而施用EM菌后，除pH值外，環(huán)境因子監(jiān)測值在1、2、3號池塘間無顯著差異，而1、2、3號池塘均與4號池塘有顯著差異。 EM菌劑顯著增加了水體的透明度（P<0.05），提高了葉綠素a、溶解氧含量（P<0.05），顯著降低了氨氮、亞硝態(tài)氮含量（P<0.05），但對pH值的影響不顯著（P>0.05）。

2.2 浮游生物

試驗期間浮游生物樣品共鏡檢出5種浮游植物，分別是整齊盤星藻（Pediastrum integrum）、新月藻（Closterium venus）、尖細柵藻 （Scenedesmus acuminatus）、綠色裸藻（Euglenophyta viridis）、小顫藻（Oscillatoria tenuis）;共鑒定出7種輪蟲，分別是方形臂尾輪蟲（Brachionus quadridentatus）、角突臂尾輪蟲（B. angularis）、剪形臂尾輪蟲（B. forficula）、熱帶龜甲輪蟲（Keratella tropica）、長三肢輪蟲（Filinia longiseta）、真翅多肢輪蟲（Polyarthra euryptera）;檢出4種枝角類，分別是發(fā)頭裸腹溞（Moina irrasa）、蚤狀溞（Daphnia pulex）、短尾秀體溞（Diaphanosoma brachyurum）、僧帽溞（Daphnia cucullata）;發(fā)現(xiàn)2種橈足類，分別是中華窄腹劍水蚤（Limnoithona sineseis）、廣布中劍水蚤（Mesocyclops leuckarti），試驗期間無節(jié)幼體（Nauplius）一直出現(xiàn)。

試驗期間4個蝦塘浮游生物各類群的種類和密度如表2所示，浮游生物各類群的群落動態(tài)見圖2。由圖2可見，在施用EM菌以前（3～5日），4個蝦塘的浮游植物各個種類的密度變化差別不大，但施用EM菌以后（6～10日），1、2、3號蝦塘各種藻類和輪蟲的密度出現(xiàn)了較4號池塘更快的增長趨勢，而3號和4號蝦塘枝角類密度變化不明顯，8日后，明顯低于1號和2號蝦塘;橈足類2、3、4號蝦塘變化不明顯，8日后，明顯高于1號蝦塘。

多重比較（LSD）結(jié)果（表2）顯示，在施用EM菌劑之前，4個蝦塘中的整齊盤星藻、新月藻、尖細柵藻、綠色裸藻、小顫藻以及方形臂尾輪蟲、角突臂尾輪蟲、剪形臂尾輪蟲、熱帶龜甲輪蟲、長三肢輪蟲、真翅多肢輪蟲的密度無顯著差異，但施用EM菌之后，除新月藻外，其他藻類和輪蟲的密度在1、2、3號池塘顯著高于4號池塘（P<0.05）。相對于藻類和輪蟲，4個池塘中枝角類和橈足類密度在施用EM前后的變化趨勢并不明顯;施用EM菌后，3號和4號蝦塘枝角類密度大體低于1號和2號蝦塘， 2、3、4號蝦塘橈足類密度大體高于1號蝦塘。

由表2可知，EM菌劑明顯提高了藻類和輪蟲的密度，但對枝角類和橈足類的影響整體不顯著（P>0.05）。

3 討論

3.1 EM菌對環(huán)境因子的影響

許多研究表明，EM菌劑對養(yǎng)殖水體水質(zhì)具有凈化和改良作用，主要體現(xiàn)在降低氨氮、亞硝酸鹽含量[28-39]以及提高溶解氧含量[40-45]、增加透明度[41]、穩(wěn)定pH值[46-49]等方面。

3.1.1 EM菌對氨氮、亞硝態(tài)氮含量的影響 徐琴等使用4種微生態(tài)制劑處理對蝦育苗水體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微生態(tài)制劑能有效降低NH4+-N和NO2--N含量[29]，王路平等在蝦塘水體中施用EM菌也得到同樣的結(jié)果[30]。本研究表明，EM菌顯著降低了蝦池氨氮、亞硝態(tài)氮含量，與上述研究結(jié)果一致。有學者認為，EM菌能夠降低水體氨氮含量是因為EM菌能直接影響水中和氮循環(huán)有關(guān)的細菌數(shù)量，促進水體的氮循環(huán)，從而降低水體NH3-N、NO2--N含量[31-32]，不僅如此，EM菌還能降解蝦塘有機廢物，使水體環(huán)境穩(wěn)定[28-30]。同樣的結(jié)論在海水養(yǎng)殖中也被報道，EM菌顯著降低了海參養(yǎng)殖池的氨氮、亞硝酸鹽含量[33]。在生活污水處理中也發(fā)現(xiàn)，EM菌不僅能去除污水中氮，還能減少磷的含量[34]，但不建議單獨使用EM菌液，因為EM菌液是水溶性液體，若缺乏載體，對氮、磷的去除率不高[35]。研究發(fā)現(xiàn)，為EM菌提供載體能獲得更好的水質(zhì)改良效果。康銀等用水蕹菜作為載體，與EM復合菌劑聯(lián)合處理養(yǎng)殖池水體結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該處理對氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率分別為 86.21%、50.00%、77.78%[36]。因此在藻菌共生理論下建立的菌藻載體系統(tǒng)無論在城鎮(zhèn)污水處理還是養(yǎng)殖水體改良上均體現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。EM菌和小球藻聯(lián)合處理水體，獲得了更好的去除氮磷的效果[37-38]。研究表明，在凡納濱對蝦養(yǎng)殖池引入波吉卵囊藻和微綠球藻，EM菌對水質(zhì)改良的效果更顯著[39]。

3.1.2 EM菌對溶解氧含量、葉綠素a含量和透明度的影響 許多學者報道，EM菌增加了水體透明度并提高了溶解氧含量和葉綠素a含量[40-43]，本研究與上述研究結(jié)果一致。這3個環(huán)境因子都得到提升的原因可能存在一定的因果關(guān)系。白維東等研究發(fā)現(xiàn)，施用EM菌后成魚池溶解氧含量提高了11.2%，這可能與水體透明度和葉綠素a含量變化都有關(guān)聯(lián)性[40]。研究發(fā)現(xiàn)，EM菌能去除高達74%的懸浮物[41]，使得水體透明度增加，能接受更多的陽光照射;EM菌還能有效調(diào)節(jié)養(yǎng)殖池藻類群落環(huán)境[42]，保持水體的藻類穩(wěn)定[43]，穩(wěn)定的藻類接受更多的陽光能更多地進行光合作用，進而釋放更多的氧氣，從而提高了水體的溶解氧含量[44]。

有學者報道的EM菌對溶解氧含量的影響與上述結(jié)果有差異，張明磊等的研究顯示，施用EM菌后水體中的溶解氧含量呈先降后升現(xiàn)象，其原因可能是EM菌液中含有部分基質(zhì)，基質(zhì)的氧化分解要消耗溶解氧，另外EM菌在水中生長繁殖也消耗溶解氧，所以溶解氧含量下降;而隨著EM菌對有機物的降解，有機耗氧量下降，溶解氧又開始上升[45-46]。而馬江耀等的研究結(jié)果顯示，EM原液對溶解氧含量無顯著影響[47]，研究結(jié)果不一致的原因有待進一步研究。

3.1.3 EM菌對pH值的影響 關(guān)于EM菌對水體pH值的影響，以往的研究結(jié)果不盡一致，甚至出現(xiàn)相反的結(jié)論。張明磊等研究顯示，EM菌對水質(zhì)的pH值有一定降低作用[45]。劉其芝等認為，EM菌對甲魚養(yǎng)殖水體的pH值有一定的降低，但降低的幅度仍在適宜范圍內(nèi)[46]。但馬江耀等通過研究認為，EM菌原能顯著提高水體pH值[47]，與上述結(jié)論差異較大。

本研究結(jié)果表明，EM菌施用前和施用后，試驗塘和對照蝦塘的pH值沒有顯著的差異（P>0.05），這與孟睿等的研究結(jié)果[48-49]一致，他們認為，在養(yǎng)殖水體中EM菌對pH值的影響不顯著，因為在污水處理中發(fā)現(xiàn)，pH值的調(diào)節(jié)對EM菌處理污水的能力影響不大，EM菌對污水pH值的影響也不大[48-49]。

3.2 EM菌對浮游生物群落的影響

本研究中，4個蝦塘中的整齊盤星藻、新月藻、尖細柵藻、綠色裸藻、小顫藻的密度在施用EM菌前無顯著差異，但施用EM菌之后，除新月藻外，1、2、3號池塘各種藻類的密度顯著高于4號池塘，EM菌劑還顯著提高了輪蟲的密度，但相對于藻類和輪蟲，施用EM菌前以及施用EM菌后4個池塘中枝角類和橈足類密度的變化趨勢并不明顯;但施用EM菌后，處理組蝦塘和對照組蝦塘的枝角類和橈足類密度變化的規(guī)律性不強，可能與蝦塘本身條件存在差異以及天氣變化有關(guān)。

3.2.1 EM菌對浮游植物的影響 關(guān)于EM菌對藻類影響的研究報道較多，但結(jié)論不盡一致。張慶等研究表明，復合微生物能有效保持水體中穩(wěn)定的藻類組成[43]，而張玲華等研究表明，復合微生物制劑能有效調(diào)節(jié)養(yǎng)殖池藻群環(huán)境，抑制有害藻類生長[42]。陳書秀等研究發(fā)現(xiàn)，EM菌對金藻、硅藻、綠藻的生長都有一定的促進作用，且對金藻及硅藻生長的促進作用更加顯著，二者的生長率提高20%～50%[50]。而葉秋雯在實驗室內(nèi)的研究表明，EM菌中的部分菌種具有明顯的抑藻作用，發(fā)現(xiàn)具有高熱穩(wěn)定性的胞外分泌物能產(chǎn)生抑藻效應，初步確定含有芳香環(huán)的酸性物質(zhì)是抑制藻類生長的原因之一，并推測該活性物主要是通過破壞葉綠素而達到抑藻效果的[51]。

有的學者認為，EM菌對藻類增殖的影響與藻的種類、菌液濃度和施用時間長短都有關(guān)。陳小晨等研究結(jié)果顯示，少量的光合細菌液對小球藻和銅綠微囊藻的生長具有促進作用，大量的光合細菌液對銅綠微囊藻的生長有明顯的抑制作用，而對小球藻的影響不顯著[52]。王平等研究表明，在EM處理的前期（2～3 d）藻類生物量出現(xiàn)一定程度的反彈性增長，但最終對于葉綠素a和藻類生物量可達較高的去除率，并認為，反彈的原因可能與藻類的生物沉降和繁殖補償有關(guān)[53-54]。

本研究中EM菌顯著增高了蝦塘藻類的密度，并且葉綠素a含量也顯著的提高，與上述研究結(jié)果不盡相同，究其原因可能與試驗條件（野外或室內(nèi)）、試驗時間長短（初期或長期）、EM菌成分（有效成分種類或含量）等因素有關(guān)。關(guān)于EM菌對浮游植物的影響及其機制有待進一步研究。

3.2.2 EM菌對浮游動物的影響 國內(nèi)關(guān)于EM菌對浮游動物影響的研究有一些報道。蘇躍中等研究表明，光合細菌和脫氮菌對褶皺臂尾輪蟲（B.plicatilis）的增殖具有明顯的促進作用[55]。王鑒等發(fā)現(xiàn)，添加光合細菌明顯地提高了輪蟲的增殖率，并認為，光合細菌有大量的維生素B12和生物素，與單細胞藻類所含營養(yǎng)成份較好互補，進而促進輪蟲的生長和繁殖[56]。對于枝角類來說，研究發(fā)現(xiàn)，光合細菌對枝角類增殖作用的影響取決于濃度，低濃度沒有顯著影響，而高濃度具有抑制作用[57-58]。對于橈足類來說此類研究更少，張錫佳等發(fā)現(xiàn)，在池塘中施用EM菌復合菌液單胞藻，能明顯提高橈足類和多毛類幼體等浮游生物的數(shù)量[59]。本研究結(jié)果表明，施用EM菌顯著地提高了輪蟲的密度，但4個池塘中EM菌施用前后枝角類和橈足類密度和生物量的變化趨勢并不明顯。與上述研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因可能在于研究周期的長短。因為輪蟲的世代時間短，在研究期間（3～10 d）發(fā)生多個世代演替，因此密度增長的效果能明顯表現(xiàn)出來，而枝角類和橈足類的世代時間較長，在研究期間密度變化難以表現(xiàn)出來或者表現(xiàn)的不夠明顯。

從群落尺度上研究EM菌對浮游生物群落影響的報道并不多見。劉福軍等在低洼鹽堿地池塘中施用光合細菌后，促進了浮游植物中藍藻門、綠藻門、隱藻門、裸藻門的數(shù)量和生物量的增長[60]，而硅藻門生物量有所下降，但小型種類增加;枝角類、輪蟲（尤其小型輪蟲）密度增長明顯;橈足類和原生動物密度表現(xiàn)出下降的趨勢。

關(guān)于EM菌對于養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的影響，須要從更大尺度上進行相對較長時間的研究，因為浮游生物的種類演替、密度和生物量上的動態(tài)需要一定的時間才能表現(xiàn)出來。然而從群落結(jié)構(gòu)尺度上的研究并不多見。EM菌對浮游生物群落結(jié)構(gòu)的影響整體上表現(xiàn)為數(shù)量增加而生物量下降的趨勢，大多浮游生物種類趨于小型化，在一定程度上增加了養(yǎng)殖對象有效的天然餌料資源，從而對池塘的浮游生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了調(diào)整并優(yōu)化的效果[60]。筆者認為，對于此類問題可以不限于從浮游生物的分類群（taxonomic group）角度開展研究，還可以從功能群（functional group）的角度去開展更深入的研究，此類研究不僅可以闡釋在益生菌影響下浮游生物的動態(tài)和變化規(guī)律，還能為養(yǎng)殖水體的生物操縱和生態(tài)恢復提供參考。

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