有效微生物(EM)在水產養殖中的應用及機理

蔣海濱，蔡 娟，肖玉冰，馮 騫

(1. 寧波市環境局環境工程技術評估中心，浙江寧波 315010;2. 浙江省環境保護科學設計研究院，浙江杭州 310007 3. 河海大學淺水湖泊綜合治理與資源開發教育部重點實驗室，江蘇南京 210098;4. 河海大學環境學院，江蘇南京210098)

有效微生物(effective microorgan，EM)是日本琉球大學比嘉照夫教授等［1，2］于20 世紀80 年代初研制的微生物復合制劑。該制劑由光合細菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌等［3］5 科10 屬80 余種有益微生物，按科學比例混合發酵培養而成，因其微生物種群豐富、數量巨大、結構復雜、性能穩定，自研制成功以來在農業生產、環境保護等諸多領域得到了較為廣泛的研究和應用。相關研究證實科學使用EM 制劑，不僅有助于環境中有效微生物的生長，促進特定功能菌群的生長、繁殖和代謝，實現生態環境質量的改善(如分解有機物、消除惡臭、降低氨氮及硫化氫濃度等)，還能保持或恢復微生物群體的生態平衡，增強植物的抗病力和免疫力。

水產養殖是農副業生產的重要組成部分［4］。在水產養殖的過程中，未經處理的養殖廢水排入周邊水體，會導致受納水體水質惡化，而高密度養殖造成餌料、藥物過量使用，也會加劇養殖水體環境的惡化，造成水產品患病或死亡、降低產品品質、影響食用安全［5］。因此，保障養殖水體水質，改善養殖產品質量，就成為水產養殖中的關鍵環節。EM 作為一種高密度的微生物復合制劑，不含任何化學有害物質，投加到水體中能夠調節微生物菌群結構，在凈化水質的同時改善水產品質量，因而在水產養殖領域也得到了一定的應用［6-8］。但目前關于EM 在水產領域的研究和應用，多集中于投加效果的評估，對水產養殖領域應用EM 的主要影響因素尚未有效總結和歸納，也未能清晰闡明EM 在水產養殖過程中的作用機理。鑒此，本文擬在收集國內外相關研究的基礎上，通過水產養殖中EM 應用的對比，探討EM 在水產養殖過程中的作用機理，分析水產養殖領域應用EM 的主要因素及影響，為EM 在水產養殖中的應用提供指導。

1 EM 在水產養殖中的作用機理

在水產養殖的過程中，餌料、水生動物的排泄物及動植物尸體等，會隨著養殖時間的增長而在養殖水體中逐漸累積。這些污染源沉降到底泥后，在缺氧條件下會由底泥中的微生物發酵分解，產生氨氮、硫化氫、有機酸、胺類等物質，引起水質惡化。與此同時，惡化的水體環境又打破了原有的生態平衡，使浮游植物及水生植物失去功效，破壞了食物鏈，能量從餌料直接流向養殖生物，給有害細菌、病毒的大量繁殖創造了有利的條件，增大了水產品的患病率。養殖系統惡化示意圖如圖1 所示。

圖1 養殖系統惡化示意圖Fig.1 Deterioration of Aquaculture Farming System

在水產養殖過程中應用EM，既能夠改善水質、恢復食物鏈，還能增強養殖生物的抗病力、提高成活率。

1.1 改善水質

EM 擴散到養殖水體中，可以很好地分解殘余餌料、養殖生物排泄物以及動植物尸體等，使之轉化為二氧化碳或甲烷同時用于生長和繁殖［9］;通過固氮、光合、硝化反硝化等作用有效地將氨氮、硫化氫等［10］有害物質合成自身物質，降低BOD、COD、N、P，去除臭味，提高水體透明度等，達到凈水功效。另外分解產生的小分子無機物可以促進浮游植物、水生植物等的光合作用或抑制一些有害微生物的好氧分解活動從而間接地起到增加水中溶解氧的作用。EM 水質凈化過程如圖2 所示。

圖2 EM 水質凈化示意圖Fig.2 Water Purification Effect of EM

邢華等［11］使用EM 進行直投處理養殖廢水，48 h 后透明度提高148.48%，DO 提高240%。黃永春［12］用EM 處理養蝦水體，DO 提高11.0%，COD降低8.0%，氨氮含量降低20.7%，亞硝酸氮含量降低10.0%。此外，在中華絨螯蟹、鰻鱺、石龜等［13］特種水產品的養殖中應用EM 的嘗試也證實，EM 能有效改善水體中pH 和DO，降低氨氮、亞硝酸氮等有害物質的含量，在不換水或少換水的情況下即可保持養殖池的良好環境。

1.2 恢復食物鏈

EM 將有機物等分解成小分子無機物可以促進單細胞藻類的繁殖。水體中的浮游植物特別是浮游單細胞藻類(綠藻、硅藻等)利用EM 分解排泄物、殘餌以及動植物殘體等有機物轉變的簡單化合物及無機元素作為自己的營養物質，在EM 的理化和高效化的作用下繁殖起來。而單細胞藻類及EM 菌團可以作為浮游動物的餌料，養殖生物又可以浮游動物、浮游植物及EM 菌團為食，從而在養殖系統中形成以浮游動植物、養殖生物等為主體的食物鏈，擴大了養殖生物的餌料來源，恢復了食物鏈，使生態系統保持穩定。EM 恢復食物鏈如圖3 所示。

圖3 EM 恢復食物鏈示意圖Fig.3 Food Chain Restoration by EM

1.3 改善養殖產品質量

EM 可以增強養殖生物的抗病力、提高成活率。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(如乳酸桿菌等)，從而提高養殖生物抗體水平或巨噬細胞的活性，刺激免疫系統增強。另一方面，EM 本身為有益微生物群體，其形成優勢種群后，快速繁殖，通過競爭機制或產生具有抑菌、殺菌作用的抗生素，抑制有害菌的生長，減少發病率，提高成活率。

EM 可以提高養殖生物對飼料的利用率和擴大飼料來源，促進養殖生物的生長。一方面EM 能很好分解飼料中的粗纖維、木質纖維等物質，使之更容易被養殖生物吸收消化，從而提高飼料的消化吸收率，降低飼料系數。另一方面，菌體本身就含有較多的優良蛋白質、豐富的維生素、氨基酸組成和生長促進因子，養殖生物食用菌體后可以更好地生長;通過食物鏈的恢復，浮游動植物可以為養殖生物提供豐富的餌料，從而使得餌料來源擴大。

黃文芳等［14］發現使用EM 可使豐產鯽魚成活率提高12%。馬超［15］研究表明對蝦養殖中采用EM，對蝦成活率提高了23.08%，餌料系數下降9.4%，利潤提高16.11%，同時異養菌、弧狀菌等有害細菌分別減少40%、7.8%，光合菌和放線菌等有益微生物增加顯著;青蝦養殖池塘中應用EM，每畝產量增加了15.9 kg，增幅達到46%，商品率達74.5%。劉國慶等［16］在水貂生產中，通過在飼料中添加EM 菌，將水貂死亡率降低至50%，體重提高了5%，飼料轉化率也提高了4.2%。黎建斌［17］在溫室石龜養殖中通過投加EM 菌劑使稚龜增重率最高達到了58.3%。黃博等［18］在羅非魚的養殖中，也得到了類似的結果，通過投加EM，羅非魚的成活率較對照組提高了12.75%，體重日均凈增量提高了56.25%，餌料用量降低了31.87%。

2 EM 在水產養殖應用中主要影響因素

2.1 EM 原液與EM 發酵液的影響

在水產養殖中使用EM 時，可以選擇購買EM菌種，然后進行復壯培養后獲得EM 發酵液，將發酵液稀釋后進行投放;也可以選擇直接購買EM 菌液后稀釋到一定濃度進行投放［19］。一般說來，在實際使用過程中，當用量較大時，采用發酵稀釋液較為經濟;當用量比較少時，一般將購買的EM 原液進行稀釋后直接使用。

使用EM 發酵液相對于EM 原液來說，可節約成本。但是對于二者的使用效果并沒有進行相關對比研究。根據對黃永春等［12，15］的工程實踐，比較EM 原液和EM 發酵液的處理效果如圖4(a)所示。由圖4(a)可知在水產養殖上使用EM 發酵液或EM 原液都能達到一定的改善水質和促進養殖生物生長的效果。EM 原液和發酵液對溶解氧、氨氮和產量的改善百分數分別為11%、21%、9.3%和48%、57%、46%。從改善程度上來看，使用EM發酵液要比使用EM 原液效果好，這可能是由于商品EM 原液中的微生物活性不如發酵過的菌液，且商品EM 原液中實際活菌數與出廠時相比可能有所減少，從而導致使用效果有一定的差異［20］。因此，在實際應用中采用EM 發酵液可達到更好的效果。

圖4 EM 在水產養殖上應用的主要影響因素Fig.4 Main Influence Factors of EM Applying in Aquaculture

2.2 EM 投加方式的影響

EM 主要有兩種投加方式用于水產養殖:一是直投法，將EM 菌液全池潑灑;二是拌料投喂法，即將EM 與飼料拌合后進行投喂。全池潑灑，對水質(以氨氮為例)有較好的改善作用，而對養殖生物的促進不大;拌料投喂對養殖生物的促進作用明顯，伍莉等［12，14，21］對鯽魚養殖采用拌料投喂EM，凈增重提高55%左右。在水產養殖中采用全池潑灑和拌料投喂結合的方式，既能明顯改善水質、減少換水次數，又能很好地促進生長等，不同投加方式對養殖效果對比如圖4(b)所示。

由圖4(b)可知將EM 進行全池潑灑，EM 可于短時間內在污染水體中迅速繁殖，EM 直接作用于水體，對污染物進行高效分解，抑制病原微生物和有害物質，調節生態環境，提高水中的溶解氧，促進養殖生態系統中的正常菌群和有益藻類活化生長，保持水體生態平衡，從而改善水質;拌入飼料中進行投喂，可直接增強養殖生物的吸收功能和防病抗病能力，促進其健壯成長。因此，在水產養殖上，聯合使用全池潑灑和拌料投喂可以達到很好的改善水質、提高養殖生物成活率、降低餌料系數的效果，提高效益。

2.3 EM 用量影響

2.3.1 飼料添加量

飼料添加量一般按EM 菌液重占飼料重的百分數來確定。目前研究實踐中采用的添加量在1% ～8%范圍內變化，但是大多數在2% ～6%范圍內。根據對大口鲇、鯽魚以及羅非魚養殖的相關研究實踐［21，22］統計，可得投加量對養殖效果的影響，如圖4(c)所示。由圖4(c)可知隨著飼料添加量從2%增加至6%，養殖生物增重率提高的百分數也相應從1% ～12.8%增至11% ～82.7%，其中對鯽魚的促進作用最為顯著。在三者的養殖中，EM 投加量從2% 增至4% 的改善效果的增長速率均要比從4%增至6%時的改善效果的增長速率大。故可認為EM 飼料添加量在2% ～6%都是可以很好地促進養殖生物生長的，綜合經濟和效益兩方面，可以采用4%左右的飼料添加量。

2.3.2 全池潑灑量

養殖過程中用100 ～200 倍EM 原液稀釋液或500 倍發酵液稀釋液均勻潑灑水面，可以有效改善水質。一般按每667 m2水面潑灑EM 的質量計，為1 ～1.5 kg［19］，如圖4(d)所示。在羅非魚的養殖中，當潑灑量為1.0、2.0 和3.0 kg/畝時，隨著投加量的增加，養殖生物生長促進作用先增強而后穩定，水體中氨氮改善效果反而有所降低，最佳投加量為1.0 ～2.0 kg/畝。因此，EM 投加量應適當，不宜過大，否則EM 菌過多，其生長繁殖過多消耗溶解氧，使得水質變壞。適宜投加量為1 ～1.5 kg/畝，具體養殖生物和水質不同，可適當進行調整。投加周期可為每月2 ～3 次，水質較差時可縮短投加周期。

3 總結與展望

EM 技術能起到很好的凈化水質、改善養殖環境、提高養殖產量的作用;菌體本身來自大自然，與水體自然環境相容性較好，不會帶來二次污染，并且可減少抗生素濫用問題，對水產養殖具有積極意義。目前，對EM 的作用機制分析、應用范圍和處理效果研究在不斷拓展。今后對EM 在水產養殖中的研究重點應綜合多方面因素(如水質狀況、養殖生物生長情況、EM 與飼料的搭配比例、氣候條件等)來研究EM 的最佳作用條件，如最佳投加量、投加周期、投加方式等，使EM 中各種有益菌發揮最大性能。提高EM 處理效果(如EM 固化［23，24］和EM-水生植物強化系統［25］)的研究也可以促進水產養殖健康持續發展。

［1］趙健亞，周為琴，郭玉華. 有效微生物的組成特性及其應用［J］.廣東飼料，2004，13(6):17-19.

［2］Li W. J.，Ni Y. Z.. Effective microorganisms research and its application［J］. Chinese Journal of Ecology，1995，14 (5):58-62.

［3］Fatunbi A. O.，Ncube L.. Activities of Effective Microorganism(EM)on the Nutrient Dynamics of Different Organic Materials Applied to Soil［J］ American-Eurasian Journal of Agronomy，2009，2(1):26-35.

［4］ Zhou Qunlan，Li Kangmin，Jun Xie. Role and functions of beneficial microorganisms in sustainable aquaculture ［J］.Bioresource Technology，2009，100(22):3780-3786.

［5］Subasinghe R. P.. Epidemiological approach to aquatic animal health management:opportunities and challenges for developing countries to increase aquatic production through aquaculture［J］.Preventive veterinary medicine，2005，67(2):117-124.

［6］王艷池，王宇.有益微生物在水產養殖上的應用［J］.河北漁業，2011，26(10):60-61.

［7］陳琴，張敏.EM 在水產養殖中的應用［J］. 漁業現代化，2002，30(3):20-22.

［8］Subasinghe R. P.，Curry D.，McGladdery S. E.，et al. Recent technological innovations in aquaculture ［M］. FAO:Fisheries Circular，2003.

［9］S. Karthick Raja Namsivayam，G. Narendakumar，J. Arvind Kumar. Evaluation of effective microorganism (EM)for treatment of domestic sewage［J］. Journal of Experimental Sciences，2011，22(7):30-32.

［10］Chen S.J.，Hsieh L.T.，Hwang W.I.，et al. Abatement of Odor Emissions from Landfills Using Natural Effective Microorganism Enzyme［J］. Aerosol and Air Quality Research，2003，31(1):87-99.

［11］邢華，潘良坤.有效微生物直投法處理養殖污水的研究［J］.中國水產，2004，47(12):82-83.

［12］黃永春.有效微生物菌群對養蝦水體細菌生態和水質的影響［J］.廣東海洋大學學報. 2009，29(1):44-48.

［13］石和榮，林敏.益生菌的應用對鰻鱺池塘水質變化的影響［J］.水產養殖，2010，31(9):26-29.

［14］黃文芳，劉琳，李小波，等. EM 對水質和魚苗養殖的改善［J］.水產科技，2001，18(1):22-23.

［15］馬超.EM 在青蝦養殖池塘中的應用試驗［J］. 江西水產科技，2011，38(1):27-31.

［16］劉國慶，魏亞松，劉坤，等.復合有益微生物在水貂生產中的應用試驗［J］.中國動物保健，2012，3(14):12-15.

［17］黎建斌.EM 在溫室養龜中的運用效果［J］.內陸水產，2003，28(10):28-29.

［18］黃博，操向文，甘西.EM 技術在奧尼羅非魚養殖的應用效果研究［J］.內陸水產，2009，34(8):48-51.

［19］鄧厚群.EM 原露在水產養殖中的應用［J］.農村新技術，2009，27(12):26.

［20］陳超然，陳萱，陳昌福.在水產養殖中使用微生物活菌制劑應注意的問題［J］.水產養殖，2004，25(7):27.

［21］伍莉，陳鵬飛.微生態制劑低大口鰱和鯽魚生長劑血液指標的影響［J］.西南師范大學學報，2007，32(1):82-86.

［22］張相君，張廷軍. EM 生物菌液在池塘養魚生產應用試驗報告［J］.黑龍江水產，2010，29(1):16-20.

［23］黃運紅，龍中兒，許楊.有效微生物群固定化的初步研究［J］.江西師范大學學報，2009，33(5):529-532.

［24］毛雪慧，徐明芳，劉輝.復合固定化光合細菌及其處理養魚水的效果［J］.生態科學，2009，28(1):38-42.

［25］吳偉，瞿建宏，王小娟，等.水生植物-微生物強化系統對日本沼蝦養殖水體的生物凈化［J］. 生態與農村環境學報，2011，27(5):108-112.