循環(huán)水養(yǎng)殖模式對水體微生物、蛋鴨糞便微生物和土壤微生物的影響

寧 健， 趙帥平，楊 宇， 葉勝強， 王麗霞，鄧 兵， 陳 星，蔣思文，龔 萍*

(1.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，湖北 武漢 430208；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物遺傳育種與繁殖教育部重點實驗室，湖北 武漢 430070)

池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)是在循環(huán)經(jīng)濟理念的指導(dǎo)下產(chǎn)生的新型池塘生態(tài)養(yǎng)殖模式，將原位、異位修復(fù)技術(shù)相結(jié)合[1],采取分離進排水、建立人工濕地等措施凈化水體，同時利用微生物、水生植物以及濾食性魚類等多級生物凈化水體[2]。該系統(tǒng)將同一養(yǎng)殖體系分為多個不同的模塊，并將某一養(yǎng)殖模塊排放出來的物質(zhì)作為另一模塊的物質(zhì)資源來利用，使養(yǎng)殖廢水得以凈化，進而達到水資源循環(huán)利用的目的[3]。目前，有關(guān)魚鴨生態(tài)養(yǎng)殖模式的研究報道已經(jīng)很多[4-6]，但大多集中在養(yǎng)殖模式經(jīng)濟和生態(tài)效益的分析和比較上，有關(guān)循環(huán)水養(yǎng)殖模式對水體微生物、蛋鴨糞便微生物和土壤微生物的影響鮮有報道，為此，本試驗以循環(huán)水養(yǎng)殖模式為研究，對蛋鴨養(yǎng)殖環(huán)境水體微生物、糞便微生物和鴨舍周邊土壤的影響，旨在為蛋鴨生態(tài)養(yǎng)殖模式的推廣應(yīng)用提供參考和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

EM益生菌濃縮粉(活菌總數(shù)≥1×1011個/g)購自北京某科技開發(fā)有限公司，該益生菌主要成分：乳酸菌、芽孢桿菌、硝化細菌、放線菌、復(fù)合光合細菌等有益微生物及藻類營養(yǎng)素、活性酶、光合催化劑等多種營養(yǎng)素。

海聯(lián)科3101(含量≥1.2×109個/g)購自清遠某生物技術(shù)有限公司，有效成分枯草芽孢桿菌。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在荊州某蛋鴨養(yǎng)殖公司進行，試驗期為三個月。循環(huán)水養(yǎng)殖模式設(shè)有三級消化池(見圖1)，分別為一級消化池(水葫蘆池)、二級消化池(蓮藕池)和三級消化池(魚池)。循環(huán)水體流經(jīng)線路為：運動場和戲水池產(chǎn)生的糞便和污水通過排水溝先排到一級消化池，一級池干糞沉淀(定期清理瀝干拖走還田)，上層水體通過管道流入二級消化池，二級池水體肉眼觀看透明清澈時通過水泵引入三級消化池，循環(huán)水體經(jīng)過一、二級消化池的水生植物和三級消化池的魚凈化和消化作用后，最后從三級消化池中把水抽上來進入到鴨舍飲水管和戲水池。鴨舍內(nèi)種鴨存欄量約2萬只，主要為紹興鴨。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗采用循環(huán)水養(yǎng)殖模式，鴨舍每欄設(shè)有獨立運動場、戲水池和排水溝，以及進行消化處理的各級消化池。根據(jù)消化池和魚塘水質(zhì)情況，定期投放EM益生菌和有益菌制劑。試驗鴨自由采食和飲水，其他飼養(yǎng)管理措施、免疫程序按鴨場常規(guī)管理程序進行。

1.4 指標檢測

1.4.1 鴨糞便和水體微生物的檢測 試驗期間分三次采集樣品，分別采集飲水管、戲水池、排水溝、各級消化池的水樣和鴨舍內(nèi)糞樣、鴨舍外運動場糞樣及周邊土壤，每次采集樣品三次重復(fù)，檢測菌落總數(shù)、乳酸菌、芽孢桿菌、大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量。在超凈臺內(nèi)稀釋糞樣和水樣，選擇2～3個適宜稀釋度分別接種于營養(yǎng)瓊脂、乳酸細菌培養(yǎng)基(MRS)瓊脂、伊紅美藍瓊脂平板、SS瓊脂培養(yǎng)基(所用培養(yǎng)基均購自青島海博生物技術(shù)有限公司)，分別測定菌落總數(shù)、乳酸菌、大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量；選擇2～3個適宜稀釋度，80℃水浴15 min后，接種于營養(yǎng)瓊脂平板，測定芽孢桿菌的數(shù)量。采用平板菌落計數(shù)法進行統(tǒng)計，結(jié)果用1 mL水樣中細菌數(shù)量的對數(shù)值[Ig(CFU/mL)]表示；用1 g糞便中細菌數(shù)量的對數(shù)值[Ig(CFU/g)]表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2007和SPSS 18.0進行方差分析和Duncan分析，以P<0.05作為差異顯著，P<0.01作為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 循環(huán)水養(yǎng)殖模式對水體微生物的影響

由表1可知，在第一次和第二次檢測時，各級消化池和飲水管的細菌總數(shù)極顯著低于排水溝，在第三次檢測時，三級消化池和飲水管的細菌總數(shù)顯著低于排水溝。在第一次檢測時，二級、三級消化池和飲水管的大腸桿菌數(shù)顯著低于戲水池和排水溝，在第二次檢測時，各級消化池和飲水管的大腸桿菌數(shù)極顯著低于戲水池和排水溝，在第三次檢測時，各取水點的大腸桿菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)。在試驗期間, 各取水點的芽孢桿菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)。在第一次檢測時，各取水點的乳酸菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)；在第二次和第三次檢測時，飲水管與戲水池和排水溝的乳酸菌數(shù)差異極顯著(P<0.01)。在第一次檢測時，二級、三級消化池和飲水管的“沙門+志賀”氏菌數(shù)顯著低于戲水池和排水溝，在第二次檢測時，各級消化池和飲水管的“沙門+志賀”氏菌數(shù)極顯著低于戲水池和排水溝，在第三次檢測時，二級、三級消化池和飲水管的“沙門+志賀”氏菌數(shù)顯著低于戲水池。總體來看，與排水溝的微生物數(shù)量對比，各級消化池和飲水管的大腸桿菌數(shù)分別降低28.13%(P<0.01)、32.42%(P<0.01)、40.98%(P<0.01)和33.94%(P<0.01)，“沙門+志賀”氏菌數(shù)分別降低13.75%(P<0.01)、53.13%(P<0.01)、82.5%(P<0.01)和79.38%(P<0.01)。

表1 循環(huán)水養(yǎng)殖模式對水體微生物的影響Table 1 Effect of recirculating aquaculture model on water microbes Ig CFU/mL

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。下表同。

Note: In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and different capital letter superscripts mean highly significant difference (P<0.01).The same below.

2.2 循環(huán)水養(yǎng)殖模式對蛋鴨糞便微生物和土壤微生物的影響

由表2可看出，在第一次檢測時，土壤中的細菌總數(shù)極顯著低于鴨舍和運動場糞便,在第二次和第三次檢測時，土壤與鴨舍和運動場糞便的細菌總數(shù)差異不顯著(P>0.05)。在第一次檢測時，土壤與鴨舍和運動場糞便的大腸桿菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)，在第二次檢測時，土壤的大腸桿菌數(shù)極顯著低于鴨舍和運動場糞便，在第三次檢測時，土壤的大腸桿菌數(shù)顯著高于鴨舍和運動場糞便。在第一次和第二次檢測時，土壤與鴨舍和運動場糞便的芽孢桿菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)，在第三次檢測時，土壤的芽孢桿菌數(shù)極顯著高于運動場糞便。在第一次檢測時，鴨舍和運動場糞便的乳酸菌數(shù)顯著高于土壤，在第二次檢測時，土壤與鴨舍和運動場糞便的乳酸菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)，在第三次檢測時，鴨舍和運動場糞便的乳酸菌數(shù)極顯著高于土壤。在第一次檢測時, 土壤與鴨舍和運動場糞便的“沙門+志賀”氏菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)，在第二次檢測時,鴨舍和運動場糞便的“沙門+志賀”氏菌數(shù)極顯著高于土壤，在第三次檢測時，土壤的“沙門+志賀”氏菌數(shù)極顯著高于鴨舍糞便?？傮w來看，與鴨舍糞便的微生物數(shù)量對比，運動場的大腸桿菌數(shù)和“沙門+志賀”氏菌數(shù)分別提高3.08%(P>0.05)和2.29%(P>0.05)，土壤的細菌總數(shù)、大腸桿菌數(shù)和“沙門+志賀”氏菌數(shù)分別降低5.47%(P>0.05)、9.00%(P>0.05)、3.70%(P>0.05)。

表2 循環(huán)水養(yǎng)殖模式對蛋鴨糞便微生物的影響Table 2 Effect of recirculating aquaculture model on intestinal microbes of laying ducks Ig CFU/g

3 討 論

3.1 循環(huán)水養(yǎng)殖模式對水體微生物的影響

家禽卵巢功能穩(wěn)態(tài)和繁殖性能易受革蘭氏陰性菌如大腸桿菌和沙門氏菌的影響[7]。鴨養(yǎng)殖中產(chǎn)生的糞便和污水中有來自腸道有害細菌如大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌，而糞便中N、P等營養(yǎng)物質(zhì)能夠給這些有害細菌提供滋生的條件，尤其是夏季炎熱水溫較高，造成水體有害菌污染并感染種鴨生殖道，導(dǎo)致卵黃腹膜炎或其他類型大腸桿菌病[8]。

水生植物能夠有效去除污水中的病原微生物和細菌物質(zhì)，從而提高水體的污水凈化程度[9-10]。枯草芽孢桿菌是普遍存在于自然界的一類革蘭氏陽性菌，對水產(chǎn)中的弧菌、大腸桿菌和桿狀病毒等有害微生物具有很強的抑制作用[11-12]。EM是有效微生物群的簡稱，它是由光合細菌類、乳酸菌類，酵母菌類等多種有益微生物復(fù)合培養(yǎng)而成[13],許國晶等[14]在集約化養(yǎng)殖池塘中采用EM菌液和水生植物構(gòu)建的水生植物-微生物協(xié)同凈化體系能夠有效去除水中N、P等營養(yǎng)物質(zhì),應(yīng)詩家等[15]在蛋鴨“地面平養(yǎng)+水池”養(yǎng)殖模式中聯(lián)合使用枯草芽孢桿菌(添加到日糧中)和光合細菌(添加到水池中)，顯著降低了養(yǎng)殖環(huán)境載鴨水體中的大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌數(shù)量。與本試驗研究結(jié)果一致，循環(huán)水養(yǎng)殖模式將鴨糞和污水通過排水溝排入各級消化池，經(jīng)過水生植物、魚和有益微生物的作用，可顯著降低各級消化池和飲水管中有害微生物大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量。然而，本試驗結(jié)果也出現(xiàn)在第二次和第三次檢測時，出現(xiàn)飲水管的大腸桿菌數(shù)和“沙門+志賀”氏菌數(shù)比三級消化池多的情況，而在第一次檢測飲水管水樣時，并沒有出現(xiàn)這種情況。這可能與采集飲水管水樣的位置不同有關(guān)，第一次檢測時，采集水樣點在抽取三級消化池池水的出水口，而第二次和第三次檢測時，采集水樣點在鴨舍內(nèi)的水槽里，鴨子在飲水時容易把水槽的水弄臟，從而使飲水管水樣滋生更多的病原微生物。但從總體來看，飲水管的大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量都遠低于排水溝，表明循環(huán)水養(yǎng)殖模式可以有效節(jié)約水資源，能夠保障蛋鴨養(yǎng)殖是健康生態(tài)的。

3.2 循環(huán)水養(yǎng)殖模式對蛋鴨腸道和土壤微生物的影響

本試驗中，運動場糞便的大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量比鴨舍內(nèi)多，但無顯著性差異(P>0.05)。Tuyttens等[16]認為，蛋雞盲腸內(nèi)的乳酸菌數(shù)作為一個健康參數(shù)，也是健康水平的一項指標。本試驗研究結(jié)果表明：運動場糞便的乳酸菌數(shù)比鴨舍內(nèi)少，但無顯著性差異，且糞便的乳酸菌數(shù)與大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量基本一致。這也說明在循環(huán)水養(yǎng)殖模式中，鴨子在戲水池日常飲用循環(huán)水，并不會對蛋鴨腸道健康造成危害性影響。

單英杰等[17]研究表明，規(guī)?；B(yǎng)鴨場鴨糞中N、P、K和可溶性鹽分平均含量分別為28.95、26.41、23.90和27.10 g/kg。根據(jù)國家環(huán)?？偩汁h(huán)發(fā)[2004]43號文件提供的系數(shù)測算，每只鴨每天的糞便排放量平均為0.13 kg,每年的糞便排放量為27.3 kg。李江濤等[18]發(fā)現(xiàn)，與施用化肥比較，長期施用畜禽糞便顯著提高了土壤細菌和放線菌數(shù)量。本研究中，鴨糞便的微生物含量比土壤高，但差異不顯著(P>0.05)，但在第三次檢測時，鴨舍運動場土壤的微生物含量比糞便高，有顯著性差異(P<0.05)，而在第一次和第二次檢測時，土壤的微生物含量比糞便少。出現(xiàn)這種情況可能是因為采集土壤位置不同的緣故。在夏天，鴨子集中在林下休息，林下運動場土壤會有大量糞便堆積在上面，經(jīng)過一定時間的積累，鴨子糞便糞肥輸入土壤中，這可能給大量微生物在土壤中進行繁殖提供了條件。而在第一次和第二次檢測時，采集土壤的位置是在鴨舍周邊和消化池周邊，土壤里沒有充足可供微生物生長所需的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，所以鴨舍周邊土壤的微生物含量遠低于鴨舍運動場。因此，這也表明：養(yǎng)殖場經(jīng)過對鴨糞便和污水地凈化處理，不會危害到養(yǎng)殖場周邊居民的生活和健康。

4 結(jié) 論

循環(huán)水養(yǎng)殖模式將鴨糞便和污水從排水溝排到各級消化池后，經(jīng)過水生植物、魚和有益微生物的作用，各級消化池和飲水管中病原微生物大腸桿菌和“沙門+志賀”氏菌的數(shù)量顯著減少，使水資源得到有效節(jié)約，循環(huán)水養(yǎng)殖模式能夠保障蛋鴨養(yǎng)殖是健康生態(tài)的。