鮑 鷹，孫習(xí)武 ，季愛兵

(1 南通中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋科學(xué)與技術(shù)研究發(fā)展中心，江蘇 南通，226019；2 江蘇通州灣漁業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 南通，226000；3 江蘇東海之濱海洋生物科技有限公司，江蘇 南通，266000)

工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖是一種高密度、高產(chǎn)量、高投入、高效益的集約化養(yǎng)殖模式。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)在生產(chǎn)中取得了較好的效果[1-9]，但是在我國(guó)對(duì)蝦養(yǎng)殖中成功應(yīng)用的還不多。在對(duì)蝦養(yǎng)殖的前期，即從P5期(第5天的仔蝦)蝦苗培育到體長(zhǎng)約4 cm的幼蝦(即標(biāo)苗期)，蝦苗細(xì)小嬌嫩。目前，用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖標(biāo)苗，容易造成蝦苗大小分化、蝦體瘦弱、養(yǎng)殖全過程的總體存活率低等問題。

生物絮團(tuán)是以相互粘連的異養(yǎng)菌為主體，同時(shí)還有真菌、原生動(dòng)物、藻類、線蟲等微小低等動(dòng)物所組成的絮狀懸浮物，具有調(diào)節(jié)水質(zhì)的功能[10-12]。生物絮團(tuán)并不是典型循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的標(biāo)配。在典型的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，起去除氨氮和亞硝酸鹽作用的生物膜(硝化細(xì)菌膜狀群落)存在于獨(dú)立的生物處理池中，而在養(yǎng)殖池中只有少量或極少量的絮團(tuán)存在。在循環(huán)水養(yǎng)蝦車間中，一般是將1/10的養(yǎng)殖池用作標(biāo)苗池。如果這些標(biāo)苗池接入循環(huán)系統(tǒng)并依靠循環(huán)系統(tǒng)來控制水質(zhì)，那么就是循環(huán)水標(biāo)苗的方法；如果不接入循環(huán)系統(tǒng)，采用在標(biāo)苗池中培養(yǎng)生物絮團(tuán)的方式來控制水質(zhì)，那么就是絮團(tuán)標(biāo)苗的方法。利用生物絮團(tuán)的凈水功能在標(biāo)苗池中原位處理水中的氨氮、亞硝酸鹽氮等有毒有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)零換水標(biāo)苗，可以克服由蝦苗細(xì)小所帶來的種種問題。本研究利用工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)水標(biāo)苗和絮團(tuán)標(biāo)苗對(duì)比試驗(yàn)，就對(duì)蝦工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中階段性采用生物絮團(tuán)養(yǎng)殖模式的意義和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和設(shè)施條件

在工廠化對(duì)蝦養(yǎng)殖中，養(yǎng)殖過程分為2個(gè)階段：標(biāo)苗和養(yǎng)成。標(biāo)苗時(shí)的養(yǎng)殖密度一般為6 000～10 000尾/m2，標(biāo)苗時(shí)間25～30 d。標(biāo)苗結(jié)束時(shí)將幼蝦分到養(yǎng)殖池中，進(jìn)入養(yǎng)成階段，養(yǎng)殖密度500～600尾/m2。試驗(yàn)于2016年4月—2016年7月在江蘇省南通市通州灣江海聯(lián)動(dòng)開發(fā)示范區(qū)的中國(guó)科學(xué)院海洋研究所現(xiàn)代漁業(yè)創(chuàng)新研發(fā)示范基地2號(hào)車間進(jìn)行。車間里有2個(gè)工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，每個(gè)養(yǎng)殖系統(tǒng)由10個(gè)養(yǎng)殖池和水處理設(shè)施組成。養(yǎng)殖池為水泥圓角方池，每個(gè)養(yǎng)殖池的面積為32 m2，池深1.2 m，單池水體32 m3。水處理系統(tǒng)包括沉淀池、微濾機(jī)、生物濾池、臭氧發(fā)生器、蛋白分離器和循環(huán)水泵等(圖1)。池中央排水口插直徑110 mm的PVC管作為出水管。管上打有密排直徑5 mm的小孔。在標(biāo)苗時(shí)，出水管外罩80目篩絹網(wǎng)袋，以防蝦苗逃逸。每個(gè)養(yǎng)殖池中均布24個(gè)氣石進(jìn)行增氧。

圖1 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理流程圖

1.2 標(biāo)苗

2016年4月12日在2號(hào)車間東系統(tǒng)投放P5規(guī)格南美白對(duì)蝦蝦苗，蝦苗購(gòu)自海南海悅蝦苗場(chǎng)。

圖2 循環(huán)水標(biāo)苗飼料投飼量

1.3 絮團(tuán)標(biāo)苗

圖3 絮團(tuán)標(biāo)苗飼料投飼量和紅糖添加量

1.4 數(shù)據(jù)檢測(cè)

2 結(jié)果

圖4 循環(huán)水標(biāo)苗 和質(zhì)量濃度的變化

圖5 絮團(tuán)標(biāo)苗 和質(zhì)量濃度的變化

兩次標(biāo)苗的結(jié)果見表1，可以看出，循環(huán)水模式?jīng)]有絮團(tuán)模式好，主要表現(xiàn)在幼蝦大小不均勻，存活率也不高。這種大小分化嚴(yán)重的幼蝦進(jìn)入養(yǎng)殖池后，個(gè)頭小的蝦會(huì)逐漸在蛻殼時(shí)被個(gè)頭大的蝦吃掉，所以到養(yǎng)殖結(jié)束時(shí)總體存活率會(huì)很低。

表1 循環(huán)水標(biāo)苗和絮團(tuán)標(biāo)苗的結(jié)果

3 討論

3.1 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)用于標(biāo)苗的缺陷

如果在循環(huán)水系統(tǒng)中標(biāo)苗，就是以循環(huán)水模式來控制水質(zhì)，則存在以下問題。

3.1.1 循環(huán)量與蝦苗的矛盾

在標(biāo)苗早期，蝦苗體長(zhǎng)只有數(shù)毫米，非常細(xì)小。在循環(huán)水系統(tǒng)中，就要在出水管上套一個(gè)80目的篩絹網(wǎng)，才能保證蝦苗不會(huì)隨著水流流出。但這么細(xì)密的網(wǎng)非常容易被堵塞，如果不及時(shí)進(jìn)行人工清理，則養(yǎng)殖池的水進(jìn)的多，出的少，會(huì)造成溢水事故，這就嚴(yán)重制約了循環(huán)量。

3.1.2 循環(huán)量與投飼的矛盾

標(biāo)苗池每天投飼6次，殘餌和蝦的糞便在細(xì)菌的作用下迅速生成氨氮，并進(jìn)一步產(chǎn)生亞硝酸鹽。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，養(yǎng)殖池中的氨氮和亞硝酸鹽要隨著水循環(huán)進(jìn)入生物處理池后才能被處理掉，所以循環(huán)速率是關(guān)鍵因子。在標(biāo)苗期，一方面飼料非常細(xì)小，不易沉底，容易隨著水流流出養(yǎng)殖池，所以循環(huán)量不能大；另一方面，蝦苗的采食能力弱，必須在水中保持較高的飼料密度才能保證蝦苗的有效采食，所以循環(huán)量也不能大。這樣就與為了保證水質(zhì)良好而要有較大的循環(huán)量產(chǎn)生矛盾。

3.1.3 循環(huán)量與水質(zhì)的矛盾

在生物處理池容量確定后，水質(zhì)與循環(huán)量是正相關(guān)的，循環(huán)量越大，則水質(zhì)越好，所能承受的養(yǎng)殖負(fù)荷量就越大。標(biāo)苗期不能有較大的循環(huán)量，否則很容易引起水質(zhì)劣化。水質(zhì)不好，就會(huì)造成蝦苗體質(zhì)弱，生長(zhǎng)慢，甚至得病死亡。而標(biāo)苗期如果循環(huán)量大了，又會(huì)使蝦苗不能有效采食而生長(zhǎng)不均勻，個(gè)體間大小分化，嚴(yán)重影響后期養(yǎng)殖管理。用循環(huán)水系統(tǒng)標(biāo)苗存在出水管過濾網(wǎng)容易堵塞、蝦苗無法有效攝食以及水質(zhì)惡化等方面的問題。所以在標(biāo)苗階段改用基于絮團(tuán)的養(yǎng)殖模式，雖然還是在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的養(yǎng)殖池中標(biāo)苗，但不再循環(huán)，每個(gè)養(yǎng)殖池作為標(biāo)苗池獨(dú)立使用，利用生物絮團(tuán)在標(biāo)苗池中原位處理氨氮，以達(dá)到有效控制水質(zhì)的目的。

3.2 用生物絮團(tuán)標(biāo)苗的技術(shù)要點(diǎn)

絮團(tuán)標(biāo)苗是循環(huán)水養(yǎng)蝦工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?；谛鯃F(tuán)是好氧的異養(yǎng)菌組成的這一本質(zhì)特征，充氣、絮團(tuán)生長(zhǎng)的時(shí)間、補(bǔ)充碳源等構(gòu)成了在標(biāo)苗生產(chǎn)中應(yīng)用生物絮團(tuán)技術(shù)的要點(diǎn)。

3.2.1 提前培養(yǎng)絮團(tuán)

在不換水的養(yǎng)殖池中，從開始養(yǎng)殖之日起，在水中碳氮比(C/N)合適的條件下，絮團(tuán)的產(chǎn)生需要3～4 d的時(shí)間[13]，之后絮團(tuán)量日漸增加；水中的氨氮會(huì)逐日升高，約第5天或第6天達(dá)到峰值，之后逐日下降，約10 d后穩(wěn)定在較低水平[14]。在新建立的絮團(tuán)養(yǎng)殖池中，生物絮團(tuán)對(duì)氨氮和亞硝酸鹽的去除有一定的滯后現(xiàn)象[15]，因此，用絮團(tuán)法標(biāo)苗要至少提前10 d培養(yǎng)絮團(tuán)?？梢园凑沼?jì)劃標(biāo)苗的首日投飼量，每天往養(yǎng)殖池中投放標(biāo)苗時(shí)用的飼料，作為培養(yǎng)絮團(tuán)的有機(jī)氮源。同時(shí)，每天添加與飼料量等量的蔗糖作為有機(jī)碳源，這時(shí)添加碳源的比例要比投苗后的比例大，原因是投苗后飼料中約30%的氮會(huì)被蝦苗吸收。充氣、加溫等措施與標(biāo)苗時(shí)相同。

3.2.2 補(bǔ)充碳源

一般來說，異養(yǎng)菌菌體中C/N為4∶1～5∶1，也就是異養(yǎng)菌同化1份有機(jī)氮需要吸收4～5份有機(jī)碳。在養(yǎng)殖生產(chǎn)中，水中的有機(jī)氮是從飼料來的，但飼料中的有機(jī)碳含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足異養(yǎng)菌利用所有氨氮所需的有機(jī)碳量，有機(jī)碳成了一個(gè)控制因子。因此，可以通過添加有機(jī)碳調(diào)控中水異養(yǎng)菌數(shù)量。所謂生物絮團(tuán)技術(shù)實(shí)際上就是異養(yǎng)菌的調(diào)控與使用技術(shù)[16]。研究表明，C/N在15∶1～20∶1時(shí)，異養(yǎng)菌同化無機(jī)氮的效率最高，由此得出碳源添加量的理論公式[12]：

C=F×Nf×Ne/0.05

(1)

式中：C—碳源的日添加量(g)；F—日投飼量(g)；Nf—飼料中含氮量(%)；Ne—飼料氮的排出率(%)，約為50%。

葡萄糖、蔗糖、淀粉、麥麩、面粉、玉米粉等都可以用作碳源，但效果差異很大[13]。葡萄糖作為碳源時(shí)，絮團(tuán)的生成最快，只需2 d，但不穩(wěn)定，容易消散；蔗糖的效果最好，形成絮團(tuán)快而且穩(wěn)定；麥麩、面粉、玉米粉等直接用作碳源時(shí)會(huì)引起蝦苗死亡，要先發(fā)酵成小分子碳水化合物再用作碳源。各種碳水化合物的含碳量不一樣，同樣的碳氮比，添加量也不一樣。用蔗糖作為碳源時(shí)，日添加量約為日投飼量的77%[13]。添加的方式是在每次投飼時(shí)稱量出投飼量77%的蔗糖，用養(yǎng)殖池水化開后潑灑到養(yǎng)殖池中。

3.2.3 充氣方式

充氣的作用是增加溶氧和攪動(dòng)水體。在絮團(tuán)標(biāo)苗池中，微生物的耗氧量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蝦苗的耗氧量，所以充氣量要比非絮團(tuán)標(biāo)苗池大。普通的工廠化養(yǎng)蝦車間鼓風(fēng)機(jī)配備標(biāo)準(zhǔn)是每1 000 m2池7.5 kW，而在絮團(tuán)養(yǎng)殖車間要用到15 kW。絮團(tuán)養(yǎng)殖基本上不換水，殘餌和糞便被水中的自養(yǎng)微生物利用而形成絮團(tuán)。形成絮團(tuán)實(shí)際上是去除殘餌和糞便的一種方式。絮團(tuán)養(yǎng)殖的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是不能讓殘餌和蝦的糞便在池底沉淀堆積。一旦出現(xiàn)堆積，就會(huì)在其內(nèi)部形成厭氧微生物繁殖區(qū)，造成底層水還原性升高、缺氧、硫化氫質(zhì)量濃度高等，而底層恰恰是對(duì)蝦的主要棲息區(qū)域，由此造成對(duì)蝦體弱、發(fā)病、偷死等問題。為了通過充氣使水體流動(dòng)起來，沒有靜水區(qū)，布?xì)夥绞胶苤匾鹘y(tǒng)的布?xì)夥绞绞怯蒙馐蚣{米曝氣管在池底曝氣，在水面上能看到水氣翻滾，但在池底，散氣石與散氣石，或納米管與納米管之間的區(qū)域是相對(duì)靜止區(qū)，非常容易有沉淀物堆積。為了消除堆積，要用到氣提管。所謂氣提管，是一根垂直插在水中的管子，當(dāng)管子中有大量氣泡時(shí)，管中的水氣混合體的比重降低，液面就會(huì)抬升，管子插入水中越深，液面抬升就越高。當(dāng)抬升液面下的管壁上有側(cè)孔時(shí)，水就從側(cè)孔流出。一個(gè)氣提管就相當(dāng)于一臺(tái)小型水泵。氣提管工作的同時(shí)起到了增加溶氧和帶動(dòng)水流的作用。在布?xì)鈺r(shí)要充分利用氣提管的合理布置，使養(yǎng)殖池中有底層水平水流，而池底部沒有水流靜止區(qū)。

3.2.4 飼料與投飼量

在循環(huán)水絮團(tuán)標(biāo)苗中，應(yīng)該使用全價(jià)人工合成飼料，不建議使用鮮活餌料或冷凍餌料，如新鮮的鹵蟲或凍鹵蟲等，因?yàn)楸r或冰塊餌料中有可能帶有傳染性病菌，微孢蟲在鹵蟲及鹵蟲卵中的陽(yáng)性率更高。在絮團(tuán)標(biāo)苗中，投飼量的原則是寧多不少，保持基本的飼料密度。寧多不少是因?yàn)闃?biāo)苗期投飼量總體來說并不大，多投造成的浪費(fèi)和成本非常有限；同時(shí)，因?yàn)橛写罅啃鯃F(tuán)存在，沒被蝦苗吃掉的殘餌會(huì)被迅速轉(zhuǎn)化成絮團(tuán)，不會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)劣化。用適當(dāng)增加投飼來確保所有蝦苗充分采食非常重要，可有效避免蝦苗生長(zhǎng)速度不均衡的問題。

保持基本的飼料密度是因?yàn)闃?biāo)苗前期蝦苗弱小，只能采食身邊的飼料，碰到才能吃到，所以這階段要保持有效的飼料密度。以30 m2標(biāo)苗池為例，投放20萬蝦苗時(shí)，第1天的基本投飼量是1 d投6次，每次120 g的合成開口飼料，之后每天提高10%～15%。即使初始放苗量不足20萬，也要按這個(gè)基本投飼量投喂。標(biāo)苗15 d后，再根據(jù)蝦苗的池存量調(diào)整投飼量，如果初始投苗量超過20萬，那就要根據(jù)實(shí)際投苗量適當(dāng)增加飼料的投飼量。

另外，生物絮團(tuán)一般含粗蛋白38.5%～57.4%、粗脂肪20%～35%、粗灰分≤20%、能量20～25 kJ/g[17]。所以在絮團(tuán)標(biāo)苗的后期可以適當(dāng)減少投飼量。有研究表明，在基于生物絮團(tuán)的養(yǎng)殖模式中，蝦類日常攝入的N有18%～29%來源于絮團(tuán)[18-19]。

3.2.5 水溫、光照與鹽度

水溫不僅決定了蝦苗的生長(zhǎng)速度，也決定了絮團(tuán)中微生物的代謝速度，也就是決定了絮團(tuán)的生成和增長(zhǎng)的速度。研究表明，20 ℃～25 ℃是絮團(tuán)形成的最佳溫度[20-21]。在蝦苗生長(zhǎng)的適宜水溫范圍內(nèi)，水溫越高，蝦苗生長(zhǎng)越快、進(jìn)食越多，絮團(tuán)的增長(zhǎng)速度也越高。所以用絮團(tuán)標(biāo)苗時(shí)，以蝦苗的需求來決定水溫即可。光照在絮團(tuán)標(biāo)苗中不是必須的，可有可無。相對(duì)于暗光條件，有明亮光照時(shí)標(biāo)苗池中會(huì)有藻類，特別是浮游藻類生長(zhǎng)。藻類生長(zhǎng)是雙刃劍，當(dāng)藻類密度適中時(shí)，可以吸收水中的無機(jī)氮，保持良好水質(zhì)，有利于蝦苗生長(zhǎng)，但浮游藻類的生長(zhǎng)很難調(diào)控。浮游藻在合適的條件下會(huì)迅速繁殖生長(zhǎng)，在短時(shí)間內(nèi)快速提高水體的pH，在消耗完水中的營(yíng)養(yǎng)鹽后突然衰敗，俗稱“倒藻”，引發(fā)水質(zhì)突然惡化。所以，對(duì)有較強(qiáng)光照的標(biāo)苗池，一定要有遮光網(wǎng)。根據(jù)水色和pH 綜合判斷水中浮游藻的生長(zhǎng)情況，及時(shí)遮光，以免發(fā)生倒藻現(xiàn)象。低鹽度對(duì)絮團(tuán)的生產(chǎn)和增長(zhǎng)沒有明顯的影響[22]，可以根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)所處的條件決定標(biāo)苗的鹽度。

3.2.6 使用自養(yǎng)菌絮團(tuán)

自養(yǎng)菌絮團(tuán)是指以硝化細(xì)菌為主的生物絮團(tuán)。硝化細(xì)菌在利用氨氮和亞硝酸鹽時(shí)不需要額外添加碳源，所以從生產(chǎn)成本上考慮是比異養(yǎng)菌絮團(tuán)更合理的選擇。硝化細(xì)菌絮團(tuán)與異養(yǎng)菌絮團(tuán)比較，其缺陷是達(dá)到功能成熟的時(shí)間較長(zhǎng)。一般來說，硝化細(xì)菌絮團(tuán)或固著菌膜要具備轉(zhuǎn)化氨氮的功能，需要7 d左右時(shí)間；要具備轉(zhuǎn)化亞硝酸鹽的功能，需要25～30 d，已經(jīng)接近甚至超過了標(biāo)苗的天數(shù)。實(shí)際上，在循環(huán)水養(yǎng)殖場(chǎng)中，標(biāo)苗是一批次接一批次連續(xù)進(jìn)行的，只要在分苗時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍Ａ粜鯃F(tuán)，絮團(tuán)就可以長(zhǎng)期使用。絮團(tuán)在形成和成長(zhǎng)的過程中并沒有自養(yǎng)和異養(yǎng)之區(qū)分。從培養(yǎng)絮團(tuán)開始，由于添加了碳源，異養(yǎng)菌迅速擴(kuò)增，在絮團(tuán)組分中占優(yōu)勢(shì)地位，同時(shí)硝化細(xì)菌也在擴(kuò)增。在第2次標(biāo)苗時(shí)(沿用前一批標(biāo)苗池中的絮團(tuán))，如果逐漸減少外源性有機(jī)碳的添加量，那么絮團(tuán)中硝化細(xì)菌會(huì)逐漸占優(yōu)勢(shì)地位，絮團(tuán)的除氮功能將逐漸由硝化作用占主導(dǎo)。等絮團(tuán)完全轉(zhuǎn)變?yōu)樽责B(yǎng)菌絮團(tuán)后，就不必再添加碳源了。

4 結(jié)論

在工廠化循環(huán)水養(yǎng)蝦系統(tǒng)中用循環(huán)水方式標(biāo)苗，會(huì)導(dǎo)致幼蝦大小不均、存活率偏低，進(jìn)而導(dǎo)致養(yǎng)成期的存活率大多在50%以下，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效益。為了解決這一問題，在標(biāo)苗期，利用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的養(yǎng)殖池標(biāo)苗，但不使水循環(huán)，每個(gè)池獨(dú)立使用生物絮團(tuán)技術(shù)控制水質(zhì)，可以保證蝦苗正常生長(zhǎng)、大小均勻，30 d標(biāo)苗期結(jié)束時(shí)體長(zhǎng)能達(dá)到3～4 cm，而且整個(gè)養(yǎng)殖期存活率較高，能達(dá)到70%以上。

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