EM復合菌劑與水蕹菜對草魚養殖池的凈化效果研究

康銀+王曉清

基金項目：湖南省農業科技支撐重點資助項目（2011NK2010）

*通訊作者，Email：wangxiao8258@126.com，肖光明3，楊虎城1，曾丹1（1.湖南農業大學動物科學技術學院，中國 長沙410128;2.湖南省水產高效健康生產協同創新中心，中國 常德415000;

3.湖南省畜牧水產局，中國 長沙410000）

摘要為改善草魚養殖池塘水質，研究了EM復合菌劑與水蕹菜對草魚養殖池的凈化效果.結果表明：凈化處理30 d后，水蕹菜處理組對草魚養殖池的凈化處理效果最好，且與EM菌劑聯合使用有增強的效果，對氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率分別為86.21%，50%，77.78%，且氨氮和總磷的去除率顯著高于EM菌劑處理組和對照組;EM菌處理組的氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率分別為36.08%，50%和54.29%，顯著高于對照組.且兩處理組均能提升草魚養殖水體的溶氧量，并且能穩定pH值.

關鍵詞養殖池;水質;凈化

中圖分類號X522文獻標識碼A文章編號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

草魚 （Ctenopharyngodon idellus） 在我國漁業經濟中有著舉足輕重的地位.由于我國目前池塘養殖生產高度集約化，高密度養殖使底泥和水體中的營養鹽和有機物濃度升高，水體透明度下降，從而引起一系列的問題，嚴重影響養殖動物的生存與生長[1].目前，國內外用于養殖水凈化處理的方法大致可分為物理、化學和生物三類.其中，生物方法是指通過選擇和培育有益和高效的生物種類——微生物或自養性植物，來吸收水中的營養物質，防治殘餌和多余肥料及養殖動物排泄物積累所引起的水質敗壞，從而使得精養池塘生態系統沿著改善水質、提高魚產力等良性方向發展.較之前兩者，生物方法凈化水體不會引起二次污染，且能逐漸修復被破壞的水體生態平衡，是目前養殖水處理最可取，也是最具發展前景的方法.

微生物制劑亦稱益生菌，以復合微生物制劑作用效果最佳.在眾多復合微生物制劑中，EM菌 （Ecological Microorganisms） 應用比較廣泛，由光合菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌群、醋酸桿菌等5個科10個屬80多種厭氧性或嫌氧性正常微生物復合培養而成[2]，兼具多種有益菌的凈化能力.水蕹菜， 又名空心菜、藤菜，對N和P等的去除效果較好[35]，生長快，一年可多次采收，不僅凈化水質，還可以食用，具有一定的經濟價值[67].本研究選取EM菌和水蕹菜作為養殖水體凈化的生物種類，通過監測草魚養殖池內的氨氮、亞硝酸鹽、總磷的去除率和溶解氧、pH的變化，比較分析EM菌和水蕹菜對氮、磷、亞硝酸鹽的去除和水體凈化能力，以期為池塘健康養殖提供科學參考.

湖南師范大學自然科學學報第38卷第6期康銀等：EM復合菌劑與水蕹菜對草魚養殖池的凈化效果研究1材料與方法

1.1試驗池塘

湖南省岳陽湘陰縣黃龍生態健康養殖有限公司草魚養殖池塘，共9口，每口池塘面積均為6 667 m2（10畝），池塘水深3 m.

1.2試驗用魚

采取草魚、青魚、鰱魚和鳙魚混養的方式，每口池塘投放草魚 （53.0±5.0 g） 10 000尾，青魚（100.0±56 g）400尾，鰱魚（300±6.4 g）1 200尾，鳙魚（250±5.3 g）400尾.

1.3試驗用的EM菌與水蕹菜

從市場購得水產專用EM菌種，參照EM菌原液制備方法制作原液，每1 kg原液加入1 kg紅糖和5 kg水密封發酵2 d制作完成.按EM原液量計每口池塘投放10 kg，每隔15 d施加一次.

試驗開始前一天，在3口草魚養殖池中利用浮床技術套種約666.7 m2（1畝）水蕹菜，栽種約50 株/m2，分成10塊均勻分布于水體中.

1.4試驗分組與方法

試驗時間：2013年8月15日～9月14日，共31天.試驗分為水蕹菜組、EM菌組和對照組，每個處理設3個重復.

試驗頭3 d，每天在0：00，6：00，12：00，16：00，18：00和20：00這6個時間點進行觀測，并在第2天的18：00對水蕹菜組和EM菌組進行潑灑EM菌處理，觀測其在72 h內和潑灑EM菌前后各水質指標的變化情況.接下來分別在第8天，第16天，第24天，第31天的16：00采集水樣，觀測水質的變化情況，且對EM處理組在第16天18：00再進行第二次潑灑EM菌的處理.每個池塘在上層0.5 m處和下層2 m處采集水樣，分別測定pH，氨氮 （AN）質量濃度，亞硝酸鹽 （NIT）質量濃度，總磷 （TP）質量濃度，溶解氧 （DO）質量濃度等，并取其平均值為最終數據，樣品的分析方法與保存方法均參照國家標準方法測定[8].

1.5數據分析

試驗結果以“平均值±標準差”表示，采用 SPSS17.0 軟件進行單因素方差分析 （oneway ANOVA），使用LSD法多重比較檢驗.文中圖表采用Origin8.0軟件繪制.

去除率=[（空白對照組平均值-試驗組平均值）/空白對照組平均值]×100%.

2結果分析

2.1EM菌和水蕹菜對草魚養殖池氨氮 （AN） 的去除效果

草魚養殖池氨氮 （AN） 質量濃度ρ變化情況見圖1.從圖1A可以看到，試驗頭3 d連續72 h的測定中，每天ρ（氨氮）最高點出現在6：00，最低點出現在18：00.在3個16：00的試驗結果中，水蕹菜組ρ（氨氮）從第1天0.87 mg·L-1下降到第2天0.68 mg·L-1，去除率達到21.84%，其他組變化不明顯;第3天16：00（潑灑EM菌后）水蕹菜組的ρ（氨氮）下降最快，去除率為73.56%，EM菌處理組的去除率為37.11%，對照組的去除率為0.統計分析后認為，各試驗組在進行潑灑EM菌處理后短期內對氨氮去除率差異顯著 （P<005）.

圖1EM菌和水蕹菜對草魚養殖池的氨氮 （AN） 去除效果（A. 連續72 h; B. 連續31 d）

Fig.1Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal ammonia nitrogen（A. for 72 h， B. ?for 31 d）從圖1B可以看出，連續31 d的測定中， EM菌處理組在第3天（進行第一次潑灑EM菌處理后）去除速度較快，第8天和第16天趨于平緩，且在第16天進行第二次潑灑EM菌處理后表現出同樣的變化趨勢;水蕹菜處理組在第3天（結合潑灑EM菌處理后）表現出最快的去除速度，之后去除速度緩慢.各處理組31 d后的去除率，水蕹菜處理組為86.21%，EM菌處理組為36.08%，對照組為23.96%.統計分析后認為，31 d后各試驗組對氨氮去除率差異顯著 （P<0.05）.

2.2EM菌和水蕹菜對草魚養殖池亞硝酸鹽 （NIT） 的去除效果

草魚養殖池亞硝酸鹽 （NIT） 質量濃度ρ變化情況見圖2.從圖2A可以看到，試驗3 d連續72 h的測定中，每天ρ（亞硝酸鹽）的變化趨勢不明顯且維持在較低的水平.對比3個16：00的結果，第1天與第2天水蕹菜處理組ρ（亞硝酸鹽）都為0.02 mg·L-1，EM菌處理組ρ（亞硝酸鹽）均為0.03 mg·L-1，無明顯變化;第3天16：00（潑灑EM菌后）水蕹菜處理組的ρ（亞硝酸鹽）下降到0.01 mg·L-1且穩定在較低的水平，EM菌處理組的ρ（亞硝酸鹽）也下降到0.01 mg·L-1，但之后有回升的趨勢.

圖2EM菌和水蕹菜對草魚養殖池的亞硝酸鹽 （NIT） 去除效果（A. 連續72 h; B. 連續31 d）

Fig.2Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal nitrite（A. for 72 h， B. for 31 d）從圖2B可以看出，連續31 d的測定中， EM菌處理組在第3天（第一次進行潑灑EM菌處理后 ）去除亞硝酸鹽的速度最快，第8天和第15天又回升到與對照組平行的狀態，第二次潑灑EM菌后去除速度有所提高，第24天去除率為75%，第31天穩定在這個水平.水蕹菜處理組在第3天（結合潑灑EM菌處理后）表現出較快的去除速度，之后去除速度平緩，在第二次潑灑EM菌后又加快，第24天去除率達到97%，第31天回到75%.各處理組試驗31 d的去除率，水蕹菜處理組為75%，EM菌處理組為75%，對照組為50%.統計分析后認為，31 d兩處理組與對照組對亞硝酸鹽去除率差異顯著 （P<0.05）.

2.3EM菌和水蕹菜對草魚養殖池總磷 （TP） 的去除效果

草魚養殖池總磷 （TP） 質量濃度ρ變化情況見圖3.從圖3A可以看到，試驗3 d連續72 h的測定中，每天ρ（總磷）最高點出現在6：00，最低點出現在18：00.在3個16：00的試驗結果中，水蕹菜處理組ρ（總磷）從第1天0.36 mg·L-1下降到第2天0.25 mg·L-1，去除率為30.56%，3個處理組表現出的去除效果基本一致.第3天（潑灑EM菌后）EM菌處理組和對照組的ρ（總磷）基本一致，水蕹菜處理組的去除率繼續升高到44.44%;潑灑EM菌后每日最高點（6：00），水蕹菜處理組和EM菌處理組的ρ（總磷）均上升且超過對照組.

圖3EM菌和水蕹菜對草魚養殖池的總磷 （TP） 去除效果（A. 連續72 h; B. 連續31 d）

Fig.3Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on removal total phosphorus（A. for 72 h， B. for 31 d）從圖3B可以看出，連續31 d的測定中， EM菌處理組總體的去磷效果與對照組相近.水蕹菜處理組在第3天（結合潑灑EM菌處理后）表現出較快的去除速度，之后去除速度逐漸變慢.各處理組試驗31 d的去除率，水蕹菜處理組為77.78%，EM菌處理組為54.29%，對照組為41.67%.統計分析后認為，31 d后各試驗組對總磷去除率差異顯著 （P<005）.

2.4EM菌和水蕹菜對草魚養殖池pH值的影響

草魚養殖池pH值變化情況見圖4.從圖4A可以看到，第2天的16：00 3個處理組pH值基本一致，最低點出現在6：00，平均為6.78;最高點出現在16：00，平均為7.56.第2天18：00對EM菌處理組和水蕹菜處理組都潑灑EM菌，此時EM菌處理組pH值大幅度升高到7.9，水蕹菜處理組pH值小幅度升到7.43，且均比對照組pH值 （6.91） 高.第3天與第2天對比EM菌處理組pH值下降速度最快 （7.66→6.99），水蕹菜處理組次之 （7.51→7.04），對照組則幾乎保持在7.6不變，統計分析后認為，各試驗組結果差異顯著 （P<005）.

圖4EM菌和水蕹菜對草魚養殖池pH值的影響（A. 連續72 h; B. 連續31 d）

Fig.4Effect of ecological microorganisms and Ipomoea aquatica on pH （A. for 72 h， B. for 31 d）從圖4B可以看出，連續31 d的測定中，經過小幅波動后，水蕹菜處理組pH值穩定在7.16左右，EM菌處理組pH值為7.28，對照組pH值為7.67.統計分析后認為，31 d后各試驗組結果差異顯著 （P<0.05）.

2.5各處理31 d水質指標結果顯著性比較

從表1可以看到凈化處理31 d后，水蕹菜處理組對草魚養殖池的凈化處理效果最好，且與EM菌劑聯合使用有增強的效果，與對照組差異顯著 （P<0.05）.與溶氧量的初始值 （6.25 mg·L-1）對比，水蕹菜處理組和EM菌處理組溶氧量分別上升20.16%和16.96%，對照組則為14%.

表1各處理31 d水質指標比較

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

處理ρ（氨氮）/（mg·L-1）ρ（亞硝酸鹽）/（mg·L-1）ρ（總磷）/（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對照0.73±0.09c0.023±0.01b0.21±0.06c7.13±047a7.67±0.67c注：同行數據肩標有相同小寫字母表示差異不顯著 （P>0.05），不同小寫字母表示差異顯著 （P<0.05）.

3討論

3.1高等水生植物在凈化水體中的應用

本試驗選用的高等水生植物水蕹菜，在去除水體有害物質和改善水質方面表現出較好的效果.水蕹菜處理組在未潑灑EM菌前，已經對氨氮、亞硝酸鹽、磷表現出去除作用，經過EM菌處理后，去除效果最佳，最終去除率分別達到86.21%，75%，77.78%.同時，本試驗中水蕹菜也表現出較強的穩定水體pH值的作用，對于溶氧量的提高強于EM菌組.袁冬海等[12]也研究了應用固定化微生物與水生生物聯用對水體富營養化的凈化效果，富營養水體的TP平均去除率為45.0%.本試驗TP去除率為75%，這可能是由于微生物附著量和水蕹菜覆蓋密度不同等原因造成.對水蕹菜栽植密度，宋超等[13]研究表明在集約化養殖池塘中采用浮床栽培水蕹菜能夠有效控制池塘中的氮和磷，并且水蕹菜浮床覆蓋率為10%和15%的處理組的經濟效益低于覆蓋率為20%的池塘.但也有研究認為，當水蕹菜浮床覆蓋率達到一定程度時，由于植物“水呼吸”作用的存在，會與魚類和其他水生生物競爭水體中的溶解氧[14]，并且水蕹菜浮床覆蓋率的增加不利于溶氧的修復[15]，所以10%覆蓋率的水蕹菜可達到較好的調節水質的效果.王忠全等[16]研究6種常見適于水栽植物美人蕉、鳳眼蓮、水花生、水蕹菜、水浮蓮、香蒲對污染水體的凈化能力，在水培條件下處理含苯胺、N廢水，其中水蕹菜去除苯胺的能力最強，且顯著大于其他5種植物.各植物去除效果不同，是因為不同的植物種類生長速率不同，對營養物質的需求和吸收能力不同，對微生物生長的促進作用也不同.因此，在修復凈化富營養化水體時，應針對不同環境，從凈化能力、抗逆性、綜合利用價值及美化景觀等方面綜合考慮水生植物類型的選取，盡量做到多種植物合理搭配，形成一定的凈化層次，提高并穩固修復效果.就本試驗結果來看，水蕹菜可達到較高的凈化水體的能力，并具有好收割、可食用、綠色無污染等優點，有很大的推廣價值.

3.2EM菌的作用及適宜的施用方法

采用單一微生物菌種來控制、凈化水質的方法都存在一定的局限性[17].而復合微生物中的光合細菌、硝化細菌、芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等都參與有機物的降解過程，它們發揮氧化、氨化、亞硝化、硝化、硫化、固氮等作用，分泌胞外酶素，消除水體中的有機物、NH3和H2S等有害物質，間接增加水體中的溶氧量，改善水體質量.本次試驗共潑灑EM菌兩次，均在短期內對水質的調節效果好，而7 d后各水質指標有不同程度的回升.同時，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，潑灑后一天就能表現出很強的去除效果，之后氨氮質量濃度逐漸回升，最終去除率為36.08%，較水生植物的去除效果弱，但與丁學鋒等[9]的研究結果相近;在去除亞硝酸鹽方面，最終的凈去除率為25%，比蓋建軍等[10]報道的亞硝酸鹽去除率1125%效果好.這可能是由于本試驗池塘的亞硝酸鹽質量濃度不高;在潑灑處理后一天的6：00 ρ（總磷）表現出增加的態勢，這可能是由于EM菌中的聚磷菌在厭氧的狀態下釋磷多，而在好氧的狀態下吸磷多，因而在潑灑EM菌后，聚磷菌在晚上低氧的情況下開始作用，從而產生磷增多的現象[9].而最終的去磷效果不佳，與對照組幾乎一致.國內也有學者認為，EM菌是水溶性液體，單獨作用水體對磷的去除率不高[11].本試驗結果也表明在有水蕹菜作為載體進行EM菌處理時，就表現出非常顯著的去除效果，且去除速度最快.所以，EM菌的施用應以7 d為周期，配合栽種高等水生植物提高其覆著量，從而達到多重凈化的效果.

4結論

本研究比較了水蕹菜與EM復合菌劑對于草魚養殖池的凈化處理效果.結果表明：利用水蕹菜與EM菌共同處理對草魚養殖池的凈化效果最好.水蕹菜對于氨氮、總磷的去除效果顯著高于EM菌組，且在穩定pH值與增加溶解氧，保持良好的水體環境方面也表現出最佳的效果.EM菌則在短期內表現出較好的凈化水體的作用，且有載體水蕹菜的情況下覆著效果好，進而凈化效果佳.

參考文獻：

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

[2]朱亮，汪歲羽，朱雪誕，等. EM 菌富集培養基及降解污水試驗研究[J].河海大學學報， 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，呂田，華江環.人工浮床水培空心菜生長特性及其在養殖廢水凈化中的應用[J].湖南師范大學自然科學學報， 2014，37（2）：2227.

[5]黃靖，林惠鳳，朱聯東，等. 浮床水培蕹菜的生物學特征及水質凈化效果[J]. 環境科學與管理， ?2008，33（12）：9294.

[6]林東教，唐淑軍，何嘉文，等. 漂浮栽培蕹菜和水葫蘆凈化豬場污水的研究[J]. 華南農業大學學報，2004，25（3）：1417.

[7]秦伯強. 富營養化湖泊開敞水域水質凈化的生態工程試驗研究[J]. 環境科學學報， 2007，27（1）：14.

[8]國家環保總局《水和廢水監測分析方法》編委會. 水和廢水監測分析方法[M].4版. 北京： 中國環境科學出版社， 2002.

[9]丁學鋒，蔡景波， 楊肖娥，等. EM菌與水生植物黃花水龍聯合作用去除富營養化水體中氮磷的效應[J]. 農業環境科學學報， 2006，25（5）：13241327.

[10]蓋建軍，矯新明，陳煥根，等. 4種微生態制劑對養殖水質的影響[J]. 現代農業科技， 2013（10）：255256.

[11]孟范平，李科林，吳曉芙，等. 有效微生物群對生活污水中有機物的降解能力研究[J]. 中南林學院學報， 1997，17（4）：813.

[12]袁冬海，席北斗，王京剛，等. 固定化微生物水生生物強化系統在前職庫示范工程中的應用[J]. 環境科學研究， 2006，19（5）：4548.

[13]宋超，裘麗萍，瞿建宏，等. 池塘循環水養殖模式下養殖面積與凈化面積的配比關系研究[J].中國農學通報， 2012，28（29）：147151.

[14]李曉莉，張世羊，陶玲，等. 基于生物塘處理的不同水交換率對池塘水質及鯽魚生長的影響[J].水處理技術， 2012，38（12）：8589.

[15]蘇志烽，繆為民，袁新華，等. 兩種凈化方式對養殖池塘主要水質因子的影響[J].中國農學通報， 2008，24（6）：482486.

[16]王忠全，溫琰茂，黃兆霆，等. 幾種植物處理含重金屬廢水的適應性研究[J]. 生態環境， 2005，14（4）：50544.

[17]趙楠楠，趙華章.沉積型微生物燃料電池對模擬湖泊水中磷的去除[J].湖南科技大學學報：自然科學版， 2015，30（3）：114118.