1. 引言
青虾(Macrobrachium nipponense)即日本沼虾、别名河虾，是我国和日本特有的虾种，由于其肉质相当细嫩、味道鲜美、营养丰富，已深受消费者喜爱，又由于其耐低温环境适应性强，生长速度较快，且饲料和苗种容易解决，病害较少，投资较少，并且青虾市场的需求旺盛，养殖经济效益好，有稳定的市场基础，因此青虾是我国养殖户普遍青睐的养殖品种。青虾从我国自上世纪60年代即开始人工养殖，在长江流域等地区青虾养殖业已经成为实现农民增收、农业增效，促进渔业发展的重要支柱产业，现已成为一个年产量12吨以上的养殖品种 [1]。然而，与其他水产养殖品种一样，高密度青虾集约化养殖也会带来养殖水域的水质污染，水产养殖自身污染也是青虾养殖业面临的主要环境问题 [2]。
水产养殖的效果是与水体环境条件密切相关，近年来，为了改良水产养殖环境，造就了微生态制剂的兴起 [3] [4]，益生菌团作为微生态调节剂核心组成，主要利用微生物群落分解转化养殖中的残余饵料、鱼虾排泄物以及其他有毒、有害物质，以达到对水产养殖水体环境和底质环境进行生物净化作用；益生菌还能拮抗病原体，从而对养殖动物产生有益的影响，因此，微生态制剂逐渐广泛应用于水产养殖水体 [5] - [14]。然而，微生态制剂在实际应用中也存在缺陷，虽然微生物制剂不仅不会形成二次污染、费用较省，但由于微生物极易受外界环境因子影响，因而其使用效果不稳定，为了提高菌群在不同环境中的适应性和提高繁殖数量，需要添加载体基质以稳定益生菌的微环境，因此，需要研究固附基质材料可稳定改善微生物制剂的微环境，这些基质大多作为吸附和悬浮载体，且能加工成固体粉剂，故可以与益生菌粉剂混合，加入载体基质形成的复合载体有较强的耐受性、漂浮性、悬浮性，近年人工基质与益生菌组合形成的复合微生态制剂在水产养殖也得到应用 [15]，尤其是在虾类养殖方面已得到推广应用 [16] [17] [18] [19]。在生产中应用的基质有硅藻精土、沸石、海泡石等 [20] [21] [22]，但由于硅藻土的纳米级多孔特性，在吸附处理重金属、有机染料等污染物方面得到更广泛的应用 [23] - [28]。改性了的硅藻土在污染处理中除磷和除藻的效果也得到应用 [29] [30]，因此利用硅藻土与益生菌组合成复合微生态制剂产品，对解决当前利用微生物制剂对水产养殖业的提高生物净化效率具有重要意义。
本研究以谢钦铭2010年的发明专利 [31] 纳米微生态制剂的制备方法为参考，采用硅藻精土为附着基质自制产品–“复合硅藻基微生态制剂”在青虾养殖生产实践中进行应用试验，为指导微生态制剂在水产养殖业的健康生产提供参考依据。
2. 材料与方法
2.1. 种苗
青虾种苗来源于当地选育亲本繁育的子一代良种，青虾苗放养规格的个体全长为3.52 cm ± 0.46 cm，个体平均体重为0.38 g ± 0.06 g。
2.2. 复合硅藻基质微生态制剂
自制复合硅藻基质微生态制剂主要成分为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、蜡状芽抱杆菌(Bacillus cereus)、地衣芽抱杆菌(Bacillus licheniformis)和沼泽假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、硝化菌群(Nitrifying bacteria)、蛭弧菌(Bdellovibrio bacteriovorus)和光合细菌群(Photosynthetic bacteria，简称PSB)。固定附着基质的材料为硅藻精土(200目)，粘合剂为褐藻胶和壳聚糖。
2.3. 试验设计
2.3.1. 池塘选择
本试验于2019年07月02日~11月10日池塘进行。选择养殖条件相近的4口池塘，每个池塘面积均约为2亩，其中1号池和2号池为试验池，3号池和4号池为对照池。
2.3.2. 池塘准备
首先排干池塘原水，清除约15厘米厚淤泥，并在青虾苗放养前7天亩用生石灰100 kg进行清塘，彻底杀灭病原体及敌害生物，清塘后2~3天，加注水60~80厘米，加施有机肥200 kg/667 m2，以培育天然饵料生物。
2.3.3. 适时放苗
2019年7月10日亩放以上规格的青虾良种苗3.0万尾，即45尾/m2。
2.3.4. 饲料投喂
试验期间全程投喂人工配合饲料(粗蛋白含量35%)，每天投喂2次，投喂时间分别为6:30~8:30，17:30~18:30。
2.3.5. 水质管理
本试验采用的微生物制剂及施用剂量和方法为：1号池和2号池为对照池，不施用任何微生物制剂；3号池和4号池施用“复合硅藻基质微生态制剂”，整个养殖期间施加3次，每次的施用量为5 Kg/亩，第1次、第2次和第3次施加“复合硅藻基质微生态制剂”时间分别为7月27日、8月25日和9月22日。实验期间不换水，只补充蒸发和渗漏水，保持水深在1 m (120 cm ± 20 cm)左右。每天投饵2次，分别为06:30和18:30。
2.4. 水质测定方法
本实验主要监测水体中的氨氮、亚硝氮、总氮、磷酸盐和总磷，采样后立即带回实验室测定水质，测定方法均按《水和废水监测分析方法》 [32]。每月采水样1次，采样时间均于上午08:30~10:30采集。
2.5. 数据处理与统计分析
1) 对营养盐的清除率按下式计算：
式中，CR为营养盐清除率，V0为对照组的营养盐质量浓度(mg/L)，Vi为试验组的营养盐质量浓度(mg/L)。
2) 养殖青虾的生长指标按下式进行计算：
数据取平均值 ± 标准差(X ± SD)，使用SPSS (17.0)分析软件对数据进行单因素方差分析，当差异显著时，用Duncan检验法进行多重比较，处理间P < 0.05则认为差异显著。
3. 结果与分析
3.1. 养殖水质营养盐指标的变化
3.1.1. 养殖水体中氨氮、亚硝氮、和总氮的月变化
1) 养殖水体中氨氮的月变化
青虾养殖试验的池塘水体中氨氮的月变化测定结果见表1。
Table 1. The change of ammonia nitrogen in aquaculuture pond waterbody (unit: mg/L)
表1. 养殖池塘水体中总氨氮的变化(单位：mg/L)
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
从表1中可以看出，总氨氮在养殖的过程中有明显的积累趋势，处理组与对照池塘间差异显著，处理组总氨氮积累速率均显著低于对照组(P < 0.05)，养殖终末期(11月)处理组的总氨氮含量仅是对照组的46.45%，即总氨氮的清除率为53.55%。
2) 养殖水体中亚硝氮的月变化
青虾养殖试验的池塘水体中亚硝氮的月变化测定结果见表2。
Table 2. The change of nitrite nitrogen in aquaculuture pond waterbody (unit: μg/L)
表2. 养殖池塘水体中亚硝氮的变化(单位：mg/L)
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
由表2可以看出，亚硝氮在养殖的过程中有明显的积累，试验期间的7~10月虽然各试验处理池组亚硝氮含量均低于对照组，但与对照池组间差异不显著(P > 0.05)，但在11月的处理池塘组亚硝氮含量显著低于对照组(P < 0.05)，养殖终末期(11月)处理组的亚硝氮含量仅是对照组的67.91%，即亚硝氮的清除率为32.09%。
3) 养殖水体中总氮的月变化
青虾养殖试验的池塘水体中总氮的月变化测定结果见表3。
Table 3. The change of total nitrogen (TN) in aquaculuture pond waterbody (unit: mg/L)
表3. 养殖池塘水体中总氮的变化(单位：mg/L)
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
从表3的结果显示出，水体中的总氮积累是明显的，试验期间的7~10月虽然各试验处理池组总氮含量均低于对照组，但与对照池组间差异不显著(P > 0.05)，但在11月的处理池塘组总氮含量显著低于对照组(P < 0.05)，养殖终末期(11月)处理组的总氮含量仅是对照组的72.63%，即总氮的清除率为27.37%。
3.1.2. 水体中无机磷和总磷的变化
1) 养殖水体中无机磷和总磷的月变化
青虾养殖试验的池塘水体中无机磷的月变化测定结果见表4。
Table 4. The change of inorganic phosphate in aquaculuture pond waterbody (unit: mg/L)
表4. 养殖池塘水体中无机磷的变化(单位：mg/L)
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
结果如表4所示，在养殖水体中的无机磷无明显的积累趋势，但试验处理池的无机磷含量显著均低于对照池(P < 0.05)，养殖终末期(11月)处理组的无机磷含量仅是对照组的65.52%，即无机磷的清除率为34.48%。
2) 养殖水体中总磷的月变化
青虾养殖试验的池塘水体中总磷的月变化测定结果见表5。
Table 5. The change of total phosphate (TP) in aquaculuture pond waterbody (unit: mg/L)
表5. 养殖池塘水体中总磷的变化(单位：mg/L)
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
结果如表5所示，在青虾养殖过程中总磷波动较大，没有积累; 但在各个时期处理池的总磷含量均显著低于对照池组(P < 0.05)，养殖终末期(11月)处理组的总磷含量仅是对照组的42.42%，即总磷的清除率为57.58%。
3.2. 青虾养殖池塘的生长指标
在9月22日、10月27日、11月10日用地笼对2口对照池和2口试验处理池进行随机打样，每池各抽取15只青虾测量全长和体重，测定的结果见表6和表7。
Table 6. Whole-length of Macrobrachium nipponense in treated ponds and check pond
表6. 养殖试验处理池与对照池青虾体长
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
Table 7. Body-weight of Macrobrachium nipponense in treated ponds and check pond
表7. 青虾养殖试验处理池与对照池青虾体重
注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。
从表6和表7中所示，试验前期(9月和10月的抽样测量结果)试验处理池的青虾平均全长和平均体重均略高于对照池，但差异不显著(P > 0.05)，但在11月份的收获时差异明显(P < 0.05)，说明了复合硅藻基微生态制剂对青虾规格有明显促生长作用，增长率提高了14.20%，而增重率提高了402.63%。
4. 讨论
近年来，多个研究 [33] [34] [35] [36] 报道了添加复合微生物制剂能有效降低氨氮、亚硝氮和磷酸盐等营养盐的含量，并可保持水体中稳定的藻相。本实验的结果也表明，本试验所用的“复合硅藻基微生态制剂”具有较高的活性，是由于使用了硅藻精土为载体基质可使益生菌群在水体中迅速繁殖成为优势菌群，它们发挥固氮、氨化、硝化、反硝化等作用，能将青虾排泄物、残饵等迅速降解为无毒害的营养物质，故有效减少了青虾养殖池中氮积累速率，降低了水体中氨氮、亚硝氮和磷酸盐含量，具有快速消除青虾养殖池中的自身污染物，达到修复对虾养殖环境的潜力。另外，有文献报道 [9] 了复合微生态制剂能促进虾类生长，从本文试验的青虾生长结果来看，“复合硅藻基质微生物制剂”也能对青虾有明显促生长作用，其原因可能是“复合硅藻基质微生物制剂”能有效地改善养殖池塘中藻相 [37]，即减少有害的蓝藻，增加有益的藻类和浮游动物的生物量，这个推论还需要进一步的试验研究来验证。
5. 结论
5.1. 复合硅藻基质微生态制剂对氮磷营养盐的降解清除效果
1) 复合硅藻基质微生态制剂可显著降低水体中总氨氮的积累速率，养殖周期终末时，复合硅藻基质微生态制剂对总氨氮的清除率为53.55%；
2) 复合硅藻基质微生态制剂可显著降低水体中亚硝氮的积累速率，养殖周期终末时，复合硅藻基质微生态制剂对亚硝氮的清除率为32.09%；
3) 复合硅藻基质微生态制剂可显著降低水体中总氮的积累速率，养殖周期终末时，复合硅藻基质微生态制剂对总氮的清除率为27.37%；
4) 复合硅藻基质微生态制剂可显著降低水体中无机磷的积累速率，养殖周期终末时，复合硅藻基质微生态制剂对无机磷的清除率为34.48%；
5) 复合硅藻基质微生态制剂可显著降低水体中总磷的积累速率，养殖周期终末时，复合硅藻基质微生态制剂对总磷的清除率为57.58%。
5.2. 复合硅藻基质微生态制剂对青虾生长的影响
复合硅藻基微生态制剂对青虾有明显促生长作用，提高了14.20%的青虾增长率，提高了402.63%的青虾增重率。
致谢
本文受到以下项目资助：福建省星火计划〈新型对虾生态饲料的研发及其推广应用〉[编号：2019S0026]；福建省星火计划〈纳米微生物制剂调节青虾水体技术应用示范与推广〉[编号：2019S0039]。
NOTES
*通讯作者。