柳澤鋒 楊名帆 羅國(guó)芝,2,3 譚洪新,2,3

(1上海水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，上海海洋大學(xué)，上海 201306；2農(nóng)業(yè)部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海海洋大學(xué)，上海 201306；3水產(chǎn)科學(xué)國(guó)際級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，上海海洋大學(xué)，上海 201306)

生物絮團(tuán)(biofloc)是養(yǎng)殖水體中以異養(yǎng)微生物為主體，通過生物絮凝作用結(jié)合水體中的有機(jī)質(zhì)、無機(jī)物、原生動(dòng)物和藻類等而形成的絮狀物。生物絮凝養(yǎng)殖技術(shù)(biofloc technology，BFT)通過培養(yǎng)生物絮團(tuán)實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖水體的原位控制，可以減少養(yǎng)殖水的排放，提高飼料的利用效率，是近年來廣受關(guān)注的1種養(yǎng)殖方式[1-5]。

鹵蟲(Artemia)又名鹽水豐年蟲，是典型的濾食性生物，其氨基酸組成、脂肪含量、無機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)元素都與蝦、蟹幼體的組成相近，是目前最優(yōu)質(zhì)的海水生物幼體的開口餌料[2-3，6-7]。針對(duì)鹵蟲的無選擇濾食性，有研究者利用生物絮凝技術(shù)養(yǎng)殖鹵蟲，將水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢棄物形成的生物絮團(tuán)作為餌料來促進(jìn)鹵蟲生長(zhǎng)，提高鹵蟲的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，取得了良好的效果[8]。同時(shí)，鹵蟲攝食生物絮團(tuán)能減少絮團(tuán)中氨氮的再釋放，有利于維持養(yǎng)殖水質(zhì)的穩(wěn)定[9]。

利用生物絮凝技術(shù)養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)是近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域研究和實(shí)踐的熱點(diǎn)之一[10-11]。將鹵蟲幼體與凡納濱對(duì)蝦同時(shí)放入生物絮凝系統(tǒng)中混養(yǎng)，可以形成鹵蟲攝食生物絮團(tuán)、對(duì)蝦攝食鹵蟲的食物鏈，既能給幼蝦提供活的開口餌料，又有利于維持良好的水質(zhì)。本研究在生物絮凝凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)中，按不同的比例投喂活的鹵蟲幼體和配合飼料，比較各處理組的蝦苗標(biāo)粗效果和水質(zhì)狀況，以期為完善相關(guān)養(yǎng)殖工藝提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用凡納濱對(duì)蝦蝦苗購(gòu)自正大有限公司(海南)，平均體質(zhì)量為(0.08±0.02)g，初始放苗密度為200尾/m3。

將鹵蟲卵(購(gòu)自山東省濱州市協(xié)源生物科技有限公司)置于鹽度為30的人工海水中，強(qiáng)光照24 h孵化，獲得試驗(yàn)用鹵蟲幼體。

試驗(yàn)用絮團(tuán)培養(yǎng)參照柳澤鋒等[12]的方法。

試驗(yàn)用蝦飼料(通威股份有限公司，四川)含42%粗蛋白質(zhì)，6%粗脂肪，5%粗纖維和15%灰分。蝦片(越群海洋生物研究開發(fā)有限公司，廣東揭陽(yáng))含46%粗蛋白質(zhì)，8%粗脂肪，5%粗纖維和18%粗灰分。凡納濱對(duì)蝦1號(hào)飼料(常熟泉興營(yíng)養(yǎng)添加劑有限公司，江蘇)含42%粗蛋白質(zhì)，12%粗纖維，4%粗脂肪，18%粗灰分和2.2%賴氨酸。

1.2 養(yǎng)殖設(shè)備及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)用養(yǎng)殖水槽共9個(gè)，其上部為直徑110 cm的圓柱體，下部為圓錐體，錐體高38 cm，水槽總高度110 cm，容積500 L。養(yǎng)殖槽中接種已經(jīng)培養(yǎng)好的絮團(tuán)后，加入磨碎的蝦飼料，使系統(tǒng)中初始懸浮顆粒物質(zhì)量濃度(TSS)達(dá)到200 mg/L。充分曝氣1周后，放入孵化好的鹵蟲和凡納濱對(duì)蝦苗。

根據(jù)鹵蟲與飼料投喂比例將養(yǎng)殖槽分為3個(gè)處理組，每組設(shè)3個(gè)平行。第1組(A組)100%投喂鹵蟲，養(yǎng)殖前10 d日投喂量按5 g/萬尾蝦苗計(jì)算，第10天后，日投喂量為對(duì)蝦體質(zhì)量的5%；第2組(AF組)投喂的鹵蟲與蝦片的質(zhì)量各占50%，日投喂量為對(duì)蝦體質(zhì)量的5%；第3組(F組)100%投喂蝦片，日投喂量為對(duì)蝦體質(zhì)量的5%。1.3日常管理

每天投喂4次，投喂時(shí)間分別為8：00、12：00、17：00、22：00。每隔10 d，取5尾對(duì)蝦稱量體質(zhì)量，以調(diào)節(jié)投飼量。養(yǎng)殖前10 d投喂蝦片，自第11天開始投喂凡納濱對(duì)蝦1號(hào)飼料。

養(yǎng)殖過程中用加熱棒加熱，保持水溫在26 ℃以上。用1臺(tái)138 W的羅茨鼓風(fēng)機(jī)為同一處理組的3個(gè)養(yǎng)殖槽供氧。除了補(bǔ)充因蒸發(fā)或取樣損失的水分外，試驗(yàn)全程不換水。由于在含有高濃度絮團(tuán)的養(yǎng)殖系統(tǒng)中容易出現(xiàn)對(duì)蝦鰓部被堵塞的情況[9]，因此在養(yǎng)殖過程中，每周測(cè)定1次絮團(tuán)濃度，當(dāng)濃度超過500 mg/L時(shí)，取出多余絮團(tuán)(含水)放在圓桶中沉淀，將上清水重新加入養(yǎng)殖槽。

1.4 試驗(yàn)指標(biāo)及其測(cè)試方法

1.4.1 水質(zhì)和絮團(tuán)指標(biāo)的測(cè)定

養(yǎng)殖試驗(yàn)期間，每2 d檢測(cè)水體的溫度(T)、酸堿度(pH)、溶解氧(DO)以及堿度(Alk)、總氮(TN)、總氨氮(TAN)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)、硝酸鹽氮(NO3--N)和溶解性有機(jī)碳(DOC)等指標(biāo)。水質(zhì)指標(biāo)根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[13]進(jìn)行測(cè)定。TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法(型號(hào)UV2000，上海尤尼柯，下同)測(cè)定；水樣經(jīng)0.45 μm濾膜抽濾后，測(cè)定三態(tài)氮和DOC；NO2--N質(zhì)量濃度采用重氮-偶氮法測(cè)定；NO3--N質(zhì)量濃度采用鋅隔還原法測(cè)定；TAN采用次溴酸鈉氧化法測(cè)定；DOC使用多功能C/N分析儀(Multi N/C 2100，德國(guó))測(cè)定。堿度采用酸堿滴定指示法測(cè)定。每7 d測(cè)定1次生物絮團(tuán)的5 min內(nèi)沉降體積(FV-5 min)和總懸浮固體(total suspended solids，TSS)含量，其中，F(xiàn)V-5 min用英霍夫式錐形管取1 L水樣靜置5 min后讀數(shù)測(cè)得，TSS采用沉重法測(cè)定。

脂肪酸測(cè)定：取0.2 g經(jīng)冷凍干燥后的絮團(tuán)于離心管中，采用氯仿-甲醇抽提法提取粗脂肪，將提出的粗脂肪用C19內(nèi)標(biāo)-正己烷、甲醇等溶液進(jìn)行甲酯化，然后轉(zhuǎn)入氣相色譜安瓿瓶中通過氣質(zhì)聯(lián)動(dòng)儀(型號(hào)：7890-5977)檢測(cè)。氣相色譜條件為100 m×250 m×0.2 μm Agilent 112-88A7GC Columns，柱箱溫度為250 ℃，載氣為高純氮?dú)?，壓?.326 MPa，流量1 mL/min，平均線速度20.733 cm/s，滯留時(shí)間80.038 9 min。按照面積歸一法計(jì)算不同脂肪酸組分含量，以占脂肪酸總量百分比的形式呈現(xiàn)。

1.4.2 對(duì)蝦生長(zhǎng)指標(biāo)

試驗(yàn)30 d后，從每個(gè)養(yǎng)殖槽中隨機(jī)取5尾對(duì)蝦測(cè)量其體長(zhǎng)、體質(zhì)量，并取平均值。對(duì)蝦體長(zhǎng)用游標(biāo)卡尺測(cè)量，體質(zhì)量用天平(精度為0.1 mg)稱量。按以下公式計(jì)算對(duì)蝦的存活率(survive rate，%)、體質(zhì)量增長(zhǎng)率(weight gained，%)、特定增長(zhǎng)率(special growth rate，%/d)和飼料轉(zhuǎn)化率(food conversion rate)。

存活率=100×(終末存活尾數(shù)/初始放養(yǎng)尾數(shù))

(1)

體質(zhì)量增長(zhǎng)率=100×(終末蝦體質(zhì)量-初始蝦體質(zhì)量)/初始蝦體質(zhì)量

(2)

特定增長(zhǎng)率=100×(ln終末蝦體質(zhì)量-ln初始蝦體質(zhì)量)/飼養(yǎng)時(shí)長(zhǎng)

(3)

飼料轉(zhuǎn)化率=總投飼量/(終末蝦體質(zhì)量-初始蝦體質(zhì)量)

(4)

1.5 數(shù)據(jù)處理和分析

采用EXCEL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用Origin軟件進(jìn)行相關(guān)圖表的繪制。數(shù)值用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示。采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA單因素方差分析，設(shè)顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果

2.1 水質(zhì)指標(biāo)變化

養(yǎng)殖30 d內(nèi)，各處理組水質(zhì)參數(shù)的平均值、最小值和最大值見表1。pH、DO、水溫等常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)均在適宜養(yǎng)殖對(duì)象生長(zhǎng)的范圍內(nèi)波動(dòng)。圖1為養(yǎng)殖周期內(nèi)的氮素相關(guān)指標(biāo)的變化情況，結(jié)合表1可知，3個(gè)處理組的亞硝酸氮質(zhì)量濃度均呈下降趨勢(shì)，A組亞硝酸氮質(zhì)量濃度顯著低于另外2個(gè)組。各組氨氮濃度在養(yǎng)殖第7天時(shí)達(dá)到峰值，此后迅速降低，維持在1 mg/L以下，3個(gè)處理組間差異不顯著(P>0.05)。3組硝酸鹽濃度均無明顯積累，且略有下降。

表1 試驗(yàn)期間3個(gè)處理組水質(zhì)指標(biāo)情況Tab.1 Water quality indices in three treatment groups during the experiment

養(yǎng)殖期間生物絮團(tuán)沉降指標(biāo)的變化情況見圖2。其中，圖2-a為FV-5 min的變化情況，可見各組均隨著養(yǎng)殖時(shí)長(zhǎng)的增加呈上升趨勢(shì)(P>0.05)；圖2-b為每周的TSS含量，可以看出，第3、第4周的TSS含量較第2周有所降低，但總體上絮團(tuán)仍不斷增長(zhǎng)，測(cè)得TSS實(shí)際數(shù)據(jù)均高于500 mg/L。

2.2 不同處理組絮團(tuán)的脂肪酸含量

養(yǎng)殖結(jié)束后，取各組系統(tǒng)中的絮團(tuán)測(cè)量脂肪酸含量，結(jié)果見表2。100%投喂鹵蟲的處理組(A組)中飽和脂肪酸(SFA)有8種，單不飽和脂肪酸(MUFA)和多不飽和脂肪酸(PUFA)各1種。50%投喂鹵蟲組(AF組)和0%投喂鹵蟲組(F組)SFA和MUFA的種類與A組相同，但AF組和F組中均未檢測(cè)到包括C22∶6n-3(DHA)在內(nèi)的PUFA，說明A組的絮團(tuán)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于另外2個(gè)組。3個(gè)處理組中含量最高的脂肪酸均為C19∶0，這可能是因?yàn)闄z測(cè)脂肪酸含量過程中加入的C19內(nèi)標(biāo)-正己烷有較多殘留。在3個(gè)處理組的絮團(tuán)中均未檢測(cè)出二十碳五烯酸(EPA)，僅在A組檢測(cè)到DHA。

表2 養(yǎng)殖30 d后各組絮團(tuán)中的脂肪酸組成Tab.2 Fatty acid composition in each group of flocs after 30 days of breeding

2.3 對(duì)蝦生長(zhǎng)參數(shù)

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各組對(duì)蝦的生長(zhǎng)參數(shù)見表3。其中，A組對(duì)蝦的存活率為35.67%，顯著高于其他2組(P<0.05)，其余2組存活率均低于30%。A組對(duì)蝦的體質(zhì)量?jī)H為(1.92±0.96)g，顯著低于AF組的(2.985±1.852)g和F組的(3.254±1.225)g(P<0.05)。3個(gè)處理組之間飼料轉(zhuǎn)化率的差異顯著(P<0.05)，其中A組最高，F(xiàn)組最低。

表3 不同處理組凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)指標(biāo)Tab.3 Growth indexes of Litopenaeus vannamei in different treatment groups

3 討論

生物絮凝技術(shù)現(xiàn)已成功應(yīng)用于凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖中[10-11,14-16]。生物絮團(tuán)既可以直接被養(yǎng)殖系統(tǒng)中的對(duì)蝦攝食，同時(shí)也可以控制水體的氨氮濃度，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水的原位凈化[1]。有研究證明，利用生物絮凝技術(shù)將循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)排出的固體廢棄物轉(zhuǎn)化成絮團(tuán)喂養(yǎng)鹵蟲，能夠取得較好的養(yǎng)殖效果，既可以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用，也為鹵蟲養(yǎng)殖提供了1種新的營(yíng)養(yǎng)來源[8]。生物絮團(tuán)主要由細(xì)菌組成，細(xì)菌的代謝和死亡會(huì)造成氨氮的再釋放[9]。生物絮團(tuán)的濃度是生物絮凝水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中主要控制指標(biāo)之一：如果絮團(tuán)濃度過低，便起不到控制水質(zhì)的效果；如果絮團(tuán)濃度過高，則會(huì)增加水體耗氧量和堿度，給系統(tǒng)維持增加困難[15-17]。生物絮團(tuán)的粒徑通常在50～1 000 μm[16]。如果在生物絮凝養(yǎng)蝦水體中投喂適宜種類和數(shù)量的鹵蟲幼體，這些鹵蟲便可以攝食對(duì)蝦不能直接攝食的較小的絮團(tuán)，避免絮團(tuán)過度積累，同時(shí)還可以將不穩(wěn)定的細(xì)菌蛋白固定下來，有利于水質(zhì)的維持。在養(yǎng)殖過程中，鹵蟲還可以作為餌料被凡納濱對(duì)蝦直接攝食，既有利于蝦的生長(zhǎng)，又可降低投餌量。因此，生物絮凝養(yǎng)蝦工藝具有很好的應(yīng)用前景。

本研究并未對(duì)鹵蟲在水體中的存活時(shí)間進(jìn)行觀察，鹵蟲投喂后可能很快被蝦苗攝食，因此對(duì)水質(zhì)的凈化效果不明顯。這說明本次試驗(yàn)鹵蟲的投放量可能太少，在今后的試驗(yàn)中應(yīng)適當(dāng)增加鹵蟲投放量并展開相關(guān)的量化研究。

3.1 凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)情況

本試驗(yàn)表明，僅投喂鹵蟲幼體可以提高凡納濱對(duì)蝦幼蝦的存活率，但該組蝦的體質(zhì)量增長(zhǎng)率低于其他2個(gè)投喂配合飼料的試驗(yàn)組。這可能是由于鹵蟲幼體可以被幼蝦積極攝食，因此幼蝦存活率較高，但因鹵蟲的營(yíng)養(yǎng)成分不如配合飼料全面，因此不利于對(duì)蝦后期生長(zhǎng)。鹵蟲本身缺乏高不飽和脂肪酸[6]，姚妙蘭[8]研究發(fā)現(xiàn)，雖然生物絮團(tuán)作為鹵蟲餌料具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但對(duì)于必需脂肪酸含量的提高則沒有明顯效果。此外，本試驗(yàn)所有處理組形成的生物絮團(tuán)中多不飽和脂肪酸(PUFA)含量也均較低，無法滿足對(duì)蝦生長(zhǎng)的需求。這也說明在凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖過程中不能僅投喂鹵蟲幼體，還需要混合投喂配合飼料以保證對(duì)蝦能獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)。

本試驗(yàn)中鹵蟲無節(jié)幼體的投喂量是以濕質(zhì)量計(jì)算的，與5%的干飼料相比存在投喂不足的情況，這可能是100%投喂鹵蟲處理組(A組)中對(duì)蝦終末體質(zhì)量最小的主要原因之一。

3.2 養(yǎng)殖水體中亞硝酸鹽的積累

在養(yǎng)殖初始時(shí)，各試驗(yàn)組水體中的NO2--N濃度均較高，這可能是因?yàn)楸敬卧囼?yàn)所用生物絮凝系統(tǒng)僅有10%的水體是取自于成熟穩(wěn)定的生物絮凝系統(tǒng)，系統(tǒng)本身仍需要一定的時(shí)間進(jìn)行構(gòu)建。本次試驗(yàn)養(yǎng)殖水體鹽度為30，有研究證明，在海水中亞硝酸鹽對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的毒性會(huì)明顯降低，一定濃度(4～5 mg/L)的NO2--N不會(huì)對(duì)凡納濱對(duì)蝦產(chǎn)生明顯的負(fù)面作用[16]。總體上，本試驗(yàn)3個(gè)處理組中的氨氮等主要水質(zhì)指標(biāo)均在鹵蟲和凡納濱對(duì)蝦適宜的生長(zhǎng)范圍內(nèi)，但對(duì)蝦的存活率和生長(zhǎng)率均低于大部分的研究結(jié)果[14-15,18-20]，原因可能是本次試驗(yàn)絮團(tuán)濃度太高(大部分試驗(yàn)時(shí)間絮團(tuán)濃度在500 mg/L以上)。

4 結(jié)論

生物絮凝技術(shù)已被證明可以實(shí)現(xiàn)凡納濱對(duì)蝦的封閉式養(yǎng)殖。本研究結(jié)果表明，在凡納濱對(duì)蝦生物絮凝標(biāo)粗系統(tǒng)中投放鹵蟲幼體能夠明顯提高幼蝦的存活率，但是可能因?yàn)辂u蟲幼體的投放量不足，完全投喂鹵蟲組對(duì)蝦的生長(zhǎng)情況不如營(yíng)養(yǎng)相對(duì)均衡的配合飼料組。本試驗(yàn)探究并證實(shí)了凡納濱對(duì)蝦和鹵蟲混養(yǎng)的可行性，但試驗(yàn)僅設(shè)置了3種鹵蟲幼體和配合飼料的投放比例，且梯度較大，今后將進(jìn)一步研究不同養(yǎng)殖條件下鹵蟲的適宜添加量和種類等相關(guān)問題，以期完善相關(guān)養(yǎng)殖工藝。