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        對蝦工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中應用生物絮團技術的研究

        2018-12-28 02:28:40孫習武季愛兵
        漁業(yè)現代化 2018年6期
        關鍵詞:絮團養(yǎng)殖池蝦苗

        鮑 鷹,孫習武 ,季愛兵

        (1 南通中國科學院海洋研究所海洋科學與技術研究發(fā)展中心,江蘇 南通,226019;2 江蘇通州灣漁業(yè)產業(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、高產量、高投入、高效益的集約化養(yǎng)殖模式。國內外現有循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)在生產中取得了較好的效果[1-9],但是在我國對蝦養(yǎng)殖中成功應用的還不多。在對蝦養(yǎng)殖的前期,即從P5期(第5天的仔蝦)蝦苗培育到體長約4 cm的幼蝦(即標苗期),蝦苗細小嬌嫩。目前,用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖標苗,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。

        生物絮團是以相互粘連的異養(yǎng)菌為主體,同時還有真菌、原生動物、藻類、線蟲等微小低等動物所組成的絮狀懸浮物,具有調節(jié)水質的功能[10-12]。生物絮團并不是典型循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的標配。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(硝化細菌膜狀群落)存在于獨立的生物處理池中,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)殖池用作標苗池。如果這些標苗池接入循環(huán)系統(tǒng)并依靠循環(huán)系統(tǒng)來控制水質,那么就是循環(huán)水標苗的方法;如果不接入循環(huán)系統(tǒng),采用在標苗池中培養(yǎng)生物絮團的方式來控制水質,那么就是絮團標苗的方法。利用生物絮團的凈水功能在標苗池中原位處理水中的氨氮、亞硝酸鹽氮等有毒有害物質,實現零換水標苗,可以克服由蝦苗細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)進行循環(huán)水標苗和絮團標苗對比試驗,就對蝦工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中階段性采用生物絮團養(yǎng)殖模式的意義和技術要點進行探討。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地點和設施條件

        在工廠化對蝦養(yǎng)殖中,養(yǎng)殖過程分為2個階段:標苗和養(yǎng)成。標苗時的養(yǎng)殖密度一般為6 000~10 000尾/m2,標苗時間25~30 d。標苗結束時將幼蝦分到養(yǎng)殖池中,進入養(yǎng)成階段,養(yǎng)殖密度500~600尾/m2。試驗于2016年4月—2016年7月在江蘇省南通市通州灣江海聯動開發(fā)示范區(qū)的中國科學院海洋研究所現代漁業(yè)創(chuàng)新研發(fā)示范基地2號車間進行。車間里有2個工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng),每個養(yǎng)殖系統(tǒng)由10個養(yǎng)殖池和水處理設施組成。養(yǎng)殖池為水泥圓角方池,每個養(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、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。在標苗時,出水管外罩80目篩絹網袋,以防蝦苗逃逸。每個養(yǎng)殖池中均布24個氣石進行增氧。

        圖1 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理流程圖

        1.2 標苗

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

        圖2 循環(huán)水標苗飼料投飼量

        1.3 絮團標苗

        圖3 絮團標苗飼料投飼量和紅糖添加量

        1.4 數據檢測

        2 結果

        圖4 循環(huán)水標苗 和質量濃度的變化

        圖5 絮團標苗 和質量濃度的變化

        兩次標苗的結果見表1,可以看出,循環(huán)水模式沒有絮團模式好,主要表現在幼蝦大小不均勻,存活率也不高。這種大小分化嚴重的幼蝦進入養(yǎng)殖池后,個頭小的蝦會逐漸在蛻殼時被個頭大的蝦吃掉,所以到養(yǎng)殖結束時總體存活率會很低。

        表1 循環(huán)水標苗和絮團標苗的結果

        3 討論

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

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

        3.1.1 循環(huán)量與蝦苗的矛盾

        在標苗早期,蝦苗體長只有數毫米,非常細小。在循環(huán)水系統(tǒng)中,就要在出水管上套一個80目的篩絹網,才能保證蝦苗不會隨著水流流出。但這么細密的網非常容易被堵塞,如果不及時進行人工清理,則養(yǎng)殖池的水進的多,出的少,會造成溢水事故,這就嚴重制約了循環(huán)量。

        3.1.2 循環(huán)量與投飼的矛盾

        標苗池每天投飼6次,殘餌和蝦的糞便在細菌的作用下迅速生成氨氮,并進一步產生亞硝酸鹽。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)進入生物處理池后才能被處理掉,所以循環(huán)速率是關鍵因子。在標苗期,一方面飼料非常細小,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良好而要有較大的循環(huán)量產生矛盾。

        3.1.3 循環(huán)量與水質的矛盾

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

        3.2 用生物絮團標苗的技術要點

        絮團標苗是循環(huán)水養(yǎng)蝦工藝中的一個重要環(huán)節(jié)?;谛鯃F是好氧的異養(yǎng)菌組成的這一本質特征,充氣、絮團生長的時間、補充碳源等構成了在標苗生產中應用生物絮團技術的要點。

        3.2.1 提前培養(yǎng)絮團

        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,絮團的產生需要3~4 d的時間[13],之后絮團量日漸增加;水中的氨氮會逐日升高,約第5天或第6天達到峰值,之后逐日下降,約10 d后穩(wěn)定在較低水平[14]。在新建立的絮團養(yǎng)殖池中,生物絮團對氨氮和亞硝酸鹽的去除有一定的滯后現象[15],因此,用絮團法標苗要至少提前10 d培養(yǎng)絮團??梢园凑沼媱潣嗣绲氖兹胀讹暳?,每天往養(yǎng)殖池中投放標苗時用的飼料,作為培養(yǎng)絮團的有機氮源。同時,每天添加與飼料量等量的蔗糖作為有機碳源,這時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%的氮會被蝦苗吸收。充氣、加溫等措施與標苗時相同。

        3.2.2 補充碳源

        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份有機氮需要吸收4~5份有機碳。在養(yǎng)殖生產中,水中的有機氮是從飼料來的,但飼料中的有機碳含量遠遠不能滿足異養(yǎng)菌利用所有氨氮所需的有機碳量,有機碳成了一個控制因子。因此,可以通過添加有機碳調控中水異養(yǎng)菌數量。所謂生物絮團技術實際上就是異養(yǎng)菌的調控與使用技術[16]。研究表明,C/N在15∶1~20∶1時,異養(yǎng)菌同化無機氮的效率最高,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,絮團的生成最快,只需2 d,但不穩(wěn)定,容易消散;蔗糖的效果最好,形成絮團快而且穩(wěn)定;麥麩、面粉、玉米粉等直接用作碳源時會引起蝦苗死亡,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,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水體。在絮團標苗池中,微生物的耗氧量要遠遠大于蝦苗的耗氧量,所以充氣量要比非絮團標苗池大。普通的工廠化養(yǎng)蝦車間鼓風機配備標準是每1 000 m2池7.5 kW,而在絮團養(yǎng)殖車間要用到15 kW。絮團養(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。形成絮團實際上是去除殘餌和糞便的一種方式。絮團養(yǎng)殖的一個關鍵點是不能讓殘餌和蝦的糞便在池底沉淀堆積。一旦出現堆積,就會在其內部形成厭氧微生物繁殖區(qū),造成底層水還原性升高、缺氧、硫化氫質量濃度高等,而底層恰恰是對蝦的主要棲息區(qū)域,由此造成對蝦體弱、發(fā)病、偷死等問題。為了通過充氣使水體流動起來,沒有靜水區(qū),布氣方式很重要。傳統(tǒng)的布氣方式是用散氣石或納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,當管子中有大量氣泡時,管中的水氣混合體的比重降低,液面就會抬升,管子插入水中越深,液面抬升就越高。當抬升液面下的管壁上有側孔時,水就從側孔流出。一個氣提管就相當于一臺小型水泵。氣提管工作的同時起到了增加溶氧和帶動水流的作用。在布氣時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)水絮團標苗中,應該使用全價人工合成飼料,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,因為冰鮮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性率更高。在絮團標苗中,投飼量的原則是寧多不少,保持基本的飼料密度。寧多不少是因為標苗期投飼量總體來說并不大,多投造成的浪費和成本非常有限;同時,因為有大量絮團存在,沒被蝦苗吃掉的殘餌會被迅速轉化成絮團,不會導致水質劣化。用適當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速度不均衡的問題。

        保持基本的飼料密度是因為標苗前期蝦苗弱小,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標苗池為例,投放20萬蝦苗時,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,也要按這個基本投飼量投喂。標苗15 d后,再根據蝦苗的池存量調整投飼量,如果初始投苗量超過20萬,那就要根據實際投苗量適當增加飼料的投飼量。

        另外,生物絮團一般含粗蛋白38.5%~57.4%、粗脂肪20%~35%、粗灰分≤20%、能量20~25 kJ/g[17]。所以在絮團標苗的后期可以適當減少投飼量。有研究表明,在基于生物絮團的養(yǎng)殖模式中,蝦類日常攝入的N有18%~29%來源于絮團[18-19]。

        3.2.5 水溫、光照與鹽度

        水溫不僅決定了蝦苗的生長速度,也決定了絮團中微生物的代謝速度,也就是決定了絮團的生成和增長的速度。研究表明,20 ℃~25 ℃是絮團形成的最佳溫度[20-21]。在蝦苗生長的適宜水溫范圍內,水溫越高,蝦苗生長越快、進食越多,絮團的增長速度也越高。所以用絮團標苗時,以蝦苗的需求來決定水溫即可。光照在絮團標苗中不是必須的,可有可無。相對于暗光條件,有明亮光照時標苗池中會有藻類,特別是浮游藻類生長。藻類生長是雙刃劍,當藻類密度適中時,可以吸收水中的無機氮,保持良好水質,有利于蝦苗生長,但浮游藻類的生長很難調控。浮游藻在合適的條件下會迅速繁殖生長,在短時間內快速提高水體的pH,在消耗完水中的營養(yǎng)鹽后突然衰敗,俗稱“倒藻”,引發(fā)水質突然惡化。所以,對有較強光照的標苗池,一定要有遮光網。根據水色和pH 綜合判斷水中浮游藻的生長情況,及時遮光,以免發(fā)生倒藻現象。低鹽度對絮團的生產和增長沒有明顯的影響[22],可以根據養(yǎng)殖場所處的條件決定標苗的鹽度。

        3.2.6 使用自養(yǎng)菌絮團

        自養(yǎng)菌絮團是指以硝化細菌為主的生物絮團。硝化細菌在利用氨氮和亞硝酸鹽時不需要額外添加碳源,所以從生產成本上考慮是比異養(yǎng)菌絮團更合理的選擇。硝化細菌絮團與異養(yǎng)菌絮團比較,其缺陷是達到功能成熟的時間較長。一般來說,硝化細菌絮團或固著菌膜要具備轉化氨氮的功能,需要7 d左右時間;要具備轉化亞硝酸鹽的功能,需要25~30 d,已經接近甚至超過了標苗的天數。實際上,在循環(huán)水養(yǎng)殖場中,標苗是一批次接一批次連續(xù)進行的,只要在分苗時采取適當的措施保留絮團,絮團就可以長期使用。絮團在形成和成長的過程中并沒有自養(yǎng)和異養(yǎng)之區(qū)分。從培養(yǎng)絮團開始,由于添加了碳源,異養(yǎng)菌迅速擴增,在絮團組分中占優(yōu)勢地位,同時硝化細菌也在擴增。在第2次標苗時(沿用前一批標苗池中的絮團),如果逐漸減少外源性有機碳的添加量,那么絮團中硝化細菌會逐漸占優(yōu)勢地位,絮團的除氮功能將逐漸由硝化作用占主導。等絮團完全轉變?yōu)樽责B(yǎng)菌絮團后,就不必再添加碳源了。

        4 結論

        在工廠化循環(huán)水養(yǎng)蝦系統(tǒng)中用循環(huán)水方式標苗,會導致幼蝦大小不均、存活率偏低,進而導致養(yǎng)成期的存活率大多在50%以下,嚴重影響生產效益。為了解決這一問題,在標苗期,利用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的養(yǎng)殖池標苗,但不使水循環(huán),每個池獨立使用生物絮團技術控制水質,可以保證蝦苗正常生長、大小均勻,30 d標苗期結束時體長能達到3~4 cm,而且整個養(yǎng)殖期存活率較高,能達到70%以上。

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