循环水及生物絮团系统对大规格罗非鱼种生长及水质的影响

曹宝鑫，张南南，吴 霞，罗国芝,2,3，谭洪新,2,3

(1.上海海洋大学，上海水产养殖工程技术研究中心，上海 201306；2.上海海洋大学，农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306；3.上海海洋大学，水产科学国际级实验教学示范中心，上海 201306)

随着集约化养殖规模的扩大，土地资源的减少，养殖用水的紧缺，养殖污水排放的限制，急需一种养殖用水重复利用的可持续的技术来代替传统养殖的换水过程。循环水养殖系统(RAS)和零换水的生物絮团养殖系统(BFT)则被认为是解决当前集约化养殖模式所面临的环境和资源问题的有效方法。循环水养殖系统具有养殖密度大、节水省地、高效可控和对环境污染小的特点[1]。高效率的RAS可达50 kg/m3及以上，且受环境影响小，一年可生产数轮[2]。Martins等[3]发现与传统养殖模式相比，RAS可节约约93%的水资源，而在超高密度RAS中，生产每公斤鱼只需要1%(0.3 m3/kg)的新水注入[4]。王峰[5]研究发现循环水养殖半滑舌鳎相对于流水养殖生长速度快20%，发育和免疫也均具有优势。生物絮团系统是一种利用水体中微生物将养殖过程中产生的残饵、粪便等养殖固体废弃物转化成部分养殖对象可摄食的絮体饲料的新型养殖模式[6],Burford等[7]证明生物絮团是南美白对虾生长所需营养物质中的重要部分(约占日粮的29%)，表明BFT模式能够提高饲料利用率，降低饲料系数，节约成本。Atwood等[8]发现BFT养殖模式配合高蛋白饲料投喂可显著提高对虾的生长性能，降低饲料系数，减少生产排放的无机氮废物。罗文等[9]发现生物絮团养殖能有效提高彭泽鲫的生长速度，降低饲料系数。此外BFT中的细菌及微生物构成的高效“生化系统”[10]，可降解残饵、排泄物等有机及无机物，既稳定了水质，又减少养殖废水的排放，具有低成本，绿色环保的特点。

罗非鱼(Oreochromisniloticus)是联合国粮农组织(FAO)向全世界推广的优良水产养殖对象[11]，已成为我国淡水养殖的主要品种之一，如何让其增产始终是专家和养殖户思考的关键命题。众所周知，鱼种的大小对成鱼增产有着至关重要的作用。因大规格鱼种对环境的适应能力、逃避敌害、抗病和摄食能力都等都远超小规格鱼种[12]，成活率较高，易达到高产，而受到广大养殖户的喜爱。RAS及BFT为室内养殖模式，对水温、溶氧等水环境的可控性强，提高了冬季培育罗非鱼大规格鱼种的可能性。因此，本实验在RAS与BFT两种养殖模式下进行大规格罗非鱼的培育，分析比较两种模式在越冬期间的鱼的生长情况与水质控制，为大规格罗非鱼种的快速培育做出贡献。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验所用吉富罗非鱼于2018年10月购自广州吉星水产有限公司，运回后用盐度为30的人工海水消毒30 min，后暂养在上海海洋大学循环水养殖系统研发平台一周，选择健康鱼苗，开始实验，于2018年12月结束。室内的循环水养殖系统，如图1所示：系统包括一台滚筒式固液分离机，一台MBBR生物滤池(有效水体2 m3)，一台微珠生物过滤器，一台恒温空调机，一台加热装置和六个玻璃纤维养殖缸(每个养殖缸有效水体2 m3)。

图1 养殖系统示意图Fig.1 Schematic diagram of farming systema～g：循环水养殖系统；a：循环水养殖缸；b：转鼓式固液分离机；c：生物滤池；d：恒温箱；e：滴滤式微珠过滤器；f：加热系统；g：紫外线灯；h：生物絮团养殖缸

1.2 实验设计

1.3 指标测定

成活率(SR)=(N2/N1)×100%

(1)

增重率(WGR)=(W2-W1)/W1×100%

(2)

饲料系数(FCR)=F/(W2-W1)

(3)

特定生长率(SGR)=(lnW2-lnW1)/t×100%

(4)

式中，N1：实验开始鱼的数量；N2：实验结束时鱼的数量；W1：实验开始时鱼的体重(g)；W2：实验结束时鱼的体重(g)；t：实验天数(d)；F：饲料总投喂量(g)。

1.4 数据分析

实验数值用平均值±标准差(Mean±SD)形式表示，采用SPSS 17.0统计软件对数据进行ANOVA单因素方差分析，并结合Duncan氏法进行多重比较，P≤0.05为差异性显著。

2 结果与分析

2.1 不同养殖系统罗非鱼生长指标

两种系统培育罗非鱼大规格苗种的生长情况如表1所示，两组鱼苗初始均重同为(5.97±2.42)g，密度4.32 kg/m3，经过67 d的养殖，RAS组均重达到了(57.92±1.98)g，显著大于BFT组的(45.32±1.75)g，因RAS组存活率较低，只有65%±6%，所以终末密度与BFT组差异不显著，BFT组存活率为80%±5%；而特定增长率与增重率RAS组均显著大于BFT组，饲料系数RAS组1.23±0.03显著大于BFT组的1.01±0.11。

2.2 两种养殖模式水质变化

在养殖过程中两组水质pH、DO、温度和碱度的变化情况如表2所示，其中温度和碱度两组差异不显著，但溶氧和pH有显著差异， RAS组pH为7.45±0.18，BFT组7.21±0.51，均在7～8之间，属于正常范围；RAS组溶氧显著大于BFT组，RAS组为(5.33±0.59)mg/L，而BFT组为(4.41±0.93)mg/L。两组水体中氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐及磷酸盐的变化情况如图2所示，BFT组总氨氮和亚硝酸盐在养殖初期有一个急速升高的过程，分别达到了(4.53±0.72)mg/L和(6.68±1.8)mg/L，随后分别在第3天和第6天下降到较低水平，BFT组氨氮在后期虽略有波动，但都在2 mg/L以下；硝酸盐和磷酸盐均呈现随养殖时间的增加不断积累的趋势，BFT组的积累量要大于RAS组，BFT组在养殖末期硝酸盐和磷酸盐达到了516.67±30.2、(96.83±6.37)mg/L，RAS组只有84.2±1.5、(33.57±0.43)mg/L。

表1 不同养殖系统罗非鱼生长指标Tab.1 Growth performance of tilapia in different systems

注:同列数据上标不同表示组间存在显著差异(P<0.05)。下同。

指标RASMean±SD变化范围BFTMean±SD变化范围pH7.45±0.18a6.99～7.707.21±0.51b6.53～8.35DO/(mg/L)5.33±0.59a4.38～6.704.41±0.93b3.12～6.57T/℃28.26±1.95a24.17～31.3027.60±1.99a24.47～30.57碱度147.85±24.78a98.46～179.89167.49±48.93a87.77～286.85

图2 循环水养殖系统(RAS)和生物絮团养殖系统(BFT)中三态氮及磷酸盐变化情况Fig.2 The changing trend of water in RAS and BFT

3 讨论

3.1 罗非鱼的生长性能

饲料系数是衡量养殖经济效益的主要指标之一[13]，鱼产量指单位时间单位面积或体积水域中鱼类实际增长的数量或重量[14]，是体现不同养殖模式优越性的重要指标之一。本实验经过67 d的养殖，RAS和BFT组的饲料系数分别为1.23和1.01，鱼产量为170.67 g/(m3/d)和164.03 g/(m3/d)，均优于传统的池塘养殖和网箱养殖等中的研究结果。张曦等[15]研究池塘养殖罗非鱼55 d，饲料系数为1.47，鱼产量为10.37 g/(m3/d)；Liti等[16]池塘模式养殖罗非鱼258 d，饲料系数2.6，鱼产量2.05 g/(m3/d)；Huchette等[17]研究网箱养殖罗非鱼3个月，饲料系数为3.18，鱼产量为3.7 g/(m3/d)。这说明RAS和BFT养殖在罗非鱼的生长、水质控制和环境保护等方面显然更具有优势[18]。

本实验中RAS组的成活率(65%)显著低于BFT组的成活率(80%)，在水质稳定，水温波动不大的情况下，可能是由于RAS中的罗非鱼苗抢食凶猛，鱼体受伤感染而导致大量死亡，BFT中因可摄食水体中的絮团，抢食现象不明显，机械损伤少，成活率较高。实验结果表明，两种养殖模式各有优缺:RAS模式是一种高效的现代化养殖模式，养殖对象生存环境更为稳定可控[19]，但设备及运行成本过高[20]；而BFT模式虽在鱼产量上略逊色于RAS模式，但其饲料系数低，可节省30%以上的饲料成本[21]。

3.2 养殖水质的控制

在水质控制方面，RAS系统与BFT系统在养殖期间均能有效控制水体中的氨氮和亚硝酸盐在较低水平。本实验中的RAS组氨氮低于0.2 mg/L，亚硝酸盐低于0.5 mg/L，与Luo等[22]在RAS系统中养殖宝石鲈期间，氨氮低于2.46 mg/L，亚硝酸盐低于0.91 mg/L结果相近，且水环境更为稳定。BFT组氨氮及亚硝酸盐前期较高，峰值分别为4.5 mg/L，6.7 mg/L，5 d后水质趋于稳定，维持在较低水平，与Luo等[23]在BFT系统养南美白对虾时，氨氮及亚硝酸盐全程均维持在低水平(1.5 mg/L)以下，在初始阶段略有差异，可能是本实验中BFT系统负载突然增大，异养和自养细菌处理能力有限，而随着系统的驯化，处理能力与负载达到一个动态平衡，使氨氮和亚硝酸盐量不再积累并迅速下降。相比于传统池塘养殖模式通过大量换水来维持水质，RAS与BFT模式更加省水省地，更好的控制外来病原和杂质对养殖对象的侵害。但这两种模式存在硝酸盐积累的问题，后期可以通过增加反硝化装置来控制这一现象。