仿刺参养殖病害预警体系探讨

樊英　叶海斌　于晓清　李乐　李天保

摘要 病害预警是保护养殖环境和保证产品质量安全的有效途径。探讨了仿刺参规模化养殖过程中病害预警的概念、产生、逻辑过程以及预警指标的选择及方法，并通过实际案例——仿刺参细菌侵染来探究预警体系的建立，以经典预警方法为基础，以新预警方法为逻辑框架，以现代预警方法为关键技术，阐述了预警体系的重要性及意义。

关键词 仿刺参；病害；预警体系；细菌侵染

中图分类号 S947 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）05-065-03

Abstract A warning framework of diseases is an essential way for protecting environment and quality safety of aquaculture. The concept， generation， logical course of diseases early warning， choices and methods of early warning factors were discussed. Taking bacterial infections of Apostichopus japonicus for an example，the warning framework of diseases was established on the basis of classical early warning method， with the new early warning method as logical framework， and modern early warning method as key technique. The importance and significance of a warning framework of diseases was elaborated.

Key words Apostichopus japonicus； Disease； Early warning system； Bacteria infection

仿刺参养殖业已经成为山东省乃至全国大力发展的水产养殖业之一，近年来取得了显著的经济效益和社会效益。然而，养殖业的迅速发展和养殖过程中出现的各种状况也造成了病害的大量发生，由于处理不恰当、操作不规范等也导致病害问题日趋突出，药物滥用、超剂量使用也给养殖业带来了严重的经济损失和社会影响。仿刺参疾病主要以细菌病为主，腐皮综合征是当前最常见的疾病，危害也最为严重[1-2]。越冬保苗期幼参和养成期刺参均可被感染发病，且幼参的感染率和发病率都很高，一旦发病很快就会蔓延，属于急性死亡，因此亟需加强早期预警，实施预防的预见性，建立一套生产上实用的病害预警体系及方法。传统的病害防治措施已很难适应社会的要求及环境友好的要求，也正在向监测预警转变，为病害防控和健康养殖提供保障。

预警是近年来养殖业研究的热点，国内外已有众多领域报道了相关的预警体系。起初，预警的概念及其系统研究出现于经济领域，随后在不同领域得到进一步发展和应用。在农业病虫害预警领域已经进行了较为系统的探讨，从农业信息学角度也开展了病害预警体系研究[3]。李京梅等[4]报道了我国海水养殖的生态预警评价指标体系与方法，阐述了生态预警在海水养殖中的重要作用。在此基础上扩展精确的预警体系及方法是保证海水养殖业健康可持续发展的关键。赵建文[5]对凡纳滨对虾养殖水质提出了预警研究，结合模糊系统的推理能力和网络的自学能力，通过对水质标准模糊系统的结构辨识和参数辨识建立了各水质因子和水质登记之间的非线性对应关系，很好地解决了对虾养殖中水质的监测问题。

笔者对仿刺参养殖病害预警概念进行分析，总结了病害预警的逻辑过程，构建了其预警体系，深入分析了预警指标的选择及技术方法，以仿刺参细菌病侵染预警对该体系进行了探讨。

1 病害预警的概念

1.1 预警的概念

预警是建立在预测的基础上，侧重未来不同时段的动态变化，研究重点是未来病害发生前的演化动态、方向以及由此产生的后果等[4]。海水养殖病害预警是指针对海水养殖过程中存在的关键性病害风险，建立相应的预警指标体系、预警模型和信号系统，对海水养殖的健康安全影响进行对比监测，对监测结果获得的警情、警兆发布警示。进行海水养殖病害预警研究，分析其发展过程中不正常的危害程度，对海水养殖的健康安全与社会经济发展的协调性和适应性进行评价，对于确定合理的养殖面积和养殖产量、控制污染范围、降低各种药物的使用、促进我国海水养殖产业的可持续发展以及保护海洋环境具有重要意义。李明等[3]对预警、预测和监测进行了辨析，预警是更高层次的预测，是源于预测，经历了从警报到预测的发展历程。从不同水产养殖情况分析，仿刺参养殖病害预警的概念也存在同样的道理。

1.2 病害预警的产生

最初，在农作物病虫害的防治和测报系统的研究上建立了蔬菜病虫害测报系统、葡萄病害测报系统等用于指导农民进行病虫害防治和预报的一些系统，使病虫害的防治实时、高效，在我国农业生产中发挥着重要的作用。在20世纪70年代，美、日、法等发达国家相继开发了一些农作物的病虫害预测、预报系统，其水产动物的病情预报特别是水产品药物残留检测、水产品的食品安全检测等智能技术非常高。自2000年开始，由全国水产技术推广总站牵头，在10多个省（市、区）进行水产动物病害测报试点工作。其中，在鱼虾养殖中的应用最为广泛。目前，我国己经建立30多个省（区、市）参加、由近3 000个测报点和数万名测报员组成的水产养殖病害测报体系，初步形成了从中央到地方、覆盖全国的病害测报网络[6-7]。

水产动物（仿刺参）病害预警源于病害流行及病害防控，并不断从中吸取精华，逐渐发展与完善。病害防控是基于对疾病发生原因或病原深入研究基础上的有的放矢，疾病的精准诊断也是防治的前提条件。病害防控机构的发展已成为水产动物疾病预防和控制的主要途径，这将促使病害预警体系的产生。随着水产动物测报系统网络化、快速集成化和可视化的发展，病害测报工作系统分析平台已经建立，能够直观、准确地反映水产动物病害状况，从而可将病害测报转变到水产养殖病害预报上，能更有效地预防与控制疫病的蔓延和流行。在网络时代，水产动物病害预报系统的建立应以网络为依托，结合病害发生时空信息数据库，将病害测报资料、专业模型、应用处理功能进行有机集成，充分利用信息资源和Internet技术，发挥其社会效益和市场价值，解决病害灾变预警等社会可持续发展面临的重大问题，提高预警转变水平。

1.3 预警系统的快速发展

近年来，已开展水产动物病害测报研究，实现了信息采集的科学化、传输网络化、数据处理现代化，使生产和管理部门能够及时有效地掌握水产养殖病害发生的动态和趋势，为加强病害防治和指导渔业生产提供及时准确、方便快捷的信息服务，测报系统已逐步向预警系统转变。病害预警体系在山东省仿刺参养殖病害防控中仍处于粗放型、低水平状态。养殖区域迅速扩大，养殖环境多样，不同气候、不同养殖模式、不同养殖条件下发病情况复杂多变，滥用药物的现象更持续存在。由于仿刺参养殖过程中各种病害的快速诊断技术落后，养殖工作者对病害的发生没有预警意识和相关技术，往往凭借肉眼观察、凭经验行事，致使误诊现象频频发生，病害状况得不到预防与控制，最终造成严重损失。在这种情况下，以流行病学调研为基础，以风险评估为理念，以预警预报为措施，以预警体系建立为支撑的病害防控体系将成为山东省仿刺参养殖乃至其他养殖病害防治发展的主要趋势。

已有研究表明，预警体系建立技术已得到深入发展。葛明峰等[8]利用特异多重PCR技术对大黄鱼（Larimichthys crocea）感染的3种致病弧菌进行了跟踪调查，对肝、脾、肾、肌肉等组织进行检测，分析大黄鱼流行病规律以及病原感染与环境变化之间的关系，寻找实施最恰当的病害防治时机。在大黄鱼的养殖生产中，大大超越了传统的病害防控技术，高效率地实现了病害的预测与预警。

随着科技的发展和水产养殖业需求的增长，水产养殖病害远程诊断系统的建立为水产养殖病害的预警预报及诊断治疗提供了发展平台，为水产动物病害的预测提供了新途径。目前，鱼病远程监测预警与诊断系统已在山东省乃至全国各地推广使用，广大养殖户在养殖过程中也开始使用此系统。

2 病害预警的逻辑过程

借鉴农作物预警领域的研究，总结了水产动物仿刺参病害预警的基本逻辑过程，包括从明确警义、监测警兆、追溯警源、预报警情以及排除警情的一系列相互衔接的过程[9]。

2.1 明确警义

明确警义也就是明确预警的研究对象，通过系统分析的方法确定系统的输入和输出。输入包括警兆和警源，输出主要指警情和排除警情的措施，最终形成预警指标体系。病害预警一般采用发生期、普遍率、严重度或病情指数为警素，根据常见病害严重度的等级划分确定警度。

2.2 监测警兆

警兆是警情暴发之前的先兆，而监测警兆是预警的基础。对于水产动物仿刺参病害防控系统而言，机体自身、病原生物、生存环境和养殖技术均与病害发生有着密切关系。由于涉及因素众多，需要根据刺参机体免疫系统和流行病学机理研究，结合实际生产，筛选关键的警兆指标，在生产过程中持续监测，收集可靠数据为预警系统的建立奠定基础。

2.3 追溯警源

警源是警情产生的根源。对水产动物病害流行系统而言，染病的仿刺参、致病性的病原、有利于发病的环境和人类不规范的干预，都可能是病害发生的根源。采用先进技术从可靠数据中寻找警源与警兆的关系，结合专家知识及经验分析，是构建仿刺参病害预警理论体系的关键。

2.4 预报警情及排除警情

预报警情是预警的目的，而排除警情是为用户消除警情提供决策支持。所有结果都可以反馈给预警系统，建立预警体系，进行动态调节来控制病情的发生。

3 仿刺参病害预警的指标选择

预警指标是预警科学理论与相关专业理论结合的产物，预警指标不仅可以独立作为预警系统使用，而且还可以为统计和模型预警系统提供变量基础。根据预警指标的基本原则，实现监测、评价和预警的功能[10]。

3.1 水环境指标

仿刺参养殖过程中水环境恶化，水质下降，涉及溶解氧、氨氮、pH、亚硝酸盐和重金属等，均脱离正常值走向负向动态，该指标数值偏离越大，说明养殖水环境条件越差，可引起警情或加重警情的严重程度。不同环境、不同条件下选择不同的监测指标，在预警系统中具有举足轻重的作用。

3.2 生态指标

仿刺参养殖过程中饵料和浮游生物的密度都会破坏原有生态的平衡，造成不可逆转的生态灾害，进而加重病害警情[11]。建立生态指标，涉及饵料携带菌浓度、浮游动植物密度等，均与疾病的发生存在相关性。预警系统中各指标的负向趋势均对警情的防控起到积极作用。

3.3 机体免疫指标

不同环境、不同条件变化时，机体自身也随之发生适应性变化，不同动物根据自身免疫防御特点涉及不同的免疫指标。对仿刺参而言，机体免疫指标涉及细胞吞噬活性、呼吸暴发活性、磷酸酶活性、超氧化物歧化酶活性等，各指标变化趋势可以预测预警病害的发生程度[12-13]。

3.4 社会经济指标

社会经济指标主要反映仿刺参养殖的社会经济功能，包括创造价值、维持生态环境、扩大就业等。该指标的数值越高，说明该水产动物养殖的社会经济功能越好，该指标是一个正向指标，起到缓解警情的作用。

3.5 社会保障指标

社会保障指标主要用来指导政府、企业、社会公民对养殖环境保护的认识程度以及环境污染的治理力度。该指标数值越高，越能体现相对应的重视程度和治理力度，越有利于养殖环境的保护，同样属于正向指标，起到缓解警情的作用。

4 仿刺参细菌病侵染预警实例探讨

仿刺参的病原生物在早期少量感染，无临床征象，往往难以察觉，只有当病原生物在机体中繁殖积累到一定程度，开始影响正常生活或组织受到损伤时，才会被察觉。因此，根据疾病的流行病学特点，对病原生物进行早期检测，分析病原生物的感染状况及其正负向趋势，实现病害的预测预警就显得至关重要。

侵染前期的预测，有利于病害防控。首先，要预测出侵染的日期，在确定侵染日期的基础上确定监测日期范围，在此范围内进行温度监测，以便在病害初侵染前留出一定的缓冲时间用于防治。研究表明，温度是影响刺参生存、生长和繁殖最重要的因子之一[14]。高温期水温的变化影响生物一系列内在的生理机制，反映警情变化趋势，为评估刺参细菌初侵染的预警机制以及开展刺参多营养层次的综合养殖预警体系提供基础资料。

通过对仿刺参养殖池水质分析发现，随着养殖时间的延长和外界环境条件的变化，水质中COD、氨氮和亚硝酸盐浓度均呈上升趋势，而pH、溶解氧和磷酸盐呈下降趋势，在高温养殖中后期变化趋势直接反映警情相关状况；COD、温度、亚硝酸盐、盐度和DO 是仿刺参养殖池中病害预警监测的主要理化因子。

（1）生态环境中微生物生化定量分析：对养殖生态环境（水体微生物或饵料微生物或养殖池底微生物）中主要致病菌（弧菌等）的生长规律、富集程度以及生化性质的变化规律进行分析，对细菌（弧菌、杆菌、变形菌等）总量、主要致病微生物进行相关性分析，可建立设计预警曲线，确定预警机制，联合数据模型等高科技手段进行体系的优化，最终达到防控病害的目的。关晓燕等[15]通过16S rDNA的PCR-DGGE基因指纹技术对刺参养殖池塘水环境中菌群多样性进行分析，高温季节刺参养殖水环境中细菌种群较为丰富，6～9月具有相同的优势菌群，反映了高温季节仿刺参水环境中微生物的菌群特征。

（2）仿刺参免疫指标：机体免疫指标可作为病害预警的基础研究内容。以前的研究表明，仿刺参体腔细胞数量、吞噬活性、ROS、ATP/AKP/SOD/MPO活性等均可反映机体免疫功能的状况，间接反映病害发生的概率，为预警体系的建立提供参考。另外，仿刺参肠道系统若发生紊乱，病菌极易进行攻击，从而导致疫病的发生，因此仿刺参肠道中微生物菌群和消化酶活性亦可作为病害发生的预警指标[13]。

（3）社会经济指标：在维持生态平衡的同时，对社会环境产生的价值可充分体现预警的作用。此外，在建立预警机制的基础上进行的相关推广示范应用，可在一定程度上促使仿刺参健康养殖的可持续性，增加养殖经济效益，提高仿刺参产品质量及安全。

5 小结

近年来，仿刺参养殖业大规模迅速发展，无论是研究者还是养殖者对病害防控的重视也随之加强。拓展仿刺参养殖过程中预警能力的基础，研究并完善仿刺参病害预警理论体系，提高病害预警技术，对水产动物预警学科的丰富也是一种贡献。笔者尝试从定义、产生、逻辑过程及相关疾病的案例分析，阐述了仿刺参预警的指标体系，为仿刺参养殖过程中的病害防控奠定了基础，但需要在实际生产过程中进一步完善和提高，最终建立仿刺参养殖预警体系，也为仿刺参的病害防控提供决策支持。

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