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生物修復技術(shù)在池塘養殖水體的應用

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生物修復技術(shù)在池塘養殖水體的應用

唐子鵬 曲木 趙子續 趙國營(yíng) 翟勝利

1  我國水產(chǎn)養殖環(huán)境現狀

1.1  水體污染問(wèn)題凸顯

隨著(zhù)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)生了不容小覷的負面問(wèn)題,其中最明顯的就是水環(huán)境污染。養殖水域的污染成因可歸納為兩類(lèi),一類(lèi)是外源性污染,包括水源污染和人工投放肥料、魚(yú)藥的污染;另一類(lèi)是內源性污染,是養殖水中微生物和藻類(lèi)繁殖產(chǎn)生的有機物污染。水質(zhì)污染對水產(chǎn)品的存活生長(cháng)有明顯的抑制作用,會(huì )導致其疾病頻發(fā)甚至大規模死亡,造成較大的經(jīng)濟損失,還會(huì )造成局部水域的富營(yíng)養化,使水中產(chǎn)生大量有毒物質(zhì),甚至爆發(fā)水華,影響飼養工作的健康可持續發(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)養殖的必要性

目前我國水產(chǎn)養殖以小農戶(hù)家庭作坊式養殖為主,普遍存在技術(shù)落后、設備簡(jiǎn)陋、管理粗放、投飼隨意、濫用藥物等問(wèn)題,在生產(chǎn)過(guò)程中極易造成局部養殖環(huán)境的惡化,既降低了養殖效益又破壞了生態(tài)環(huán)境。

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

2  我國水產(chǎn)養殖水體生物處理技術(shù)的應用

降低水體中因餌料過(guò)剩和魚(yú)類(lèi)糞便產(chǎn)生的大量氮、磷是治理富營(yíng)養化的關(guān)鍵,目前我國針對養殖水體的修復方法主要有三類(lèi):一是物理修復,包括采用物理手段進(jìn)行的增氧、過(guò)濾、吸附、沉淀和分離技術(shù);二是化學(xué)修復,采用化學(xué)反應來(lái)分離或消除污染物;三是生物修復,通過(guò)微生物、水生植物、濾食性魚(yú)類(lèi)貝類(lèi)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(wèn)題,實(shí)現生態(tài)的自然修復和持續發(fā)展。生物修復按技術(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(wú)抗養殖的背景下研發(fā)出來(lái)的具有無(wú)毒副作用、無(wú)藥物殘留、無(wú)耐藥性等優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良調水產(chǎn)品,具有抗生素所無(wú)法比擬的優(yōu)勢,目前已經(jīng)廣泛應用于水產(chǎn)養殖業(yè),對保障水產(chǎn)品安全和促進(jìn)養殖業(yè)健康可持續發(fā)展有重要意義。

我國在20世紀80年代就開(kāi)始了漁用微生態(tài)制劑的使用,最早使用的是光合細菌。雖然在此后漁業(yè)生產(chǎn)對微生態(tài)制劑的需要不斷擴大,但我國對此類(lèi)產(chǎn)品的科研起步較晚。根據原農業(yè)部發(fā)布的《飼料添加劑品種目錄(2013)》[1]規定,目前我國批準使用的養殖動(dòng)物用微生物種類(lèi)有光合細菌、芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、球菌和曲霉菌6大類(lèi)共29種。

微生態(tài)制劑的主要作用為促進(jìn)養殖動(dòng)物生長(cháng)、提高機體免疫和改良水體生態(tài)環(huán)境,具體來(lái)說(shuō)包括維持水體生態(tài)平衡、補充益生菌群、分解有毒有害物質(zhì)、調節養殖對象腸道微生態(tài)平衡、補充營(yíng)養活性物質(zhì)、提升機體免疫力[2]。很多學(xué)者試驗了不同微生態(tài)制劑對養殖水質(zhì)的影響,為相關(guān)產(chǎn)品的研制提供了可靠的理論基礎,如蓋建軍等[3]試驗對比了芽孢桿菌、乳酸菌、光合細菌、EM菌對養殖水質(zhì)的影響及其應在不同的水質(zhì)條件下選擇性使用。喬振民等[4]試驗對比了市面常見(jiàn)的6種制劑,得出了相似結論。毛雪慧等[5]通過(guò)對幾種光合細菌進(jìn)行復合固定化的實(shí)驗證實(shí)了其對養魚(yú)水的凈化效果顯著(zhù)。王篤彩等[6]在3種微生態(tài)制劑對養殖水體水質(zhì)影響的比較研究實(shí)驗中發(fā)現后期水質(zhì)變差的情況,得出不能完全依賴(lài)微生態(tài)制劑來(lái)凈化水體的結論,還應綜合考慮水體容納量、投餌量等問(wèn)題,做到科學(xué)養殖,才能使微生態(tài)制劑發(fā)揮最大效用,充分為養殖服務(wù)。

此外,還有一類(lèi)菌藻復合制劑,被證明比單菌種制劑效果更好,如沈南南等[7]在對蝦養殖水處理實(shí)驗中發(fā)現菌藻聯(lián)合處理的效果優(yōu)于單菌、單藻;張特[8]在凡納濱對蝦養殖實(shí)驗中發(fā)現藻菌聯(lián)合的凈水效果優(yōu)于單一的藻種和菌種。王冰[9]通過(guò)實(shí)驗證明小球藻和光合細菌的共固定化對NH4+-N的去除效果高于單獨的菌、藻。而在菌藻種類(lèi)的選擇上,王紹遷[10]通過(guò)菌藻共生實(shí)驗發(fā)現在某些條件下兩者也可能產(chǎn)生抑制關(guān)系。所以應合理地固定和使用菌藻復合體,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(lèi)少、儲運穩定性差和養殖者多用濫用、過(guò)度依賴(lài)等問(wèn)題,需要養殖者及監管部門(mén)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(chēng)生物膜凈化法,指將微生物附著(zhù)在固體表面,與污水接觸反應,達到凈化水質(zhì)的目的,其中藻類(lèi)和細菌是降解水質(zhì)的主要角色。水產(chǎn)行業(yè)常用的有生物轉盤(pán)、生物濾池和生物轉筒,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(lèi)較多,包括活性炭、沸石等無(wú)機材料和聚乙烯、PBS等人工合成材料,多種材料都在實(shí)驗或實(shí)際應用中被證明使用效果優(yōu)良。鄧來(lái)富[11]在凡納濱對蝦多種類(lèi)型養殖水體中開(kāi)展了生物膜實(shí)驗,均取得了明顯的凈水效果。邵留[12]和宋奔奔[13]通過(guò)實(shí)驗證實(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)養殖動(dòng)物生長(cháng)、減少廢水排放等優(yōu)點(diǎn)。江興龍[15-16]通過(guò)在日本鰻鱺和凡納濱對蝦養殖池塘中設置生物膜凈水柵進(jìn)行對比實(shí)驗,發(fā)現養殖成活率、起捕規格、產(chǎn)量都顯著(zhù)高于對照組。

隨著(zhù)工廠(chǎng)化、集約化養殖的發(fā)展,凈水高效且維護成本低的生物膜法具有很好的應用前景,但針對其作用機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,其模擬天然濕地,通過(guò)整個(gè)生態(tài)系統的協(xié)同作用來(lái)實(shí)現高效凈水,目前被廣泛應用于水產(chǎn)養殖的水質(zhì)凈化中,推動(dòng)了漁業(yè)的環(huán)??沙掷m發(fā)展。

我國在人工濕地的應用研究方面比發(fā)達國家較晚,在20世紀80年代才開(kāi)始形成規?;芯?,但多是理論研究,應用進(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)化升級此項技術(shù),很多研究者針對系統中的不同基質(zhì)和植物產(chǎn)生的效果進(jìn)行了對比試驗,以求為養殖者提供更多的選擇和規劃思路。如魏成等[17]通過(guò)試驗發(fā)現小粒徑基質(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污染物質(zhì)的去除效率成正相關(guān)。奉小憂(yōu)等[18]試驗發(fā)現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,達到了58.9%。任文君[19]試驗發(fā)現菹草的凈水效果顯著(zhù),另外金魚(yú)藻、黑藻、馬來(lái)眼子菜和篦齒眼子菜也均有良好效果。張帆等[20]也通過(guò)實(shí)驗證明了蓖齒眼子菜的良好凈水效果。

另外在一些大型養殖基地中,將人工濕地作為尾水處理中的一個(gè)環(huán)節,結合其他化學(xué)、物理和生物方法組建起多級凈化系統,效果顯著(zhù)。而對于無(wú)法配置相應規模人工濕地的養殖場(chǎng),可采用魚(yú)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)結構、PVC管結構或塑料托盤(pán)結構,浮床占池塘水面的15%~25%,下層養魚(yú),實(shí)現“種菜不施肥,養魚(yú)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,所養殖的濾食性魚(yú)類(lèi)貝類(lèi)和種植的植物在成熟后還可進(jìn)行銷(xiāo)售,如空心菜等食用性品種可供給蔬菜市場(chǎng),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  結語(yǔ)

生態(tài)健康養殖模式是我國針對目前水產(chǎn)養殖存在的粗放浪費、生態(tài)污染問(wèn)題而倡導的現代化生產(chǎn)方式,是漁業(yè)轉型升級的必經(jīng)之路。近些年,相關(guān)部門(mén)大力推廣水產(chǎn)健康養殖技術(shù),包括微生態(tài)制劑水質(zhì)調控及病害防治技術(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)流水養殖技術(shù)、多營(yíng)養層次生態(tài)養殖技術(shù)、工廠(chǎng)化循環(huán)水養殖技術(shù)、立體生態(tài)種養技術(shù)等,并在各地建立健康養殖示范基地,倡導養殖場(chǎng)實(shí)行良種良法,加強苗種檢疫、科學(xué)管理和技術(shù)培訓,執法部門(mén)加強水產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量監管,研發(fā)部門(mén)不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新,加快科技成果轉化,將更先進(jìn)便捷的養殖手段與設備應用于生產(chǎn)中,如納米技術(shù)、分子育種技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監控技術(shù)、地理信息系統綜合管理技術(shù)、高光譜遙感技術(shù)、無(wú)規定疫病養殖技術(shù)和現代化良種選育技術(shù)等,相信我國漁業(yè)提質(zhì)增效工作經(jīng)過(guò)多部門(mén)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,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,使漁業(yè)煥發(fā)出更加強大的活力。

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