生物絮团技术在南美白对虾养殖中的应用现状及前景

赵 莹，潘发林，杨惠宇，庞 朔

（长春市水产品质量安全检测中心，吉林长春 130000）

目前，南美白对虾的养殖主要采用传统工厂化养殖模式，随着虾的育苗和养殖技术不断进步，养殖密度日益提高，虾苗病害、养殖水体恶化、废水排放污染环境等问题日益严重，阻碍了南美白对虾养殖业的健康发展。优良的养殖水体环境是影响虾个体发育的关键因素，传统的工厂养殖通过不断换水来解决污染问题，养殖成本居高不下还容易造成水资源浪费。因此，研究开发一种绿色环保、经济节约的养殖模式至关重要。

生物絮团技术（Biofloc Technology，BFT）是一种采用人为添加有机碳源，通过调节水体中碳氮比（C/N），提高异氧细菌在水体菌群的比例，促进同化吸收作用，将水体中的氮化合物转化为无机氮或菌体蛋白，从而有效消除养殖系统中过多的氨氮、亚硝酸盐氮的养殖技术，可实现降低饲料成本、提高养殖成活率及水质净化的目的［1-4］。生物絮团的核心是菌胶团和丝状菌，通过微生物的絮凝作用将水体中的有机物、无机物、异氧细菌、硝化细菌、原生动物、真菌及藻类等融合在一起，形成结构多样的、不规则、具有活性的生物凝絮物［5-6］。

1 生物絮团原理、选择及添加

1.1 生物絮团原理

生物絮团是通过微生物胞外聚合物将水体中的浮游动植物、细菌、有机碎屑等包裹在由丝状菌、菌胶团外围组成的一种形态不规则的絮状悬浮物［7-9］。生物絮团主要通过黏附在表面的异氧细菌的同化作用和硝化细菌的硝化作用来消除水体中多余的氨氮、亚硝酸盐氮等。生物絮团在进行絮凝的过程中，会消耗养殖水体中的有机碳源、氨氮及溶氧，并且在异氧细菌同化作用过程中产生相应的菌体和二氧化碳，发生的化学反应如下：

1.2 碳源的选择

在碳源的选择过程中，一般会将成本、利用率、絮团凝絮时长、凝絮稳定性作为主要考虑因素。简单的碳水化合物，如果糖、葡萄糖、蔗糖等，可以被微生物直接利用，具有反应迅速、凝絮时间短的优点，但是在形成生物絮团后极易分解，稳定性差，需要频繁地添加才能保证微生物对能量的需求；而多糖类碳源，如淀粉、木薯粉、竹粉等，可以形成较为稳定的生物絮团，玉米秆、麦麸等高分子发酵类碳源会在长时间分解后，经过缓慢的生物絮团凝絮过程形成更为稳定的生物絮团［1］。因此，在实际养殖过程中应该根据实际情况合理选择碳源。

1.3 碳源的添加

需要添加碳源量的计算公式为：

式（1）中：Δm(CH)为需要添加的碳源量，kg；h为池塘水深，m；s为池塘养殖面积，m2；为池塘水体测定的氨氮浓度，mg/L。

理论碳源的添加量需要根据养殖水体测定出来的氨氮值进行计算，实际养殖中应该根据理论数值结合实际水体环境、溶解氧等选取最优碳源添加量。

2 生物絮团形成的影响因素

2.1 碳氮比

在水产养殖系统中，水体中总有机碳和总氮的比值称为碳氮比（C/N），碳氮比的大小会影响生物絮团中微生物种群结构、微生物代谢物、衍生物等［6］。碳氮比是生物絮团形成的关键因素，经过专家学者的大量实验证明，当碳氮比＜8 时，水体中无机氮主要依靠自养微生物、藻类清除；当碳氮比为8～10 时，水体中的无机氮主要靠自养微生物和异养微生物的协同作用消除；当碳氮比＞15 时，主要通过异养微生物的同化作用去除无机氮［7,10］。目前，水产养殖中主要通过2 种方式提高碳氮比：1）降低投喂饲料中蛋白质含量，但是蛋白质含量低于40%时不能满足虾、鱼类的生长营养需求；2）人为添加碳源，目前此种方法应用较为普遍。

2.2 pH 值

pH 值可以改变养殖水体中生物絮团的正负电荷，决定了生物絮团的稳定性［11］。许多鱼、虾养殖实验研究表明，随着养殖时间的延长，微生物的新陈代谢过程中会耗氧并且产生CO2，使养殖水体中的pH 值呈下降趋势，而pH 值降低会对微生物群落结构造成影响，并且危害鱼、虾的健康［12］。因此，需要在实际养殖过程中添加相应的pH 缓冲剂，将pH 值控制在一定范围内，以满足养殖用水标准要求。

2.3 溶解氧

养殖水体中的溶解氧是鱼、虾正常生长的必要条件，因此在养殖系统中，需要增加曝气装置不断地搅拌保障水体中充足的氧气量，搅拌使生物絮团悬浮起来，同时产生的水体剪切力会影响形成的絮团粒径大小［13-14］。足够曝气条件下可以使水体产生湍流，让生物絮团分散彻底，易于养殖对象的正常生长，增加其对生物絮体的摄食，因此，在养殖过程中保证溶解氧的浓度至关重要。

2.4 水温

水产养殖系统中水温的影响是复杂的，温度控制在合适范围内是养殖对象健康生长的基本保障。温度过低会影响水体中微生物的酶活性，阻碍其代谢能力及生长繁殖，降低水体中异养微生物数量，生物絮团形成速度下降。当温度过高时微生物会分泌过多胞外多糖，导致絮体膨胀，降低生物絮团稳定性［15-16］。在水产养殖过程中，水温的有效控制是完善生物絮团系统的重要因素。

3 生物絮团技术在南美白对虾养殖中的应用

3.1 养殖条件要点

生物絮团的前期培养和后期稳定过程都需要适宜的温度，因此南美白对虾养殖车间应该具有良好的节能恒温功能［16］。建议建筑采用东西走向以利于采光升温，并配备对流门窗利于通风降温。养殖池应具有完善的进水系统、排污系统及过滤系统，如果是新建好的养殖池应先用水浸泡一段时间后再使用。在生物絮团凝絮过程中需要充足的溶解氧，所以应配有曝气系统，可以采用纳米管曝气，使用鼓风机供气，充分搅拌水体让生物絮团处于悬浮状态，防止形成沉积死角。

3.2 碳源筛选与絮团培养

生物絮团南美白对虾养殖技术主要是通过额外添加碳源达到净化水质、培养异氧细菌的目的，碳源可以根据实际养殖条件进行选择，葡萄糖、淀粉、蔗糖、麸皮等都能作为碳源添加，不同的碳源添加方法不一样，培养效果也不同。刘丽燕等在南美白对虾养殖过程中添加红糖作为碳源，并配合使用益生菌，成功将生物絮团技术应用于南美白对虾养殖［17］。代文汇在南美白对虾养殖过程中将糖蜜和米糠作为碳源培养生物絮团后，平均日换水率从40%降至5%，饵料系数由原来的1.8 降至1.2，饵料利用率提高了30%，养殖废水的排放量减少60%以上［18］。

将消毒后的养殖用水注入养殖池中并打开曝气设备，养殖初期碳源一般上午添加一次，后期每天分多次添加，避免一次性大量添加。经过一段时间培养后，水体颜色会从乳白色渐渐变成深褐色，30～50 d 后，生物絮团慢慢形成并稳定。稳定的生物絮团量是养殖成功的关键条件，需要按时测量絮团量，如果絮团含量较高需要适当减少碳源添加量，并将多余的絮团排放至养殖池外。

3.3 养殖生产管理

在南美白对虾养殖过程中，应该注意每日监测水质的相关理化指标（水温、pH 值、溶氧、亚硝酸盐及氨氮等），随时根据水质情况实施动态管理。生物絮团有强大的净水功效，一般在养殖前期不需要换水，后期随着饲料投喂增加、水体污染物逐渐增多、生物絮团降解作用减弱等，需要根据实际情况排污或换水，适度清除养殖池底沉积物。在每日添加碳源之前，注入5%～10%养殖池水量即可维持养殖水体环境［19］。

生物絮团养殖模式是一个动态环境，因此在整个养殖过程中，饲料投喂量至关重要。生物絮团养殖模式下投喂应该遵照少量多餐原则，根据南美白对虾的摄食量和生长状况合理规划每日投放饲料的频率和多少。做好每日巡查记录，如水质情况、进水量、排污量、增氧机开启时间、对虾生长情况及脱壳状况等。可以在养殖池中添置观察网，观察对虾的摄食情况，一般早期虾脱壳时间短，脱壳前后应该相应多投饲料。

4 前景展望

生物絮团养殖是一种环境友好型养殖模式，其在南美白对虾养殖中的应用技术突破有利于水产养殖业的绿色发展。但是生物絮团的营养结构、絮团微生物间的相互作用、生物絮团在南美白对虾育苗标粗等各阶段的研究仍需要加强。该技术大面积应用还缺乏系统的技术指导，相信随着今后对生物絮团技术的深入探索，生物絮团技术在水产养殖中会充分发挥其重要作用。