循环水养殖模式对水体微生物、蛋鸭粪便微生物和土壤微生物的影响

宁 健， 赵帅平，杨 宇， 叶胜强， 王丽霞，邓 兵， 陈 星，蒋思文，龚 萍*

(1.武汉市农业科学院 畜牧兽医研究所，湖北 武汉 430208；2.华中农业大学 动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室，湖北 武汉 430070)

池塘循环水养殖系统是在循环经济理念的指导下产生的新型池塘生态养殖模式，将原位、异位修复技术相结合[1],采取分离进排水、建立人工湿地等措施净化水体，同时利用微生物、水生植物以及滤食性鱼类等多级生物净化水体[2]。该系统将同一养殖体系分为多个不同的模块，并将某一养殖模块排放出来的物质作为另一模块的物质资源来利用，使养殖废水得以净化，进而达到水资源循环利用的目的[3]。目前，有关鱼鸭生态养殖模式的研究报道已经很多[4-6]，但大多集中在养殖模式经济和生态效益的分析和比较上，有关循环水养殖模式对水体微生物、蛋鸭粪便微生物和土壤微生物的影响鲜有报道，为此，本试验以循环水养殖模式为研究，对蛋鸭养殖环境水体微生物、粪便微生物和鸭舍周边土壤的影响，旨在为蛋鸭生态养殖模式的推广应用提供参考和科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

EM益生菌浓缩粉(活菌总数≥1×1011个/g)购自北京某科技开发有限公司，该益生菌主要成分：乳酸菌、芽孢杆菌、硝化细菌、放线菌、复合光合细菌等有益微生物及藻类营养素、活性酶、光合催化剂等多种营养素。

海联科3101(含量≥1.2×109个/g)购自清远某生物技术有限公司，有效成分枯草芽孢杆菌。

1.2 试验设计

试验在荆州某蛋鸭养殖公司进行，试验期为三个月。循环水养殖模式设有三级消化池(见图1)，分别为一级消化池(水葫芦池)、二级消化池(莲藕池)和三级消化池(鱼池)。循环水体流经线路为：运动场和戏水池产生的粪便和污水通过排水沟先排到一级消化池，一级池干粪沉淀(定期清理沥干拖走还田)，上层水体通过管道流入二级消化池，二级池水体肉眼观看透明清澈时通过水泵引入三级消化池，循环水体经过一、二级消化池的水生植物和三级消化池的鱼净化和消化作用后，最后从三级消化池中把水抽上来进入到鸭舍饮水管和戏水池。鸭舍内种鸭存栏量约2万只，主要为绍兴鸭。

1.3 饲养管理

试验采用循环水养殖模式，鸭舍每栏设有独立运动场、戏水池和排水沟，以及进行消化处理的各级消化池。根据消化池和鱼塘水质情况，定期投放EM益生菌和有益菌制剂。试验鸭自由采食和饮水，其他饲养管理措施、免疫程序按鸭场常规管理程序进行。

1.4 指标检测

1.4.1 鸭粪便和水体微生物的检测 试验期间分三次采集样品，分别采集饮水管、戏水池、排水沟、各级消化池的水样和鸭舍内粪样、鸭舍外运动场粪样及周边土壤，每次采集样品三次重复，检测菌落总数、乳酸菌、芽孢杆菌、大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量。在超净台内稀释粪样和水样，选择2～3个适宜稀释度分别接种于营养琼脂、乳酸细菌培养基(MRS)琼脂、伊红美蓝琼脂平板、SS琼脂培养基(所用培养基均购自青岛海博生物技术有限公司)，分别测定菌落总数、乳酸菌、大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量；选择2～3个适宜稀释度，80℃水浴15 min后，接种于营养琼脂平板，测定芽孢杆菌的数量。采用平板菌落计数法进行统计，结果用1 mL水样中细菌数量的对数值[Ig(CFU/mL)]表示；用1 g粪便中细菌数量的对数值[Ig(CFU/g)]表示。

1.5 数据处理

试验数据用Excel 2007和SPSS 18.0进行方差分析和Duncan分析，以P<0.05作为差异显著，P<0.01作为差异极显著。

2 结果与分析

2.1 循环水养殖模式对水体微生物的影响

由表1可知，在第一次和第二次检测时，各级消化池和饮水管的细菌总数极显著低于排水沟，在第三次检测时，三级消化池和饮水管的细菌总数显著低于排水沟。在第一次检测时，二级、三级消化池和饮水管的大肠杆菌数显著低于戏水池和排水沟，在第二次检测时，各级消化池和饮水管的大肠杆菌数极显著低于戏水池和排水沟，在第三次检测时，各取水点的大肠杆菌数差异不显著(P>0.05)。在试验期间, 各取水点的芽孢杆菌数差异不显著(P>0.05)。在第一次检测时，各取水点的乳酸菌数差异不显著(P>0.05)；在第二次和第三次检测时，饮水管与戏水池和排水沟的乳酸菌数差异极显著(P<0.01)。在第一次检测时，二级、三级消化池和饮水管的“沙门+志贺”氏菌数显著低于戏水池和排水沟，在第二次检测时，各级消化池和饮水管的“沙门+志贺”氏菌数极显著低于戏水池和排水沟，在第三次检测时，二级、三级消化池和饮水管的“沙门+志贺”氏菌数显著低于戏水池。总体来看，与排水沟的微生物数量对比，各级消化池和饮水管的大肠杆菌数分别降低28.13%(P<0.01)、32.42%(P<0.01)、40.98%(P<0.01)和33.94%(P<0.01)，“沙门+志贺”氏菌数分别降低13.75%(P<0.01)、53.13%(P<0.01)、82.5%(P<0.01)和79.38%(P<0.01)。

表1 循环水养殖模式对水体微生物的影响Table 1 Effect of recirculating aquaculture model on water microbes Ig CFU/mL

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。

Note: In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and different capital letter superscripts mean highly significant difference (P<0.01).The same below.

2.2 循环水养殖模式对蛋鸭粪便微生物和土壤微生物的影响

由表2可看出，在第一次检测时，土壤中的细菌总数极显著低于鸭舍和运动场粪便,在第二次和第三次检测时，土壤与鸭舍和运动场粪便的细菌总数差异不显著(P>0.05)。在第一次检测时，土壤与鸭舍和运动场粪便的大肠杆菌数差异不显著(P>0.05)，在第二次检测时，土壤的大肠杆菌数极显著低于鸭舍和运动场粪便，在第三次检测时，土壤的大肠杆菌数显著高于鸭舍和运动场粪便。在第一次和第二次检测时，土壤与鸭舍和运动场粪便的芽孢杆菌数差异不显著(P>0.05)，在第三次检测时，土壤的芽孢杆菌数极显著高于运动场粪便。在第一次检测时，鸭舍和运动场粪便的乳酸菌数显著高于土壤，在第二次检测时，土壤与鸭舍和运动场粪便的乳酸菌数差异不显著(P>0.05)，在第三次检测时，鸭舍和运动场粪便的乳酸菌数极显著高于土壤。在第一次检测时, 土壤与鸭舍和运动场粪便的“沙门+志贺”氏菌数差异不显著(P>0.05)，在第二次检测时,鸭舍和运动场粪便的“沙门+志贺”氏菌数极显著高于土壤，在第三次检测时，土壤的“沙门+志贺”氏菌数极显著高于鸭舍粪便。总体来看，与鸭舍粪便的微生物数量对比，运动场的大肠杆菌数和“沙门+志贺”氏菌数分别提高3.08%(P>0.05)和2.29%(P>0.05)，土壤的细菌总数、大肠杆菌数和“沙门+志贺”氏菌数分别降低5.47%(P>0.05)、9.00%(P>0.05)、3.70%(P>0.05)。

表2 循环水养殖模式对蛋鸭粪便微生物的影响Table 2 Effect of recirculating aquaculture model on intestinal microbes of laying ducks Ig CFU/g

3 讨 论

3.1 循环水养殖模式对水体微生物的影响

家禽卵巢功能稳态和繁殖性能易受革兰氏阴性菌如大肠杆菌和沙门氏菌的影响[7]。鸭养殖中产生的粪便和污水中有来自肠道有害细菌如大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌，而粪便中N、P等营养物质能够给这些有害细菌提供滋生的条件，尤其是夏季炎热水温较高，造成水体有害菌污染并感染种鸭生殖道，导致卵黄腹膜炎或其他类型大肠杆菌病[8]。

水生植物能够有效去除污水中的病原微生物和细菌物质，从而提高水体的污水净化程度[9-10]。枯草芽孢杆菌是普遍存在于自然界的一类革兰氏阳性菌，对水产中的弧菌、大肠杆菌和杆状病毒等有害微生物具有很强的抑制作用[11-12]。EM是有效微生物群的简称，它是由光合细菌类、乳酸菌类，酵母菌类等多种有益微生物复合培养而成[13],许国晶等[14]在集约化养殖池塘中采用EM菌液和水生植物构建的水生植物-微生物协同净化体系能够有效去除水中N、P等营养物质,应诗家等[15]在蛋鸭“地面平养+水池”养殖模式中联合使用枯草芽孢杆菌(添加到日粮中)和光合细菌(添加到水池中)，显著降低了养殖环境载鸭水体中的大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌数量。与本试验研究结果一致，循环水养殖模式将鸭粪和污水通过排水沟排入各级消化池，经过水生植物、鱼和有益微生物的作用，可显著降低各级消化池和饮水管中有害微生物大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量。然而，本试验结果也出现在第二次和第三次检测时，出现饮水管的大肠杆菌数和“沙门+志贺”氏菌数比三级消化池多的情况，而在第一次检测饮水管水样时，并没有出现这种情况。这可能与采集饮水管水样的位置不同有关，第一次检测时，采集水样点在抽取三级消化池池水的出水口，而第二次和第三次检测时，采集水样点在鸭舍内的水槽里，鸭子在饮水时容易把水槽的水弄脏，从而使饮水管水样滋生更多的病原微生物。但从总体来看，饮水管的大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量都远低于排水沟，表明循环水养殖模式可以有效节约水资源，能够保障蛋鸭养殖是健康生态的。

3.2 循环水养殖模式对蛋鸭肠道和土壤微生物的影响

本试验中，运动场粪便的大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量比鸭舍内多，但无显著性差异(P>0.05)。Tuyttens等[16]认为，蛋鸡盲肠内的乳酸菌数作为一个健康参数，也是健康水平的一项指标。本试验研究结果表明：运动场粪便的乳酸菌数比鸭舍内少，但无显著性差异，且粪便的乳酸菌数与大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量基本一致。这也说明在循环水养殖模式中，鸭子在戏水池日常饮用循环水，并不会对蛋鸭肠道健康造成危害性影响。

单英杰等[17]研究表明，规模化养鸭场鸭粪中N、P、K和可溶性盐分平均含量分别为28.95、26.41、23.90和27.10 g/kg。根据国家环保总局环发[2004]43号文件提供的系数测算，每只鸭每天的粪便排放量平均为0.13 kg,每年的粪便排放量为27.3 kg。李江涛等[18]发现，与施用化肥比较，长期施用畜禽粪便显著提高了土壤细菌和放线菌数量。本研究中，鸭粪便的微生物含量比土壤高，但差异不显著(P>0.05)，但在第三次检测时，鸭舍运动场土壤的微生物含量比粪便高，有显著性差异(P<0.05)，而在第一次和第二次检测时，土壤的微生物含量比粪便少。出现这种情况可能是因为采集土壤位置不同的缘故。在夏天，鸭子集中在林下休息，林下运动场土壤会有大量粪便堆积在上面，经过一定时间的积累，鸭子粪便粪肥输入土壤中，这可能给大量微生物在土壤中进行繁殖提供了条件。而在第一次和第二次检测时，采集土壤的位置是在鸭舍周边和消化池周边，土壤里没有充足可供微生物生长所需的N、P等营养物质，所以鸭舍周边土壤的微生物含量远低于鸭舍运动场。因此，这也表明：养殖场经过对鸭粪便和污水地净化处理，不会危害到养殖场周边居民的生活和健康。

4 结 论

循环水养殖模式将鸭粪便和污水从排水沟排到各级消化池后，经过水生植物、鱼和有益微生物的作用，各级消化池和饮水管中病原微生物大肠杆菌和“沙门+志贺”氏菌的数量显著减少，使水资源得到有效节约，循环水养殖模式能够保障蛋鸭养殖是健康生态的。