循环水养殖系统大黄鱼苗培育试验

王文福，江兴龙

(集美大学水产学院，鳗鲡现代产业技术教育部工程研究中心，福建 厦门 361021)

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验系统

大黄鱼苗种购自福建宁德，苗种全长(5.83±0.58) cm，平均体质量(1.82±0.05) g/尾，投苗数量共3 600尾。

试验地点在集美大学水产试验场。循环水养殖系统(RAS)由养殖桶(9个)、集污池(设置潜水泵用于提水)、上下行移动床生物膜反应池、臭氧消毒池和紫外灭菌池等组成(图1)。每个养殖桶有效养殖水体0.9 m3。养殖车间采用2台格力立式2.2 kW空调进行加热控温。养殖水温维持在23℃～28℃，养殖桶采用底部微孔环形管鼓风曝气。移动床生物膜反应器(有效容积8 m3)由上行移动床生物膜反应池和下行移动床生物膜反应池组成。臭氧消毒池使用型号为QJ-8001Y型的臭氧发生器(功率680 W，臭氧产生量4 g/h)。紫外灭菌池使用的紫外灭菌灯功率合计240 W。养殖期间，仅补充因生物膜反应器排沉积污泥所消耗水量和水体自然蒸发流失的水量，系统水循环的利用率约97%，每天水循环次数约6次。

图1 循环水养殖系统工艺流程图

1.2 试验方法

设置3个投苗密度(试验组)：350尾/m3、400尾/m3和450尾/m3，分别标记为A组、B组和C组，每个密度组设置3个平行。每天检测各养殖桶水体的水温、pH、溶氧。每隔15 d采集系统出水口与各养殖桶的水样，在水面下约30 cm处采水。检测方法[7]：总氨氮采用次溴酸钠氧化法；亚硝酸盐氮采用重氮-偶氮法；硝酸盐氮采用锌镉还原法；化学需氧量(COD)采用碱性高锰酸钾法；活性磷酸盐采用抗坏血酸还原法；总氮采用过硫酸钾氧化法；总磷采用过硫酸钾氧化法。每月定期在每个养殖桶随机捕获5尾大黄鱼苗，镜检其体表、鳃丝、鳍条及养殖桶水体中的寄生虫状况。试验日期6月27日—12月24日，养殖周期180 d。

1.3 养殖管理

养殖桶均用黑色网布遮盖，养殖水体盐度23～25。使用“海马”牌大黄鱼浮性配合饲料(粗蛋白含量≥47.0%)，每天8:00和18:00 各投喂1次，投喂量为大黄鱼总重的3%～5%，根据大黄鱼生长的不同阶段及其摄食活动情况调整。

1.4 数据处理

本研究以养殖存活率、日增重、饵料系数作为培育效果指标，计算公式如下:

S=100×b/a

(1)

D=(Wt-Wo) /t

(2)

Fr=Tf/(We-Ws)

前院是陈廷敬的会客处，大厅上方正中悬有康熙皇帝御赐的匾额。除此之外，点翰堂内还陈列有正一品官员的全套仪仗。中院是陈廷敬的起居处，虽说是起居处，实际上更多是象征性的。陈廷敬一生宦游五十三载，回家的次数极为有限。后院实际上是皇帝的行宫，当年康熙皇帝出巡来到皇城相府，就下榻在此处。正厅内挂着康熙帝御赐的画像，右侧为皇帝龙床，其上接天花板，下接地板，寓意顶天立地、九五至尊。自康熙皇帝住过此房后，再也没人敢住在这里。

(3)

式中:S—存活率，% ；a—放养尾数；b—试验末尾数；D—尾日增重，g/d；Wo、Wt—试验初始和试验末大黄鱼苗平均尾重，g；t—试验时间，d；Fr—饵料系数；Tf—试验阶段总摄食量，g；Ws、We—试验初始和试验末大黄鱼苗的总质量，g。

2 结果与分析

2.1 大黄鱼苗培育结果

由表1可知，A、B组在养殖存活率、起捕均重、尾日增重和饵料系数之间均无显著差异(P>0.05)，但A组的前三项指标均显著高于C组，分别为9.81%、25.91%和26.60%(P<0.05)。B组的前三项指标均分别显著高于C组 ，达11.16%、27.51%和28.07%(P<0.05)。A、B组的饵料系数分别显著低于C组，达24.10%和22.89%(P<0.05)。因此，B组的养殖效果较好。

2.2 水质情况及分析

由表2、表3可知，通过调控养殖车间空调，保持水温23℃～28℃以适宜大黄鱼生长；调控曝气装置，养殖水体溶氧保持在6.5 mg/L以上。

表1 养殖结果

注：上标同列不同字母表示存在显著差异(P<0.05)

表2 试验本底水质指标

注：各水质指标不同试验组之间均无显著性差异(P>0.05)

表3 试验期间水质指标情况

注：上标同行不同字母表示存在显著差异(P<0.05)

2.2.1 养殖系统中氮质量浓度变化趋势

氮是水产养殖水体中的重要水质因子。如何控制好养殖水体中的氨氮和亚硝酸盐氮浓度，是评价循环水处理系统的重要指标。如图2～5所示，在养殖期间，各密度组的氮浓度均符合《渔业水质标准》(GB11607—1989)，尤其是总氨氮和亚硝酸盐氮始终处于低浓度水平。通过采用密度组间水质指标的浓度差值(被除数)除被比较组的浓度值(除数)，可计算得出组间浓度差异的百分比值。投苗养殖后至试验结束期间，B组的总氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮(简称四项指标)的平均质量浓度分别为0.115 mg/L、0.037 mg/L、0.666 mg/L、1.584 mg/L，分别显著低于C组25.3%(该组相应指标平均质量浓度0.154 mg/L，下同)、41.0%(0.063 mg/L)、24.6%(0.884 mg/L)和12.6%(1.811 mg/L)(P<0.05)，而与A组均无显著差异(P>0.05)；A组四项指标的平均质量浓度分别为0.109 mg/L、0.039 mg/L、0.670 mg/L、1.507 mg/L，分别显著低于C组29.3%(0.154 mg/L)、38.4%(0.063 mg/L)、24.2%(0.884 mg/L)和16.8%(1.811 mg/L)(P<0.05)。水处理系统处理出水口的四项指标平均质量浓度分别为0.043 mg/L、0.010 mg/L、0.435 mg/L、1.235 mg/L，分别显著低于养殖桶排水口65.9%(0.126 mg/L)、78.7%(0.047 mg/L)、41.2%(0.740 mg/L)和24.4%(1.634 mg/L)(P<0.05)。虽然C组的氮盐浓度均显著高于A组和B组，但仍然符合国家渔业水质标准，水质总体良好。

图2 总氨氮质量浓度的动态变化

图3 亚硝酸盐氮质量浓度的动态变化

图4 硝酸盐氮质量浓度的动态变化

图5 总氮质量浓度的动态变化

2.2.2 养殖系统中磷质量浓度变化趋势

磷盐是评判养殖水体水质好坏的重要指标之一，磷盐过高会导致水体富营养化，藻类大量滋生，容易破坏水体生态环境的稳定性。

图6 活性磷盐质量浓度的动态变化

图7 总磷质量浓度的动态变化

由图6～7可知，B组的活性磷酸盐和总磷的平均质量浓度分别为0.628 mg/L、0.952 mg/L，显著低于C组20.9%(0.794 mg/L)和23.8%(1.249 mg/L)(P<0.05)，与A组均无显著差异(P>0.05)；A组的活性磷酸盐和总磷平均质量浓度分别为0.618 mg/L、0.951 mg/L，显著低于C组22.2%(0.794 mg/L)和23.9%(1.249 mg/L)(P<0.05)。水处理系统出水的活性磷酸盐和总磷平均浓度分别为0.411 mg/L、0.592 mg/L显著低于养殖桶排水口39.6%(0.680 mg/L)和43.6%(1.050 mg/L)(P<0.05)。

2.2.3 养殖系统中化学需氧量(COD)的变化

COD是衡量水中有机物质含量多少的指标。由图8可知，养殖期间，B组的COD平均质量浓度为7.79 mg/L，显著低于C组28.3%(10.85 mg/L)(P<0.05)，与A组无显著差异(P>0.05)；A组的COD平均质量浓度为8.32 mg/L，显著低于C组23.4%(10.85 mg/L)(P<0.05)。水处理系统处理出水的COD平均质量浓度为4.50 mg/L，显著低于养殖桶排水49.9%(8.99 mg/L)(P<0.05)。

图8 COD质量浓度的动态变化

2.3 养殖期间病害情况

养殖期间，大黄鱼苗均未发生寄生虫病及细菌性疾病。在养殖起始的第1、5、6月，大黄鱼苗的体表、鳃丝和鳍条上均未镜检到刺激隐核虫(Cryptocaryonirritans)的存在，在养殖中期(第2、3、4月)大黄鱼苗的体表、鳃丝和鳍条上镜检有少量刺激隐核虫出现，镜检视野中偶尔有1～3个刺激隐核虫，但在O3/UV组合单元的作用下，寄生虫的数量逐渐减少，到养殖后期未再镜检出现刺激隐核虫。

3 讨论

3.1 大黄鱼苗的培育效果

较传统的网箱养殖，循环水养殖具有存活率高，生长速度快，污染少等特点[8-10]。试验结果可知，经180 d养殖，400尾/m3密度组的大黄鱼苗养殖存活率达83.6%，尾日增重0.52 g，起捕出池均重95.4 g，尾均重增长48倍。李朝毅等[11]采用可控精养殖技术，尾日增重0.289 g，存活率44.1%；朱峰等[6]循环水养殖大黄鱼，苗存活率77.1%，起捕尾均重34.58 g，尾日增重0.284 g。上述生长速度和养殖存活率均低于本实验。究其原因，由于本试验改进了循环水处理系统，增加设置O3/UV组合单元，有效杀灭大黄鱼寄生虫和病原菌，遏制其种群数量扩繁，大幅度减少对养殖大黄鱼的应激，从而提高养殖存活率和生长速度。李兵[12]通过半封闭式循环水系统对大黄鱼苗种进行低盐度培育，水处理系统未加入生物滤池和O3/UV组合单元，苗种日增重0.07g，平均存活率70.5%，远低于本实验结果。另一方面，本试验350尾/m3和400尾/m3密度组的存活率和尾日增重均显著高于450尾/m3密度组，而前两个密度组间却无显著差异，表明过高的养殖密度可能会限制大黄鱼苗的生长速度。此外，大黄鱼属于集群性鱼类，在一定密度范围内，适宜的养殖密度有助于鱼群良好的摄食行为而利于生长，密度过低反而可能因影响其群体摄食行为而降低摄食量，不利于良好生长。因此，为获得良好养殖效益，认为400尾/m3的养殖密度是循环水养殖的适宜密度。

3.2 水处理效果

本试验中的养殖污水经水处理系统处理后，总氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别达到65.90%、78.73%，硝酸盐氮、总氮的去除率分别达到41.17%、24.43%，活性磷和总磷的去除率分别达到43.61%、39.64%，COD去除率49.94%；养殖中后期总氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度基本趋于零，体现出较好的水处理效果。微生物在水产养殖环境中的作用机制主要包括吸收、代谢、降解等功能，在环境中对污染物的降解起到催化作用，从而去除或消除环境污染[13]。循环水高密度养殖的关键在于对养殖污水的净化，而养殖污水中主要污染物为总氨氮和亚硝酸盐氮，浓度过高会对鱼体产生毒害作用。因此，总氨氮和亚硝酸盐氮的去除是循环水系统的核心问题[14-15]。总氨氮和亚硝酸盐氮的去除主要依靠附着在生物过滤载体上的硝化细菌进行硝化作用[16]。由图2、图3可知，总氨氮浓度在60 d前逐渐上升，在60 d时达到最高值，之后浓度开始下降直至基本趋于零；亚硝酸盐氮浓度在15 d时达到最高值，之后浓度开始降低直至基本趋于零。由于生物反应器的启动需要一定的时间[17]，移动床生物膜反应器中硝化细菌种群的生长和扩繁需要一定时间，才能形成一定的种群数量，进行足以降解氨氮和亚硝酸盐氮浓度的硝化反应，因此，总氨氮和亚硝酸盐氮浓度在试验前期逐渐升高，待一定时间后才能显著下降。在适宜条件下，硝化细菌类对亚硝酸盐的氧化速度，要比亚硝化细菌对氨氮的氧化速度快很多[18]。因此，本试验中亚硝酸盐氮浓度下降表现为比氨氮浓度下降更快。周洪玉等[19]研究结果显示养殖污水在微生物作用下总氨氮去除率可达到86.76%；仇天雷等[20]得出移动床生物膜反应器能有效去除总氨氮、亚硝酸盐氮。

由图4、图5可知，硝酸盐氮浓度在试验前期逐渐升高，到105 d时开始稳定，总氮浓度在整个试验期间逐渐升高。移动床生物膜反应器内反硝化细菌种群的生长和扩繁需要较长时间才能形成一定的种群数量，促进反硝化反应的进行，反硝化反应使硝酸盐氮浓度降解转化成氮气从水体中扩散溢出。随着养殖投饵量增加，水体中的残饵及鱼类代谢排泄物大量增加，有机氮与无机氮除被微生物降解外，仍有一部分缓慢积累使总氮浓度逐渐升高。从图6、图7得知，活性磷浓度在120 d降至最低，之后又逐渐升高，总磷浓度在60 d开始降低，在75 d时降至最低，之后慢慢升高，表明生物膜反应器内形成了一定数量降解磷的细菌种群(如聚磷菌等)，对磷浓度降解起到一定作用，但降解能力有限，随着养殖后期投饵量的增加，活性磷酸盐和总磷浓度在后期渐渐积累而升高。从图8得知，COD浓度在养殖早中期缓慢上升，至后期浓度较平稳，表明养殖后期生物膜反应器内降解COD的细菌数量已形成较大种群数量，降解能力增强，虽然养殖后期投饵量加大，水中有机物增多，但COD仍维持在一定浓度，没有明显增加。郭浩[21]研究结果表明，水处理系统对磷浓度和COD有一定的降解能力，但随着试验进行，磷和COD的浓度持续增加。本试验养殖期间水质指标均符合渔业水质标准，表明研制的循环水养殖系统水处理效率较高，养殖水环境稳定，有利于大黄鱼健康生长。

3.3 病害防控效果

缺乏宏观调控的大黄鱼网箱养殖，病害发生频率越来越高，特别是寄生虫病的爆发，短时间就能导致渔民的巨大损失[22-23]。本试验应用自主研发的循环水处理系统，通过在系统中应用O3/UV组合单元，大幅度降低大黄鱼养殖的发病率。臭氧是常见的一种消毒剂和强氧化剂，广泛应用于水产养殖行业[24]，臭氧在水体中浓度达到0.6 mg/L并维持40～50 min即可杀灭几乎全部病原菌和大部分虫卵[25]。然而臭氧稳定性差，一定浓度的臭氧会对人体产生毒害，水中一定的臭氧残留会对养殖对象产生毒害作用[26-27]。朱峰等[28]研制O3/UV组合单元，在紫外线照射强度为160 W/m3时，臭氧浓度0.6 mg/L在海水中完全降解至浓度为0约耗时15 min，大黄鱼苗的海水养殖臭氧安全浓度应不高于0.16 mg/L。吴东海等[29]通过O3/UV对细菌总数和大肠杆菌群进行杀灭，得出其是一种高效可行的水体灭菌技术。本试验采用O3/UV组合单元，臭氧在紫外线照射下可生成氧化性更强的羟基自由基，能提高对病原微生物的杀灭效果。此外，设置在臭氧池后的紫外线池同时还能有效分解水中残留臭氧。在O3/UV组合单元高效防控养殖病害的作用下，养殖期间未发生大黄鱼寄生虫病和细菌性疾病。

4 结论

应用自主研制的循环水养殖系统进行大黄鱼苗养殖试验，结果表明，400尾/m3为适宜养殖密度，该密度组的存活率、起捕尾均重和尾日增重分别为83.6%、95.4 g和0.52 g，显著高于450尾/m3密度组(P<0.05)；饵料系数1.28，显著低于450尾/m3密度组22.89%(P<0.05)，与350尾/m3密度组均无显著差异(P>0.05)；循环水处理系统能有效降低养殖污水中有机物及营养盐，特别是对氨氮和亚硝酸盐氮的去除效率较高，试验期间，400尾/m3密度组养殖水体中的总氨氮和亚硝酸盐氮浓度分别为(0.126±0.072)mg/L和(0.047±0.047) mg/L；O3/UV组合单元能有效杀灭水体中病原菌和寄生虫，可大幅降低大黄鱼苗养殖的病害发生。因此，应用循环水养殖系统进行大黄鱼苗培育具有良好的发展前景。

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[1] 张彩兰,刘家富,李雅璀,等.福建省大黄鱼养殖现状分析与对策[J].上海水产大学学报,2002(1):77-83.

[2] 刘家富,韩坤煌.我国大黄鱼产业的发展现状与对策[J].福建水产,2011(5):4-8.

[3] 罗国芝,朱泽闻.我国循环水养殖模式发展的前景分析[J].中国水产,2008(2):75-77.

[4] 王峰,雷霁霖,高淳仁,等.国内外工厂化循环水养殖研究进展[J].中国水产科学,2013(5):1100-1111.

[5] SCHROEDER J P,CROOT P L,VON DEWITZ B,et al.Potential and limitations of ozone for the removal of ammonia,nitrite,and yellow substances in marine recirculating aquaculture systems [J].Aquaculture Engineering,2011,45(1):35-41.

[6] 朱峰.大黄鱼工厂化循环水养殖技术研究[D].厦门:集美大学,2015.

[7] GB17378.4-2007海洋监测规范第4部分:海水分析[S].

[8] 陈飞,吴常文.浙江省大黄鱼养殖产业现状及发展对策[J].浙江海洋学院学报(自然科学版),2011(3):259-263.

[9] 高健,林捷敏,任淑华.大黄鱼网箱养殖的负外部性经济分析[J].渔业现代化,2010(6):62-65.

[10] 陈艳,吴思伟,胡续雯,等.网箱养殖大黄鱼的病害防治[J].江西农业,2016(15):111-112.

[11] 李朝毅,袁重桂,阮成旭,等.大黄鱼幼鱼内陆可控生态精养技术初探[J].福建水产,2012(3):236-239.

[12] 李兵.大黄鱼室内低盐养殖的初步研究[D].上海:上海海洋大学,2012.

[13] 刘卫东,苏浩,邓立康.微生物在水产养殖中的应用[J].水产科学,2001(2):28-31.

[14] 刘晃,顾川川.循环水养鱼系统中氨氮产生量估算模型的研究[J].渔业现代化,2012(5):7-10.

[15] 肖国华.微生物在水产养殖环境生物修复中的作用机制[J].河北渔业,2006,(10):1-3.

[16] 仇天雷.循环水养殖废水生物脱氮技术及其影响因素研究[D].北京:北京化工大学,2016.

[17] 张婷.海水循环水养殖系统中的生物脱氮技术浅析[J].南方农业,2016,10(9):192-193.

[18] 徐升.海水循环水养殖系统生物脱氮技术研究进展[J].江西农业学报,2012,24(3):151-155.

[19] 周洪玉.不同生物过滤系统处理模拟水产养殖废水效果及微生物群落特征对比[A]//中国环境科学学会,2016中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C].中国环境科学学会,2016:8.

[20] 仇天雷,王旭明,高敏,等.生物强化移动床生物膜反应器处理水产养殖循环水初步研究[J].淡水渔业,2016(4):65-70.

[21] 郭浩,马伟芳,韩东梅,等.循环水养殖系统水质变化特征的中试研究[J].环境工程学报,2012,6(6):1952-1956.

[22] 邓来富,江兴龙.池塘养殖生物修复技术研究进展[J].海洋与湖沼,2013,44(5):1270-1275.

[23] 邹东雷,李平,杨卓悦,等.序批式移动床生物膜反应器强化反硝化除磷处理低碳源污水[J].科技导报,2016(2):237-240.

[24] JOHN D,CHRISTOPHER G,CARLA W,et al.The effects of ozone and water exchange rates on water quality and rainbow trout Oncorhynchus mykiss performance in replicated water recirculating systems[J].Aquaculture Engineering,2011,44(1/2):80-96.

[25] 汪饶饶,尚光伟,胡林凤,等.臭氧对4种细菌的灭活作用[J].上海口腔医学,2008,17(1):92-95.

[26] 李岑鹏,关瑞章,江兴龙,等.循环水处理系统处理鳗鲡养殖污水的应用实验[J].集美大学学报(自然科学版),2009(2):27-31.

[27] MARTINS C I M，EDING E H，VERDEGEM M C J,et al.New developments in recirculating aquaculture systems in Europe:A perspective on environmental sustainability[J].Aquaculture Engineering,2010,43(3):83-93.

[28] 朱峰,江兴龙,曾祥波.紫外线臭氧组合工艺的应用研究[J].黑龙江水产,2015(6):42-48.

[29] WU D H,YOU H,SUN L X,et al.Effect of UV Radiation and Ozone Combined on Water Sterilization[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2010,42(11):1793-1797.