小檗堿復合物和微生態(tài)制劑控制池塘有害藍藻

劉 璐，張樹林，張達娟，戴 偉，畢相東

( 天津農(nóng)學院 水產(chǎn)學院，天津 300384 )

小檗堿復合物和微生態(tài)制劑控制池塘有害藍藻

劉 璐，張樹林，張達娟，戴 偉，畢相東

( 天津農(nóng)學院 水產(chǎn)學院，天津 300384 )

選取天津市北辰區(qū)易爆發(fā)有害藍藻的一口養(yǎng)殖蝦池，面積為1 hm2，水深1.3 m，2015年5月7日投放凡納濱對蝦苗種1.0×106尾，6月24日向養(yǎng)殖蝦池全池潑灑小檗堿—青蒿素復合物，自5月12日起至8月17日,養(yǎng)殖期間平均每14 d采樣1次，監(jiān)測養(yǎng)殖蝦池浮游植物組成及數(shù)量和主要水化指標，以探求有效調(diào)控凡納濱對蝦養(yǎng)殖池中有害藍藻的方法。試驗結果表明，加入小檗堿—青蒿素后，顯著抑制了有害藍藻，對微囊藻和顫藻的抑殺率接近100%和71%，藍藻的總體抑殺率達到90%。微生態(tài)制劑顯著降低了水中亞硝酸鹽、氨氮及化學需氧量，pH控制在9以內(nèi)；促進有益綠藻數(shù)量增長35.36%。試驗結果說明在應急反應時，小檗堿—青蒿素顯著地抑殺池塘有害藍藻，而微生態(tài)制劑可在殺藻后期調(diào)控水質(zhì)，維持藻相平衡，控制有害藍藻數(shù)量，防止其再次爆發(fā)。

小檗堿—青蒿素；微生態(tài)制劑；有害藍藻；水質(zhì)

凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)生長快、成活率高、對環(huán)境適應能力強，已成為淡水養(yǎng)殖戶首選的養(yǎng)殖對象。但隨著集約化程度和養(yǎng)殖密度的增加，投喂強度的猛增，排泄廢物不斷累積，養(yǎng)殖池底積累大量的有機廢物，導致水體溶氧量降低，氨氮和亞硝酸鹽含量升高，大量有害微生物滋生[1]；同時水體氮磷比例失衡，水體中的藍藻爆發(fā)[2]，大量消耗溶解氧、降低透明度和釋放毒素，進一步加重養(yǎng)殖水環(huán)境的惡化[3]，大量的有害物質(zhì)累積于池底，使得水質(zhì)惡化，疾病頻繁發(fā)生，產(chǎn)量降低[4]。

目前，雖然控制養(yǎng)殖水質(zhì)有多種方法，但大部分并未達到理想的效果，容易爆發(fā)藍藻。曝曬、換水或人工打撈藍藻等物理方法簡單，但費時、成本高、有效時間短；化學方法雖然時間短、見效快，但藥物積累、殘留易造成水體二次污染，也會產(chǎn)生耐藥性[5]。近年來用化感作用抑殺微囊藻(Microcystis)已被公認為是高效且具有生態(tài)安全性的新型抑藻技術[6-7]，用生物方法抑殺有害藍藻和調(diào)控水質(zhì)的研究越來越廣泛。胡雪等[8]發(fā)現(xiàn)，小檗堿在控制養(yǎng)殖池塘中的藍藻爆發(fā)和水質(zhì)調(diào)控等方面具有重要作用。倪利曉等[9]將黃花蒿提取物——青蒿素作為抑藻劑，其對銅綠微囊藻(M.aeruginosa)的有效抑制率達90%以上。同時微生態(tài)制劑已有效應用于鯽魚(Carassiusauratus)及凡納濱對蝦等的養(yǎng)殖中[10-14]，其改善養(yǎng)殖水質(zhì)及維持水體微生態(tài)平衡等特性受到廣泛關注[15-16]。已有研究表明，定期添加微生態(tài)制劑能有效地控制藍藻增殖[17]。

本試驗研究了小檗堿—青蒿素復合物對養(yǎng)殖蝦池有害藍藻的抑殺效果，同時輔助使用微生態(tài)制劑在抑殺有害藍藻后維持水質(zhì)并防止有害藍藻再次爆發(fā)，以期為合理有效地調(diào)控養(yǎng)殖水體中的有害藍藻提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用的小檗堿—青蒿素復合物由小檗堿和青蒿素溶于水而成，小檗堿質(zhì)量濃度為5 mg/L，由東北制藥總廠提供；青蒿素質(zhì)量濃度為6 mg/L，由四川某生物科技公司提供。微生態(tài)制劑由江蘇某生物科技有限公司提供。其中，“生力菌”主要成分包括乳酸菌群、光合細菌、芽孢桿菌(Bacillus)、酵母菌和放線菌群，活菌數(shù)≥2×1010cfu/mL，施用量為0.50～0.75 mL/m2；“生立佳”主要成分包括硝化細菌、放線菌和反硝化細菌，有效有益菌數(shù)>6×109cfu/g, 施用量為0.38～0.25 g/m2。

1.2 方法

試驗在天津市北辰區(qū)西堤頭鎮(zhèn)洪彪養(yǎng)殖專業(yè)合作社進行。養(yǎng)殖池塘面積為1 hm2，水深1.3 m，2015年5月7日投放凡納濱對蝦蝦苗1.0×106尾。自成蝦期開始日投喂2次，投喂量為對蝦體質(zhì)量的5%～8%。對蝦最終成活率8%，最終產(chǎn)量1000 kg。6月24日向池中潑灑小檗堿—青蒿素復合物；7月1日開始施用微生態(tài)制劑調(diào)節(jié)水質(zhì)。自2015年5月12日至8月17日養(yǎng)殖期間每14 d采樣1次，共進行8次,測定水體pH、溶解氧、化學需氧量、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮、總氮、活性磷酸鹽和總磷含量等水化指標。采集水樣后帶回實驗室，按照《養(yǎng)殖水環(huán)境化學實驗》[18]中的方法測定各項指標。

依據(jù)浮游植物檢測情況，每7 d全池潑灑1次微生態(tài)制劑，輔助加開增氧機，防治有害藍藻再次爆發(fā)。浮游植物樣品固定后帶回實驗室內(nèi)，參照胡鴻均等[19]的方法進行鑒定，采用《水生生物學》[20]中的顯微計數(shù)法進行定量。

1.3 統(tǒng)計方法

采用Execl 2003輔助進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 小檗堿—青蒿素復合物及微生態(tài)制劑對池塘有害藍藻抑制結果

2.1.1 浮游植物組成及變化

8次調(diào)查鑒定出浮游植物4門36屬(種)，其中藍藻門6屬(種)，綠藻門13屬(種)，硅藻門13屬(種)，裸藻門4屬(種)。綠藻門和硅藻門是本次樣品調(diào)查中的主要種類，共占全部36屬(種)的72.2%。由表1和表2可知，在藍藻爆發(fā)以前，池塘以綠藻和硅藻為優(yōu)勢種群；6月23日有害藍藻爆發(fā)，池塘以微囊藻、顫藻(Oscillatoria)和小球藻(Chlorellavulgaris)為優(yōu)勢種；6月24日使用小檗堿—青蒿素后，7月7日藍藻門數(shù)量只占浮游植物總數(shù)的8.5%，其中微囊藻數(shù)量為0，顫藻為藍藻的74.07%，池塘優(yōu)勢種群變?yōu)榫G藻(68.63%)；7月1日開始持續(xù)施用微生態(tài)制劑后，7月20日和8月3日藍藻數(shù)量有所回升，8月3日藍藻占浮游植物的59.55%，其中平裂藻(Merismopedia)占60.95%；后期伴隨著微生態(tài)制劑的持續(xù)施用效果積累，至8月17日微囊藻數(shù)量為0，平裂藻占當日藍藻總數(shù)的92.09%；但藍藻僅占當日浮游植物總量的11.15 %，池塘主要以綠藻(82.52%)為優(yōu)勢種群。

表1 養(yǎng)殖蝦池浮游植物各門類所占百分比 %

表2 養(yǎng)殖蝦池藍藻門各屬(種)所占百分比 %

2.1.2 浮游植物的豐度和生物量變化

6月24日加入小檗堿—青蒿素復合抑藻劑后藍藻與綠藻的豐度及生物量均顯著降低。截至7月7日，綠藻門豐度由15×106個/L降至8.9×106個/L，生物量由8.98 mg/L降至4.32 mg/L，抑殺率達到41%；藍藻門豐度由10.52×106個/L降至1.10×106個/L，生物量由3.34 mg/L降至0.86 mg/L，抑殺率達到90%。但7月1日開始施用微生態(tài)制劑后，綠藻門于8月3日開始至8月17日顯著增長了35.36%，占總體浮游植物的83%；藍藻門豐度維持在3.17×106～ 4.72×106個/L，但因7月20日后微小平裂藻(M.tenuissima)成為優(yōu)勢種，藍藻門生物量維持在0.06～0.66 mg/L(圖1)。說明小檗堿—青蒿素復合抑藻劑對有害藍藻的作用長久、穩(wěn)定，微生態(tài)制劑能有效消除青蒿素對綠藻的殘余影響，促進綠藻生長，防止有害藍藻再次爆發(fā)。

圖1 養(yǎng)蝦池中各門浮游植物的豐度及生物量的變化

6月8日蝦池中開始檢測出藍藻， 6月23日微囊藻和顫藻爆發(fā)，達最大豐度和生物量，微囊藻最大豐度為6.77×106個/L、最大生物量為0.34 mg/L，顫藻最大豐度為2.81×106個/L、最大生物量為2.81 mg/L。6月24日加入小檗堿—青蒿素復合物，至7月7日微囊藻顯著抑制接近100%，顫藻顯著抑制達到71%。表明小檗堿—青蒿素復合物除了對養(yǎng)殖蝦池的微囊藻有快速、顯著的抑制作用外，對顫藻有同樣的效果。7月1日開始施用微生態(tài)制劑，7月20日以后平裂藻開始繁殖并發(fā)展成為優(yōu)勢種，而微囊藻豐度控制在0.66×106～1.25 × 106個/L(圖2)，直至8月17日檢測不到微囊藻；顫藻豐度控制在0.11×106～0.37×106個/L，說明微生態(tài)制劑能有效控制有害藍藻的數(shù)量，防止有害藍藻再次爆發(fā)。

圖2 養(yǎng)蝦池有害藍藻豐度及生物量的變化

2.2 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘水化指標的調(diào)控

在添加微生態(tài)制劑后，蝦池pH始終在8.73 ～ 9.0間波動(圖3)。隨著氣溫的升高、浮游植物的繁殖、養(yǎng)殖對象的生長和投餌量的增加，水體pH呈上升趨勢。但pH持續(xù)控制在9以內(nèi)，說明微生態(tài)制劑能起到較好的穩(wěn)定水質(zhì)作用。

圖3 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘pH的影響

自7月1日蝦池添加微生態(tài)制劑后，搭配增氧機的合理運用，溶解氧質(zhì)量濃度持續(xù)穩(wěn)定在4 mg/L以上，說明微生態(tài)制劑能較好的穩(wěn)定水體溶解氧含量(圖4)。

圖4 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘溶解氧的影響

養(yǎng)殖蝦池的化學需氧量變化趨勢見圖5。由圖5可見，加入小檗堿—青蒿素復合物后藍藻大量死亡，并伴隨著餌料殘渣、排泄物等，致使蝦池的化學需氧量于7月20日升至最大值5.56 mg/L。隨著微生態(tài)制劑定期、持續(xù)的添加，水中化學需氧量開始下降，說明微生態(tài)制劑能有效分解水體有機質(zhì)。

圖5 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘化學需氧量水平的影響

添加微生態(tài)制劑后，水中亞硝酸鹽含量持續(xù)下降，至8月17日亞硝酸鹽含量降低了79.27%，說明微生態(tài)制劑有較強的降亞硝酸鹽功能(圖6)。

圖6 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘亞硝酸鹽含量的影響

添加微生態(tài)制劑后，硝酸鹽質(zhì)量濃度先于8月3日降至最小值0.17 mg/L，降低了89.65%，隨后升至2.13 mg/L，說明施用微生態(tài)制劑后水體硝酸鹽轉化亞硝酸鹽的能力減弱了(圖7)。

圖7 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘硝酸鹽含量的影響

添加微生態(tài)制劑后，水體中的氨氮含量持續(xù)下降，至8月3日降低了62.78%。說明微生態(tài)制劑能有效降低氨氮含量(圖8)。

圖8 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘氨氮含量的影響

添加微生態(tài)制劑后，7月20日總氮質(zhì)量濃度先降至7.24 mg/L，隨后升至13.96 mg/L，說明微生態(tài)制劑能夠調(diào)節(jié)水體總氮含量，但持續(xù)作用能力有限(圖9)。

加入微生態(tài)制劑后，7月7日活性磷酸鹽質(zhì)量濃度降為最低值0.46 mg/L，降低了57.32%；隨后活性磷酸鹽質(zhì)量濃度又上升，范圍為0.75～1.01 mg/L(圖10)。

圖9 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘總氮含量的影響

圖10 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘活性磷酸鹽含量的的影響

加入微生態(tài)制劑后，7月7日總磷質(zhì)量濃度降為最低值0.8 mg/L，降低了34.2%(圖11)。隨后 總磷質(zhì)量濃度又上升，范圍為1.04～1.21 mg/L。說明微生態(tài)制劑有短時間降低總磷含量的能力，持續(xù)作用能力有限。

圖11 微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖池塘總磷含量的影響

3 討 論

3.1 小檗堿—青蒿素復合物對有害藍藻的抑制作用

在營養(yǎng)豐富的養(yǎng)殖池塘中，有害藍藻會形成水華，釋放毒素，導致養(yǎng)殖對象大量死亡。在眾多藍藻種類中，形成水華的藍藻主要有微囊藻、顫藻、魚腥藻(Anabeana)、螺旋藻(Spirulina)、色球藻(Chroococcus)、擬項圈藻(Anabaenopsis)、腔球藻(Coelosphaerium)、尖頭藻(Raphidiopsis)、膠鞘藻(Phormidium)、束毛藻(Trichodesmium)等十余個屬，其中微囊藻屬分布最廣、最為常見，顫藻是對蝦養(yǎng)殖池中最常見的藍藻之一，是中高鹽度(鹽度在5以上)海水養(yǎng)殖池塘的典型水華代表種[21]。但平裂藻屬是否為有害藍藻尚無明確定義。本試驗后期增長的平裂藻屬，個體較小，生物量低，對養(yǎng)殖對象無明顯有害影響，故不包含在有害藍藻以內(nèi)。實驗室模擬池塘試驗表明[22]，小檗堿對池塘中的銅綠微囊藻的抑制作用顯著，對模擬池塘生態(tài)系統(tǒng)沒有顯著影響，建議用小檗堿抑殺有害藍藻的同時輔加微生態(tài)制劑，降低水中化學需氧量。胡雪等[8]在養(yǎng)殖池塘中應用小檗堿，抑制了養(yǎng)殖池塘中藍藻的爆發(fā)，促進了水質(zhì)調(diào)控。在本試驗中，養(yǎng)殖蝦池加入小檗堿—青蒿素復合物14 d后，對微囊藻的抑殺率接近100%，藍藻門總抑制達到90%，與已有的研究結果相符，不僅顯著抑制微囊藻，還可抑制顫藻、魚腥藻等其他有害藍藻；而對綠藻門的抑制可能主要是青蒿素的作用效果，這與倪利曉等[9]發(fā)現(xiàn)青蒿素顯著抑制斜生柵藻(Scenedesmusobliquus)的試驗結果相符合。

3.2 微生態(tài)制劑對有害藍藻的調(diào)控作用

肖國華等[23]證明，使用微生態(tài)制劑[芽孢桿菌和假單胞菌(Pseudomonas)]改變了池塘的生物組成，優(yōu)化了池塘的群落結構；張漢華等[24]研究表明，益生菌群(芽孢桿菌)抑制了藍藻的快速繁殖，促進了有益藻類的生長繁殖。在本試驗中，持續(xù)添加微生態(tài)制劑后期，綠藻門增長了35.36%，占總體浮游植物的82.52%。趙巧玲等[25]認為，定期定量使用微生態(tài)制劑，待形成優(yōu)勢群落后能穩(wěn)定發(fā)揮作用，這與本研究中后期持續(xù)施用微生態(tài)制劑，調(diào)控水質(zhì)，控制微囊藻數(shù)量在0.66×106個/L，顫藻數(shù)量在0.37×106個/L，防止有害藍藻再次爆發(fā)的結果一致。

3.3 微生態(tài)制劑對水華指標的調(diào)控作用

微生態(tài)制劑主要成分中的芽孢桿菌和光合細菌可以吸收水體中的有機物、亞硝酸鹽和氨氮，改善水質(zhì)。細菌可以分解有機物，通過營養(yǎng)物質(zhì)交換為藻體提供二氧化碳、大量無機物和生長因子等，促進藻類生長，同時調(diào)節(jié)水體的pH。本試驗使用微生態(tài)制劑后，pH呈波動狀態(tài)，這可能與夏季光照強烈有關，池塘中的藻類光合作用會消耗大量的二氧化碳，致使pH偏高；但蝦池pH一直控制在9以內(nèi)，并未造成養(yǎng)殖對象的死亡。張青松等[26]在試驗中使用以硫化細菌、硝化細菌、反硝化細菌、芽孢桿菌和解磷細菌、解鉀細菌為主要成分的微生態(tài)制劑5 d后，亞硝酸鹽含量降低了99%以上，而對照組沒有變化；在本試驗中使用以芽孢桿菌、硝化細菌和反硝化細菌為主要成分的微生態(tài)制劑后，養(yǎng)殖池塘水體中的亞硝酸鹽含量降低了79.27%，與張青松等[26]的結果一致。本試驗持續(xù)施用微生態(tài)制劑后，養(yǎng)殖池塘水體中的氨氮含量下降了62.78%，而楊學芬等[27]研究表明，使用微生態(tài)制劑后，水體氨氮含量降低 81%，與本試驗結果基本一致。馮俊榮等[15]研究表明，使用芽孢桿菌和乳酸菌后，對降低水體的化學需氧量效果較好，說明使用微生態(tài)制劑起到降低水體化學需氧量的作用，與本試驗使用微生態(tài)制劑后，化學需氧量降低了43%的結果相符。

4 結 論

小檗堿—青蒿素復合物能快速、顯著、長久地抑制養(yǎng)殖池塘有害藍藻的爆發(fā)，后期微生態(tài)制劑的合理運用能有效調(diào)節(jié)水質(zhì)，維持水體生態(tài)平衡，預防有害藍藻再次爆發(fā)。

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ControlofHarmfulBlue-greenAlgaeinPondsbyBerberineCompoundandProbiotics

LIU Lu,ZHANG Shulin,ZHANG Dajuan,DAI Wei,BI Xiangdong

( Department of Fisheny Science, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384,China )

A million of Pacific white leg shrimp (Litopenaeusvannamei) postlarve was stocked into a 1 hm2and 1.3 m depth pond in Beichen District of Tianjin on 7 May in 2015, and berberine-artemisinin compound and probiotics were added to the water on 24 June to search for the effective control methods to conntrol harmful cyanobacteria in shrimp ponds. The phytoplankton composition and biomass and main physico-chemical indices in the shrimp pond were monitored in a 14 day interval from 12 May to 17 August. The results showed that the harmful cyanobacteria were significantly inhibited by berberine-artemisinin compound, with inhibition rate of neraly 100% inMicrocystisand 71% inOscillatoria, as high as 90% in overall cyanobacteria. The probiotics led to significant reduction in levels of nitrite, ammonia nitrogen, and COD in the shrimp pond, and to maintaining pH within 9. Simultaneously, the beneficial Chlorophyta was found to be increased by 35.36% in number, while the harmful cyanobacteria was controlled in a lower range. The findings indicate that berberine-artemisinin compound showed significant inhibitory effect on harmful cyanobacteria, and that the probiotics led to keep balance of algae in water and to control the number of harmful cyanobacteria, thus preventing blue-geen algae from outbreak again.

berberine-artemisinin compound; probioticcs; harmful cyanobacteria; water quality

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.04.007

S963.736

A

1003-1111(2017)04-0443-06

2016-06-20；

2016-09-12.

國家自然科學基金面上項目(31170442)；天津市高等學校創(chuàng)新團隊項目(TD12-5018)；天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉化項目(14ZXNZNC00049)；天津市科委技術創(chuàng)新引導專項優(yōu)秀科技特派員項目 (15JCTPJC64500)；天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉化與推廣項目(201302100).

劉璐(1992-),女,碩士研究生;研究方向:水產(chǎn)動物增養(yǎng)殖學. E-mail: liulu_0515@163.com. 通訊作者：張樹林(1963-),男,教授;研究方向:水生生物學和水產(chǎn)養(yǎng)殖學.E-mail:shulin63@163.com.