有效微生物(EM)在水产养殖中的应用及机理

2014-03-20蒋海滨肖玉冰

净水技术 2014年6期

蒋海滨，蔡娟，肖玉冰，冯骞

(1. 宁波市环境局环境工程技术评估中心，浙江宁波 315010;2. 浙江省环境保护科学设计研究院，浙江杭州 310007 3. 河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京 210098;4. 河海大学环境学院，江苏南京210098)

有效微生物(effective microorgan，EM)是日本琉球大学比嘉照夫教授等［1，2］于20 世纪80 年代初研制的微生物复合制剂。该制剂由光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌等［3］5 科10 属80 余种有益微生物，按科学比例混合发酵培养而成，因其微生物种群丰富、数量巨大、结构复杂、性能稳定，自研制成功以来在农业生产、环境保护等诸多领域得到了较为广泛的研究和应用。相关研究证实科学使用EM 制剂，不仅有助于环境中有效微生物的生长，促进特定功能菌群的生长、繁殖和代谢，实现生态环境质量的改善(如分解有机物、消除恶臭、降低氨氮及硫化氢浓度等)，还能保持或恢复微生物群体的生态平衡，增强植物的抗病力和免疫力。

水产养殖是农副业生产的重要组成部分［4］。在水产养殖的过程中，未经处理的养殖废水排入周边水体，会导致受纳水体水质恶化，而高密度养殖造成饵料、药物过量使用，也会加剧养殖水体环境的恶化，造成水产品患病或死亡、降低产品品质、影响食用安全［5］。因此，保障养殖水体水质，改善养殖产品质量，就成为水产养殖中的关键环节。EM 作为一种高密度的微生物复合制剂，不含任何化学有害物质，投加到水体中能够调节微生物菌群结构，在净化水质的同时改善水产品质量，因而在水产养殖领域也得到了一定的应用［6-8］。但目前关于EM 在水产领域的研究和应用，多集中于投加效果的评估，对水产养殖领域应用EM 的主要影响因素尚未有效总结和归纳，也未能清晰阐明EM 在水产养殖过程中的作用机理。鉴此，本文拟在收集国内外相关研究的基础上，通过水产养殖中EM 应用的对比，探讨EM 在水产养殖过程中的作用机理，分析水产养殖领域应用EM 的主要因素及影响，为EM 在水产养殖中的应用提供指导。

1 EM 在水产养殖中的作用机理

在水产养殖的过程中，饵料、水生动物的排泄物及动植物尸体等，会随着养殖时间的增长而在养殖水体中逐渐累积。这些污染源沉降到底泥后，在缺氧条件下会由底泥中的微生物发酵分解，产生氨氮、硫化氢、有机酸、胺类等物质，引起水质恶化。与此同时，恶化的水体环境又打破了原有的生态平衡，使浮游植物及水生植物失去功效，破坏了食物链，能量从饵料直接流向养殖生物，给有害细菌、病毒的大量繁殖创造了有利的条件，增大了水产品的患病率。养殖系统恶化示意图如图1 所示。

图1 养殖系统恶化示意图Fig.1 Deterioration of Aquaculture Farming System

在水产养殖过程中应用EM，既能够改善水质、恢复食物链，还能增强养殖生物的抗病力、提高成活率。

1.1 改善水质

EM 扩散到养殖水体中，可以很好地分解残余饵料、养殖生物排泄物以及动植物尸体等，使之转化为二氧化碳或甲烷同时用于生长和繁殖［9］;通过固氮、光合、硝化反硝化等作用有效地将氨氮、硫化氢等［10］有害物质合成自身物质，降低BOD、COD、N、P，去除臭味，提高水体透明度等，达到净水功效。另外分解产生的小分子无机物可以促进浮游植物、水生植物等的光合作用或抑制一些有害微生物的好氧分解活动从而间接地起到增加水中溶解氧的作用。EM 水质净化过程如图2 所示。

图2 EM 水质净化示意图Fig.2 Water Purification Effect of EM

邢华等［11］使用EM 进行直投处理养殖废水，48 h 后透明度提高148.48%，DO 提高240%。黄永春［12］用EM 处理养虾水体，DO 提高11.0%，COD降低8.0%，氨氮含量降低20.7%，亚硝酸氮含量降低10.0%。此外，在中华绒螯蟹、鳗鲡、石龟等［13］特种水产品的养殖中应用EM 的尝试也证实，EM 能有效改善水体中pH 和DO，降低氨氮、亚硝酸氮等有害物质的含量，在不换水或少换水的情况下即可保持养殖池的良好环境。

1.2 恢复食物链

EM 将有机物等分解成小分子无机物可以促进单细胞藻类的繁殖。水体中的浮游植物特别是浮游单细胞藻类(绿藻、硅藻等)利用EM 分解排泄物、残饵以及动植物残体等有机物转变的简单化合物及无机元素作为自己的营养物质，在EM 的理化和高效化的作用下繁殖起来。而单细胞藻类及EM 菌团可以作为浮游动物的饵料，养殖生物又可以浮游动物、浮游植物及EM 菌团为食，从而在养殖系统中形成以浮游动植物、养殖生物等为主体的食物链，扩大了养殖生物的饵料来源，恢复了食物链，使生态系统保持稳定。EM 恢复食物链如图3 所示。

图3 EM 恢复食物链示意图Fig.3 Food Chain Restoration by EM

1.3 改善养殖产品质量

EM 可以增强养殖生物的抗病力、提高成活率。一方面，EM 在生长过程中可以合成提高免疫力的生理活性物质(如乳酸杆菌等)，从而提高养殖生物抗体水平或巨噬细胞的活性，刺激免疫系统增强。另一方面，EM 本身为有益微生物群体，其形成优势种群后，快速繁殖，通过竞争机制或产生具有抑菌、杀菌作用的抗生素，抑制有害菌的生长，减少发病率，提高成活率。

EM 可以提高养殖生物对饲料的利用率和扩大饲料来源，促进养殖生物的生长。一方面EM 能很好分解饲料中的粗纤维、木质纤维等物质，使之更容易被养殖生物吸收消化，从而提高饲料的消化吸收率，降低饲料系数。另一方面，菌体本身就含有较多的优良蛋白质、丰富的维生素、氨基酸组成和生长促进因子，养殖生物食用菌体后可以更好地生长;通过食物链的恢复，浮游动植物可以为养殖生物提供丰富的饵料，从而使得饵料来源扩大。

黄文芳等［14］发现使用EM 可使丰产鲫鱼成活率提高12%。马超［15］研究表明对虾养殖中采用EM，对虾成活率提高了23.08%，饵料系数下降9.4%，利润提高16.11%，同时异养菌、弧状菌等有害细菌分别减少40%、7.8%，光合菌和放线菌等有益微生物增加显著;青虾养殖池塘中应用EM，每亩产量增加了15.9 kg，增幅达到46%，商品率达74.5%。刘国庆等［16］在水貂生产中，通过在饲料中添加EM 菌，将水貂死亡率降低至50%，体重提高了5%，饲料转化率也提高了4.2%。黎建斌［17］在温室石龟养殖中通过投加EM 菌剂使稚龟增重率最高达到了58.3%。黄博等［18］在罗非鱼的养殖中，也得到了类似的结果，通过投加EM，罗非鱼的成活率较对照组提高了12.75%，体重日均净增量提高了56.25%，饵料用量降低了31.87%。

2 EM 在水产养殖应用中主要影响因素

2.1 EM 原液与EM 发酵液的影响

在水产养殖中使用EM 时，可以选择购买EM菌种，然后进行复壮培养后获得EM 发酵液，将发酵液稀释后进行投放;也可以选择直接购买EM 菌液后稀释到一定浓度进行投放［19］。一般说来，在实际使用过程中，当用量较大时，采用发酵稀释液较为经济;当用量比较少时，一般将购买的EM 原液进行稀释后直接使用。

使用EM 发酵液相对于EM 原液来说，可节约成本。但是对于二者的使用效果并没有进行相关对比研究。根据对黄永春等［12，15］的工程实践，比较EM 原液和EM 发酵液的处理效果如图4(a)所示。由图4(a)可知在水产养殖上使用EM 发酵液或EM 原液都能达到一定的改善水质和促进养殖生物生长的效果。EM 原液和发酵液对溶解氧、氨氮和产量的改善百分数分别为11%、21%、9.3%和48%、57%、46%。从改善程度上来看，使用EM发酵液要比使用EM 原液效果好，这可能是由于商品EM 原液中的微生物活性不如发酵过的菌液，且商品EM 原液中实际活菌数与出厂时相比可能有所减少，从而导致使用效果有一定的差异［20］。因此，在实际应用中采用EM 发酵液可达到更好的效果。

图4 EM 在水产养殖上应用的主要影响因素Fig.4 Main Influence Factors of EM Applying in Aquaculture

2.2 EM 投加方式的影响

EM 主要有两种投加方式用于水产养殖:一是直投法，将EM 菌液全池泼洒;二是拌料投喂法，即将EM 与饲料拌合后进行投喂。全池泼洒，对水质(以氨氮为例)有较好的改善作用，而对养殖生物的促进不大;拌料投喂对养殖生物的促进作用明显，伍莉等［12，14，21］对鲫鱼养殖采用拌料投喂EM，净增重提高55%左右。在水产养殖中采用全池泼洒和拌料投喂结合的方式，既能明显改善水质、减少换水次数，又能很好地促进生长等，不同投加方式对养殖效果对比如图4(b)所示。

由图4(b)可知将EM 进行全池泼洒，EM 可于短时间内在污染水体中迅速繁殖，EM 直接作用于水体，对污染物进行高效分解，抑制病原微生物和有害物质，调节生态环境，提高水中的溶解氧，促进养殖生态系统中的正常菌群和有益藻类活化生长，保持水体生态平衡，从而改善水质;拌入饲料中进行投喂，可直接增强养殖生物的吸收功能和防病抗病能力，促进其健壮成长。因此，在水产养殖上，联合使用全池泼洒和拌料投喂可以达到很好的改善水质、提高养殖生物成活率、降低饵料系数的效果，提高效益。

2.3 EM 用量影响

2.3.1 饲料添加量

饲料添加量一般按EM 菌液重占饲料重的百分数来确定。目前研究实践中采用的添加量在1% ～8%范围内变化，但是大多数在2% ～6%范围内。根据对大口鲇、鲫鱼以及罗非鱼养殖的相关研究实践［21，22］统计，可得投加量对养殖效果的影响，如图4(c)所示。由图4(c)可知随着饲料添加量从2%增加至6%，养殖生物增重率提高的百分数也相应从1% ～12.8%增至11% ～82.7%，其中对鲫鱼的促进作用最为显著。在三者的养殖中，EM 投加量从2% 增至4% 的改善效果的增长速率均要比从4%增至6%时的改善效果的增长速率大。故可认为EM 饲料添加量在2% ～6%都是可以很好地促进养殖生物生长的，综合经济和效益两方面，可以采用4%左右的饲料添加量。

2.3.2 全池泼洒量

养殖过程中用100 ～200 倍EM 原液稀释液或500 倍发酵液稀释液均匀泼洒水面，可以有效改善水质。一般按每667 m2水面泼洒EM 的质量计，为1 ～1.5 kg［19］，如图4(d)所示。在罗非鱼的养殖中，当泼洒量为1.0、2.0 和3.0 kg/亩时，随着投加量的增加，养殖生物生长促进作用先增强而后稳定，水体中氨氮改善效果反而有所降低，最佳投加量为1.0 ～2.0 kg/亩。因此，EM 投加量应适当，不宜过大，否则EM 菌过多，其生长繁殖过多消耗溶解氧，使得水质变坏。适宜投加量为1 ～1.5 kg/亩，具体养殖生物和水质不同，可适当进行调整。投加周期可为每月2 ～3 次，水质较差时可缩短投加周期。

3 总结与展望

EM 技术能起到很好的净化水质、改善养殖环境、提高养殖产量的作用;菌体本身来自大自然，与水体自然环境相容性较好，不会带来二次污染，并且可减少抗生素滥用问题，对水产养殖具有积极意义。目前，对EM 的作用机制分析、应用范围和处理效果研究在不断拓展。今后对EM 在水产养殖中的研究重点应综合多方面因素(如水质状况、养殖生物生长情况、EM 与饲料的搭配比例、气候条件等)来研究EM 的最佳作用条件，如最佳投加量、投加周期、投加方式等，使EM 中各种有益菌发挥最大性能。提高EM 处理效果(如EM 固化［23，24］和EM-水生植物强化系统［25］)的研究也可以促进水产养殖健康持续发展。

［1］赵健亚，周为琴，郭玉华. 有效微生物的组成特性及其应用［J］.广东饲料，2004，13(6):17-19.

［2］Li W. J.，Ni Y. Z.. Effective microorganisms research and its application［J］. Chinese Journal of Ecology，1995，14 (5):58-62.

［3］Fatunbi A. O.，Ncube L.. Activities of Effective Microorganism(EM)on the Nutrient Dynamics of Different Organic Materials Applied to Soil［J］ American-Eurasian Journal of Agronomy，2009，2(1):26-35.

［4］ Zhou Qunlan，Li Kangmin，Jun Xie. Role and functions of beneficial microorganisms in sustainable aquaculture ［J］.Bioresource Technology，2009，100(22):3780-3786.

［5］Subasinghe R. P.. Epidemiological approach to aquatic animal health management:opportunities and challenges for developing countries to increase aquatic production through aquaculture［J］.Preventive veterinary medicine，2005，67(2):117-124.

［6］王艳池，王宇.有益微生物在水产养殖上的应用［J］.河北渔业，2011，26(10):60-61.

［7］陈琴，张敏.EM 在水产养殖中的应用［J］. 渔业现代化，2002，30(3):20-22.

［8］Subasinghe R. P.，Curry D.，McGladdery S. E.，et al. Recent technological innovations in aquaculture ［M］. FAO:Fisheries Circular，2003.

［9］S. Karthick Raja Namsivayam，G. Narendakumar，J. Arvind Kumar. Evaluation of effective microorganism (EM)for treatment of domestic sewage［J］. Journal of Experimental Sciences，2011，22(7):30-32.

［10］Chen S.J.，Hsieh L.T.，Hwang W.I.，et al. Abatement of Odor Emissions from Landfills Using Natural Effective Microorganism Enzyme［J］. Aerosol and Air Quality Research，2003，31(1):87-99.

［11］邢华，潘良坤.有效微生物直投法处理养殖污水的研究［J］.中国水产，2004，47(12):82-83.

［12］黄永春.有效微生物菌群对养虾水体细菌生态和水质的影响［J］.广东海洋大学学报. 2009，29(1):44-48.

［13］石和荣，林敏.益生菌的应用对鳗鲡池塘水质变化的影响［J］.水产养殖，2010，31(9):26-29.

［14］黄文芳，刘琳，李小波，等. EM 对水质和鱼苗养殖的改善［J］.水产科技，2001，18(1):22-23.

［15］马超.EM 在青虾养殖池塘中的应用试验［J］. 江西水产科技，2011，38(1):27-31.

［16］刘国庆，魏亚松，刘坤，等.复合有益微生物在水貂生产中的应用试验［J］.中国动物保健，2012，3(14):12-15.

［17］黎建斌.EM 在温室养龟中的运用效果［J］.内陆水产，2003，28(10):28-29.

［18］黄博，操向文，甘西.EM 技术在奥尼罗非鱼养殖的应用效果研究［J］.内陆水产，2009，34(8):48-51.

［19］邓厚群.EM 原露在水产养殖中的应用［J］.农村新技术，2009，27(12):26.

［20］陈超然，陈萱，陈昌福.在水产养殖中使用微生物活菌制剂应注意的问题［J］.水产养殖，2004，25(7):27.

［21］伍莉，陈鹏飞.微生态制剂低大口鲢和鲫鱼生长剂血液指标的影响［J］.西南师范大学学报，2007，32(1):82-86.

［22］张相君，张廷军. EM 生物菌液在池塘养鱼生产应用试验报告［J］.黑龙江水产，2010，29(1):16-20.