施放高效生态制剂对鱼塘藻类结构的影响

摘 要：通过向池塘中泼洒高效微生态制剂，研究其对池塘藻类种类和总量的影响。结果表明，高效微生态制剂对养鱼池塘中优势藻类蓝藻的繁殖有明显的抑制作用，对绿藻和硅藻的繁殖有明显的促进作用，绿球藻、小环藻、栅藻、菱形藻等成为优势种，水色呈淡绿、黄褐色等良好状态；对鞭毛藻类中的裸藻有一定的抑制作用，对隐藻作用不明显。对照塘藻类组成以微囊藻、鱼腥藻、颤藻等蓝藻占优势。此外，藻类 Shannon-Wiener 指数、Pielou 指数试验塘均大于对照塘。可见，高效微生态制剂的定期添加有效地控制了蓝藻的增殖，保持了藻类的多样性，增加了鱼类易于消化吸收的藻类，对养鱼池塘藻类结构调控起到了积极作用。

关键词：高效微生态制剂；绿藻；蓝藻；硅藻

中图分类号：S816.79 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.10.018

Effects of Efficient Microbial Ecological Agents Added to the Algae Structure in Fish Ponds

SHI Hong-yue1， GUO Yong-jun1， ZHOU Ke2， ZHANG Feng-feng2， XIE Feng-xing2 ， SUN Xue-liang1， CHEN Cheng-xun1， LI Yin-chang1

（1.College of Fisheries， Tianjin Agricultural University， Tianjin Key Laboratory of Aquaecology and Aquaculture， Tianjin 300384， China； 2.Tianjin Research Center of Agricultural Biotechnology， Tianjin 300192， China）

Abstract： Effects of the ponds" algae species and quantities were studied through adding efficient microbial ecological agents into the ponds. The results showed that the efficient microbial ecological agents had marked inhibitory effect to the propagation of Cyanobacteria which is the dominant algae in the fishpond and obvious promotion to the propagation of Chloroophyta and Bacillariophyta. The Chlorococcus. sp， Cyclotalia sp， Scenedesmus sp， Nietzsche sp etc became the dominant algae while the water color was in good condition such as light green ，brown. The efficient microbial ecological agents had inhibitory effect to the euglena of the flagellate group and no obvious effect to the Cryptophyta. Microcystis. sp，Anabaena. sp，Oscillatoria. sp of Cyanophyta etc were dominant algae. Besides，the Shannon-Wiener index and the Pielou evenness index of algae in the control pond were lower than those in experimental pond. Therefore， efficient microbial ecological agents maintained algal biodiversity in the ponds by effectively restricting the growth of Cyanophyta. It also increased the algal types to be digested and absorbed by fish while played a positive role in controlling the algal structure of fish pond.

Key words： efficient microbial ecological agents； Chlorophyta； Cyanophyta； Bacillariophyta

浮游植物是水域生态系统的初级生产者，在物质和能量流动中占有十分重要的地位，是池塘养殖鱼类的优质饵料。高放养密度和高强度投饵易导致大量排泄物及残饵等的沉积，并极易由此造成池塘水体N、P及有机物的严重污染，引发有害藻类（如微囊藻）的大量增殖，进而影响鱼类生长[1]。

随着人类对水产品需求的不断增加，野生水产品早已不能满足人们的需求。农业、工业规模化和集约化的快速发展，以及各种污水的排放，使得水产动物的健康养殖面临严峻挑战。而抗生素和抗菌药物等的长期使用，已造成诸如细菌抗药性耐药基因的转移、水产品中药物残留等不良后果。微生态制剂作为一种新兴的技术手段在水产养殖中得到越来越广泛地研究和应用。目前应用于净化养殖水体的微生态制剂主要有光合细菌、硝化细菌、芽孢杆菌、蛭弧菌，以及复合微生态制剂等[2-4]，这些应用于生产的水质微生态制剂对水体无毒副作用，可以改善水体生态环境，具有广阔的应用前景[5]。

现阶段，关于微生态制剂对池塘水质、底质环境的改善的研究较多[6-8]，对于浮游植物的影响主要集中在虾池的研究[9-11]，而针对鱼池的研究并不多见[12-13]。

本研究以池塘藻类作为水产养殖系统中菌群变化的标志物，选取1种高效微生态制剂（光合细菌、高效反硝化细菌和解淀粉芽孢杆菌为主的复合制剂），对其对池塘藻相的影响进行评价，为进一步研究微生物制剂对池塘水体藻类的变化提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验场

试验在天津市西青区益利来水产公司进行。所用池塘共三口，两口试验池塘，一口对照池塘，面积为0.6～0.67 hm2，水深1.5 m。试验塘全池泼洒高效微生物制剂（粉状，天津市农业科学院生物中心提供，光合细菌、解淀粉芽孢杆菌、反硝化细菌混合菌剂），活菌浓度稳定在每毫升（克）20亿以上，用量1.5 mg·L-1，对照塘不添加，试验时间为2013年8月11日—23日，共14 d。样本采集在9：00—10：00进行，每隔2 d采样1次，连续采集7次，第1次采集完立即泼洒高效微生态制剂，试验期间只有第1次泼洒高效微生态制剂，其他时间不泼洒，池塘主养鲤鱼，搭配异育银鲫，试验期间不换水，在高温闷热天气适量开放增氧机，尽量保证试验中所有其他试验条件一致，试验期间水温27～28 ℃。

1.2 试验器材

25#浮游生物网、采水器、浮游生物沉淀器、计数框、定量滴管、试剂瓶、玻璃管、洗耳球、显微镜、乳胶管、标签纸、甲醛固定液、鲁哥试剂等。

1.3 藻类采集与处理

1.3.1 藻类采集 在池塘上风处和下风处分别选取1个采样点，在水表面下25～50 cm处采集水样500 mL，将两瓶水样混合在一起。藻类的定性水样用25#浮游生物网采集，使用5%的福尔马林试剂固定保存。藻类的定量样品使用采水器采集1 L水样，加入15 mL鲁哥氏液固定后静置24 h，使用内径为3 mm的橡胶管，连接上吸耳球，通过虹吸的方法将沉淀上层清液慢慢吸出，把剩余的沉淀物倒入定量瓶中，浓缩至100 mL，用浮游植物计数框镜检计数。

1.3.2 藻类计数 上下摇晃水样，将浓缩后的水样充分混合，然后吸出0.1 mL水样置于计数框内（表面积为20 mm×20 mm），在400倍显微镜下观察计数，每瓶标本计数2片取平均值，每片大约计算100个视野，每一个样品至少计数2次，保证每次的计数结果不大于这2次的计数均值之差的±10%。

1.3.3 藻类的定量定性以及数据的分析 在光学显微镜下对藻类进行定性分析，参考《中国淡水藻志》[14]和《水生生物学》[15]对藻类的种类进行鉴定，采用浮游生物计数框对池塘中藻类进行定量分析，浮游藻类计数是在光学显微镜下进行的，采用视野计数法，从而得到该藻类生物量。1 L水中浮游植物的数量（N）的计算公式为：

N=C×V×PN/FS×FN

式中，C为计数框面积（mm2）；FS 为每个视野框面积（mm2）；FN为每片计数过的视野数；V为1 L沉淀浓缩后的水样体积（mL）；U为计数框的体积（mL）；FN为通过实际数出每片计数框的浮游植物的个数。

关于生物量的换算，考虑到浮游植物中不同种类的个体大小极为悬殊，以个体数不能反映水体浮游生物的真实丰歉情况，且浮游植物个体微小，一般无法称重，所以生物量较数量更能反映水体中浮游植物的现存量，不同水体的数据也更具有可比性，因此计算出的数值应该按照湿重换算成生物量。湿重通常按体积计算，由于浮游植物大豆悬浮于水体中生活，其密度应该近于其所在水体的密度，因此，体积值（μm3）可直接换算成质量值（10 μm3=1 mg），本试验根据《水生生物学》[16]查表进行换算。查出某种藻类个体重量的平均值，然后乘以1 L水中该藻类数量，即可得知1 L水中这种藻类的生物量。

采用 Shannon-Wiener 和Pielou[16]公式对藻类多样性和均匀度指数进行测定，其计算公式为：

H" = -∑PilnPi

J = H"/lnS

式中，J为种类均匀度；H为藻类多样性指数；Pi为第i种的个体数与总个体数的比值；S为样品中的种类总数 。

最后的数据分析用STATISTICA6.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 藻类种群组成

2.1.1 藻类种类 试验期间：试验塘与对照塘藻类分别为试验塘5门43属，对照塘5门38属。其中绿藻分别为25属和18属，硅藻分别是7属和4属，蓝藻分别为9属和14属，裸藻分别为2属和1属，隐藻为1属，其他藻类种类较少。与对照池塘比较，试验池塘中的绿藻、硅藻的种类和数量均得到增加，蓝藻的种类数量下降，其他藻类由于数量较少而变化不是很明显。

2.1.2 藻类优势种变化 试验的前期，试验池塘与对照池塘的优势藻种均为蓝藻，为46.8%和53.5%，绿藻占41.5%和41.6%，试验池塘硅藻数量优于对照池塘，为9.1%和1.5%，裸藻和隐藻数量少，试验中后期，试验塘藻类发生明显变化，优势种由蓝藻转变为绿藻，其中以栅藻（Scenedesmus）、绿球藻（Chlorococcum）、实球藻（Pandorina）、盘星藻（Pesiastrum）、空星藻（Coelastrum）、十字藻（Crucigenia）、衣藻（Chlamydomonas）和硅藻中的舟形藻（Navicula）、菱形藻（Nitzschia）、小环藻（Cyclotella）等作为优势种，绿藻在池塘中维持的时间比较长，水体稳定，水色呈现黄绿色或者浅绿色。而对照塘中藻类以鱼腥藻（Anabaena）、微囊藻（Microcystis）、颤藻（Oscillatoria）等为优势种，水色表现为深蓝绿色，池塘下风处有油状薄膜，形成一定的水华现象。

2.2 池塘藻类数量变化

对浮游藻类定量样品进行分析，得到池塘藻类总量随时间变化特征（图1）。

从图1中可以看出，对照塘与试验池塘中藻类总量都有不同程度的增长，对照塘藻类平均增加幅度小于试验池塘，对照池塘与试验池塘藻类数的增加量分别为17.06%和2.36%。可见试验池塘藻类数量增长幅度明显高于对照池塘。

2.3 藻类的均匀度与多样性

试验池塘中的藻类Pielou均匀度指数（J"）和Shannon-Wiener指数（H"）的变化见表1。通过数据分析，前期试验塘比对照塘多样性指数略低，中后期试验池塘的藻类多样性指数变化范围在2.64～2.8之间，池塘中藻类多样性得到明显的提升。而对照池塘中藻类的多样性指数在2.47～2.59之间，藻类的多样性指数比较低，均匀度指数也相对低。

2.4 微生物制剂对不同藻类的影响

为了更好地解释高效微生态制剂对蓝藻类、绿藻类，硅藻类及隐藻和裸藻类等的繁殖所产生的影响，在此对不同藻类的数量以及所占的比例进行具体分析，得到池塘5个门藻类总量随时间变化特征。在分析过程中还发现，其中裸藻和隐藻的数量变化幅度较大，有很大的不稳定性，分析其原因可能与其本身的种群量过低有关，可能是水体物理化学因子的变化导致其迅速作出反应，故本试验对裸藻和隐藻不做具体分析，只对池塘中种类丰富、数量相对较多的蓝藻、绿藻和硅藻做详细分析。

2.4.1 蓝藻变化 通过图2可看出，试验池塘蓝藻数量最低值为30.1%，而对照池塘蓝藻数量上升为56.2%，对比发现微生态制剂对池塘中蓝藻有明显的抑制作用，同时蓝藻门中的部分藻类接近消失，蓝藻的种类减少，不再是池塘中的优势种。

2.4.2 绿藻变化 微生物制剂对试验池水体绿藻类的种群结构产生了较好的影响。本试验中，通过图3可看出，在投放微生态制剂后，试验池塘绿藻数量呈现明显的上升趋势，由开始的41.5%上升到最高值56.5%，成为池塘中的优势种，对照池塘中绿藻数量由开始的41.6%下降至38.6%，试验池塘中实球藻、空星藻、鼓藻等优势藻类均为绿藻，其种类多，数量均衡。

2.4.3 硅藻变化 通过图4可看出，试验池塘中的硅藻类总量开始时就高于对照池塘，但是加入高效微生物制剂后仍呈现上升趋势，试验池塘由开始的9.1%上升到11.2%，对照池塘中硅藻数量无明显数量变化。在对照塘中，由于蓝藻的大量增殖，抑制了硅藻的生长，在试验池塘中，蓝藻的繁殖得到有效抑制，其他藻类的繁殖得到了不同程度增加，试验池塘中硅藻类的优势种变为小环藻（Cyclotalia）和菱形藻（ Nitzschia） 。

2.4.4 裸藻、隐藻等其他藻类变化 鞭毛藻类中的裸藻、隐藻，其数量仅在3%以下。且在试验期间随着藻类总量的增长其数量也有一定的增长，在采样定量定性分析时其数量变化幅度较大，并且始终作为一个小群体存在，关于微生态制剂对其变化尚未得到规律性的变化趋势。

3 讨 论

藻类在池塘养殖的微生态系中占重要作用。试验表明，在试验池塘中投放高效微生态制剂后池塘中藻类的种类发生了明显的变化，试验中蓝藻的种群繁殖得到了限制，前期蓝藻占主要优势，中后期绿藻成为优势种。原因可能是水体中的有机物被高效微生态制剂所降解，水体中饲料残渣等有机物减少，水中溶氧升高，酸碱度波动降低，水体透明度增加[13]。试验池塘中藻类多样性指数较对照池塘得到了显著的增加，群落结构稳定。

蓝藻在水产养殖中被称为有害藻类，对照池塘中鱼腥藻、微囊藻、卵形藻居多，微囊藻作为池塘水体富营养化的标志性藻，它的出现说明对照池塘中水体富营养化严重。尤其是在微囊藻类大量的繁殖难以被鱼类和浮游动物消化利用，同时抑制了其他有益藻类的生长和繁殖。等到微囊藻死亡后又会释放出大量的毒素并且消耗水中的氧气，造成鱼类缺氧死亡。泼洒微生态制剂可有效地提高池塘的水质环境，改善蓝藻占有优势的高温、低氧等条件，使其它藻类得以大量的增长，蓝藻数量有所下降。

中后期蓝藻数量所占比例降低到40%以下，试验池塘中蓝藻的数量在55.0%以上，对照池塘蓝藻大量增殖而试验池塘蓝藻的数量逐渐减少。研究表明[17]，由于蓝藻在池塘中一直存在，不能被鱼类消化，且部分种类还可以产生毒素，引起鱼类中毒，造成鱼类患病、呼吸困难引起缺氧死亡等。如果蓝藻在池塘中占绝大多数，大多数蓝藻的代谢产物对其他藻类繁殖具有异型拮抗的作用，其他藻类的繁殖受到抑制。因此，蓝藻在池塘中优势种类少，群落结构单一，造成了其群落的不稳定。

试验后期，试验池塘中绿藻种类仍然很多，不同的藻类数量相对平衡。绿藻作为水生动物的优质饵料，有的可以直接作为鱼类的饵料。由生物多样性可知，如果水体中存在大量的舟形藻、直链藻、脆杆藻等以及带鞭毛的绿藻和鼓藻时，说明水质稳定。可见高效微生态制剂使得池塘中的藻类组成复杂化，试验池塘中藻类组成优于对照池，且对鱼类有益的绿藻类占有明显的优势。

试验中后期，试验池塘内的相对较小型类硅藻，如小环藻、菱形藻等，在泼洒高效微生态制剂后优势逐渐增加。由此推断，加入高效微生态制剂，改变了池塘中的营养盐组成和硅藻的种群结构，也可能与硅藻类本身是小型藻类有关系。Andresson等[18]认为在小水体中（河流、湖泊等），其中的小型藻类的繁殖是水质净化的标志性指示物，还有研究认为池塘中藻类的小型化可能受到滤食性鱼类对大型藻类的摄食压力的增加，改变了微小型藻类的繁殖[19]。

8月中旬正处于炎热的夏季，正是池塘中藻类繁殖旺盛期，对照池塘中藻类种类不多但生物量较丰富。可见向池塘中泼洒高效微生态制剂，池塘中藻相得到有效的调节。李卓佳等[20]通过使用以芽孢杆菌为主的复合微生物来抑制蓝藻的过度繁殖有明显的效果。庄惠如等[13]和赵巧玲等[17]发现通过泼洒光合细菌可以抑制蓝藻过度繁殖，这与本试验研究结果一致。试验池塘中蓝藻的生长受到了限制，但是绿藻、硅藻却得到了有效的繁殖，其中在试验池塘绿藻的种类和生物量均比较丰富。原因可能是有益微生物菌在夏季高温池塘中占据优势，池塘中有机物较丰富，从而加速了有机物的降解和转化，池塘内的营养盐得到了有效循环。

藻类和细菌间通过物质的传递营养和代谢等密切相关。在水产养殖中，藻相越复杂，水质越稳定，菌类在维持藻类生物量和控制水华中起着非常重要的作用，它可以通过分泌胞外物质，同藻类争夺营养物质等方式抑制藻类的生长繁殖，或者分解藻类来维持水产养殖中的物质循环[21]。有研究表明，可以通过利用微生物制剂来控制水体富营养化[22]。池塘中的藻类可以通过利用水体中的N、P等营养物质来降低水体中的NH3-N。试验也表明，高效微生物制剂控制池塘中蓝藻过度繁殖所导致的水体富营养化具有良好的研究和开发前景。

4 结 论

综上所述，池塘泼施高效微生态制剂后，藻类的变化如下：（1）可以作为鱼类饵料的藻类增加，降低了饵料系数； （2）蓝藻的繁殖得到有效的限制，减少了水华的发生；（3） 绿藻和硅藻得到了有效的繁殖，池塘中的藻类均匀度指数和多样性指数增加。

水体藻相变化除受微生物菌群影响外，还取决于水中的化学因子、温度、光照时间、蚤类和枝角类的数量和种类。水体藻类处于一个动态平衡中。浮游动物和滤食性鱼类的取食以及水环境的变化都影响着藻类的繁殖。同时，现在雾霾天气严重，对于水体中的鞭毛藻类活动影响很大，这也影响了藻类的光合作用。总之，高效微生物制剂可以维持水体优势种类藻类的种群，降低蓝藻等有害性藻类的生物量，提升了池塘水体的安全性。由此得出，高效微生态制剂可以达到维持鱼塘藻相平衡，抑制蓝藻的目的，在一定程度上降低了饲料的饵料系数，提高了鱼产力。

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