摘要：通過(guò)生物修復技術(shù)，干預池塘底泥微生物相和水體藻相，使泥水界面有機質(zhì)減少，好氧層加厚，增加水體藻類(lèi)多樣性，形成良好而穩定的藻相，提高池塘溶解氧水平，促進(jìn)有機污染物好氧分解，減NH3、H2S、N02-等有毒物質(zhì)的釋放，強化池塘自?xún)艄δ�，提高水產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。

　　關(guān)鍵詞：生物修復；池塘自?xún)裟芰�；池塘生態(tài)；自?xún)裟芰�；藻相；微生物�?/p>

　　1、前言

　　水產(chǎn)養殖是我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，海水養殖作為水產(chǎn)養殖的支柱產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟建設和人民生活水平提高做出了重要貢獻。但隨著(zhù)海水養殖業(yè)的迅猛發(fā)展，海區污染、蝦塘老化、黑臭底泥淤積、大規模災難性病毒病的爆發(fā)和流行等問(wèn)題迅速暴露出來(lái)，使人們對傳統掠奪式養殖模式提出質(zhì)疑[6、7].、生物修復（ Bioremediation）是國內外近10年發(fā)展起來(lái)的最新環(huán)境工程技術(shù)，已被成功地應用于土壤、城市河湖、地下水，近海洋面的污染治理和農業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)養殖等多個(gè)領(lǐng)域[1、2、3、4、5]，并成為二十世紀環(huán)境科技發(fā)展最快的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。和傳統掠奪式養殖模式不同，生物修復技術(shù)應用于水產(chǎn)養殖，并不通過(guò)大量使用高營(yíng)養的餌料和抗生素提高養殖產(chǎn)量，而主要通過(guò)生物-生態(tài)措施，修復受損的池塘生態(tài)系統，加速生態(tài)系統的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，增加水體溶氧，改善水質(zhì)和池塘自?xún)裟芰�，提高水產(chǎn)養殖產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現水產(chǎn)養殖的可持續發(fā)展。

　　2、傳統水產(chǎn)養殖存在的主要問(wèn)題

　　傳統養殖模式，尤其是高密度養殖模式大多以消耗大量高蛋白飼料，以污染池塘自身和近岸環(huán)境為代價(jià)來(lái)維持的生產(chǎn)方式，加之養殖戶(hù)為了防治魚(yú)（蝦）病，大量使用消毒劑、抗生素等蝦藥，甚至人藥魚(yú)（蝦）用，用藥劑量越來(lái)越高，藥物的毒性越來(lái)越強，這些藥物的使用，又嚴重破壞了已經(jīng)十分脆弱的生態(tài)環(huán)境，形成越病越治、越治越病的怪圈[6、7、8、9、10、11].老化池塘中，養殖殘餌、糞便、死亡動(dòng)植物尸體和消毒劑、抗生素等有毒化學(xué)物在池底沉積多年，形成黑色污泥，污泥中含有豐富的有機質(zhì)，厭氧微生物占主導地位，氣溫升高加速了有機質(zhì)的厭氧分解，消耗水中大量氧氣，產(chǎn)生NH3、H2S、NO2-等有毒物質(zhì)，影響對蝦正常生長(cháng)發(fā)育，而且黑色污泥中含有大量的致病菌，寄生蟲(chóng)和敵害生物的卵，增加了池塘病源的傳播途徑，使生產(chǎn)過(guò)程中魚(yú)（蝦）藥的用量增加，水產(chǎn)品品質(zhì)下降。如在我國沿海地區對蝦養殖區，老化蝦塘的底泥污染問(wèn)題，已成為困擾養蝦業(yè)發(fā)展的重要因素之一[11].

　　3、池塘生態(tài)系統與水產(chǎn)養殖

　　池塘是一個(gè)人工圈養體系，其生態(tài)系統與自然生態(tài)系統有很大差異，其結構特點(diǎn)是養殖動(dòng)物在生物群落中占絕對優(yōu)勢，這一優(yōu)勢是在人工扶持下形成的，由于大量人工飼料投入養殖系統，除牧食鏈，腐屑鏈外，在食物關(guān)系中又增加了飼料鏈，也因此使系統的結構和功能發(fā)生了一定改變，決定了系統的低生態(tài)緩沖能力和脆弱性，其龐大的養殖動(dòng)物生物量造成系統生態(tài)金字塔畸形，系統生物多樣性指數下降，水質(zhì)也常常出現較大波動(dòng)。

　　3.1、池塘生態(tài)系統中生產(chǎn)者在池塘生態(tài)體系中，浮游植物是初級生產(chǎn)者，藻類(lèi)通過(guò)光合作用合成碳水化合物，放出氧氣，優(yōu)良的單胞藻可為池塘中浮游動(dòng)物，底棲動(dòng)物甚至養殖動(dòng)物直接濾食，也可直接吸收池塘中NH₃、H₂S、等有害物質(zhì)，改良池塘水質(zhì)，更為重要的是，藻類(lèi)光合作用提高池塘的溶氧水平，促進(jìn)池塘好氧微生物的生長(cháng)繁殖，加速池塘有機質(zhì)的分解和礦化。藻類(lèi)的生長(cháng)繁殖需要營(yíng)養鹽，營(yíng)養鹽主要來(lái)源于底泥的釋放和好氧微生物對有機質(zhì)的分解礦化，優(yōu)良的藻相能提高池塘溶氧水平，特別是池塘中下層水體溶氧水平，有利于建立良好的池塘生態(tài)體系。

　　3.2、池塘生態(tài)系統中分解者微生物是池塘生態(tài)體系中的分解者，分解池塘殘餌、對蝦糞便以及浮游動(dòng)植物殘體等有機污染物，使之礦化成營(yíng)養鹽，供藻類(lèi)吸收利用。池塘微生物種類(lèi)和數量，尤其是底泥微生物種類(lèi)和數量不同，對有機質(zhì)的分解能力、分解途徑和終產(chǎn)物不同，好氧微生物對有機質(zhì)進(jìn)行完全分解，其分解產(chǎn)物主要為CO₂等，而厭氧微生物對有機質(zhì)進(jìn)行不完全分解，產(chǎn)生NH₃、H₂S等有害物質(zhì)，造成池塘水質(zhì)惡化，影響養殖動(dòng)物的正常生長(cháng)發(fā)育。在池塘生態(tài)體系中，由于有機污染物的大量進(jìn)入，微生物對有機質(zhì)的分解消耗大量氧氣，很容易造成池塘，尤其是池塘底部溶氧降低，可能形成有機物厭氧分解，使用池塘生態(tài)體系失控。

　　3.3、池塘生態(tài)系統中生產(chǎn)者、分解者及其與水產(chǎn)養殖相互關(guān)系從池塘對有機污染物的自?xún)裟芰ι峡�，微生物和藻�?lèi)是池塘諸多生態(tài)因子中最為關(guān)鍵的二大因素，在池塘生態(tài)體系中，微生物種群和數量（即微生物相）與藻類(lèi)的種群和數（即藻相）是密切相關(guān)的，微生物通過(guò)其分泌物的直接作用或通過(guò)其代謝產(chǎn)物―――營(yíng)養鹽化學(xué)狀態(tài)和濃度的間接作用而影響藻相，研究表明，微生物具有殺藻、抑藻和有效降低藻毒作用，且存在種間選擇性。同樣，藻類(lèi)通過(guò)對池塘溶解氧的影響而影響微生物相，池塘溶氧增高，能促進(jìn)底泥好氧微生物繁殖，加速有機質(zhì)的完全分解和礦化，維持池塘良好的生態(tài)環(huán)境。

　　在池塘微生物相和藻相的相互關(guān)系中，池塘水體，尤其是中下層水體的溶氧水平是最為重要指標。池塘溶氧，除了供養殖動(dòng)物消耗外，更多的應用于水質(zhì)凈化，研究表明，蝦池水耗氧量占池塘總耗氧量的69.4％，池塘溶氧主要來(lái)源于表面水面與空氣接觸溶入和浮游植物的光合作用，藻相對池塘溶氧水平起到至關(guān)重要的作用。

　　藻類(lèi)的生長(cháng)不僅需要N、P等營(yíng)養，而且需要Ca、Mg、Fe、Mo、有機酸等微量營(yíng)養[16、17、18]，當池塘中微量營(yíng)養缺乏時(shí)（濃度過(guò)低或者以不溶性化合物形式存在），一些藻類(lèi)，尤其是高等產(chǎn)氧單胞藻（即所謂優(yōu)良藻類(lèi)）的生長(cháng)受到限制，此稱(chēng)之謂限制生長(cháng)營(yíng)養。而另外一些藻類(lèi)如絲狀藍綠藻等因其具有遺傳上適應性，具有較大表面積和氣泡，能爭奪微量營(yíng)養供其生長(cháng)繁殖，浮在池塘表面遮住陽(yáng)光，抑制產(chǎn)氧單胞藻的生長(cháng)，而較容易形成優(yōu)勢種群，因此，微量營(yíng)養缺乏時(shí)，往往使原始藍綠藻等不良藻類(lèi)迅速取得競爭優(yōu)勢，降低了藻類(lèi)多樣性指數，形成不良藻相，形成池塘溶氧水平的波動(dòng)。池塘藻相的形成與穩定性與池塘水體中N、P營(yíng)養的供應水平和池塘微量營(yíng)養的濃度密切相關(guān)。

　　藻類(lèi)的微營(yíng)養主要來(lái)源于底泥緩慢釋放，其濃度和化學(xué)形態(tài)、化學(xué)成份和底泥的微生物區系密切相關(guān)。老化的蝦塘氧化還原電位低，有機質(zhì)含量高，底質(zhì)酸化嚴重，PH低，Fe、Ca、Mg、Mo等微量元素以不溶性鹽的形式沉積于底泥難以釋放。

　　3.4、池塘生態(tài)系統的脆弱性和其它自然生態(tài)系統一樣，池塘養殖生態(tài)系統也具有一定自?xún)裟芰�。水體的養殖容量為單位水體內在保護環(huán)境，節約資源和保證應有效益都符合可持續發(fā)展要求的最大養殖量，一個(gè)水體的養殖容量主要由餌料供應水平和質(zhì)量，水體自?xún)裟芰�和人工干預程度決定的，在餌料供應和人工干預程度一樣的情況下，養殖容量主要由水體自?xún)裟芰�決定，因此提高池塘自?xún)裟芰�，即微生物對有機污染物的分解能力，對提高養殖產(chǎn)量，減少疾病發(fā)生，降低養殖成本，實(shí)現水產(chǎn)養殖的可持續發(fā)展，都有著(zhù)十分重要的意義。

　　但傳統掠奪型養殖模式下池塘生態(tài)系統是十分脆弱的，對蝦養殖中，蝦池既是對蝦攝食活動(dòng)的場(chǎng)所，也是各種有機污染氧化分解的處理池，養殖過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)有機污染的過(guò)程。進(jìn)入池塘的有機污染物，主要由底泥微生物將其氧化分解成無(wú)機鹽，返回水域被藻類(lèi)利用。底泥對有機污染物分解和營(yíng)養鹽的再循環(huán)起著(zhù)十分重要的作用。池塘的自?xún)裟芰�，很大程度上處決于池塘底泥生態(tài)，即底泥化學(xué)組成和微生物相（微生物種群和數量）。老化蝦塘由于長(cháng)期處于厭氧狀況，淤積大量黑臭底泥，底泥耗氧有機物含量豐富，以厭氧微生物為主，池塘自?xún)裟芰κ�分有限，當養殖密度超過(guò)池塘的養殖容量時(shí)，就會(huì )造成水質(zhì)惡化，對蝦生長(cháng)緩慢，疾病頻繁，乃至終止養殖。蝦農為了減少損失，往往采取加大消毒劑、抗生素等藥物使用和大量換水等措施，一方面加大了養殖成本，降低了水產(chǎn)品質(zhì)，另一方面增加了養殖海區的有機污染負荷，而且隨著(zhù)我國養殖海區的污染加重，蝦塘老化更加嚴重，這些措施也往往無(wú)濟于事。經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗和教訓，人們普遍認識到，要實(shí)現水產(chǎn)養殖的可持續發(fā)展，必須探索新的技術(shù)、新的模式，強化池塘自?xún)裟芰�，做到防患于未然�?/p>

　　4、生物修復技術(shù)在水產(chǎn)養殖中應用

　　現代生物工程技術(shù)的發(fā)展，為池塘養殖帶來(lái)了新的希望，通過(guò)向池塘生態(tài)體系中補充微量營(yíng)養、促生劑、解毒劑或投放有益微生物等措施對池塘底泥和養殖水體進(jìn)行生物修復，降低池塘底泥有機物含量，使泥水界面形成好氧微生物相，強化底泥對有機污染物分解能力池塘的自?xún)裟芰�，提高藻�?lèi)多樣性指數，穩定藻相，增加水體溶氧，從而提高池塘養殖容量，改善水質(zhì)，降低成本，提高養殖產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現對蝦養殖業(yè)可持續發(fā)展。

　　4.1、池塘底泥生物修復有助于提高其自?xún)裟芰νㄟ^(guò)在底泥-水界面噴灑土著(zhù)微生物、促生劑、共代謝底物等，對老化蝦塘進(jìn)行底泥生物修復，促進(jìn)底泥微生物繁殖，底泥有機質(zhì)在微生物作用下，迅速分解，釋放NH3、H2S等有害氣體，使底泥好氧層加厚，黑泥層（厭氧層）減薄，通過(guò)在上海泰賢和廣東徐聞的老化蝦塘生物修復試驗，底泥修復3天之后，肉眼可見(jiàn)底泥表面黑土層慢慢發(fā)白，大量氣體逸出，底泥好氧層明顯加厚，呈黃褐色。底泥好氧層加快底泥微量營(yíng)養的釋放，有利于提高藻類(lèi)多樣性，穩定藻相，同時(shí)也可阻隔下層黑臭底泥有毒物質(zhì)釋放，泥水界面好氧微生物相強化底泥對池塘殘餌、糞便等有機污染物分解能力，加快池塘生態(tài)系統物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，提高池塘自?xún)裟芰Α?/p>

　　4.2、池塘水體生物修復有助于形成穩定的藻相通過(guò)水體增氧、補充經(jīng)腐殖質(zhì)螯合的微量營(yíng)養，土著(zhù)微生物和促生劑等，強化池塘水體中殘餌、糞便等有機污染物分解，微營(yíng)養的補充有助于建立和維持優(yōu)良藻相，增加池塘溶氧，溶氧的增加和微量營(yíng)養的補充，又加速了好氧微生物的生長(cháng)繁殖和對有機污染物分解，形成良性好氧生態(tài)體系，提高池塘自?xún)裟芰�和水產(chǎn)養殖的產(chǎn)量和品質(zhì)。

　　4.3生物修復技術(shù)有助于建立穩定的池塘生態(tài)系統，提高水產(chǎn)養殖產(chǎn)量和品質(zhì)我們從2001年已經(jīng)開(kāi)始針對我國沿海地區蝦塘老化問(wèn)題，摸索出一套利用生物修復技術(shù)改造老化蝦塘，生產(chǎn)高品質(zhì)對蝦產(chǎn)品的技術(shù)，連續3年在廣東徐聞和上海泰賢等地進(jìn)行老化蝦塘改造試驗，并取得較好的效果。主要技術(shù)措施包括底泥生物氧化、水體生物修復等。其基本技術(shù)路線(xiàn)是：取底泥——提取土著(zhù)微生物——配制生物促進(jìn)劑——底泥生物氧化——水體生物修復及藻相調節——保持自然生態(tài)健康養殖環(huán)境。

　　如在廣東徐聞， 2001年進(jìn)行約35畝蝦塘共三造的試驗，第一、二、三造均養殖成功，最高產(chǎn)量達350公斤/畝，而對照塘養殖不到40天均全部死亡，有趣的是，在第二造試驗中，養殖35天時(shí)，對照塘因感染白斑病全部死亡，將處理蝦塘（即經(jīng)過(guò)生物修復的蝦塘）分一半蝦至對照塘，對照塘對蝦不到20天也全部死亡，說(shuō)明生物修復技術(shù)能顯著(zhù)改善池塘水質(zhì)，提高養殖動(dòng)物對疾病抵抗能力。在2002年-2003年，我們進(jìn)行了17口蝦塘近200畝每年兩造的試驗，不用任何抗生素，利用生物修復技術(shù)對老化蝦塘的底泥和水質(zhì)進(jìn)行修復和維護，營(yíng)造自然生態(tài)健康養殖環(huán)境，進(jìn)行健康養殖，均取得成功。所生產(chǎn)的對蝦經(jīng)有關(guān)部門(mén)檢測，其氯霉素指標達到出口標準。

　　綜上所述，通過(guò)生物修復技術(shù)，干預池塘底泥微生物相和水體藻相，使底泥有機質(zhì)減少，好氧層加厚，增加水體藻類(lèi)多樣性，形成良好而穩定的藻相，提高池塘溶解氧水平，促進(jìn)有機污染物好氧分解，減少NH3、H2S、N02-等有毒物質(zhì)的釋放，強化池塘自?xún)艄δ�，提高水產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。

　　世界上大多數國家的水產(chǎn)養殖都有“發(fā)展－滑坡－調整－持續發(fā)展”的經(jīng)歷，“可持續發(fā)展”是世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì )提出的人地系統優(yōu)化新思路，其核心是實(shí)現經(jīng)濟發(fā)展，資源節約和環(huán)境保護的統一。在老化蝦塘底泥和水體生物修復研究基礎上，結合我國對蝦養殖技術(shù)和措施，我們提出對蝦自然生態(tài)平衡養殖技術(shù)體系，根據池塘底泥理化性狀和生物相，確定底泥生物修復方案，對底泥進(jìn)行生物修復，以此為基礎，確定池塘養殖容量和合適投苗密度，在養殖過(guò)程采用一切手段強化池塘自?xún)裟芰�，盡可能減少消毒劑和抗生素的使用，實(shí)現健康養殖以提高對蝦產(chǎn)量和品質(zhì)。通過(guò)養殖－生物修復－再養殖－再生物修復……，減少水養殖對海區污染，實(shí)現對蝦養殖的可持續發(fā)展戰略[12、13、14、15].

　　參考文獻

　　1、劉志標、李青、劉軍、陳洽群，2003年，朝陽(yáng)涌黑臭水體生物修復試驗，廣州水利，（2）：36-41

　　2、馮奇秀、劉軍、謝駿，2003年，底泥生物氧化與城市黑臭河涌生物修復，水利漁業(yè)，23（6）：42-44

　　3、徐亞同、史家樑、袁磊，2000年，上澳塘水體生物修復試驗，上海環(huán)境科學(xué)，19（3）：480-484

　　4、Awford，R.L. and Crawford，D.L.，1996，Bioremediation  principle， cambridge university press， Cambridge

　　5、李秋芬、袁有憲，2000年，海水養殖環(huán)境生物修復技術(shù)研究展望，中國水產(chǎn)科學(xué)，7（2）：90-92

　　6、姚茹，1998年，廣東省對蝦養殖業(yè)現狀及發(fā)展對策，科學(xué)養魚(yú)（12）：3-4

　　7、林林、丁美麗、孫艦軍、朱謹釗、李光友，1998年，有機污染提高對蝦對病源菌易感性研究，海洋學(xué)報，（1）：129-135

　　8、丁美麗、林林、李光友，1997年，有機污染對對蝦體內外環(huán)境影響研究，海洋與湖沼，28（1）：7-11

　　9、李卓佳、張慶、陳康德，1998年、池塘養殖中應用微生物防治斑節對蝦疾病的初步研究，南海水產(chǎn)研究，16：280-285

　　10、周瑞蓮、2000年、廣東省對蝦健康養殖與可持續發(fā)展的對策，水產(chǎn)科技，2：5-8

　　11、何建國、莫福，1998年，對蝦白斑綜合癥控制與廣東省對蝦養殖持續發(fā)展，中國水產(chǎn)，（11）： 34-37

　　12、李秋芬、曲克明、辛福言、袁有憲，2001年，　蝦池環(huán)境生物修復作用菌的分離與篩選，應用與環(huán)境生物學(xué)報，7（3）：281-285

　　13、辛福言、李秋芬、鄒玉霞、曲克明、袁有憲，2002年，蝦池環(huán)境生物修復作用菌的模擬應用，應用與環(huán)境生物學(xué)報，8（1）：75-77

　　14、齊振雄、李德尚、張曼平、董雙林，1998年，對蝦養殖池塘氮磷收支的實(shí)驗研究，水產(chǎn)學(xué)報，22（2）：124-128

　　15、李秋芬、辛福言、鄒玉霞等，2001年，蝦池環(huán)境生物修復作用菌生長(cháng)影響因子的研究，水產(chǎn)學(xué)報，25（5）：438-442

　　16、Horne A.J.，Goldman C.R.，1994， Limnology（second edition）， New York， Mcgraw-Hill， Inc

　　17、Goldman C.R.， 1960， Molybdenum as a factor limiting primary productivity in castle lake，California science， 132：1016-1017

　　18、Morton S.D.， Lee T.H.， 1974， Algae blooms： possible effects of iron.  Environmental Science and Technology，8（7）：673-674