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水產養殖中微生物製劑的應用及研究進展

2016-05-05文章來源:湖北綠地
  隨著水產養殖業的發展,養殖的高密度、集約化程度也不斷提高。然而養殖水質卻汙染惡化,養殖水體有毒有害物質增加,使養殖生態係統嚴重失衡,導致細菌性、病毒性等病害的感染機率也隨之增大,進而養殖對象發病死亡率增加,最終影響水產養殖業的健康發展。長期使用抗生素和其他化學藥物防治養殖病害常常引發一係列問題,而在高密度、集約化的養殖係統條件下,特別像近幾年南美白對蝦早期偷死,使用抗生素不僅反複性強,而且易產生很強的耐藥性,進而導致以後治療沒有效果,藥物防治疾病隻是暫時性的手段,而且存在水產品食用安全性等問題;生態防治才是解決問題的根本出路,所以對水產養殖病害更重在“預防”。
    近幾年,水產微生物製劑成為研究熱點,其應用也日趨普遍,如用於調水、肥水、改底、內服保健等。水產微生物製劑通過調節養殖水體的微生態平衡,改善養殖環境,淨化水質,提高養殖對象免疫力與抗病能力,抑製病原微生物,進而減少養殖病害的發生。大量的實驗和生產實踐證明其具有良好的效果,並且不會出現耐藥性及殘留或汙染等副作用。微生物製劑雖然在一定程度上可以成為抗生素的替代品,但由於其在水產養殖中的應用時間較短,許多產品的使用技術尚不完善,微生物製劑的活性也會受到多種環境因素的影響。因此水產微生物製劑在研究、應用以及質量上目前還有許多亟待解決或改進的問題,本文根據最近幾年關於水產微生物製劑最前沿報道、相關實踐和有關資料對其常用種類及作用進行了闡述,對其應用研究進展以及存在問題進行了總結分析,並對其發展前景進行了展望。
    1· 水產常用微生物製劑的種類及作用
    1.1 光合細菌
    光合細菌(Photosynthetic bacteria,PSB)是在厭氧條件下進行不放氧光合作用的細菌的總稱,屬於革蘭氏陰性菌。廣泛分布於自然界的土壤、水田、沼澤、湖泊、江海等處,目前在水產養殖上應用較多的是紅假單胞菌屬,如沼澤紅假單胞菌。
    光合細菌具有多種生理功能,如能有效地將嫌氣細菌分解出的有毒物質如氨態氮、亞硝酸等吸收利用,並吸收CO2及H2S 等,促進有機物的循環,進而達到淨化水質的目的。光合細菌在進行光合作用時不耗氧,也不放氧,而是通過吸收水體中的耗氧因子,如有機質和H2S 等物質,從而使好氧微生物因缺乏營養而轉為弱勢,降低氧氣的消耗而直接起到增氧作用。另外可提高水體的透明度,促進浮遊植物的光合作用,增大放氧量,也可間接起到增氧作用。
    光合細菌菌體本身含蛋白質60%以上,並富含多種維生素、輔酶、抗病毒物質及促生長因子等,可作為魚、蝦、蟹、貝等幼體培育時的生物餌料。黃鈞等在培育月鱷魚種試驗中得出在飼料中添加光合細菌,魚的增重可比對照組提高9.31%,飼養成本下降8.55%,與在對蝦、草魚、羅非魚等的試驗結果一致,表明光合細菌作為水產動物的飼料添加劑具有明顯的促長作用。另外施用光合細菌,形成優勢菌群,維護水體微生態平衡,抑製病原微生物繁殖,預防水生動物發病,可克服消毒劑的缺點,有效降解水體的有害化學物質。
    1.2 芽孢杆菌
    芽孢杆菌(Baciuus)為革蘭氏染色陽性菌,是一類好氧性細菌,抗逆性強,能產生多種消化酶、多種營養物質,促進消化、吸收。芽孢杆菌不僅可以降低水體中硝酸鹽、亞硝酸鹽的含量,還可以通過消滅病原體或減少病原體的影響進而改善水質。芽孢杆菌通過產生抗體和進步嗜菌作用等刺激免疫,增強免疫活性,抑製或殺滅水體或養殖對象內的有害致病菌,減少水產養殖對象病害的發生。實驗發現添加芽孢杆菌控製弧菌等致病菌比加抗生素更好。
    1.3 硝化細菌
    廣義上講,凡能使土壤或水域中的氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的細菌都可稱為硝化細菌;嚴格意義上講硝化細菌是指利用氨或亞硝酸鹽作為主要生存能源,以及能利用CO2作為主要碳源的一類細菌。
    硝化細菌是一種好氧菌,是目前水產養殖中降解氨和亞硝酸鹽的主要細菌之一,在pH、溫度較高的情況下,分子氨和亞硝酸鹽對養殖對象的毒性較強,而硝酸鹽不僅對養殖對象無毒害,而且還可被藻類利用,促進藻類的生長和水質淨化。
    1.4 乳酸菌
    乳酸菌(lactic acid bacteria)是一種厭氧或兼性厭氧菌,能在pH 3.0~4.5 條件下生長的無芽孢、革蘭氏染色陽性細菌的總稱。其通過降解碳水化合物生成乳酸和其他有機酸,使養殖對象腸道內的pH 值下降,從而抑製大腸杆菌、沙門氏菌等的生長和繁殖。另外乳酸菌合成的B 族維生素和短鏈脂肪酸能中和養殖對象體內的有毒物質的毒性,如抑製胺的合成等。
    1.5 酵母菌
    酵母菌(yeast)是一些單細胞真菌,營養成分含量很高。維生素含量比魚粉高30 倍以上,尤其是富含B 族維生素。氨基酸含量也很高,且比例適當,廣泛用於飼料添加劑;近幾年來被廣泛用作水產養殖水質調節劑,並取得了較好效果。酵母菌是喜生長於偏酸性環境中的好氧菌,可以在消化道內大量繁殖,使其在與有害菌生存競爭中成為優勢種群,有效抑製有害病原菌的生長。
    1.6 蛭弧菌
    蛭弧菌(Bdellovibrio bacteriovorus)是寄生在某些細菌並導致其裂解的一類細菌,最早是由德國的stolp 在土壤中發現,並從汙水中分離出此細菌。蛭弧菌能防止或減少魚、蝦、蟹病害的發展和蔓延,改善魚、蝦、蟹體內外環境,促進生長,增強免疫力。
    1.7 複合微生物製劑(如EM 菌)
    EM 菌(Effective Microorganisms)是由光合細菌、乳酸菌、酵母菌等5 科10屬80 餘種有益微生物采用適當的比例和獨特的發酵工藝複合培養而成的一種新型微生物活菌劑。EM 菌目前已廣泛應用於水產養殖業,EM 菌中的有益微生物經固氮、光合等一係列分解、合成作用,使水中的有機質形成自身或餌料生物生長繁殖用的各種營養元素,同時也能增加水中的溶解氧,降低氨、H2S 等有毒物質的含量,進而起到淨化水質的目的。
    2 ·水產養殖中微生物製劑的應用研究進展
    最早應用於水產養殖業的微生物製劑是“光合細菌”,主要用於改善水質;其後,水產微生物製劑的研究和開發領域也更加廣泛,目前己有乳杆菌屬、雙歧杆菌屬、弧菌屬、假單胞菌屬、芽孢杆菌屬的眾多種類等應用於水產養殖業。
    2.1 魚
    Kozasa 最早用從土壤中分離的芽孢杆菌經培養後處理愛德華氏菌感染的日本鰻鱺,降低了其死亡率;張慶等每隔25 d 向羅非魚養殖水體中添加以芽孢杆菌為主的微生物複合菌劑,發現能明顯改善水質條件,有效降低氨氮與亞硝酸鹽,營造良好的水色,促進羅非魚的生長。Gatesoupe 等將乳酸杆菌用於大菱鮃養殖,發現可以抑製致病弧菌引起的疾病。桂遠明等從正常的鯉魚腸道中分離出JY10(節杆菌)和JY13(乳杆菌),將它們製成微生物製劑並添加到飼料中,以該飼料飼喂鯉魚,增加了抗病能力。呂耀平在異育銀鯽養殖水體中添加複合微生物製劑,能顯著降低NH3-N、NO2-、COD等水產養殖有害因子的含量,增加溶解氧,緩衝pH 值,並有利於有益單胞藻(矽藻、綠藻等)成為優勢種群促進異育銀鯽生長,提高其產量。俞吉安等研究應用光合細菌添加劑,添加量為2%時,投喂草魚、鱅魚和鰱魚夏花苗成活率可提高5%~28%,畝產量可提高15%~30%,餌料係數下降20%~23%。金滿洋等在池塘養殖中施用EM 活性微生物水產專用肥,結果單位麵積淨產量魚種池提高17.8%,成魚池提高14.4%。何敏等研究複合微生物製劑對重口裂腹魚生長、腸道消化酶和菌群以及水質指標的影響,結果表明複合微生物製劑能改善水質,提高重口裂腹魚腸道消化酶活性、增加腸道有益菌群數,促進魚體生長。
    2.2 蝦
    李躍華等在青蝦養殖池施用兩種不同的微生物製劑,結果池水的溶解氧、總磷增加,氨氮值下降,試驗池青蝦的生長速度明顯要大於對照池;薛恒平等將用芽孢杆菌、光合細菌、蛭弧菌等製成的“益生菌王”,用於對蝦池淨化,結果證明:實驗組對蝦病毒病的爆發時間延遲10d,產量增加40%。符澤雄用微生物製劑飼養南美白對蝦,發現對蝦生長快,節省飼料,能有效防治蝦病,無藥物汙染;與對照池相比較,生長速度快21.9%,產量提高33.1%,飼料係數降低0.16。李勤生等指出,在斑節對蝦育苗中應用光合細菌可促進變態,縮短變態時間;張超峰等在南美白對蝦養殖中應用指出光合細菌含有抗病毒因子和多種免疫促進因子,能提高南美白對蝦的抗病力和免疫功能;韓士群在對蝦池中投加硝化細菌後,水體中氨氮濃度僅為對照池的40%。黃永春等以EM 作為飼料添加劑和水質淨化劑應用於斑節對蝦的養殖,結果表明,EM 能改良水質條件,促進對蝦生長。Garriques 等將溶藻膠弧菌用於蝦苗培養,幼苗的生長率得到提高,疾病的發生率和嚴重性均有所減少或降低。葉樂等在凡納濱對蝦育苗中添加益生菌,結果益生菌能顯著降低水體中的H2S、NH4+-N 和NO2--N 含量,提高幼蝦成活率。Rengpipat 等發現益生菌可提高黑虎蝦的免疫能力。仇麗用枯草芽孢杆菌養殖凡納濱對蝦,與常規蝦池對照,氨氮、亞硝酸含量都有明顯下降,還達到了增產的效果。
    2.3 蟹及其它
    李士虎等在河蟹育苗池添加微生物製劑,與對照池比較結果發現,試驗組的水質狀況均好於對照組,幼體變態率平均提高了20%,抗生素等藥品使用量平均減少85%, 病害發生率平均降低31%,對照組的換水率為485%,而微生物製劑處理組均為150%,平均減少換水量56%,生產成本平均降低21%。陳家長將蛭弧菌用於河蟹養殖時發現,施用後水體中的COD、氨氮、H2S 等含量明顯降低。
    王德芝等將光合細菌菌液按不同劑量加入到中華鱉養殖試驗池中,發現在較短時間內就會使氨氮等出現不同程度的下降,水中溶解氧均有上升。Gibson 等在牡蠣幼苗的感染實驗中證實有益微生物可以產生抑製有害微生物的外源物質。Douillet 等將菌CA2(可能是氣單胞菌屬的某些種) 應用於太平洋牡蠣幼苗繁殖中,與單獨使用藻類相比較,喂食藻類和菌CA2 的太平洋牡蠣幼苗的存活率提高21%~22%,生長率提高了16%~21%。
    劉麗等在皺紋盤鮑育苗生產中施用光合細菌紅假單胞菌和枯草芽孢杆菌的混合菌液,結果發現,該混合菌液能促進皺紋盤鮑苗的生長,提高其免疫情況。林阿乞等將蛭弧菌應用於九孔鮑養殖,發現施用蛭弧菌能明顯提高九孔鮑的生長和存活率,並能有效控製和消除養殖水體中的弧菌數。黃亮等研究發現蛭弧菌可以有效地清除牡蠣養殖環境和體內的副溶血弧菌。楊鳶劼等把芽孢杆菌、光合細菌應用到河魨養殖中,結果表明能促進優良單細胞藻類的生長,營造良好水色,氨氮、亞硝酸鹽、H2S 的含量降低,水體環境得到了改善,而且光合細菌也是河魨初孵仔魚優良的開口餌料。
    3 ·微生物製劑在水產養殖中存在的問題
    微生物製劑在水產養殖中的應用雖然日益廣泛,但仍還處於發展的初級階段,在管理體製和基礎理論研究等方麵有許多問題有待於進一步研究。例如,水產微生物製劑產品都標注為非藥品,管理機構和管理辦法不明確,基礎理論研究也比較薄弱,致使水產業一片混亂。到目前為止,我國水產養殖使用的微生物研究仍然缺乏係統性和深層次性。在菌種選擇、施用條件、施用方法和施用量、菌種間相互作用、配伍的和諧性、作用機理、對環境的影響形式和影響程度、菌種保存技術、菌種回收和消除技術等方麵研究還很滯後。
    3.1 加強微生物製劑的基礎理論和作用機製研究
    微生物製劑種類繁多,其作用機製對於不同的環境和養殖品種是有所不同的,應深入加強基礎理論的研究,指導微生物製劑的研製、生產和正確使用。
    3.2 微生物製劑使用方法和劑量的研究
    由於水產養殖品種繁多,其生理狀態相差較大,養殖環境差異性明顯,所以應根據不同的養殖種類、不同生理狀態、不同環境因素合理用藥。由於微生物製劑的作用效果取決於眾多因素,因此並不是用得越多越好,使用時要選用適宜的菌種,確定較為適宜的比例,根據實際情況調節用量。
    3.3 對微生物製劑的優秀廣譜菌株、專一性菌株、複合菌株的選育和應用
    目前已經使用的益生菌種類相對於自然界中可利用的有益菌種類還很少,具有巨大開發潛力。例如,如何在分離廣譜性益生菌的同時,向高效專一製劑發展;研究針對某種動物、某個階段、某些疾病的專用微生物製劑,使其作用更專一、效果更顯著;盡可能根據菌種的不同特點設計不同產品;確定動物機體內缺少的菌種,添加針對性強的菌種製劑等。
    3.4 向工程菌領域發展
    將益生菌作為基因工程的受體菌,運用基因工程技術構建更易於生產、保存、定植、繁殖或具有特殊功能的工程菌製劑,從而達到一種製劑發揮多種功能的目的。
    3.5 微生物新型製劑的研發
    加強對微生物製劑劑型的研究,提高活菌濃度,提高菌劑中活菌對不良環境的耐受力,延長產品保存期限。目前普遍使用固定化技術、真空冷凍幹燥技術和微膠囊技術,製劑采用真空包裝和充氮氣包裝來延長產品保存期。微生物製劑固定化所選用的包埋劑種類和方法還需要進一步研究。
    4· 水產養殖中微生物製劑的前景展望
    目前,我國抗生素濫用現狀難以遏製,使用抗生素類藥物後,會在水產動物體內富集殘留,並通過食物鏈直接進入人體,危害人類身體健康。微生物製劑具有無毒、無害、促生長等優點,並且可以改善生態環境,減少抗生素的使用,避免其在水產品中的積累。用了微生物製劑的水產動物,不僅生長快、發病少、餌料係數低,而且品質也好。作者在福建長樂南美白對蝦高位池養殖中,使用芽孢杆菌、糞鏈球菌、乳酸菌等微生物製劑,結果對南美白對蝦水質環境的穩定、偷死、防病、保健等都有一定的作用。
    盡管我國對微生物製劑的應用和研究比一些發達國家晚,但僅在短短的幾年裏,微生物製劑的研發和應用對促進我國水產業的發展已發揮了積極的作用,且潛力很大。隨著微生態理論的不斷完善、科技水平的不斷提高、新型生物技術的迅速發展,對微生物製劑往“利用基因工程技術定向改造有益菌株,完善菌種分離技術,加大對菌種配伍技術的研究力度,應用微膠囊技術進行菌種保存”等幾個方向的研究,微生物製劑勢必將迎來前所未有的發展機遇,成為抗生素的替代品,對水產業的健康、生態養殖帶來更加廣闊的發展前景。

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