虾池微藻的定向培育进展

黄翔鹄，李 峰

（1.广东海洋大学水产学院，湛江524088；2.广东省藻类养殖与应用工程技术研究中心，湛江524025）

近年来，我国对虾养殖技术越来越成熟，集约化程度不断提高，产量也逐年增长。对虾集约化养殖程度愈高，池塘负荷愈重，污染物质的大量积累超出环境自净能力，致使养殖环境恶化。然而，大量换水和频繁消毒的方式亦造成环境污染、病原传播，加剧病害暴发和流行，直接影响对虾产品质量安全［1］，进而影响国内和出口市场。因此，对虾养殖环境的好坏已成为对虾养殖成败的关键。

微藻是对虾养殖水体环境中的重要组成部分，对维持养殖系统的生态平衡、加速物质循环和净化养殖环境发挥着极为重要的作用，也与虾的产品质量安全密切相关［2⁃3］。研究表明，通过人工科学构建良性的微藻群落，不但可以有效降低氮污染，改善水环境，还能减少养殖污染，实现对虾的绿色生态养殖［4⁃5］。微藻的定向培育是实现人工科学构建虾塘良性微藻群落的主要技术手段，是根据养殖环境水质调控和对生物饵料的需要，在池塘或水泥池中培育经选育有益微藻而获得特定微藻群落和藻相的技术［6］。作为一种绿色、生态、健康和成本低廉的虾池环境水质改良方法，微藻定向培育技术已在水产养殖业中得到了广泛的关注和应用。本文从微藻种类的选择、池塘养殖模式选择以及池塘微藻定向培育技术等方面进行介绍，以期为微藻定向培育技术的应用与发展提供借鉴与参考。

1 微藻种类的选择

由于对虾池塘中的微藻种类繁多，不同微藻在溶解性氮的选择性吸收、环境的适应性以及种群增长速率与维持时间等方面差异较大，因此，选择合适的微藻种类对池塘微藻定向培育的成败至关重要，通常考虑以下几个方面。

1.1 微藻来源选择

在虾池水体中定向培育微藻，首先要考虑的是定向培育的微藻是否能够适应本地区的气候、温度、光照、水环境等条件。本土微藻由于经过长期的自然选择，已经适应了本地区的生态环境并能够正常生长，有利于发挥其正常的生态学功能，因此，对虾池塘定向培育的微藻应该优先考虑本土微藻。

1.2 微藻对溶解性氮的吸收选择性

氨氮、硝酸盐氮和尿素等溶解性氮是虾池水体中氮存在的主要形式，其中氨氮、亚硝酸盐氮是养殖水体中主要的有毒含氮污染物，对对虾具有明显的毒害，是引起对虾发病的主要原因之一［7⁃8］。微藻在虾池生态系统中作为物质和能量转化的主体，可通过光合作用产生溶解氧，吸收和利用溶解性氮，有效降低氮污染，并减轻养殖水体富营养化程度［9］。但是不同微藻对溶解性氮吸收的选择性存在明显差异（表1），如：三角褐指藻（Phaeodactylum triconutum）优先利用尿素，其次是氯化铵，然后是硝酸钠；球等边金藻（Isochrysis galba⁃na）优先吸收硝酸钠，其次是亚硝酸钠，然后是氯化铵；亚心扁藻（Platymonas subcordiformis）则优先利用氯化铵，其次是硝酸钠，然后是亚硝酸钠［10⁃12］。因此，在选择用于虾池定向培育的微藻时应优先考虑选择先吸收氨氮和亚硝酸盐氮的微藻，如卵囊藻（Oocystis）、小球藻（Chlorella）等［13⁃14］。

表1 不同微藻对溶解性氮吸收的选择差异Table 1 The differences of selection for dissolved nitrogen absorption by microalgae

1.3 微藻抗逆性及其对环境的适应能力

对虾池塘的水体中通常残存一定量的化学消毒剂、对虾代谢产物以及含氮污染物等［15⁃16］，这些物质的存在必定会对微藻的生长造成影响，因此，目标藻株应该具有较强的适应能力和抗逆能力。这样才有可能在虾池内成为优势种群。此外，微藻大多生态位狭窄，只能在适应的环境条件下生长，这些微藻对环境变化敏感、耐受能力差、抗逆性低，尽管具有改善水质的功能，但不能适应虾池水质环境变化，无法发挥其生态功能。而有些藻类，对环境适应能力强、抗逆性强，如卵囊藻和小球藻，既可以在4 ℃～30 ℃环境中正常生长，也可以在盐度5～30 的条件下生长［17⁃19］。因此，选择对环境适应性强、抗逆性强的微藻作为定向培育的对象更有助发挥其生态功能。

1.4 微藻种群增长速度

微藻种群增长速度并不是越快越好，增长过快，藻类繁殖过度会消耗水体中的养料，影响对虾正常生长。当然，微藻种群增长速度也不宜过慢，过慢会影响微藻对溶解性氮的吸收效率，进而影响水质净化效果。因此，种群增长速度适宜且稳定性较好的微藻适用于养殖环境水质调控。

1.5 微藻种群持续时间

在高位池对虾养殖过程中，以硅藻为优势种的微藻种群具有持续时间短（表2）、数量变动快的特点，当出现大量细胞死亡或解体时，就容易引起水质恶化。相比之下，以绿藻为优势种的微藻种群具有持续时间长的特点（表2），这样就可以使养殖系统长时间处于动态平衡的状态，从而促进系统内物质的良性循环。

表2 高位池水体中绿藻和硅藻优势种群的持续时间［4］Table 2 The duration of the dominant species of green algae and diatoms in the high⁃level ponds［4］

综上所述，作为池塘水质调控定向培育的有益微藻，应具备以下特点：适宜对虾池塘生态环境的本土微藻；优先吸收氨氮和亚硝酸盐氮；具有较强的抗逆性，能在极端环境下生存；种群增长速度适宜，且能持续稳定；不含藻毒素，对对虾生长有利。

2 定向培育池塘养殖模式的选择

常见的对虾养殖模式有粗养模式、半精养模式以及精养模式［20］。粗养模式可分为普通土塘以及围海塘模式，具有养殖面积大、周期长、换水频率高、水体不可控等特点。半精养模式主要为高位池养殖，具有养殖面积小、密度高、养殖水环境相对稳定等特点。精养模式主要是工厂化养殖，全程通过过滤装置实现不间断水循环，且养殖过程不用化学药物，养殖水质较为稳定。微藻定向培育受池塘自然条件和养殖模式的影响。开放式对虾养殖系统，换水的频率过高，大量外源性生物被带入虾塘，容易造成养殖生态系统不稳定，从而降低微藻定向培育的成功率［6］。相对封闭的养殖系统，由于换水频率低，水质因子相对稳定，更有利于微藻的定向培育和良性微藻群落结构的构建。因此，除了对虾粗养模式，在半精模式和精养模式的养殖前期均适合微藻的定向培育（表3）。

表3 适合微藻定向培育的养殖模式Table 3 The pond culture patterns suitable for directed cultivation of microalgae

3 池塘微藻的定向培育案例

微藻的定向培育通常包括藻种准备、培养池的处理、水处理和接种施肥等4个过程，具体如图1所示（以卵囊藻为例进行介绍）。

图1 池塘微藻定向培育流程图Figure 1 Flow chart of microalgae directional cultivation in ponds

卵囊藻是一种常见的绿藻［21⁃22］，广泛分布于诸如河口、对虾养殖池塘等富含有机物的水体中，具有种群稳定、适应能力强和有利对虾生长等特点［23］，可在露天池塘的对虾养殖中后期成为优势种，有利于养殖水环境的调控［5，8］。

（1）藻种准备。池塘定向培育卵囊藻的藻种主要来源于两个途径：一个是使用活性卵囊藻生态制剂产品，另一个是自行培养。自行培养的原始藻种要确保是纯种，采用桶培的方式进行（图2），培养体积为1 000 L，每批次培养周期为7～10 d。

图2 卵囊藻户外桶培情况Figure 2 Outdoor cultivation of Oocystis in one⁃ton plastic water storage tanks

（2）培养池处理。首先，培养池要求排灌水方便，在盐度较高的海区最好有淡水源，在必要时可调节海水盐度；其次，池塘类型一般以土池、地膜池、水泥池为主，每个塘面积大小2～3 亩，有效水深为1～1.5 m；最后，定向培藻的土池要排水彻底清池，地膜池和水泥池要用漂白粉清洗液泼洒池底和池壁进行清洗，以消除池塘中的野生虾和小型的甲壳动物，防止它们摄食微藻。

（3）水处理。定向培育的水源必须经沉淀、沙滤、消毒处理后才可进入培养池。

（4）接种施肥。池塘接种一般在上午进行，接种前池塘要开启增氧机，土池和地膜池每亩要开启一台增氧机防止藻体下沉；水泥池每平方米要有一个充气头，保证足够大的气量使藻体悬浮于水体中。使用藻细胞浓度为1.2×108mL-1的活性卵囊藻生态制剂接种，水深0.7～1 m 的土池每亩接种量为10 L，水深1 m 的地膜池每亩按15 L 的接种量接种，活性卵囊藻生态制剂用水稀释后均匀泼洒在池塘中。也可以用现场培养好的藻种直接接种，将培养好的藻种用水泵抽到池塘即可，接种量为藻细胞浓度达3.6×105L-1为宜。水泥池接种量要比土池和地模池大2～3 倍。培养水温在22 ℃～32 ℃、盐度在15～28 为宜，接种后培养5～7 d 可形成理想藻相，如图3 所示。卵囊藻培育根据池塘特点合理施肥，氮磷比以10∶1 最为适宜。由于在养殖过程中氮磷等营养盐的消耗，同时磷会生成不溶性磷酸盐沉淀，造成水体肥料的缺少或比例不平衡而影响微藻的正常生长，因此，在池塘微藻定向培育过程中还需要定期进行追肥，以保证微藻种群的持续增长。

图3 对虾高位池定向培育卵囊藻所形成的水色Figure 3 The pond water color formed by the directional cultivation of Oocystis in the higher⁃place shrimp pond

4 展望

池塘环境中的微藻群落直接影响虾池的水体质量和对虾的养殖健康，在自然状况下，虾池藻相完全取决于外界海域微藻的种类与数量，因此，微藻种类来源与数量有着很大局限性，有益藻的定向培育则为池塘构建理想的藻相提供了技术支持。目前，已经开发并用于对虾池塘的有卵囊藻、小球藻等，但单一藻类的定向培育已经无法满足当前的养殖需求，为实现对虾绿色、生态、健康、可持续养殖，构建更加科学、稳定、高效、多种群的微藻群落将是今后努力的方向。