牛江波，吳趙軍，李亞松，康秋平，徐 波，郭 兵，蔣禮平，宋向果，梁勤朗*

(1. 通威漁業(yè)科技有限公司，四川 成都 610041；2.通威農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，四川 成都 610041)

凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)隸屬十足目、對(duì)蝦科、濱對(duì)蝦屬，其全球產(chǎn)量約占對(duì)蝦總產(chǎn)量的70%[1-2]。該品種于1988年被引入中國(guó)，因生長(zhǎng)快、抗逆性強(qiáng)、出肉率高、市場(chǎng)需求旺盛等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為我國(guó)重要的水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖品種[3-5]。它適應(yīng)的鹽度范圍為1～40，生存適溫為8～32℃，并常棲息于低于70 cm的水深環(huán)境中[6]。2021年我國(guó)凡納濱對(duì)蝦海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量為127.36×104t，同比增長(zhǎng)6.38%[7]。然而，隨著集約化、高密度養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，病害和環(huán)境污染問題逐漸突出，綠色、健康發(fā)展養(yǎng)殖模式已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)型升級(jí)已刻不容緩[8-10]。

目前，循環(huán)水養(yǎng)殖模式作為新型綠色高效養(yǎng)殖的模式之一，具備節(jié)約水資源、單產(chǎn)高、環(huán)境友好等多重優(yōu)勢(shì)[11-13]。而近些年，養(yǎng)殖戶依靠工廠化養(yǎng)魚的經(jīng)驗(yàn)，開始探索凡納濱對(duì)蝦工廠化養(yǎng)殖，并逐步受到漁業(yè)從業(yè)者的推崇[14]。然而，循環(huán)水養(yǎng)殖模式是一種較為前沿的水產(chǎn)技術(shù)，因工藝設(shè)計(jì)及配套設(shè)施設(shè)備性能不同，對(duì)循環(huán)水水質(zhì)及凡納濱對(duì)蝦的影響也會(huì)有所差異，因此在此方面仍需開展深入研究。本文以凡納濱對(duì)蝦為養(yǎng)殖對(duì)象，探究在傳統(tǒng)工廠化換水養(yǎng)殖模式和循環(huán)水養(yǎng)殖模式下凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)及其養(yǎng)殖水質(zhì)狀況，以期為凡納濱對(duì)蝦的適宜養(yǎng)殖模式及循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的技術(shù)熟化等方面提供科學(xué)實(shí)踐依據(jù)，并為凡納濱對(duì)蝦循環(huán)水養(yǎng)殖模式的改進(jìn)與優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

凡納濱對(duì)蝦苗種來自青島海壬水產(chǎn)種業(yè)科技有限公司，規(guī)格均勻，體質(zhì)健康。苗種進(jìn)場(chǎng)后集中飼養(yǎng)，穩(wěn)定后開始試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)蝦初始平均體質(zhì)量為(2.39±0.20)g。本試驗(yàn)設(shè)置循環(huán)水養(yǎng)殖組(Recirculating aquaculture group，RAG)和傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖組(Industrial aquaculture group，IAG)。試驗(yàn)組各設(shè)置3個(gè)重復(fù)，養(yǎng)殖池(3 m×6 m)水深1 m，有效養(yǎng)殖水體體積為18 m3，放養(yǎng)密度為750尾/m3。養(yǎng)殖水體鹽度為18，養(yǎng)殖試驗(yàn)時(shí)間為2022年7月23日至9月10日，共持續(xù)50 d。

1.2 循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施

工藝流程：養(yǎng)殖池內(nèi)的凡納濱對(duì)蝦在生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的代謝廢物及蝦殼通過蝦殼收集器及自動(dòng)虹吸排污集中輸送至微濾機(jī)，在微濾機(jī)前端可將蝦殼集中去除，小顆粒廢物則在微濾機(jī)反沖洗程序中排出系統(tǒng)。過濾后的養(yǎng)殖水體進(jìn)入蛋白質(zhì)分離器，利用臭氧殺菌，同時(shí)去除部分懸浮物。隨后進(jìn)入活性炭降解器，去除水體中物理顆粒微小懸浮物及降解臭氧。物理過濾后進(jìn)入生物濾池，在硝化作用下凈化關(guān)鍵水質(zhì)因子，再經(jīng)過脫氣塔去除水體二氧化碳(CO2)。經(jīng)過處理的養(yǎng)殖水體最后經(jīng)紫外殺菌器殺菌后，到達(dá)緩沖池，再經(jīng)進(jìn)水管道(配備增氧錐)進(jìn)入養(yǎng)殖池，以此達(dá)到循環(huán)。

1.3 養(yǎng)殖管理

試驗(yàn)用飼料為凡納濱對(duì)蝦專用通威飼料(粗蛋白≥44.00%、粗脂肪≥6.00%、粗纖維≤5.00%、粗灰分≤16.00%、鈣0.70%～3.00%)，每4 h投喂1次，日投喂6餐(01：00、05：00、09：00、13：00、17：00、21：00)。整個(gè)養(yǎng)殖期間，日投喂量按蝦體總重的3%～6%確定。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)循環(huán)量為4.5 h/次，日均換水率為8.31%，由微濾機(jī)和活性炭降解器反沖洗程序排出。傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖組每日10：00排污1次，采用排換水方式維持水質(zhì)，換水量為40%～70%。每天不定期巡視養(yǎng)殖車間，視察設(shè)備運(yùn)行情況及凡納濱對(duì)蝦狀態(tài)，車間配備晝夜值班人員。每日完成養(yǎng)殖記錄，每10 d從各試驗(yàn)組養(yǎng)殖池分別隨機(jī)打撈約0.5～1.0 kg凡納濱對(duì)蝦，清點(diǎn)尾數(shù)并放回，記錄各池凡納濱對(duì)蝦平均尾重和總重，作為此后確定日投喂量的依據(jù)。

1.4 水質(zhì)檢測(cè)

使用稱重法不定期測(cè)定懸浮物濃度，通過玻璃纖維濾膜抽濾水樣，在60℃烘箱中烘干24 h后稱重，使用精度為0.001 g的天平稱量懸浮物重量，再除以水樣采集體積，得到最終的懸浮物濃度。

1.5 生長(zhǎng)指標(biāo)計(jì)算

存活率SR(Survival rate，%)=Nt/N0×100

(1)

增重率WGR(Weight gain rate，%)=(Mt-M0)/M0×100

(2)

特定生長(zhǎng)率SGR(Specific growth rate，%/d)=(lnMt-lnM0)/t×100

(3)

餌料系數(shù)FCR(Feed conversion ratio)=Fi/(Mt-M0)

(4)

攝食率FR(Feeding ratio，%)=Fi/[0.5×(Mt+M0)×t]×100

(5)

幾何平均體質(zhì)量GMM(Geometric mean mass，g)=(M0×Mt)0.5

(6)

式中，Nt為終末尾數(shù)；N0為初始放養(yǎng)尾數(shù)；M0為凡納濱對(duì)蝦初始平均體質(zhì)量，g；Mt為凡納濱對(duì)蝦終末平均體質(zhì)量，g；t為飼養(yǎng)天數(shù)，d；Fi為每尾蝦的平均總攝食量，g。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析；使用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)(Independent-sample T test)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。P<0.05為差異顯著；P<0.01為差異極顯著。試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果使用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean ± SD)表示。利用Graphpad Prism 6.00進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)指標(biāo)

2.1.1 水溫和溶解氧

在養(yǎng)殖過程中，循環(huán)水養(yǎng)殖組整體水溫持續(xù)高于工廠化養(yǎng)殖組，且在養(yǎng)殖中后期更為明顯，但第11 ～18天，試驗(yàn)組間水溫?zé)o明顯差異(圖1A)。循環(huán)水養(yǎng)殖組水溫變動(dòng)范圍為26.40～31.61℃，小于工廠化養(yǎng)殖組水溫的變動(dòng)范圍(25.70～31.72℃)。循環(huán)水養(yǎng)殖組周期內(nèi)平均水溫為(28.89±1.09)℃，顯著高于工廠養(yǎng)殖組的(28.38±1.33)℃(P<0.05)。

0～31 d循環(huán)水養(yǎng)殖組溶解氧濃度整體高于工廠化養(yǎng)殖組，但在31 d后的養(yǎng)殖中后期，試驗(yàn)組間溶解氧濃度基本相似(圖1B)。整個(gè)養(yǎng)殖期間，循環(huán)水養(yǎng)殖組平均溶解氧濃度[(5.55±0.68)mg/L]較工廠化養(yǎng)殖組[(5.42±0.64)mg/L]高2.45%。

2.1.2 pH值和總堿度

循環(huán)水養(yǎng)殖組pH和總堿度指標(biāo)在養(yǎng)殖期間持續(xù)低于工廠化養(yǎng)殖組。各組間的pH值與總堿度濃度變化趨勢(shì)相似(圖2)。0～26 d試驗(yàn)組間的pH值變化差異較小，而到養(yǎng)殖中后期差異較為明顯。養(yǎng)殖周期內(nèi)的循環(huán)水養(yǎng)殖組平均pH值(7.48±0.28)極顯著低于工廠化養(yǎng)殖組的(7.78±0.17)(P<0.01)。養(yǎng)殖開始后，循環(huán)水養(yǎng)殖組總堿度濃度開始下降，在人為補(bǔ)充碳酸氫鈉后，恢復(fù)至與工廠化養(yǎng)殖組相當(dāng)?shù)乃?，而在養(yǎng)殖中后期繼續(xù)開始遞減，并在疏蝦換水后逐步回升。養(yǎng)殖周期內(nèi)的循環(huán)水養(yǎng)殖組平均總堿度[(150.40±27.62)mg/L]極顯著低于工廠化養(yǎng)殖組的[(198.40±13.30)mg/L](P<0.01)。

2.1.3 三態(tài)氮與磷酸鹽

2.1.4 懸浮物

在養(yǎng)殖第5天時(shí)，循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度值為(22.48±0.77)mg/L，顯著低于工廠化養(yǎng)殖組[(24.67±1.05)mg/L](P<0.05)。在40 d時(shí)，循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度[(150.78±2.51)mg/L]極顯著高于工廠化養(yǎng)殖組[(104.08±2.19)mg/L](P<0.01，圖4)。

2.2 生長(zhǎng)性能

2.2.1 生長(zhǎng)曲線

養(yǎng)殖過程中，凡納濱對(duì)蝦的體質(zhì)量隨著試驗(yàn)時(shí)間的推移而不斷增加(圖5)。經(jīng)過50 d的養(yǎng)殖，循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對(duì)蝦收獲個(gè)體重量高于工廠化養(yǎng)殖組，但兩者差異不顯著(P>0.05)。在養(yǎng)殖期間的采樣記錄中，循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對(duì)蝦的體質(zhì)量均高于工廠化養(yǎng)殖組，但也無顯著性差異(P>0.05)。

2.2.2 生長(zhǎng)情況

循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對(duì)蝦平均體質(zhì)量由(2.42±0.30)g/尾增重至(15.70±1.02)g/尾，工廠化養(yǎng)殖組由(2.36±0.08)g/尾增重至(14.82±0.41)g/尾，分別增重13.28 g和12.45 g，日增重率分別為26.56%和24.90%(表2)。循環(huán)水養(yǎng)殖組個(gè)體質(zhì)量較工廠化養(yǎng)殖組提高5.94%，單位水體產(chǎn)量提高0.68%。但循環(huán)水養(yǎng)殖組成活率顯著低于工廠化養(yǎng)殖組(P<0.05)。

表1 不同養(yǎng)殖模式凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖情況比較

2.2.3 生長(zhǎng)速度

各試驗(yàn)組的特定生長(zhǎng)率整體上隨著養(yǎng)殖時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。循環(huán)水養(yǎng)殖組在養(yǎng)殖周期內(nèi)的特定生長(zhǎng)率為3.75%/d，高于工廠化養(yǎng)殖組，但兩者無顯著性差異(P>0.05)。0～10 d養(yǎng)殖階段，循環(huán)水養(yǎng)殖組特定生長(zhǎng)率為6.54%/d，高于工廠化養(yǎng)殖組的6.02%/d；10～40 d養(yǎng)殖階段，各試驗(yàn)組特定生長(zhǎng)率從4.03%/d左右逐步下降至2.72%/d；40～50 d養(yǎng)殖階段，循環(huán)水養(yǎng)殖組特定生長(zhǎng)率下降至1.86%/d，工廠化養(yǎng)殖組下降至1.66%/d(圖6 A)。各試驗(yàn)組0～20 d增重率下降明顯，整個(gè)養(yǎng)殖階段均差異不顯著(P>0.05)。0～10 d循環(huán)水養(yǎng)殖組增重率為93.7%，高于工廠化養(yǎng)殖組；10～40 d各試驗(yàn)組增重率下降緩慢，下降幅度為18.5%；40～50 d循環(huán)水養(yǎng)殖組增重率降低至20.51%，高于工廠化養(yǎng)殖組的18.08%(圖6 B)。而在20～40 d階段，工廠化養(yǎng)殖組特定生長(zhǎng)率與增重率均高于循環(huán)水養(yǎng)殖組，原因可能與該階段總堿度濃度與pH值快速下降有關(guān)。

2.2.4 幾何平均體質(zhì)量與特定生長(zhǎng)率

循環(huán)水養(yǎng)殖組(圖7A)凡納濱對(duì)蝦的幾何平均體質(zhì)量與特定生長(zhǎng)率具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，工廠化養(yǎng)殖組(圖7B)則表現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。在同一個(gè)幾何平均體質(zhì)量水平時(shí)，循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對(duì)蝦的特定生長(zhǎng)率高于工廠化養(yǎng)殖組，表明循環(huán)水養(yǎng)殖有利于凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)。

2.2.5 攝食率和餌料系數(shù)

總體上，兩種養(yǎng)殖模式下的凡納濱對(duì)蝦攝食率均呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢(shì)，而且每個(gè)階段工廠化養(yǎng)殖組均高于循環(huán)水養(yǎng)殖組，但兩者差異不顯著(P>0.05，圖8A)。兩種養(yǎng)殖模式下的餌料系數(shù)總體上表現(xiàn)出逐步升高的趨勢(shì)，但各階段無顯著性差異(P>0.05，圖8B)。養(yǎng)殖周期內(nèi)循環(huán)水養(yǎng)殖組餌料系數(shù)為1.27，稍低于工廠化養(yǎng)殖組的1.34。

3 討論

3.1 循環(huán)水養(yǎng)殖模式下水質(zhì)特征

3.1.1 水溫與溶解氧

水環(huán)境作為水產(chǎn)動(dòng)物生存的必要條件，適宜的水溫范圍會(huì)促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)、代謝及餌料轉(zhuǎn)化，超出合理范圍則會(huì)出現(xiàn)抑制現(xiàn)象[15-17]；當(dāng)溶解氧充分滿足水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體需要時(shí)的水環(huán)境可促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，反之則會(huì)抑制[18-19]。本研究結(jié)果顯示，循環(huán)水養(yǎng)殖組的養(yǎng)殖周期平均水溫顯著高于工廠化養(yǎng)殖組，溶解氧濃度高出2.45%，這表明相比傳統(tǒng)工廠化換水模式，循環(huán)水養(yǎng)殖模式的水溫及溶解氧條件能更好地滿足凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)的需求。

3.1.2 pH與總堿度

循環(huán)水養(yǎng)殖組養(yǎng)殖周期內(nèi)的總堿度和pH平均值都極顯著低于工廠化養(yǎng)殖組，這主要與生物濾池硝化細(xì)菌和凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)的消耗有關(guān)。通常在總堿度濃度和pH值降低后，循環(huán)水養(yǎng)殖組會(huì)添加碳酸氫鈉以調(diào)節(jié)總堿度濃度和pH值。有研究表明，適宜凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)需求的pH范圍值為7.5～8.5[1]。本養(yǎng)殖周期內(nèi)各試驗(yàn)組的pH均值大多在凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi)，僅20～40 d循環(huán)水養(yǎng)殖組pH平均值為7.3，無法滿足凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)的需求?？倝A度代表著水中的碳酸根和碳酸氫根，而凡納濱對(duì)蝦脫殼、硬殼及生長(zhǎng)均需消耗大量的碳酸根和碳酸氫根[20]。在20～40 d時(shí)，循環(huán)水養(yǎng)殖組未人為補(bǔ)充碳酸氫鈉而導(dǎo)致其總堿度濃度逐步降低至100 mg/L，但工廠化養(yǎng)殖組保持在180 mg/L以上；在第40天，循環(huán)水養(yǎng)殖組逐步補(bǔ)充碳酸氫鈉后，總堿度濃度與pH值緩慢提升，凡納濱對(duì)蝦在40～50 d階段的生長(zhǎng)再次優(yōu)于工廠化養(yǎng)殖組。這表明總堿度濃度與pH值的極顯著降低會(huì)抑制凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)。因此，在凡納濱對(duì)蝦循環(huán)水養(yǎng)殖模式下，隨著養(yǎng)殖時(shí)間的延長(zhǎng)，均會(huì)存在總堿度濃度和pH值降低的現(xiàn)象，為保證凡納濱對(duì)蝦的健康生長(zhǎng)，應(yīng)密切關(guān)注并及時(shí)調(diào)控總堿度濃度和pH值，使其處于較高水平。

3.1.3 三態(tài)氮指標(biāo)

3.1.4 水體懸浮物

循環(huán)水養(yǎng)殖水體中的懸浮物主要由飼料和代謝物產(chǎn)生，其中25%的投入飼料量會(huì)轉(zhuǎn)化成水體中的懸浮物[27-28]。在養(yǎng)殖前期第5天時(shí)，循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度顯著低于工廠化養(yǎng)殖組；在第40天時(shí)循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度則極顯著高于工廠化養(yǎng)殖組。產(chǎn)生此結(jié)果的原因，除了凡納濱對(duì)蝦快速生長(zhǎng)、代謝加快導(dǎo)致的本身懸浮物增多外，還與循環(huán)水系統(tǒng)活性炭降解器因超負(fù)荷運(yùn)行后出現(xiàn)故障而被移出系統(tǒng)有關(guān)。此結(jié)果與Chen S等[29]的報(bào)道相似，懸浮物的積累會(huì)造成養(yǎng)殖設(shè)施堵塞，增加生物濾池負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響到硝化反應(yīng)的功能[30-31]。綜合表明，在循環(huán)水設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，循環(huán)水具備明顯的降低懸浮物濃度作用，而有關(guān)設(shè)備及工藝在養(yǎng)殖后期的性能優(yōu)化還需進(jìn)一步提升。

3.2 循環(huán)水養(yǎng)殖模式下凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)性能

養(yǎng)殖過程中，除20～30 d和30～40 d的工廠化養(yǎng)殖組凡納濱對(duì)蝦的特定生長(zhǎng)率和增重率高于循環(huán)水養(yǎng)殖組外，工廠化養(yǎng)殖組在其他階段和整個(gè)養(yǎng)殖周期均不具備優(yōu)勢(shì)，且階段規(guī)格持續(xù)低于循環(huán)水養(yǎng)殖組。結(jié)果表明，傳統(tǒng)換水工廠化養(yǎng)殖模式在規(guī)格6.46～12.55 g/尾階段具有一定的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，但從整個(gè)養(yǎng)殖周期來看，循環(huán)水養(yǎng)殖模式更有利于凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)。這與張龍等[22]和索建杰等[5]的研究結(jié)論相似，在循環(huán)水養(yǎng)殖條件下凡納濱對(duì)蝦的收獲規(guī)格、單位產(chǎn)量及特定生長(zhǎng)率均高于傳統(tǒng)換水工廠化養(yǎng)殖模式，但在本研究中兩者并無顯著差異。有研究表明，水體中懸浮物的積累會(huì)引起養(yǎng)殖動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)，降低抗病能力[33]，進(jìn)而引起成活率的下降。在本次研究中，循環(huán)水養(yǎng)殖組成活率相對(duì)較低的主要原因可能是在養(yǎng)殖后期，系統(tǒng)工藝中的活性炭降解器超負(fù)荷運(yùn)行后產(chǎn)生故障而被移出系統(tǒng)，導(dǎo)致水體中的懸浮物濃度增高。此外，攝食率是反映水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物攝食生理的指標(biāo)，直接受到本身?xiàng)h(huán)境的影響[34]。本研究中，循環(huán)水養(yǎng)殖組各階段的攝食率和餌料系數(shù)均低于工廠化養(yǎng)殖組，說明循環(huán)水養(yǎng)殖模式較傳統(tǒng)工廠化換水養(yǎng)殖對(duì)對(duì)蝦飼料的利用率更高。

4 結(jié)論

本次研究結(jié)果表明，循環(huán)水養(yǎng)殖模式在能獲得更高的對(duì)蝦產(chǎn)量情況下，還具備關(guān)鍵水質(zhì)因子生態(tài)處理、水資源利用及環(huán)境保護(hù)等方面的優(yōu)勢(shì)，具有開展高密度集約化對(duì)蝦養(yǎng)殖的良好潛力，但需要以循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備的穩(wěn)定性為前提。在注重水質(zhì)調(diào)控、系統(tǒng)穩(wěn)定情況下，凡納濱對(duì)蝦體質(zhì)量和后期成活率的提高將進(jìn)一步提升其產(chǎn)量。關(guān)于循環(huán)水系統(tǒng)的高效運(yùn)行，需要結(jié)合工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備性能選型，以進(jìn)一步優(yōu)化。