养殖水体的生物修复技术

针对海水养殖业的环境问题，许多研究者从不同角度进行了许多探讨，并提出了很多切实可行的措施，如多元立体综合生态养殖、海洋牧场化、轮换养殖、集约化养殖等，其中利用生物修复技术，特别是利用微生物降解污染物的能力来控制和改善养殖环境，也是重要措施之一。

生物修复技术是根据生态毒理学和营养动力学基本原理，利用生物修复受污染环境或消除环境中的污染物。一般包括微生物和植物修复技术。生物修复技术所利用的生物基本上无副作用，有些还具经济价值。如接种光合细菌、克隆菌、益生菌等有益菌，当有益细菌成为水中优势菌种后可控制病菌繁殖，达到防病治病的作用。如对有机物具有降解作用的微生物，可降解养殖水体中氨态氮或亚硝基态氮的硝化细菌，对养殖环境致病性细菌有裂解作用的噬菌体和蛭弧菌等，通过生物工程技术对所分离的微生物进行筛选、发酵、组合等，可得到能有效改善养殖环境的复合微生态制剂。当前，国际上利用大型海藻和经济动物混养和套养的生态养殖模式也受到推崇。充分利用微生物的生理功能和可修饰性特点进行生物修复是发展的必然趋势，单一菌剂和复合菌剂、单功能菌剂和多功能菌剂的成功研制与施用奠定了生物修复的基础。随着代谢工程、生物技术、发酵工程与微生物工程的进一步发展，结合纳米技术和分子生物学相关知识、生物修复与理化方法相结合的综合技术研究以及污染的资源化和生物修复的产业化，可以预见，微生物对海水养殖环境的生物修复技术的研究与开发具有极其广阔的前景，应用将会越来越广泛，会带来更大的经济效益和社会效益。

在养殖过程中常采用换水、曝气、投放药物等这些传统的减少氨氮及亚硝氮污染的方法，不仅成本高、操作费时费力、作用效果持续时间短而且在使用上具有极大的局限性。因此寻求新型健康的养殖模式，开发具有水质改良作用的环保型产品成为水产养殖领域的热点。微生态制剂（probiotics），也叫活菌制剂或生菌剂，是指运用微生态学原理，利用对宿主有益无害的益生菌或益生菌的促生长物质，经特殊工艺制成的制剂，具有成本低、无药物残留、无毒副作用、无抗药性等优点，可以用来改善养殖生态环境、净化水质、作为饲料添加剂等广泛应用于水产养殖业、农业、医药保健和食品等各领域，成为替代抗生素较为理想的产品。微生态制剂不仅可以改善养殖生物体内的微生态平衡，刺激机体免疫系统，拮抗致病微生物，从而减少病害的发生，促进养殖生物的生长发育；还能降解污染的有机废物，净化养殖水质，改善养殖生态环境，使水产养殖业向着良性循环方向发展。

海水养殖中的常用微生态制剂可分为单一菌群微生态制剂和复合微生物制剂两大类。目前，在海水养殖中常使用的有益微生物主要有芽孢杆菌（Bacillus）、乳酸杆菌（Lactobacillus）、双歧杆菌（Bifidobacterium）、酵母菌（Saccharomyces）、假单胞菌（Pseudomonas）以及光合细菌（photosynthetic bacteria）、反硝化细菌（denitrifying bacteria）、硝化细菌（nitrifying bacteria）等，其中光合细菌、芽孢杆菌、反硝化细菌、硝化细菌作为微生态制剂在水产养殖水质改良中应用最为广泛。

（1）光合细菌。

光合细菌是一种以光为能源、以二氧化碳或有机物为碳源进行营养繁殖的微生物，产品性状为紫红色液体。其主要营养成分为粗蛋白、脂肪、维生素B族、无机盐类、可溶性糖、粗纤维、叶酸、辅酶Q，并含有类胡萝卜素、促生长因子、促免疫因子等生理活性物质，广泛适用于城市污水的净化和鱼、虾、鳖、蟹、贝类等水产动物的养殖。光合细菌在水产养殖中常作为水质净化剂。利用光合细菌净化虾池水质，N可下降77.8%，溶氧量提高84.8%，固定化光合细菌在鱼池中除氨率达90%以上，明显高于游离光合细菌的除氨率。光合细菌作为养殖水质净化剂，目前国内外均已进入生产应用阶段。在日本、东南亚各国和我国的养鱼池和养虾池，均已较普遍地投放光合细菌作为改善水质的净化剂。

（2）芽孢杆菌。

芽孢是芽孢杆菌特有的结构，其主要特点是抗性强，对高温、紫外线、干燥、辐射、有毒化学物质等有较强的抵抗力。由于芽孢具有厚而含水量低的多层结构，所以折光性强、对染料不易着色，在孢子状态下稳定性好，耐氧化、耐挤压、耐高温，如枯草芽孢杆菌一般在95℃下处理5min后，89%的细胞仍能保持存活。此外，芽孢杆菌还能够产生多种消化酶（如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、糖化酶）和多种维生素（如尼克酸、叶酸、烟酸，维生素B1、B2、B6、B12），提高鱼体的免疫功能。芽孢杆菌在水产养殖中的水质调节上也发挥着重要的作用。它能迅速降解进入养殖池的有机物，包括鱼的排泄物、残饵、浮游藻类尸体和底泥，使之生成硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等无机盐类，有效降低水中COD、BOD的含量，使水体中的氨氮（NH4＋-N）、亚硝酸氮（NO2-N）、硫化物浓度降低，从而有效地改良水质，避免有机物在养殖池的沉积，维持良好的水域生态环境。用芽孢杆菌对海底堆积物、鱼池的底泥进行分解净化，效果良好。向罗非鱼养殖水体中每隔25d添加1次以芽孢杆菌为主的微生物复合菌剂，能明显改善水质条件，有效降低氨氮和亚硝酸盐浓度，营造良好的水色，促进罗非鱼的生长。

（3）硝化细菌。

主要特性是生长速率低，具有好氧性、依附性和产酸性。其大部分种类是专一的化能自养菌，能利用氨氮或亚硝态氮获得合成反应所需的化学能。硝化细菌已经比较广泛地应用于水产养殖中，人们普遍利用硝化细菌来降低养殖水体中或养殖废水中氨氮和亚硝酸氮的含量，从而达到改善养殖水体水质和净化养殖废水的目的。李长玲等在奥尼罗非鱼苗的培育体中引入不同浓度的硝化细菌以改善水质，提高罗非鱼鱼苗的抗逆性，当硝化细菌的浓度在100CFU/L时，氨氮的含量相对于对照组降低了25.05%，亚硝酸氮的含量则降低了45.16%，COD值降低了12.33%；鱼苗的培育成活率相对于对照组提高7.58%，体长增长22.18%，体重增加46.15%。在工厂化养殖澳洲银鲈过程中，可通过提前投放硝化细菌和以7～10d的时间间隔定期向水体中补充硝化细菌来缓解氨氮和亚硝酸氮的积累，改善养殖环境。由于硝化细菌含有维生素B1、B2、B6、B12、泛酸及生物碱，对鱼体保持鲜艳体色也会产生积极的影响。通过试验研究还发现，硝化细菌对预防细菌性肠炎病的发生有明显的作用。

（4）EM菌调节水质的应用。

EM是有益微生物群的英文缩写，它由光合细菌、乳酸菌、放线菌等多种微生物复合培养而成。EM菌不含任何污染物和化学有害物，可用于水产养殖，对改善水质、提高成活率和相对生长率、降低发病率、提高水产品品质有明显作用。在2个养虾池中每隔15d喷洒EM菌液11.25L/hm2表明：EM菌能够有效降解氨氮、亚硝酸盐、硫化物、COD，能增加溶解氧，稳定酸碱度，而一次喷洒11.25L/hm2 EM菌液，可使虾池保持良好水质超过15d。微生态制剂是当前在水产养殖中水质调节上应用较广泛的调水药物，这些微生态制剂都是绿色、无残留的无公害产品，有的单独使用，有的是几种一起组成EM菌，在无公害水产品养殖中起着重要作用，在水产养殖业和废水处理中具有广阔的应用前景；但由于这些微生态制剂在水产养殖上还处于初步应用阶段，实际应用中水体环境复杂，其应用效果有待进一步研究。