微生態(tài)制劑水質(zhì)調(diào)控的特性和作用機理
一、概念及種類
微生物制劑是將自然界有益細菌通過人工篩選培育，再經(jīng)過生物工程工廠化生產(chǎn)出來
，用于生態(tài)調(diào)控及動物營養(yǎng)保健的活菌制劑。
現(xiàn)在市場上銷售的這類產(chǎn)品名目繁多，如EM菌
、光合細菌、芽孢桿菌
、硝化細菌
、乳酸菌、酵母菌等
，都屬微生物制劑類的
產(chǎn)品。
就有益菌種來講，美國發(fā)布了40種安全有效的有益菌種，我國農(nóng)業(yè)部允許使用的有益菌種有干酪乳桿菌
、嗜乳酸桿菌、乳鏈球菌
、枯草芽孢桿菌
、納豆芽孢桿菌、啤酒酵母菌
、沼澤紅假單胞菌等12種
。
依活菌種的組成，有單一菌制劑和復合菌制劑。市售的多為復合菌制劑，只是其中的菌種種類和數(shù)量有別而異。 應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖上的微生態(tài)制劑按用途可分為兩大類。
一類是內(nèi)服以提高魚蝦免疫力的飼料微生態(tài)添加劑，目前應用較多的菌類有乳酸菌
、芽孢桿菌、酵母菌等。
另一類是用以改良水質(zhì)的微生態(tài)調(diào)控劑，主要菌類有光合細菌、芽孢桿菌
、硝化細菌等
。
各類菌有其自身特性，使用時要針對不同目的采用不同方法，才能最大限度地發(fā)揮其功效
。
二、微生物制劑作用與特點
(一)對水體的作用
微生物制劑可有效降低養(yǎng)殖水質(zhì)中亞硝酸鹽、氨氮、硫化氫等濃度
，抑制水體中有害微生物繁殖和生長，凈化水質(zhì)
。
(二)對養(yǎng)殖動物的作用
微生物制劑可使養(yǎng)殖動物提高機體免疫力。防止水產(chǎn)養(yǎng)殖動物體內(nèi)有害物質(zhì)產(chǎn)生。同時
，轉(zhuǎn)化養(yǎng)殖動物腸道
、血液及糞便中有害物質(zhì)濃度，降低有害物質(zhì)在機體內(nèi)的累積
，有利于機體的健康
。
(三)降低成本，保護環(huán)境
微生物制劑具有投資小、效益高
、使用方便等優(yōu)點。既能全池潑灑
，也能做為飼料添加劑
。無毒、無害
、無藥物殘留
，長期使用可以減少養(yǎng)殖過程中抗生素的使用量，減少病害發(fā)生
，排放的污水對環(huán)境污染也較小
。
三、微生態(tài)制劑用于調(diào)控水質(zhì)的使用原則
自然水體存在一定的細菌生態(tài)平衡系統(tǒng)，施用微生態(tài)制劑是人為改變條件
，定向培育優(yōu)勢菌群并發(fā)揮其作用，形成新的動態(tài)平衡
。
在微生態(tài)制劑的使用過程中 ，首先要根據(jù)水體的理化因子正確選用菌種；其次
，施放微生態(tài)制劑要達到一定的濃度
、確保水體中活菌數(shù)達到一定數(shù)量，并營造適合培育菌種的生長條件
，使之盡早形成并維持優(yōu)勢菌群
，以取得良好的使用效果。
四 、主要菌屬的特性及使用方法
1 、光合細菌
1光合細菌的特性
在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應用較多的有紅螺菌科的莢膜紅 、沼澤紅、球形菌
、深紅紅螺菌等種類，大多數(shù)種類為厭氧性或兼性厭氧性
。
光合細菌細胞內(nèi)含有類似于植物葉綠素的細菌葉綠素，在無氧和光照條件下，利用水體中有機物進行不產(chǎn)氧的光合作用
。
2 光合細菌凈化水質(zhì)的機理
光合細菌細胞內(nèi)含有類似于植物葉綠素的細菌葉綠素，在無氧和光照條件下，利用水體中魚蝦殘餌及排泄物等有機物進行不產(chǎn)氧的光合作用
，合成大量菌體
。所以其
增氧機制是通過同化水中有機物，減少有機耗氧來實現(xiàn)的。
光合細菌還能以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為生理代謝上的氧化劑，吸收利用水中的硝酸鹽及亞硝酸鹽。不少光合細菌還利用硫化物
。以上機制形成了光合細菌很強的凈化水質(zhì)的功能
。
3光合細菌的使用和保存
在水溫28℃～36℃ ，pH偏堿(7.5～8.5)時，光合細菌生長較好
。對有機物濃度較高、底質(zhì)較差
、有一定透明度的淺水池使用效果明顯
。這是因為
有機物高的底質(zhì)易形成無氧條件，有一定透明度滿足光合細菌大量生長、繁殖的要求。 養(yǎng)殖戶在使用光合細菌改善水質(zhì)時，可選在晴天上午進行，光合細菌用沸石粉吸附后潑灑能提高使用效果 。由于水中光合細菌的濃度會因換水及生物吞食而降低，不能穩(wěn)定地發(fā)揮凈化水質(zhì)的功能
，已有人嘗試將光合細菌固定化并應用于試驗和生產(chǎn)中
，使凈化水質(zhì)的效果得到進一步的改善。
由于光合細菌制品多為活菌液 ，為保證使用效果
，應注意
盡量使用新鮮菌液以保證活菌數(shù)。成品菌液應先逐漸降溫而后存放在溫度較低(15℃ 以下)并有一定光照的地方(每天2 小時以上) ，然后逐漸減少光照
，再置于陰涼避光處
。
菌液開始發(fā)黑并有惡臭味可能是活菌死亡腐敗所致，使用效果不佳 。
2 、芽孢桿菌
1 芽孢桿菌的特性
芽孢桿菌，革蘭氏染色陽性 ，是普遍存在的一類好氣性細菌
，多屬芽孢桿菌屬。該類菌無毒性
，能分泌出活性強的蛋白酶等多種酶類
，在其生命過程中又能以孢子體形式存在，易于生產(chǎn)和保存
，作為飼料微生態(tài)添加劑和水體微生態(tài)調(diào)控劑都有廣闊前景
。
2 芽孢桿菌的作用機理
芽孢桿菌作為水體微生態(tài)調(diào)控劑的作用機理，是通過經(jīng)篩選出有類似于硝化細菌功能的菌株 ，可以降低水體中硝酸鹽
、亞硝酸鹽的含量，從而起到改善水質(zhì)的作用
。芽孢桿菌還可以通過消滅病原體或是至少減少了病原體的影響來改善水質(zhì)
。
實驗發(fā)現(xiàn)添加芽孢桿菌控制弧菌等致病菌比加抗生素更好，許多不同的抗生素是由一系列的芽孢桿菌所產(chǎn)生，許多細菌在同一時間不可能對所有抗生素都有抗性基因，特別是如果它們以前未曾與芽孢桿菌有過接觸時。
芽孢桿菌能分泌許多降解粘液和生物膜的酶，使得芽孢桿菌及其產(chǎn)生的抗生素能滲透進革蘭氏陰性菌的粘液層；另外，芽孢桿菌與其它細菌競爭營養(yǎng)并且抑制其快速生長。
基于以上功能，加上芽孢桿菌在生產(chǎn)過程中易保存等特點，芽孢桿菌制劑正成為目前研究和生產(chǎn)應用的熱點。
3 芽孢桿菌的施用
芽孢桿菌在保存期間以芽孢的形式存在，養(yǎng)殖戶在使用前，可用一定配制好的培養(yǎng)基活化、增殖，然后潑灑，可提高使用效果。由于大多數(shù)芽孢桿菌屬好氣性菌，在施用芽孢桿菌制劑時要注意保持水體中的溶氧量，以更好地發(fā)揮其作用。
3、硝化細菌
1 硝化細菌的特性
硝化細菌屬化能自養(yǎng)菌，專性好氧，大多是專性無機型。
硝化細菌可分為2個亞群：亞硝化細菌和硝化細菌。亞硝化細菌將水體中的氨氧化為亞硝酸氮，硝化細菌將亞硝酸氮氧化為對水生動物無害的硝酸氮。
硝化細菌是一類自養(yǎng)型生物，尤其是亞硝化細菌，無法利用現(xiàn)成的有機物 ，
水體中無機物太多反而會抑制其生長 。與異養(yǎng)性細菌相比
，
硝化細菌的繁殖周期特別長 ，因此在水中很難形成優(yōu)勢菌群
。 2 硝化細菌的作用
硝化細菌的主要作用是降解水體中的氨氮 ，如果水體中無機鹽類如NH4+等營養(yǎng)元素大量存在
，能更好地促進硝化細菌的生長，起到明顯的降氨氮效果
。
3 硝化細菌的施用
使用硝化細菌有2種方法，一種是應用預先培養(yǎng)附著硝化細菌的生化培養(yǎng)球；另一種是向池中直接潑灑硝化細菌制劑。
硝化細菌發(fā)揮作用的適宜條件為：pH 值7～9，低于6不利硝化細菌生長；水溫在30℃ 時活性最高；水中溶解氧對硝化細菌作用影響很大，溶解氧含量高則硝化作用能更好進行。
此外，光對硝化細菌的生長繁殖有抑制現(xiàn)象。建議在使用硝化細菌制劑時，要注意水中溶解氧含量及光照強度。
正確使用微生物制劑的方法：分析制約微生物制劑使用效果的原因
微生物制劑包括芽孢桿菌、硝化細菌、乳酸菌、光合菌等，調(diào)水劑以及所謂的改水、改底等可以統(tǒng)稱為微生物制劑，在實際使用過程中，有時有效但有時無效或效果不大，花了錢不一定有效果，讓人納悶和不解。其實，主要原因是因水質(zhì)的千差萬別而造成的，這些制劑受以下因素限制，分析如下：
1、環(huán)境因素
大部分微生物制劑使用于非可控的養(yǎng)殖水體，環(huán)境因素如：溶解氧，堿度，溫度，pH值等以及和天氣狀況會對微生物制劑的使用效果都會產(chǎn)生一定的影響。
（1）溶解氧
水體溶解氧的高低，會影響到好氧菌生長速率和氧化分解污染物的效率。目前微生物制劑中芽孢桿菌為好氧菌(或兼性)，硝化細菌為嚴格好氧菌
，使用含有這類活菌的產(chǎn)品，
一定要保持水體中有足夠的溶氧，才能維持細菌快速繁殖和對污染物的有效分解
。
以硝化細菌為例：每毫克氮經(jīng)過整個硝化作用途徑后，氨轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}需要4.57毫克溶解氧來“清除”含氮物質(zhì)釋放的電子，所以
保持較高的溶解氧對于硝化細菌是必要的，研究表明
水中溶氧至少大于2毫克／升是硝化細菌進行正常的硝化反應所必需的。
池塘底部低溶氧會影響生物底改的使用效果。
大多數(shù)養(yǎng)殖者更喜歡顆粒型生物底改，他們認為既然是底改，當然要沉到塘底才能更好的發(fā)揮作用
。但是
池塘底部是污染最嚴重的區(qū)域，尤其是養(yǎng)殖的中、后期
，
底部積累的耗氧因子往往會使底部溶解氧消耗殆盡，如果生物底改中沒有耐低氧菌株(≤0.5～1.5毫克／升)，那么這些細菌在缺氧的環(huán)境中生長繁殖并不理想
，雖然直接到了底部
，但大部分細菌休眠或沒有繁殖，甚至死亡
，即使投入很多菌也無濟于事
。
有些生物底改劑推薦配合增氧粉(顆粒)使用，也是通過增加溶氧來促進生物底改的效果。
需要值得注意的是：1、芽孢桿菌并非全部對溶氧需求都非常高，事實上在底泥中也存在低耗氧的芽孢桿菌。但市面上大部分芽孢桿菌對氧氣需求比較大，因為低耗氧芽孢桿菌發(fā)酵周期長、成本高；2、光合細菌、乳酸菌對溶氧要求不高，陰雨天等不良條件可以考慮使用。
（2） 堿度-pH值和鹽度
堿度的大小表示水體緩沖能力的大小。在藻類光合作用下，低堿度水體(CaCO 含量<50 毫克／升)相對于高的水體(CaCO 含量80～150 毫克／升)有更大的pH值波動。每種細菌都有一個最佳pH值范圍
，過大的pH值波動會影響微生物制劑效果。
硝化細菌，雖然各種亞硝酸細菌和硝酸細菌生長的最適pH值不同
，但它們都在微堿性反應的環(huán)境中良好地生長，對pH值的變化反應明顯
。
硝酸細菌，如硝化桿菌為pH值為8．3～9-3
，一般在中性或微堿性條件下生長最好
。
硝化細菌類產(chǎn)品需要養(yǎng)殖水體保持較高的堿度才能很好的發(fā)揮作用，理論上計算硝化細菌氧化1 毫克 N—NH
，需要消耗7．14毫克堿度
。
池塘底部污染嚴重時，發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸積累，堿度太低
，會使底部pH值很低，會嚴重影響芽孢類微生物制劑對池塘底部的改良效果
。有的細菌不耐高鹽度
，產(chǎn)品中
活菌投水后死亡率高也是影響效果的原因之一。
需要值得注意的是：微生態(tài)制劑發(fā)揮作用，
堿度確實非常關鍵，某些進口微生態(tài)產(chǎn)品直接標注堿度大于50毫克／升時效果更佳，這點值得大家注意
。
（3） 天氣狀況
大多數(shù)微生物制劑在20～30攝氏度內(nèi)有比較好的活性，水溫10℃以下時活性明顯降低，在使用微生物制劑時要注意水溫對產(chǎn)品效果的影響
，
有些廠家胡亂鼓動人們在冬春時節(jié)使用微生物制劑是嚴重不負責任的表現(xiàn)，非常令人厭惡。天氣好壞也會影響到藻類的繁殖和水色變化，對于以水色變化與否來檢驗產(chǎn)品的養(yǎng)殖者
，最好在晴天上午使用微生物制劑
。亞硝酸細菌對近紫外波段很敏感，強烈的光照對于亞硝酸細菌影響較大
，因此在
使用硝化細菌類產(chǎn)品時養(yǎng)殖水體的透明度不能太大，或者選擇合適的時間使用會有更好的效果。
需要值得注意的是：天氣這個因素，主要是使用微生態(tài)制劑的合適溫度
，現(xiàn)在有好多
所謂的低溫微生物、低溫菌，說在10攝氏度以下發(fā)揮作用
。其實，在這種溫度下微生物存活可能沒有問題
，但代謝活性應該是很低的
，故發(fā)揮作用可能也不會非常顯著甚至根本不起任何作用。
（4）營養(yǎng)缺乏或過多
細菌進入水體后繁殖速度與水體的營養(yǎng)水平有很大的關系。一般認為細菌生長對水體C
、N、P的利用率100：5：1
。
如果水體太瘦，或營養(yǎng)成分單一或失衡，有些異養(yǎng)菌為主的活菌制劑不會大量繁殖
，使用活菌幾乎無效
，此時應向水體中適當補充缺乏的營養(yǎng)才能達到更好的效果。如對于反硝化細菌
，水體中BODJTN<3
，需要補充碳源才能有較好的脫氮作用，否則即使?jié)M足了反硝化的條件
，在養(yǎng)殖后期微生物制劑越用水色會越濃
。
適量的有害物質(zhì)如氨氮，亞硝酸鹽，硫化氫或有機物的存在是必要的
，因為細菌只有以此為基礎才能獲得能量生存繁殖，但過量了也會對微生物產(chǎn)生毒害作用
，如非離子態(tài)氨對于硝化細菌是具有微量的毒性作用
，當非離子態(tài)氨的濃度達8 毫克／升時，就能對硝化細菌產(chǎn)生抑制
。另外亞硝酸鹽積累太多也會對硝酸細菌產(chǎn)生抑制
，但為什么有時用了效果小甚至沒有效果
