微生物制剂在水族箱中的应用

一、先从水污染与生物自净谈起

  水污染是指水体中污染物质之含量,已经超过它的自净作用(self-purification)所能负担之能力,而引起水质恶化、水体生态系统遭到破坏,结果对水中生物造成不良影响,或导致水资源失去原来的使用功能之现象。所谓自净,乃水体受到污染后,靠自然能力使它逐渐恢复净化的作用。

  任何水体(包括水族箱)对污染物质都有一定的承受容量,超过时,即构成污染问题。不过水体本身因有自净作用,可以在其作用范围之内,降低或消除污染物质,使水质得以自然净化。此种自净作用往往需要一定时间和条件,也与污染物质之物理及化学性质有关。

  水体的自净作用有三种基本的型态:物理自净(如:沉淀)、化学自净(如:氧化还原),及生物自净(如:微生物的代谢)等。任何水体的自净作用通常是相互交织在一起的,即:物理自净、化学自净及生物自净经常是同时同地发生,相互影响,不过其中以生物自净最重要。

二、生物自净与微生物

  水体中的生物自净(biological self-purification)主要是指污染物质中的有机物,由于水环境中的微生物之代谢活动,而被分解、氧化并转化为简单、无害、稳定的无机物,进而使其浓度降低的作用过程。

  许多微生物都可以在有机污染水环境中自生,首先由“异营性微生物”分泌“胞外酶”将复杂有机物分解成小分子机物,经过其吸收代谢之后,再将小分子机物分解成简单无机物并排泄于环境中,然后再由“自营性微生物”从该环境中加以吸收利用,让这些无机物重返生命体系循环。

  微生物作为自然生态系统的基本组成之一,履行着分解有机废弃物的天职,是生态系统中物质循环的重要一环。如果没有微生物的作用,物质循环过程便会中断,那么散落在水环境中的动、植物残骸和动物的排泄物,将不断被累积,最后堆积如山,让其中生物无法生存。

三、微生物制剂是什么

  微生物是存在于自然界中的微小生物,它无法由人工制造,所以微生物制剂(Micro-Biological Additives)是一类从环境中分离出来的有益微生物(主要是细菌及真菌),经过人工纯化及富集培养之后,再利用专门的技术把它制成具有特殊用途的添加剂。

  微生物制剂只是一种综合性的术语而已,依其用途不同,可以分成很多种,例如:在农业上,它可以指微生物农药、微生物杀虫剂,或微生物肥料等等。又如:在水产养殖上,它可以指应用在水质管理上所有的任何相关的添加剂。因此,要明确定义微生物制剂是什么,还必须要根据其应用而定。例如:在水产养殖上,微生物制剂可简单定义为:是由一些对人类和养殖作业无致病危害并能改良水质状况,能抑制水产病害的有益微生物制成的产品。

  由于微生物种类繁多,具有特殊功能的菌株,在水产、农业、工业及商业上的应用日新月异,所以微生物制剂的产品种类也很多。不过,我们可依其性质简单分成三大类:天然菌种的制剂、基因改造菌种的制剂,和微生物酵素制剂等。由于它们具有简便、有效、对生态和环境安全等优点,使得越来越多的这类产品,不断进入我们各种生活领域中。

四、微生物制剂在水族箱中的应用

  虽然在水族箱中自生的微生物,也能分解水体中的残饵、鱼粪等污染物质,不过由于受限于自生微生物的分解能力通常较差,因而需要较长的时间,才能将水质净化,往往缓不济急,污染的速度远超过净化速度,导致污染问题明朗化。后来发现在许多情况下,如果使用微生物制剂来控制,只需很短的时间就可以奏效,结果微生物制剂在水族箱中的应用逐渐受到重视。

  为何微生物制剂有如此神通广大的能力?原来微生物制剂中的菌株,都是筛选自环境中的优势种群,它们的分解能力超强,相较于在水族箱中的自生种类,可能强上数十倍,甚至上百倍之多。尤其近年来拜生物技术进步之赐,对来自天然的微生物利用各项菌种改良技术,如:人工变异、细胞融合与重组DNA等,来增强这些有用微生物的分解能力,使基因改造菌种的制剂的净水能力,更是达到前所未有的颠峰。

  在水族箱中养鱼所造成的自家污染,一直是令我们头痛的问题。众所周知,使用物理过滤方法虽可清除一部分鱼类排泄物,但对氨、亚硝酸盐等衍生性污染,一般物理过滤却难以克尽全功,而成为我们在水质管理上的一大隐忧。尤其是高价位的鱼种不断被引进水族箱中,如果不设法提升养殖质量,就有可能因水质不良,而让鱼类冒着发生病变或死亡的危险,相信这应是大家最不乐见的事情。

  水质因子对养殖成败的影响,越来越引人注意。当水质良好时,病原菌少,养殖鱼类的生长自然良好。反之,水质条件差,有毒物质累积,病原菌多且致病力强,养殖鱼类便容易受到侵害。如果能在水族缸中有选择性地投入一定剂量有利水质改善,或能迅速分解有机污染和有害物质之微生物制剂,使水质得到改善,病原菌的活动受抑制,鱼类自然就可以健康地生活,而让我们真正享受到美好的养殖乐趣。

五、使用微生物制剂益处多

1.增加水体透明度:在水族箱中,许多情况的浑浊问题,都是由于有机污染引起的,这时候如果能使用微生物制剂防治,可显著增加水体的透明度,及提高观赏的透视度。因为这些污染源,能被高效力的异营性微生物族群快速分解而消失于无形。

2.氨及亚硝酸盐含量降低:氨及亚硝酸盐含量是判断养殖水体污染程度的重要指标,它们含量若超过直接或间接影响养殖鱼类所能忍受的浓度,将很容易对鱼类造成意外伤害。使用相关的制剂(如:硝化细菌制剂),能够有效降低氨及亚硝酸盐的浓度值,通过观察鱼类的摄食行为及活动状况,可以发现有添加制剂对鱼类的健康生活似乎较有保障。

3.增加光合作用的效率:微生物制剂可提高水体的透明度,使光透入水的深度增加,水草光合作用的效率会增大。同时氨、亚硝酸盐含量也会因水草的强化吸收而显著降低。另外,由于光合作用的产氧效率增加,亦有利水族箱的好气性环境之维持,让鱼类呼吸能获得足够的氧气。

4.预防细菌性鱼病:微生物制剂通过改善水质,可减少和降低细菌性鱼病的发生,而且在代谢过程中,可能产生的具有抑制或杀死其它病原菌的抗生素,或藉由生物种群生态间的竞争,使病原菌的生长及繁衍因营养缺乏受到抑制,进而达到预防水产疾病之目的。
水质

5.有助水草的生长:微生物制剂通过对有机物的分解作用,会产生不少二氧化碳,及其它水草所需得无机养分,因此也会影响水草的生育。有些产品还可以分解水中底床中的腐殖质,消除黑臭现象,使水草根部能健全发育,发挥既有功能,有利于植物体生长。

六、使用时机及注意事项

  微生物制剂的使用时机,并非仅定位在“救急”之上,即我们不能像治疗性药物一般,只希望在养殖动物健康危急时再添加,应该养成在日常水质管理中,作定期或不定期添加,或在使用治疗性药物之后添加,以便在水环境中累积微生物数量,进而能有足够的消除污染物质的缓冲时间,如此方可防患于未然。

  微生物制剂也不宜滥加,除了浪费之外,也可能造成反效果。举例来说,有些粉末状微生物制剂(主要是异营性细菌及真菌)是以糊精、米糠麸、黄豆粕和黄豆粉为载体(carrier)的产品,如果加太多,因添加的载体会转为另一种形式的有机污染,而造成水体的负担,可能会加速水质的恶化也说不定。

  还有,如果水体中已经没有专一性的污染问题,那么相关的微生物制剂宁可不加。例如:水族箱中的硝化系统已经建立,且氨及亚硝酸盐的检测值都在安全范围之内,此时可以不必再添加硝化细菌制剂,否则徒增浪费。

  最后需注意的是,由于微生物制剂有菌种的变异和制作技术等问题,产品质量良莠不一,最好选择有较好技术和设备的厂家的产品为佳。同时在使用过程中,不能与治疗性药物一起添加,因为许多治疗性药物均具有杀害微生物的成分。