劉邦輝，方彰勝，王廣軍，郭 松，李建鵬，何 嘉

（1.廣東省海洋工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510320；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東 廣州 510380）

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羅非魚(yú)精養(yǎng)池塘陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)研究

劉邦輝1，方彰勝1，王廣軍2，郭 松1，李建鵬1，何 嘉1

（1.廣東省海洋工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510320；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東 廣州 510380）

摘 要：采用陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)對(duì)5個(gè)尼羅羅非魚(yú)池塘的節(jié)水節(jié)能效果、水質(zhì)影響與機(jī)理和養(yǎng)殖效益進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，在183 d養(yǎng)殖周期內(nèi)，陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)試驗(yàn)組的平均日換水率為1.4%，比對(duì)照組節(jié)水減排74.7%（P＜0.01）；試驗(yàn)組主要水質(zhì)因子均符合國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，與對(duì)照組相比除 pH和NO3-濃度無(wú)顯著差異外，Tur、TAN、NO2-、COD 等濃度均具有極顯著差異；同時(shí)，藍(lán)藻相對(duì)密度較?。≒＜0.01）。與對(duì)照組養(yǎng)殖池塘相比，試驗(yàn)組的出池體重、凈產(chǎn)量、生長(zhǎng)速度分別高 13.8% （P＜0.05）、38.7% （P＜0.01）和14.4% （P＜0.05），飼料系數(shù)降低 12.3% （P＜0.05），凈增利潤(rùn)1.4397萬(wàn)元/hm2。結(jié)果表明，羅非魚(yú)精養(yǎng)池塘陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)具有顯著的節(jié)水、減排、環(huán)保與節(jié)能效果，同時(shí)還兼?zhèn)涑杀镜土?、操作?jiǎn)便和易于推廣等優(yōu)點(diǎn)，是為一種生態(tài)健康高效的精準(zhǔn)池塘養(yǎng)殖模式。

關(guān)鍵詞：羅非魚(yú)；精養(yǎng)池塘；循環(huán)工廠化養(yǎng)殖技術(shù)；節(jié)水；節(jié)能

隨著世界水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖種類不斷增加，營(yíng)養(yǎng)層次不斷提高，養(yǎng)殖模式已由傳統(tǒng)方式向工程化、高度集約化方向發(fā)展，隨之產(chǎn)生大量養(yǎng)殖廢水。養(yǎng)殖廢水排放后可導(dǎo)致養(yǎng)殖用水及鄰近水域富營(yíng)養(yǎng)化或水環(huán)境惡化［1-3］。我國(guó)是以池塘養(yǎng)殖為主要養(yǎng)殖模式的水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)，年產(chǎn)量占水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的 72%以上，大部分養(yǎng)殖廢水未經(jīng)處理直接排放，對(duì)水環(huán)境資源造成了一定的壓力［3-4］。因此，探索開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定、環(huán)保生態(tài)的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，已成為實(shí)現(xiàn)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫而重要的課題［5］。工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式是一種新型的高效健康養(yǎng)殖模式，以凈化養(yǎng)殖廢水后循環(huán)利用為核心特征，可降低水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放對(duì)水環(huán)境的潛在影響［6-8］。雖然工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)及工藝的研究有了快速的發(fā)展和應(yīng)用［9-10］，但因其水處理工藝及養(yǎng)殖管理不完善、投資和運(yùn)營(yíng)成本較高等原因而未能大面積推廣［11］。因此，開(kāi)展池塘節(jié)水減排和成本低廉型養(yǎng)殖模式研究是我國(guó)池塘漁業(yè)發(fā)展的主要方向之一。

本研究開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新型陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)，基于集約化精養(yǎng)殖水環(huán)境的特點(diǎn)，應(yīng)用底部集污、沉淀吸附和生物凈化技術(shù)，經(jīng)簡(jiǎn)便的工程化措施，對(duì)水中污染物進(jìn)行定期集中轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解，可大幅度降低污染物對(duì)養(yǎng)殖生物和水環(huán)境產(chǎn)生的影響，在實(shí)現(xiàn)降低成本的前提下達(dá)到節(jié)水減排增效。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年4月27日至10月27日在廣東佛山市三水白金水產(chǎn)種苗有限公司養(yǎng)殖基地開(kāi)展，供試池塘5個(gè)，每個(gè)池塘面積為2 000（± 150.6）m2，試驗(yàn)用水為經(jīng)蓄水處理的西江水，平均水深約150 cm，每個(gè)池塘配置1.5 kW增氧機(jī)2臺(tái)。試驗(yàn)用魚(yú)為白金水產(chǎn)種苗有限公司提供的尼羅羅非魚(yú)（Oreochromis niloticus），平均體重為20.0 （±1.6）g。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分為3個(gè)普通常規(guī)池塘養(yǎng)殖組（對(duì)照組）對(duì)照池塘和2個(gè)陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖組（試驗(yàn)組）并聯(lián)池塘，陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)計(jì)

1.2.1 養(yǎng)殖管理 養(yǎng)殖及投飼等均參照尼羅羅非魚(yú)精養(yǎng)殖日常管理方法進(jìn)行，使用珠海大海飼料，飼料的粗蛋白為30%，每天早晚各投喂1次，日投餌率為羅非魚(yú)體重的3%；養(yǎng)殖期間，除了添補(bǔ)因蒸發(fā)損失的水外，對(duì)照組每天少量換水，試驗(yàn)組每周啟用設(shè)施底部排污1次，時(shí)長(zhǎng)3～5 min，換水量約200 m3，經(jīng)過(guò)設(shè)施過(guò)濾進(jìn)入下一個(gè)并聯(lián)池塘并進(jìn)行相應(yīng)的底部排污，同時(shí)補(bǔ)充新水使池塘一（圖1）水體總質(zhì)量不變，養(yǎng)殖周期約183 d。嚴(yán)格記錄每個(gè)池塘規(guī)格、投苗量、換水量、藥物使用量、投料量等。生產(chǎn)結(jié)束時(shí)捕撈并抽樣稱重，記錄每個(gè)池塘的羅非魚(yú)總重量、隨機(jī)抽樣測(cè)定羅非魚(yú)規(guī)格，統(tǒng)計(jì)各池塘的羅非魚(yú)平均體重、產(chǎn)量、成活率和飼料系數(shù)。

1.2.2 水質(zhì)因子的測(cè)定 每隔7 d現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定各池塘水體的溶氧（DO）、透明度（S cc）、濁度（Tur）、pH值和水溫，并于每天上午9：00，采集池塘表層（30 cm處）水測(cè)定氨氮（TAN）、亞硝酸鹽（NO2-）、硝酸鹽（NO3-）、化學(xué)需氧量（COD）溶解性正磷酸鹽（SRP）、藻類等水質(zhì)指標(biāo)。藻類水樣用2%的盧戈氏液進(jìn)行固定。各指標(biāo)的測(cè)量方法為：DO、pH、Tur和水溫采用ET9908便攜式多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，TAN測(cè)定采用納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009），NO2-測(cè)定用分光光度法（GB 7493-1987），NO3-測(cè)定用紫外分光光度法（HJ/T 346-2007），COD測(cè)定用重鉻酸鹽法（GB11914-1989），溶解性正磷酸鹽測(cè)定用磷鉬藍(lán)分光光度法（HJ593-2010），酸堿度測(cè)定用指示劑滴定法，藻類用鏡檢細(xì)胞計(jì)數(shù)法（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2002）。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPASS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在單因子方差分析（ANOVA）基礎(chǔ)上采用T檢驗(yàn)分析比較，取95%置信度（P＜0.05）或99%置信度（P＜0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)殖周期內(nèi)的換水量

由表1可知，尼羅羅非魚(yú)養(yǎng)殖周期內(nèi)除了補(bǔ)充水體自然蒸發(fā)的水量外，每周少量換水1次。試驗(yàn)組按試驗(yàn)方案每周換水1次，日均換水率為0.7 （±0.06）%；對(duì)照組平均每天有少量換水，日均換水率為5.67（±0.21）%。試驗(yàn)組比對(duì)照組少換水約 7.75萬(wàn)m3/hm2，平均節(jié)水減排達(dá)74.7%，具有極顯著差異。

表1 養(yǎng)殖周期內(nèi)對(duì)照組和試驗(yàn)組池塘換水量比較

2.2 養(yǎng)殖周期內(nèi)池塘水質(zhì)因子平均濃度變化

由表2可知，養(yǎng)殖周期內(nèi)，除池塘水溫、pH值及NO3-水質(zhì)因子平均濃度在對(duì)照組與試驗(yàn)組之間無(wú)顯著差異外，其他水質(zhì)因子均有不同程度的差異。其中，試驗(yàn)組池塘水質(zhì)因子透明度、溶解氧均高于對(duì)照組且均呈顯著差異，試驗(yàn)組池塘水質(zhì)因子濁度、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、化學(xué)需氧量和溶解性正磷酸鹽分別減少37.27%、37.37%、53.92%、43.09%和40.57，均具有極顯著差異。表明與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組在相對(duì)較小換水量的前提下，對(duì)池塘水質(zhì)因子濃度的調(diào)節(jié)仍具有較高的效率。

表2 養(yǎng)殖周期內(nèi)對(duì)照組和試驗(yàn)組池塘水質(zhì)因子平均濃度變化

2.3 養(yǎng)殖周期內(nèi)藻類優(yōu)勢(shì)種、藻類密度及藍(lán)藻相對(duì)密度變化

養(yǎng)殖周期內(nèi)池塘的主要藻類為綠藻、黃藻和硅藻，此外，有部分藍(lán)藻和裸藻，其主要優(yōu)勢(shì)種為綠藻。對(duì)照組和試驗(yàn)組的第一優(yōu)勢(shì)種屬基本一致，主要有綠藻門(mén)的柵藻屬（Scenedesmus）、小球藻（Chlorella vulgaris）、綠球藻屬（Chlorococcum）、十字藻屬（Crucigenia），黃藻門(mén)的黃絲藻屬（Trbonema），硅藻門(mén)的直鏈藻屬（Melosira）。試驗(yàn)期間，試驗(yàn)組的第一優(yōu)勢(shì)種穩(wěn)定性和演替頻次顯著低于對(duì)照組。

藻類密度方面，表3可知，對(duì)照組池塘的平均藻類密度略低于試驗(yàn)組，但差異不顯著。試驗(yàn)組和對(duì)照組池塘藻類密度變異系數(shù)分別為2.85和7.97，藍(lán)藻相對(duì)密度分別為5.8和15.67，兩者之間存在極顯著差異。表明試驗(yàn)組池塘的水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。

表3 養(yǎng)殖周期內(nèi)對(duì)照組與試驗(yàn)組各池塘藻類密度

2.4 養(yǎng)殖生長(zhǎng)特性和效益分析

由表4 可知，試驗(yàn)組與對(duì)照組起始時(shí)的羅非魚(yú)放養(yǎng)規(guī)格和放養(yǎng)密度間無(wú)顯著差異，但試驗(yàn)結(jié)束后，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組的出池規(guī)格和生長(zhǎng)速度分別提高了13.8%和14.4% ，飼料系數(shù)降低了12.3%，均具有顯著差異，凈產(chǎn)量提高了38.7%，具有極顯著差異。陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)施費(fèi)用0.45萬(wàn)元/hm2，3年內(nèi)不需要額外維護(hù)費(fèi)用，平均每年折舊費(fèi)0.15萬(wàn)元/hm2。試驗(yàn)組比對(duì)照組凈增值1.4397萬(wàn)元/hm2（魚(yú)時(shí)價(jià)9元/kg，飼料時(shí)價(jià)6.2元/kg）。表明陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)可顯著提高養(yǎng)殖效益，是一種高效、節(jié)約的健康養(yǎng)殖模式。

表4 對(duì)照組與試驗(yàn)組羅非魚(yú)生長(zhǎng)特性比較結(jié)果

3 討論

3.1 陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)的節(jié)水節(jié)能效果分析

羅非魚(yú)是我國(guó)特別是華南地區(qū)重要的養(yǎng)殖和出口創(chuàng)匯品種，養(yǎng)殖模式的發(fā)展和完善對(duì)羅非魚(yú)養(yǎng)殖發(fā)展起著積極的促進(jìn)作用［1］。目前羅非魚(yú)的養(yǎng)殖模式主要有池塘混養(yǎng)、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、池塘單養(yǎng)等模式［12］，土塘養(yǎng)殖的日換水率為5%～25%［13-15］。 本試驗(yàn)對(duì)照組池塘的平均日換水率約為5.67%，符合羅非魚(yú)土塘養(yǎng)殖日換水率的研究范圍，采用陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)的試驗(yàn)組池塘的平均日換水率為1.4%，相比對(duì)照組顯著節(jié)水減排74.7%。可見(jiàn)，采用陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)的節(jié)水減排效果顯著，與韓云峰等［16］、陳軍等［17］研究指出的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖日換水率2%左右相當(dāng)。此外，該技術(shù)因換水率的減少相應(yīng)降低了換水時(shí)電機(jī)電量的能耗，可相應(yīng)節(jié)約部分能源。

3.2 陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)對(duì)水質(zhì)的影響及其原理

氨氮與亞硝酸鹽濃度的高低是制約水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)好壞的重要因素［18］，在池塘養(yǎng)殖過(guò)程中，氮的消失通常是通過(guò)氨的散發(fā)和反硝化作用［19］，而反硝化作用過(guò)程常伴隨著氧化的氮化合物擴(kuò)散到厭氧的底泥中，底泥大量的無(wú)機(jī)氮進(jìn)行反硝化作用［20］，因反硝化作用屬于堿性反應(yīng)，可致pH值升高［21］。試驗(yàn)組因采用底部排污并進(jìn)行二次處理，因殘餌、糞便等被部分排出使氨氮（P＜0.01）、硝酸鹽、磷（P＜0.01）等含量出現(xiàn)不同程度的降低，底部的反硝化作用減縮，因此本試驗(yàn)的pH值比對(duì)照組略有下降，但隨著反硝化作用的減縮而使NO2-比對(duì)照組呈現(xiàn)極顯著降低。試驗(yàn)組水體的氨氮、硝酸鹽、磷等因子濃度的降低，池塘的生物量相對(duì)較少，因此對(duì)照組的透明度顯著增加，濁度呈極顯著下降，溶解氧顯著增加和化學(xué)需氧量極顯著降低，此結(jié)果與朱學(xué)寶等［22］開(kāi)展的室內(nèi)封閉式工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖基本一致。同時(shí)，本系統(tǒng)通過(guò)旋流集污、生化過(guò)濾、植物吸收和紫外消毒等措施過(guò)濾的水符合水產(chǎn)養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入并聯(lián)池塘。

研究表明，提高養(yǎng)殖池塘水體中的氮磷比值可顯著提高綠藻與藍(lán)藻的比例［23］，并能降低藍(lán)藻的竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)，當(dāng)養(yǎng)殖水體中溶解性正磷酸鹽濃度高于氨氮的濃度時(shí)，易出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化致藍(lán)藻大量繁殖［24］。在本養(yǎng)殖試驗(yàn)周期內(nèi)，雖然試驗(yàn)組比對(duì)照組換水量顯著減少了74.7%，因試驗(yàn)組顯著降低了氨氮和溶解性正磷酸鹽濃度，進(jìn)而間接提高了養(yǎng)殖池塘水體中的氮磷比值，使藍(lán)藻的相對(duì)密度極顯著下降，水體的相對(duì)平衡使試驗(yàn)組養(yǎng)殖池塘藻類密度變異系數(shù)極顯著低于對(duì)照組。本研究表明，陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖模式中的各水質(zhì)因子濃度均符合《國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》［25］和《無(wú)公害食品尼羅羅非魚(yú)池塘養(yǎng)殖技術(shù)規(guī)范》［26］的養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，該養(yǎng)殖技術(shù)是一種生態(tài)環(huán)保健康高效養(yǎng)殖模式。

3.3 陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)對(duì)羅非魚(yú)養(yǎng)殖效果的影響

本研究結(jié)果表明，陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用顯著促進(jìn)了羅非魚(yú)的生長(zhǎng)速度、降低飼料系數(shù)，極顯著提高產(chǎn)量和養(yǎng)殖效益。研究表明，環(huán)境生態(tài)因子的平衡和穩(wěn)定可顯著降低生物的應(yīng)急反應(yīng)，進(jìn)而降低能耗和促進(jìn)生長(zhǎng)［27］。試驗(yàn)組池塘的水質(zhì)因子較對(duì)照組好且穩(wěn)定，可減少其應(yīng)激帶來(lái)的體能消耗，進(jìn)而降低其飼料系數(shù)。生態(tài)學(xué)原理表明，池塘養(yǎng)殖因其封閉性導(dǎo)致池塘水體生態(tài)因子之間的相互轉(zhuǎn)化率較流水有顯著降低［28］，養(yǎng)殖池塘維持一定的C/N比可顯著提高池塘的穩(wěn)定性［29］。陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖模式因底部排污和污水凈化等去有機(jī)物（主要是氮）和定時(shí)流水過(guò)程，間接提高了C/N比值和物質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高了池塘養(yǎng)殖水體的生態(tài)平衡和水體的穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而降低羅非魚(yú)的應(yīng)激發(fā)生率，降低發(fā)病率，促進(jìn)羅非魚(yú)快速生長(zhǎng)，可見(jiàn)，陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)是一種健康高效的養(yǎng)殖模式。

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（責(zé)任編輯 崔建勛）

Study on terrestrial industrial microcirculatory technology of Nile tilapia （Oreochromis niloticus） in intensive pond

LIU Bang-hui1，F(xiàn)ANG Zhang-sheng1，WANG Guang-jun2，GUO-Song1，LI-Jian-peng1，HE Jia1
（1. Guangdong Province Vocational School of Maritime Engineering，Guangzhou 510320，China；2. Pearl River Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences/ Key Laboratory of Tropical and Subtropical Fishery Resource Application and Cultivation，Ministry of Agriculture，Guangzhou 510380，China）

Abstract：The trial was conducted to study the water-saving and energy-saving effects，mechanism and culture benefit of the terrestrial microcirculatory industrial aquaculture technology for Nile tilapia （Oreochromis niloticus）in intensive pond. The results showed that during the 183 days of Nile tilapia cultivation trial，the treatments saved 74.7% water than the control significantly （P＜0.01），whose average rate of water exchanged was only 1.4% per day. The concentrations of major water quality parameters in the treatments，as pH，NO3-，DO，Tur，TAN，NO2-，COD，fit related national standards of aquaculture water quality，and Tur，TAN，NO2-，COD had significant differences （P＜0.01） between the treatment and the control except the density of pH and NO3-，moreover，the relative density of blue-green algae was smaller（P＜0.01）. The treatments increased Nile tilapia harvest size，yield and growth rate with 13.8% （P＜0.05），38.7% （P＜0.01） and 14.4% （P＜0.05），respectively，and decreased the feed conversion rate with 12.3% （P＜0.05） than the control，there was a net increase profits of 14.397 thousands Yuan/hm2. In conclusion，the terrestrial microcirculatory industrial aquaculture technology of Nile tilapia in intensive pond had advantages，such as significantly saving water and energy，reducing pollution，safety，low investment，convenient operation，and easy for extension. The technique would promote the transition of aquaculture development from highly costing resources to saving resources and becoming environment friendly. It，after all，might be an ecological，healthy and efficient aquaculture model.

Key words：Nile tilapia；intensive pond；terrestrial microcirculatory industrial aquaculture technology；water-saving；energy-saving

中圖分類號(hào)：S965.125

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-874X（2016）02-0144-06

收稿日期：2015-06-30

基金項(xiàng)目：廣東省海洋漁業(yè)科技推廣專項(xiàng)（A20130 1B12，A201101G02）；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD25B01）

作者簡(jiǎn)介：劉邦輝（1983-），男，碩士，講師，E-mail：liubanghui1983@163.com

通訊作者：王廣軍（1973-），男，碩士，副研究員，E-mail：wgj5810@163.com