蓝藻水华的本质和控制

发布时间:2018年05月31日 来源: 浏览:1400次

    蓝藻是最原始、最古老的藻类,据考证,大约在34亿年前就已经在地球上出现,蓝藻能进行光合自养。近代研究发现蓝藻没有细胞核、色素体、线粒体及内质网,且其细胞壁的主要组成也是粘缩肽,这些都与细菌相似,被归入原核生物,称为蓝细菌。

    其实,一般养殖人员所说的蓝藻爆发在学术上应称为“蓝藻水华”,其关键问题是“水华”。水华(Algae Bloom),是指淡水水体中藻类短期内大量繁殖、老化、大量积累于水面的一种自然生态现象。

    养殖水体中常见的蓝藻可分作两类:营个体生活的丝状蓝藻,包括颤藻、鱼腥藻和螺旋藻等;营群体生活的单胞藻,如微囊藻等。需要注意的是并不是所有的蓝藻都是有害的,比如螺旋藻、念珠藻是花白鲢和虾苗的优质天然饵料,微囊藻、平裂藻和颤藻等无定形蓝藻鱼虾难消化,还会产生大量藻毒素,不利于水产养殖。

    蓝藻水的特征:水面常常具有浮渣或者藻类聚集形成的油膜,一般呈灰蓝色或者铜绿色,水色较正常的绿藻水颜色较为鲜艳,通常水体的pH比较高,晴天下午通常回会到9以上,甚至是超过10。在水产养殖中,对水生动物构成危害的主要是微囊藻。微囊藻在水体表层大量聚集而形成的肉眼可见的藻类聚集体,是水产养殖中最为常见的蓝藻水华。

一、蓝藻水华的危害

    蓝藻本身没有多少危害,就怕蓝藻老化形成水华。蓝藻水华的出现是水质恶化的结果,不是水质恶化的原因!池塘水华的出现表明藻类生态系统失衡、水体富营养化、自净能力降低或丧失、池塘生态系统恶化甚至崩溃。爆发蓝藻是池塘养殖的噩梦,每年因蓝藻爆发导致的损失是难以估量的。可以说,藻类控制的第一关键是如何避免蓝藻爆发。

(1)导致缺氧

    蓝藻形成水华时,蓝藻已经处于濒死状态,一方面将严重抑制浮游植物利用光合作用产生氧气,另一方面也阻隔空气中的氧进入水体,导致水体中溶解氧严重不足。长时间出现缺氧或亚缺氧状态,会使水体持续恶化,进一步破坏水质,水生生物窒息而亡,造成生态失衡。

(2)释放毒素

    而最为严重的问题是,蓝藻的暴发也加速了池塘生态系统的恶化,尤其是老化、死亡的蓝藻释放的藻毒素某些有毒蓝藻死亡释放大量的藻毒素和还原性毒性物质(如硫化氢),使养殖动物暴发病害或中毒死亡!

    微囊藻毒素是藻毒素中最常见的类型之一。微囊藻毒素是一组单环七肽物质,其中有两种可变氨基酸,到目前为止,根据甲基化、羟基化、表异构化程度以及可变氨基酸的不同,已经发现了80种不同的微囊藻毒素的亚型。由于其肝脏、肾脏等器官毒性以及强促癌性,微囊藻毒素已被认为是严重威胁野生动植物以及人类健康的环境污染物并得到广泛关注。

    老化的蓝藻刚刚死亡时,养殖动物会直接摄食,而这些死亡的藻含有大量蓝藻毒素(蓝藻在死亡以后会产生三大毒素:神经毒素、细胞内毒素和肠毒素),养殖动物摄食后,轻者出现肠炎,重者会中毒而死亡。蓝藻大量死亡几天以后,会发现养殖动物(鱼、虾、贝以及河蟹等)大量死亡,甚至全军覆没,这是因为死亡藻类经过厌氧菌腐败分解,蓝藻毒素慢慢向水体中上层扩散,使养殖动物中毒死亡。

(3)pH高导致碱中毒

    蓝藻大量繁殖,最后形成优势种,限制其它藻类繁殖,从而使水体藻相结构不正常,藻相单一,最后只剩蓝藻。养殖水体中如果只有蓝藻这一种藻类,通常情况下pH会很高,9.0以上,养殖动物长期生长在这种水体里生长速度会减慢,时间久了还会出现碱中毒的现象。如果刚好赶上鱼苗或虾苗下塘,在这种水体里它们根本无法存活,苗种成活率会很低。还有无论是鱼苗还是虾苗,在如此高的pH水环境下,一旦赶上“暴晴天”水体溶解氧会过饱和,导致气泡病而大量死亡,造成直接经济损失。
(4)底部恶化

    蓝藻大量暴发以后,种群密度会达到一个旺盛期,旺盛期过后必然就是衰退期,也就是我们平时所说的蓝藻水体老化。老化的蓝藻大量死亡,沉积在池塘底部,经过厌氧菌的发酵分解,使池塘底部环境严重恶化,发热、发臭。南美白对虾无法在这样的池塘底部生存,就会出现虾经常跳塘的现象。

(5)降低品质

    蓝藻在生长过程中会合成一些致嗅物质(如引起土臭味的地霉素(geosmim)和2-甲基异2-茨醇(MIB);以及引起泥腥味的2,4-庚二烯醛、2,4-癸二烯醛、2,6-壬二烯醛、2-辛烯醛、庚醛、己醛、壬醛等)在体内积累或分泌到水体中。鱼类摄食或接触这些物质就会产生比较强烈的异味——“泥腥味”或“鱼腥味”。

    每年由于蓝藻引起异味而导致水产品质量降低甚至不能出塘(特别是加工成肉片的鱼类,如罗非鱼、叉尾鮰等)所造成的经济损失也许比由于蓝藻导致水质恶化所造成的损失更严重。

 

二、蓝藻的生物学特征

    池塘养殖过程中,如果饲料投入量大于池塘自净能力,必然引起池塘水体逐渐富营养化,可以说,绝大多数池塘水体养殖中后期都处于“营养过剩”状态态。此外,饲料的营养组成是根据养殖对象设计的,不是根据池塘生态系统中健康藻类组成设计的,因此,对于池塘生态而言,水体的营养组成又往往处于不平衡状态。根据蓝藻的生物学特征,在“营养过剩”和“营养不平衡”条件下,蓝藻具有独特的生存生长优势。环境越是恶劣,蓝藻就越有优势。所以,如果池塘管理者不能很好地解决这两个问题,池塘滋生蓝藻就不可避免。

    虽然目前蓝藻水华大多归咎于水体的氮、磷和有机污染,但在池塘养殖过程中蓝藻水华的出现也不尽是富营养化所造成的。有些水质属性本身就更容易生长蓝藻,但只要蓝藻不老化,不形成水华,不产生藻毒素,池塘中蓝藻数量的多少并没有任何问题。想控制好蓝藻,避免老化和形成水华,必须了解蓝藻的特性。

蓝藻水华是池塘水质恶化的最终表现,也就是说,在池塘生态环境恶化的过程中,蓝藻逐渐占了上风,单藻独大并最后导致自身老化和崩溃。

在许多物种由于环境恶化而灭绝的今天,为什么这种古老、原始的蓝藻反而生长得更加疯狂?这必须从容易形成水华的蓝藻的生物学特性去寻找答案。

   (1)拥有碳酸酐酶。一种催化碳酸氢根分解为二氧化碳和水的酶:HCO3 —> CO2 + H2O

在水产养殖pH范围内,水体中溶解的无机碳(DIC:CO2 + HCO3 + CO3)的主要形态是HCO3,占DIC的90%以上。因而碳酸酐酶赋予蓝藻极高的二氧化碳亲和力,只要水体中有那么一丁点DIC,蓝藻都能以接近100%的最高速度进行光合作用。

   (2)完善的光氧化保护系统。当水体中无机碳不足,不能满足卡尔文循环的暗反应时,暗反应酶系中的戊酮糖-1,5-二磷酸羧化酶就会转变成加氧酶,催化1,5-二磷酸戊酮糖氧化并裂解成磷酸甘油酸和磷酸乙醛酸,经一系列代谢后产生具有很强细胞毒性的过氧化氢。如果没有完善的保护系统,藻类就会因过氧化氢中毒而死亡。而蓝藻已经进化出完善的光氧化保护系统,因而赋予蓝藻具有强大的抗逆境的生存能力。

   (3)具固氮酶系。固氮酶系赋予蓝藻在氮、磷、钾失衡的条件下具有正常的生长能力。尽管正常池塘环境下氮源并不缺乏,但在晴朗天气条件下,有可能出现局部氮源缺乏的现象,特别是藻类密度大、透光层浅的静水池塘。

   (4)具伪空泡。伪空泡可调节藻类在水体中浮力,在上午太阳出来之后,蓝藻可借助伪空泡的浮力作用快速上升到最佳光合作用光照强度的位置,有利于争夺光源。

   (5)个体微小。生物个体体积越小,比表面积越大,对水体中各种营养素的吸收能力也越强,特别是在水体微量元素低于临界浓度的情况下,许多个体体积大、比表面积小的藻类就失去了竞争能力,无法生存和生长。

   (6)藻毒素。某些蓝藻处于不良环境下还会分泌藻毒素,不仅毒死滤食性生物,避免被摄食,而且还抑制其它藻类繁殖和生长,从而独占资源。大量繁殖的结果导致池塘生态系统物质周转中断,自身老化死亡。

 

三、控制蓝藻水华

    所谓“有益藻”或“有害藻”是相对的。“生态”的本质是平衡,在一个平衡的生态系统里,任何生物的存在都是合理的,没有一种藻类叫“有益藻”,也没有一种藻类叫“有害藻”。

    因此,应该从源头上防止蓝藻水华的出现,即不要让水质恶化,而不是纠缠于蓝藻水华用什么药物能处理(没有一种药物能处理恶化的水质)。一旦出现蓝藻水华,不是杀了蓝藻就完事,而是必须重建池塘生态系统。

1、物理办法

(1)提高碱度

    蓝藻的最大优势是碳酸酐酶。由于在池塘养殖水体的pH范围内,溶解的无机碳主要是碳酸氢根。当水体的总碱度低时,水体中可供应的二氧化碳非常有限,这才赋予蓝藻的生存生长优势。

    一般来说,蓝藻水华多见于“富营养化”水体,但我们也经常发现一些池塘,尽管水体看上去很清瘦,水中藻类密度也低,但主要是蓝藻,往往还能看到表面一层很薄很薄的蓝藻水华——老化的蓝藻。这种水体是低碱度、低硬度的水体。

    有人会问既然蓝藻可以在低碱度的水体中以很高的速度进行光合作用,为什么这种很难“肥”起来?这是因为虽然蓝藻可以快速光合作用,但水体中的DIC很少,只要一出太阳,水体由于碱度低,所储存的少量DIC很快被用完,光合作用的总量很少,所以,这种类型的水很难“肥水”。

    也就是说,提高总碱度,蓝藻拥有碳酸酐酶从而对二氧化碳具有极高亲和力的优势就没有作用了。水体二氧化碳供应充裕,有利于提高藻类种群的多样性。具体方法就是使用生石灰、碳酸钙镁或碳酸钠、碳酸氢钠。

(2)水体流转

    一般认为在高温、静水、透明度低、光照强或磷高氮低的情况下容易爆发蓝藻水华。如果这些条件叠加起来就更容易爆发蓝藻水华。高温:水体容易分层;静水:营养素不易扩散、水体容易分层;透明度低:藻类密度高、受光深度浅、营养消耗快而可供应营养素的水体范围小;光照强:藻类营养素消耗快而表层水温高,水体容易分层,长期强光容易导致光氧化;高磷低氮:蓝藻可固氮。

    因此,只有保证光合作用期间表层各种营养素的持续供应,才能使各种藻类得以可持续生长,从而避免蓝藻一藻独大。所以,采用机械手段“消层”,使底层的营养素连续不断向表层提供,同时使具伪空泡占据表层的蓝藻能被水流带到底层,让所有藻类都获得同等的光照条件,才能避免蓝藻爆发。

    具体方法是在晴天光合作用强烈时采用叶轮增氧机、涌浪机、耕水机等一切可以“消层”的设施,促进水体上下流转,持续不断地将营养素缺乏的表层水打到底层,将底部营养素丰富的底层水打到表层。这样,不仅可以避免蓝藻爆发,还能够大幅度提高整个水体的光合作用效率,提高池塘的承载能力。

    经常换水,利用蓝藻对环境的改变适应能力弱的特点,采用经常换水的方法,保持水质清新,抑制蓝藻的大量繁殖,防止蓝藻水华的形成;换水时需要注意的是:要抽取蓝藻比较集中的下风处表层水,以最大限度的降低蓝藻数量。也可以晴天下午抽取含蓝藻较多的表层水直接排掉。 

 (3)搅动底部

    整个池塘初级生产力的大幅度提高必然带来池塘水体微量营养素的快速减少,进而导致高效光合作用不可持续。因此,必须从池塘的“营养库”——底部沉积物里“调用”微量营养素。另外,藻类吸收微量元素后变成了藻类的组成成分,最后死亡沉淀或通过食物链的粪便回到池塘底部的营养库里。所以,通过搅动池塘底部,一方面提高底部微生物活性促进微量元素的矿化速度,另一方面加速微量元素的释放,以满足池塘水体中藻类高效光合作用的需要,避免由于微量营养的短缺引起生态系统恶化而导致蓝藻水华的出现。

    具体的办法有拉网、揇泥、底改、底排污等。

    通过拉网,搅动淤泥,促进泥水营养交换,提高氨氮的同化量,提高池塘的净化能力;还能由于微量营养素的补充,延缓藻类老化,稳定藻相。拉网的另一个重要作用是淤泥中还原物质在拉网过程的搅动下与水体中的溶解氧接触而氧化,从而能够控制淤泥氧化还原电位范围,防止淤泥恶化,避免有毒有害的物质产生。此外,稳定淤泥电位,既可以稳定淤泥中的微生物生态,还可以提高淤泥中底栖生物的活性和生物量,进而提高淤泥净化功能,进一步提高微量元素的周转速度,再次促进藻相稳定。

    揇泥,一种几乎被遗忘的池塘底部管理手段。所谓揇泥,就是在天气晴朗的日子里(池塘表层溶解氧饱和以后),划条小船,用一种竹编的特制的工具,将池塘底部的淤泥捞到船上。捞上来的淤泥一般作为基岸上植物(一般有桑树、甘蔗、蔬菜或象草等)的肥料。

    氧化型底改产品解决了淤泥表面的氧化还原电位问题。底排污虽然也是一种氧债和过剩营养素转移的手段。拉网和揇泥作为传统池塘养殖底部管理的手段是非常科学的。反观我们当今采用的所谓“科学”的底部管理——底改和底排污,其实大部分只是非常片面和不科学。

 

2、化学方法

(1)絮凝剂

    在蓝藻集中的地方泼洒絮凝剂,与水体的接触面大大减少,抑制了蓝藻吸收营养,降低蓝藻的密度,这就为其它藻类提供了生存空间。蓝藻被聚集为更大的絮凝物,注意蓝藻絮凝物要及时捞取,养殖鱼类拥有很强的摄食性,如果絮凝物不能及时捞取,被鱼类摄食会增加肠炎等疾病的爆发。
    实际生产中使用的絮凝剂,有机絮凝剂如聚丙烯酰胺类,无机絮凝剂如聚合氯化铝系列。也有直接使用面粉的,在有风的晴天上午,全塘干洒面粉,不计水深,用量为5斤/亩,连续2-3天,然后将面粉和蓝藻的结块后形成的团状物用捞网人工捞除,根据实际情况增减天数。如果养殖面积不大,蓝藻爆发得不是特别剧烈的话,还可以用一根竹竿或者塑料管将蓝藻围到一个小角落,在晴天下午在下风处用捞网人工捞除。

 (2)化学药物

    养殖生产实践中,更直接更有效的办法是化学药物直接控制蓝藻的办法。在蓝藻集中的地方沿池边泼洒杀藻剂,杀灭蓝藻。杀藻剂一般为氯制剂如强氯精、漂白粉等,重金属类如硫酸铜等铜制剂,兽药类,高含量过硫酸氢钾复合盐等。比如广东渔夫宝水产科技有限公司的“抑藻素”和“蓝颤必清”。


    这类方法的原理是将养殖池塘内的藻类杀灭,在杀灭的时候需要注意一下几个问题,一是养殖水体中藻类全部杀灭之后,养殖水体当中的溶氧的来源匮乏,加上死亡的藻类分解,大量消耗溶氧,导致水体容易陷入缺氧的困境,二是藻类大量分解产生的藻毒素,会对养殖生物造成不利影响,甚至是中毒,因此,在使用化学消杀法来处理蓝藻时,不建议一次使用大剂量的化学药品进行全池泼洒,建议少量多次地使用杀藻产品在下风处藻类聚集的地方进行局部杀藻。可以视情况来决定局部杀藻的次数。其次是重金属对养殖水生动物还有较大的副作用。

    特别注意:在使用化学方法处理蓝藻后,一定要对水体进行解毒,当天下午使用氧化型底改和化学增氧剂对水体进行增氧和改底,防止水生动物的缺氧和中毒。之后进行解毒抗应激处理,然后进行培藻培水处理。

 

3、生物防控

(1)微生态制剂抑制蓝藻

    在蓝藻尚未大规模爆发阶段,各位养殖户朋友可经常性的使用高质量的微生态制剂。蓝藻的爆发往往是由于水体的低N/P、富营养化所致,因此需首先使用芽孢杆菌、乳酸菌等降解池塘水体过多的有机质,通过生态竞争,平衡氮磷比例;通过大量繁殖,和蓝藻争夺氧气,抑制其光合作用,减缓蓝藻繁殖速度;通过分泌胞外活性产物来抑制蓝藻的繁殖。然后于次日使用光合细菌来转化过多的小分子类营养物质。这些微生态制剂和蓝藻竞争生态空间,可以稳定水体,促进绿藻等有益藻类的生长。高pH有利于蓝藻生长。生产上可施用乳酸菌或EM菌降低水体整体或局部pH来抑制蓝藻生长。

    蓝藻与一种或一类细菌在对生存环境上的营养元素的利用上存在竞争关系,那么在养殖池塘泼洒有益菌生物制剂,一旦有益菌占了优势,蓝藻就会死亡,并且被有益菌在有氧环境下分解掉,不会产生蓝藻毒素,不会对水体和养殖动物产生负面影响。采用此方法如果不出现蓝藻大量死亡,不用给水体解毒和改底,用有益菌处理蓝藻,有益菌需要活化,要与蓝藻共生的细菌竞争,这是一个过程,需要一定的时间,见效会比较慢。但在整个过程中水环境不会产生剧烈变化,变化是缓慢的、温和的,养殖动物不会应激或中毒死亡。

(2)生物竞争

    从藻类繁殖的所需营养成分入手,肥水时尽量使用含有复合硅营养元素的肥水产品,这种肥水产品所含营养元素,蓝、绿藻对硅肥吸收速度慢而单细胞藻类(如硅藻)吸收较快,水肥起来时单胞藻类(如硅藻)占优势,适当控制了蓝、绿藻的繁殖。

    无论在防治还是治疗蓝藻上,在施用活菌制剂的基础上,一定要加大肥水力度,平衡水体营养元素,从而加快有益藻类的繁殖,使其尽快成为优势种群,抑制蓝藻的繁殖。对于有益藻类较少的池塘,可采取引进含有硅藻、绿藻丰富的水20-30cm,然后施用专用生物肥,少量多次的方法,抑制蓝藻繁殖。

    蓝藻大量繁殖时,我们可以用生物肥配合有益菌去肥水,培植其它藻类,其它有益藻类一旦繁殖起来,蓝藻就会慢慢减少,直至其消失。此种方法也是一个生物竞争的过程,比较慢,但水体指标不会发生大的变化,不会对养殖动物造成大的影响。

(3)搭配滤食性鱼类

    初级生产力与次级生产力之间需要相互匹配,生态系统才能处于相对稳定的状态。因此,实行蓝藻水华生态控制的方案中,次级生产力必须与初级生产力同时提高。即池塘从一开始就必须配套与初级生产力相适应的滤食性鱼类的生物量,不是简单数量上的增加,而是规格上的配套,以维持持续、高效光合作用、快速的藻类生长繁殖与消费之间的平衡。

    虽然蓝藻不易被消化,但由于其颗粒较大,更容易被滤食性鱼类摄食到体内,因此放养一定数量的滤食性鱼类有助于延缓、阻碍蓝藻的生长。可供选择的鱼类有白鲢、花鲢、白鲫等。实践表明,尾重200g以上的白鲢对蓝藻具有明显的抑制作用,当白鲢总量达到100Kg/亩时,蓝藻基本不会爆发。

 

    总而言之,蓝藻水华是池塘生态系统恶化的一种外观表象,也就是说,任何水质恶化,都有可能以蓝藻水华的形式表现出来。所以,从本质上讲,只要池塘生态系统平衡、健康,自然就不会发生任何水华了。

 

 

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