生物修復(fù)技術(shù)在池塘養(yǎng)殖水體的應(yīng)用

唐子鵬 曲木 趙子續(xù) 趙國營 翟勝利

摘要：水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占據(jù)著十分重要的地位，對于促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。近些年我國的養(yǎng)殖方式由傳統(tǒng)粗放式養(yǎng)殖向精細(xì)養(yǎng)殖、集約化養(yǎng)殖、規(guī)模化養(yǎng)殖和科技化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，混養(yǎng)、套養(yǎng)、立體養(yǎng)殖、生態(tài)養(yǎng)殖等模式也發(fā)展起來，各地建立了健康養(yǎng)殖示范基地，積極解決傳統(tǒng)養(yǎng)殖帶來的水域污染問題，大力推進(jìn)綠色漁業(yè)工程建設(shè)，這也為漁業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)打下了基礎(chǔ)。本文綜述了我國水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境現(xiàn)狀，提出水體污染問題和水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖的必要性，并介紹了我國生態(tài)養(yǎng)殖中應(yīng)用較廣泛的的三種水體生物修復(fù)技術(shù)，包括微生態(tài)制劑、生物濾器和人工濕地。

關(guān)鍵詞：水體修復(fù);水產(chǎn)養(yǎng)殖;漁業(yè);生態(tài)養(yǎng)殖

中圖分類號(hào)：[S949] ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 ?我國水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 ?水體污染問題凸顯

隨著近些年我國漁業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，在產(chǎn)量不斷上升的同時(shí)，也產(chǎn)生了不容小覷的負(fù)面問題，其中最明顯的就是水環(huán)境污染。養(yǎng)殖水域的污染成因可歸納為兩類，一類是外源性污染，包括水源污染和人工投放肥料、魚藥的污染;另一類是內(nèi)源性污染，是養(yǎng)殖水中微生物和藻類繁殖產(chǎn)生的有機(jī)物污染。水質(zhì)污染對水產(chǎn)品的存活生長有明顯的抑制作用，會(huì)導(dǎo)致其疾病頻發(fā)甚至大規(guī)模死亡，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成局部水域的富營養(yǎng)化，使水中產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，甚至爆發(fā)水華，影響飼養(yǎng)工作的健康可持續(xù)發(fā)展，還會(huì)對食用者的健康產(chǎn)生危害。

1.2 ?水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖的必要性

目前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖以小農(nóng)戶家庭作坊式養(yǎng)殖為主，普遍存在技術(shù)落后、設(shè)備簡陋、管理粗放、投飼隨意、濫用藥物等問題，在生產(chǎn)過程中極易造成局部養(yǎng)殖環(huán)境的惡化，既降低了養(yǎng)殖效益又破壞了生態(tài)環(huán)境。

隨著水產(chǎn)環(huán)境污染和食品安全問題的日益凸顯，水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖成為漁業(yè)必然的發(fā)展方向。我國推動(dòng)農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程，宜漁水面不斷減少，更加突出了環(huán)保節(jié)約的重要性。近幾年，我國漁業(yè)系統(tǒng)把推進(jìn)綠色發(fā)展作為工作重心，注重漁業(yè)提質(zhì)增效，轉(zhuǎn)變大排大放的粗放養(yǎng)殖方式，構(gòu)建綠色健康養(yǎng)殖發(fā)展格局。

2 ?我國水產(chǎn)養(yǎng)殖水體生物處理技術(shù)的應(yīng)用

降低水體中因餌料過剩和魚類糞便產(chǎn)生的大量氮、磷是治理富營養(yǎng)化的關(guān)鍵，目前我國針對養(yǎng)殖水體的修復(fù)方法主要有三類：一是物理修復(fù)，包括采用物理手段進(jìn)行的增氧、過濾、吸附、沉淀和分離技術(shù);二是化學(xué)修復(fù)，采用化學(xué)反應(yīng)來分離或消除污染物;三是生物修復(fù)，通過微生物、水生植物、濾食性魚類貝類等對水中的污染物進(jìn)行降解。生物方法能夠從根本上解決水生態(tài)的破壞問題，實(shí)現(xiàn)生態(tài)的自然修復(fù)和持續(xù)發(fā)展。生物修復(fù)按技術(shù)手段主要可分為微生態(tài)制劑、生物濾器、人工濕地。

2.1 ?微生態(tài)制劑

微生態(tài)制劑是一種天然環(huán)保制劑，是在無抗養(yǎng)殖的背景下研發(fā)出來的具有無毒副作用、無藥物殘留、無耐藥性等優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良調(diào)水產(chǎn)品，具有抗生素所無法比擬的優(yōu)勢，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，對保障水產(chǎn)品安全和促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

我國在20世紀(jì)80年代就開始了漁用微生態(tài)制劑的使用，最早使用的是光合細(xì)菌。雖然在此后漁業(yè)生產(chǎn)對微生態(tài)制劑的需要不斷擴(kuò)大，但我國對此類產(chǎn)品的科研起步較晚。根據(jù)原農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《飼料添加劑品種目錄（2013）》[1]規(guī)定，目前我國批準(zhǔn)使用的養(yǎng)殖動(dòng)物用微生物種類有光合細(xì)菌、芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、球菌和曲霉菌6大類共29種。

微生態(tài)制劑的主要作用為促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長、提高機(jī)體免疫和改良水體生態(tài)環(huán)境，具體來說包括維持水體生態(tài)平衡、補(bǔ)充益生菌群、分解有毒有害物質(zhì)、調(diào)節(jié)養(yǎng)殖對象腸道微生態(tài)平衡、補(bǔ)充營養(yǎng)活性物質(zhì)、提升機(jī)體免疫力[2]。很多學(xué)者試驗(yàn)了不同微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖水質(zhì)的影響，為相關(guān)產(chǎn)品的研制提供了可靠的理論基礎(chǔ)，如蓋建軍等[3]試驗(yàn)對比了芽孢桿菌、乳酸菌、光合細(xì)菌、EM菌對養(yǎng)殖水質(zhì)的影響及其應(yīng)在不同的水質(zhì)條件下選擇性使用。喬振民等[4]試驗(yàn)對比了市面常見的6種制劑，得出了相似結(jié)論。毛雪慧等[5]通過對幾種光合細(xì)菌進(jìn)行復(fù)合固定化的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其對養(yǎng)魚水的凈化效果顯著。王篤彩等[6]在3種微生態(tài)制劑對養(yǎng)殖水體水質(zhì)影響的比較研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)后期水質(zhì)變差的情況，得出不能完全依賴微生態(tài)制劑來凈化水體的結(jié)論，還應(yīng)綜合考慮水體容納量、投餌量等問題，做到科學(xué)養(yǎng)殖，才能使微生態(tài)制劑發(fā)揮最大效用，充分為養(yǎng)殖服務(wù)。

此外，還有一類菌藻復(fù)合制劑，被證明比單菌種制劑效果更好，如沈南南等[7]在對蝦養(yǎng)殖水處理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)菌藻聯(lián)合處理的效果優(yōu)于單菌、單藻;張?zhí)豙8]在凡納濱對蝦養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)藻菌聯(lián)合的凈水效果優(yōu)于單一的藻種和菌種。王冰[9]通過實(shí)驗(yàn)證明小球藻和光合細(xì)菌的共固定化對NH4+-N的去除效果高于單獨(dú)的菌、藻。而在菌藻種類的選擇上，王紹遷[10]通過菌藻共生實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在某些條件下兩者也可能產(chǎn)生抑制關(guān)系。所以應(yīng)合理地固定和使用菌藻復(fù)合體，才能有效凈化水質(zhì)。

雖然微生態(tài)制劑產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)多、效果好，但是還存在市面產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、種類少、儲(chǔ)運(yùn)穩(wěn)定性差和養(yǎng)殖者多用濫用、過度依賴等問題，需要養(yǎng)殖者及監(jiān)管部門加以改善。另外對于微生態(tài)制劑的安全性尚缺乏成熟的理論體系支撐，還有待進(jìn)一步研究。

2.2 ?生物濾器

也稱生物膜凈化法，指將微生物附著在固體表面，與污水接觸反應(yīng)，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，其中藻類和細(xì)菌是降解水質(zhì)的主要角色。水產(chǎn)行業(yè)常用的有生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池和生物轉(zhuǎn)筒，生物膜載體與工作環(huán)境的不同會(huì)影響其凈水效果，目前在實(shí)際生產(chǎn)中使用的載體種類較多，包括活性炭、沸石等無機(jī)材料和聚乙烯、PBS等人工合成材料，多種材料都在實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H應(yīng)用中被證明使用效果優(yōu)良。鄧來富[11]在凡納濱對蝦多種類型養(yǎng)殖水體中開展了生物膜實(shí)驗(yàn)，均取得了明顯的凈水效果。邵留[12]和宋奔奔[13]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)稻草和竹制空心生化球也是較好的填料選擇。此外，溫度也會(huì)影響生物膜的吸附效率，其在25℃～30℃時(shí)達(dá)到最佳工作狀態(tài)[14]。

生物膜技術(shù)除了有良好的凈水效果外，還有促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長、減少廢水排放等優(yōu)點(diǎn)。江興龍[15-16]通過在日本鰻鱺和凡納濱對蝦養(yǎng)殖池塘中設(shè)置生物膜凈水柵進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖成活率、起捕規(guī)格、產(chǎn)量都顯著高于對照組。

隨著工廠化、集約化養(yǎng)殖的發(fā)展，凈水高效且維護(hù)成本低的生物膜法具有很好的應(yīng)用前景，但針對其作用機(jī)制方面的研究還不夠成熟，有待進(jìn)一步探索。

2.3 ?人工濕地

人工濕地指一種人為建造的，由基質(zhì)、水體、水生植物、水生動(dòng)物、微生物共同組成的用于處理污水的生態(tài)系統(tǒng)，其模擬天然濕地，通過整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)高效凈水，目前被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)凈化中，推動(dòng)了漁業(yè)的環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展。

我國在人工濕地的應(yīng)用研究方面比發(fā)達(dá)國家較晚，在20世紀(jì)80年代才開始形成規(guī)?；芯浚嗍抢碚撗芯?，應(yīng)用進(jìn)程較緩。近些年我國對人工濕地的研究廣泛，為了不斷優(yōu)化升級(jí)此項(xiàng)技術(shù)，很多研究者針對系統(tǒng)中的不同基質(zhì)和植物產(chǎn)生的效果進(jìn)行了對比試驗(yàn)，以求為養(yǎng)殖者提供更多的選擇和規(guī)劃思路。如魏成等[17]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小粒徑基質(zhì)比大顆?；|(zhì)凈水效果更好，混合種植水生植物比單一品種凈水效果更好，并且溫度的變化與各項(xiàng)污染物質(zhì)的去除效率成正相關(guān)。奉小憂等[18]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TP的去除主要是靠植物吸收，且菖蒲對TP的吸收效果比香蒲、千屈菜、蘆葦和白鶴芋更好，達(dá)到了58.9%。任文君[19]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)菹草的凈水效果顯著，另外金魚藻、黑藻、馬來眼子菜和篦齒眼子菜也均有良好效果。張帆等[20]也通過實(shí)驗(yàn)證明了蓖齒眼子菜的良好凈水效果。

另外在一些大型養(yǎng)殖基地中，將人工濕地作為尾水處理中的一個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合其他化學(xué)、物理和生物方法組建起多級(jí)凈化系統(tǒng)，效果顯著。而對于無法配置相應(yīng)規(guī)模人工濕地的養(yǎng)殖場，可采用魚菜共生的模式，即在同一池塘中的水面上層使用浮床培育水培蔬菜，通常采用雙層網(wǎng)結(jié)構(gòu)、PVC管結(jié)構(gòu)或塑料托盤結(jié)構(gòu)，浮床占池塘水面的15%～25%，下層養(yǎng)魚，實(shí)現(xiàn)“種菜不施肥，養(yǎng)魚不換水”的生態(tài)平衡關(guān)系。

人工濕地除了具有較好的生態(tài)效益外，所養(yǎng)殖的濾食性魚類貝類和種植的植物在成熟后還可進(jìn)行銷售，如空心菜等食用性品種可供給蔬菜市場，其他不可食用的植物也可做為飼料或其他加工業(yè)的原材料。

3 ?結(jié)語

生態(tài)健康養(yǎng)殖模式是我國針對目前水產(chǎn)養(yǎng)殖存在的粗放浪費(fèi)、生態(tài)污染問題而倡導(dǎo)的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式，是漁業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必經(jīng)之路。近些年，相關(guān)部門大力推廣水產(chǎn)健康養(yǎng)殖技術(shù)，包括微生態(tài)制劑水質(zhì)調(diào)控及病害防治技術(shù)、池塘水生生物水質(zhì)原位凈化技術(shù)、池塘工程化循環(huán)流水養(yǎng)殖技術(shù)、多營養(yǎng)層次生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)、工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)、立體生態(tài)種養(yǎng)技術(shù)等，并在各地建立健康養(yǎng)殖示范基地，倡導(dǎo)養(yǎng)殖場實(shí)行良種良法，加強(qiáng)苗種檢疫、科學(xué)管理和技術(shù)培訓(xùn)，執(zhí)法部門加強(qiáng)水產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量監(jiān)管，研發(fā)部門不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，加快科技成果轉(zhuǎn)化，將更先進(jìn)便捷的養(yǎng)殖手段與設(shè)備應(yīng)用于生產(chǎn)中，如納米技術(shù)、分子育種技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)、地理信息系統(tǒng)綜合管理技術(shù)、高光譜遙感技術(shù)、無規(guī)定疫病養(yǎng)殖技術(shù)和現(xiàn)代化良種選育技術(shù)等，相信我國漁業(yè)提質(zhì)增效工作經(jīng)過多部門多方位的努力推進(jìn)落實(shí)，將會(huì)為綠色漁業(yè)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)，助力生態(tài)漁業(yè)、休閑漁業(yè)、文化漁業(yè)的發(fā)展，走產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展之路，使?jié)O業(yè)煥發(fā)出更加強(qiáng)大的活力。

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