流速對(duì)封閉循環(huán)水養(yǎng)殖大菱鲆生長(zhǎng)、攝食及水質(zhì)氮素的影響

孫國(guó)祥, 李 勇, 田 喆, 劉 鷹, 高婷婷, 柳 陽(yáng), 劉佳亮

(1. 中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院 研究生院, 北京 100049; 3. 青島理工大學(xué),山東 青島 266033, 4. 山東東方海洋科技股份有限公司, 山東 煙臺(tái) 264003)

流速對(duì)封閉循環(huán)水養(yǎng)殖大菱鲆生長(zhǎng)、攝食及水質(zhì)氮素的影響

孫國(guó)祥1,2, 李 勇1, 田 喆3, 劉 鷹1, 高婷婷1, 柳 陽(yáng)1,2, 劉佳亮4

(1. 中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院 研究生院, 北京 100049; 3. 青島理工大學(xué),山東 青島 266033, 4. 山東東方海洋科技股份有限公司, 山東 煙臺(tái) 264003)

在封閉循環(huán)水高密度養(yǎng)殖條件下(平均密度14.1 kg/m2±0.51 kg/m2), 設(shè)置4個(gè)流速梯度(200, 400,600, 800 L/h,分別以A～D組表示), 挑選相近體質(zhì)量(200.3g±7.6 g)的大菱鲆進(jìn)行42 d養(yǎng)殖試驗(yàn), 每個(gè)梯度設(shè)置3個(gè)重復(fù), 每個(gè)重復(fù)55尾魚(yú), 研究流速對(duì)封閉循環(huán)水養(yǎng)殖大菱鲆生長(zhǎng)、攝食以及水質(zhì)氮素的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明： (1) 大菱鲆(Scophthatmus maximusL)特定生長(zhǎng)率、增質(zhì)量率、攝食量隨流速增大先快速上升后緩升趨穩(wěn), 飼料系數(shù)則相反。B、C、D 3組特定生長(zhǎng)率、攝食量分別顯著高于A組30.77%～52.31%、17.30%～22.05%; 飼料系數(shù)則顯著低于A組13.83%～22.34%; (2) 養(yǎng)殖水體中總氨氮、非離子氨及亞硝酸氮濃度隨流速的增大先快速下降后緩降趨穩(wěn)。B、C、D 3組水質(zhì)總氨氮氨濃度均顯著低于A組53.70%～79.07%; (3) 根據(jù)流速對(duì)特定生長(zhǎng)率、水體總氨氮二者的影響, 得出養(yǎng)殖的生態(tài)適宜流速為625 L/h。再結(jié)合流速對(duì)水循環(huán)動(dòng)力的影響, 得出養(yǎng)殖的生態(tài)經(jīng)濟(jì)適宜流速為480 L/h。

封閉循環(huán)水; 流速; 攝食; 生長(zhǎng); 水質(zhì); 大菱鲆(Scophthatmus maximusL)

近10年來(lái), 水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的影響日益引起關(guān)注[1], 特別是傳統(tǒng)的不受約束的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式具有水資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等負(fù)面影響。封閉循環(huán)水養(yǎng)殖用水率是普通流水養(yǎng)殖的 1/80～1/25, 且污染物通過(guò)處理可降低至最小限度, 既減少了廢物排放, 又實(shí)現(xiàn)了資源的重復(fù)利用[2]。魚(yú)類排泄氮和過(guò)量投喂后的殘餌是循環(huán)水養(yǎng)殖水體污染的主要來(lái)源[3]。因此,精準(zhǔn)投喂飼料和減少魚(yú)體排氮對(duì)減輕循環(huán)水養(yǎng)殖水處理負(fù)荷、保持水環(huán)境穩(wěn)定具有重要意義[4]。目前封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式, 在西方發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到廣泛應(yīng)用[5], 但在中國(guó)還處于初級(jí)階段。適合中國(guó)國(guó)情的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)與工藝, 還需進(jìn)一步深入研究和開(kāi)發(fā)。

國(guó)外已有關(guān)于流速對(duì)大西洋鮭魚(yú)(Salmo salarL.)[6]、虹鱒魚(yú)(Oncorhynchus mykiss)[7]生長(zhǎng)影響的報(bào)道,國(guó)內(nèi)也有關(guān)于流速對(duì)紅鰭銀鯽(Barbodes schwanenfeld)耗氧率[8]、西伯利亞鱘(Acipenser baer)幼魚(yú)生長(zhǎng)[9]影響的報(bào)道, 但其養(yǎng)殖模式均為開(kāi)放式普通流水養(yǎng)殖,而關(guān)于封閉循環(huán)水條件下流速對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)、攝食等影響的研究尚未見(jiàn)有報(bào)道。

本研究在封閉循環(huán)水養(yǎng)殖條件下, 試驗(yàn)探尋了不同流速對(duì)高密度養(yǎng)殖大菱鲆(Scophthatmus maximusL)生長(zhǎng)、攝食及水質(zhì)氮素的影響, 確定了養(yǎng)殖的生態(tài)適宜流速與生態(tài)經(jīng)濟(jì)適宜流速, 為現(xiàn)代工廠化養(yǎng)殖大菱鲆兼顧生長(zhǎng)性能、水質(zhì)污染、動(dòng)力耗費(fèi)等因素而確定適宜流速, 提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)飼料

實(shí)驗(yàn)飼料選用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)海水魚(yú)膨化飼料, 飼料營(yíng)養(yǎng)水平測(cè)定如下： 干物質(zhì)95.21%, 粗蛋白53.01%,鈣 5.21%, 總磷 3.43%, 粗脂肪 13.68%, 粗灰分15.18%。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)物分組

采用單因素隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 設(shè)置 4個(gè)流速梯度(200, 400, 600, 800 L/h, 分別以A～D組表示), 每個(gè)梯度設(shè)3個(gè)重復(fù), 每個(gè)重復(fù)55尾魚(yú)。實(shí)驗(yàn)用大菱鲆選自山東東方海洋科技股份有限公司開(kāi)發(fā)區(qū)養(yǎng)殖基地, 經(jīng)消毒處理后, 置于循環(huán)水系統(tǒng)中馴化2周, 挑選相近體質(zhì)量(200.3g±7.6 g)的大菱鲆660尾, 隨機(jī)分配到各實(shí)驗(yàn)組中。

1.3 養(yǎng)殖管理

實(shí)驗(yàn)于2009年12月～2010年1月在山東東方海洋科技股份有限公司開(kāi)發(fā)區(qū)養(yǎng)殖基地進(jìn)行, 共計(jì)42 d。封閉循環(huán)水系統(tǒng)由固液分離裝置、生物過(guò)濾裝置、消毒增氧裝置、有機(jī)物去除裝置、控溫裝置、養(yǎng)殖桶組成。養(yǎng)殖桶內(nèi)水體積為 400 L, 底面積 0.8 m2, 養(yǎng)殖密度為(14.1±0.51)kg/m2。試驗(yàn)期間溫度(15.0±0.3)℃,鹽度 23±1, pH 為 7.20～7.50,溶解氧(DO)＞6.00 mg/L。試驗(yàn)期間光照周期為 12 h(黑暗)：12 h(光照)。每天投喂 2 次(8：00,20：00), 每次進(jìn)行飽食投喂, 半小時(shí)后撈出養(yǎng)殖桶內(nèi)殘餌, 計(jì)算殘餌量及實(shí)際攝食量。每次投喂后排出25%(100L)養(yǎng)殖水并及時(shí)添加新水。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí), 停食 1 d, 稱質(zhì)量, 按公式計(jì)算增質(zhì)量、增質(zhì)量率、特定生長(zhǎng)率、飼料系數(shù)、存活率及攝食量。

1.4.1 生長(zhǎng)、攝食、飼料轉(zhuǎn)化指標(biāo)計(jì)算

增質(zhì)量(g)=末質(zhì)量-始質(zhì)量

增質(zhì)量率(%)=(末質(zhì)量-始質(zhì)量)/始質(zhì)量×100

特定生長(zhǎng)率(%/d)=100×(Ln末質(zhì)量-Ln始質(zhì)量)/試驗(yàn)天數(shù)

攝食量(g/尾)= 總攝食量/處理魚(yú)數(shù)

飼料系數(shù)=攝食量/(末質(zhì)量-始質(zhì)量) ×100%存活率(%)=末魚(yú)數(shù)/始魚(yú)數(shù)×100

1.4.2 水體氮素指標(biāo)測(cè)定

水體氮素的測(cè)定分別在第 13、20、27、34、41天進(jìn)行。早晨正常投喂, 采食結(jié)束后撈出殘餌, 排出25%(100 L)養(yǎng)殖水并及時(shí)添加新水,然后開(kāi)始計(jì)時(shí), 6 h后取水樣, 測(cè)定水樣中總氨氮和亞硝酸氮并計(jì)算非離子氨?？偘钡?total ammonia nitrogen, 簡(jiǎn)稱TAN)測(cè)定采用納氏試劑法[10]; 亞硝酸氮(Nitrite, NO2--N)測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 17378.4-1998)奈乙二胺分光光度法[11]; 非離子氨(unionized ammonia nitrogen,簡(jiǎn)稱UIA-N)根據(jù)以下公式計(jì)算[12]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SPSS18軟件進(jìn)行單因素方差分析, 多重比較采用LSD和Duncan’s進(jìn)行; 采用回歸分析建立多項(xiàng)式曲線模型; 結(jié)果數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果

2.1 生長(zhǎng)、攝食、飼料轉(zhuǎn)化結(jié)果

2.1.1 生長(zhǎng)性能結(jié)果

由表1可以看出, 在不同流速梯度下, 各組生長(zhǎng)表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)或極顯著性差異(P＜0.01), 但存活率則相同(均為100%)。末均質(zhì)量、增質(zhì)量、增質(zhì)量率、特定生長(zhǎng)率都隨流速的增大先快速上升后緩升趨穩(wěn)。末均質(zhì)量、增質(zhì)量方面, B、C、D組均極顯著高于A組(P＜0.01)。增質(zhì)量率和特定生長(zhǎng)率方面, 與 A組相比, B組表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05), C組、D組則表現(xiàn)出極顯著性差異(P＜0.01);B組與C組無(wú)顯著性差異(P＞0.05), 而與D組則有顯著性差異(P＜0.05); C組與D組則無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。對(duì)流速與特定生長(zhǎng)率進(jìn)行3次回歸曲線擬合,結(jié)果見(jiàn)圖1。

表1 不同流速對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)、攝食的影響Tab. 1 Effects of different flow rates on growth and feed intake of turbots (n=3; Mean ± SE)

圖1 不同流速對(duì)大菱鲆特定生長(zhǎng)率的影響Fig. 1 Effects of different flow rates on the specific growth rate (SGR) of turbots (Scophthatmus maximus L)

由圖 1可見(jiàn), 特定生長(zhǎng)率隨流速加快有先增大后緩升趨于穩(wěn)定的趨勢(shì), 其關(guān)系表述如下：

其中RSG為特定生長(zhǎng)率,F為流速。通過(guò)計(jì)算得出當(dāng)流速為 742.29 L/h時(shí)特定生長(zhǎng)率取得最大值為0.9943%/d。

2.1.2 攝食、飼料轉(zhuǎn)化結(jié)果

由表1可以看出, 在不同流速梯度下, 各組間攝食量和飼料系數(shù)表現(xiàn)出顯著差異(P＜0.05)或極顯著差異(P＜0.01)。隨流速的增大攝食量也表現(xiàn)出先快速上升后緩升趨穩(wěn)趨勢(shì), 與生長(zhǎng)性能變化特征相似;而飼料系數(shù)隨流速的變化規(guī)律則正好與攝食相反。B、C、D 3組攝食量均極顯著高于A組(P＜0.01),但此3組之間無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。B、C、D3組飼料系數(shù)均顯著(P＜0.05)或極顯著性(P＜0.01)高于A組,但此3組之間同樣無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。

試驗(yàn)期間大菱鲆日攝食量變化如圖 2 所示, 不同流速下大菱鲆日攝食量呈波浪式趨勢(shì)。

圖2 試驗(yàn)期間大菱鲆日攝食量變化Fig. 2 Variation of daily feed intake for turbots (Scophthatmus maximus L)

2.2 水質(zhì)氮素結(jié)果

水質(zhì)氮素測(cè)定在試驗(yàn)第13、20、27、34、41天進(jìn)行, 水中總氨氮、非離子氨及亞硝酸氮濃度測(cè)定和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可以看出, 隨著流速的增大, 總氨氮、非離子氨及亞硝酸氮濃度都表現(xiàn)出先快速下降后緩降趨穩(wěn)的趨勢(shì)。與實(shí)驗(yàn)組A相比, B、C、D3組的總氨氮濃度都表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)或極顯著性差異(P＜0.01), 而 B、C、D3組之間則無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。非離子氨則隨取樣時(shí)間不同而有所差異：與A相比, C、D兩組都表現(xiàn)出極顯著性差異(P＜0.01),而B(niǎo)組則在第13天、第20天表現(xiàn)出無(wú)顯著性差異(P＞0.05),在第27天、34天、41天表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)或極顯著性差異(P＜0.01)。亞硝酸氮方面,與 A組相比, B、C、D 3組都表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05,day13)或極顯著性差異(P＜0.01,第 34 天、第41天),而B(niǎo)、C、D3組之間則無(wú)顯著性差異(P＞0.05,第13天、第27天、第34天、第41天)。不同取樣時(shí)間內(nèi)水中總氨氮及亞硝酸氮濃度隨流速變化如圖3、圖4所示。

2.3 兩種適宜流速的確定

確定適宜流速, 主要應(yīng)兼顧3方面, 即動(dòng)物生長(zhǎng)速度較佳、水質(zhì)氮素較低、水循環(huán)動(dòng)力較節(jié)省。根據(jù)本試驗(yàn)生長(zhǎng)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)期間總氨氮平均含量, 通過(guò) 2次曲線擬合得出流速對(duì)水中總氨氮和大菱鲆特定生長(zhǎng)率的影響如圖5所示。

流速對(duì)TAN、SGR的影響可用如下數(shù)學(xué)表達(dá)式表示：

通過(guò)相關(guān)計(jì)算得出, 當(dāng)F=625 L/h時(shí), SGR(1.0461%/d)與 TAN(0.3258 mg/L)的差值最大, 即在此流速下大菱鲆的特定生長(zhǎng)率較高而同時(shí)水中總氨氮濃度較低, 作為大菱鲆封閉循環(huán)水養(yǎng)殖的生態(tài)適宜流速。

表2 流速對(duì)水質(zhì)總氨氮(mg/L)、非離子氨(μg /L)及亞硝酸氮質(zhì)量濃度(mg/L)的影響Tab. 2 Effects of flow rates on concentrations of TAN,UIA-N, and NO2--N in water (Mean±SE, n=3)

圖3 不同取樣時(shí)間內(nèi)流速對(duì)水中總氨氮質(zhì)量濃度的影響Fig. 3 Effects of flow rates on TAN concentration on different sample days

圖4 不同取樣時(shí)間內(nèi)流速對(duì)水中亞硝酸氮質(zhì)量濃度的影響Fig. 4 Effects of flow rates on NO2--N concentration on different sample days

圖5 流速對(duì)水中總氨氮質(zhì)量濃度和大菱鲆特定生長(zhǎng)率的影響Fig. 5 Effects of flow rates on TAN concentration and the SGR of turbot (Scophthatmus maximus L)

3 討論

3.1 流速對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的影響

國(guó)內(nèi)針對(duì)流速的研究較少且研究?jī)?nèi)容差異較大。宋波瀾等[8]研究了不同流速下紅鰭銀鯽趨流行為與耗氧率的變化, 結(jié)果表明趨流率、擺尾頻率和耗氧率隨流速增大表現(xiàn)出先增大后減小并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。黃寧宇等[9]報(bào)道了流速、溫度對(duì)西伯利亞鱘幼魚(yú)生長(zhǎng)的影響, 結(jié)果表明在同一溫度下, 鱘幼魚(yú)的增質(zhì)量、體長(zhǎng)、生長(zhǎng)效率、特定生長(zhǎng)率及日增質(zhì)量等指標(biāo)隨流速增大而增大, 飼料系數(shù)則逐漸降低, 其中鱘幼魚(yú)的生長(zhǎng)效率與流速之間存在顯著正相關(guān)性。國(guó)外已有關(guān)于流速的研究, FiveIstad等[13]研究得出, 降低流速對(duì)大西洋鮭魚(yú)生長(zhǎng)有明顯的負(fù)作用,但流速過(guò)高同樣對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)有負(fù)作用。以上前人研究結(jié)果均在開(kāi)放式流水養(yǎng)殖條件下獲得, 而封閉循環(huán)水養(yǎng)殖條件下流速對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)影響的研究報(bào)道未見(jiàn)得。本試驗(yàn)結(jié)果表明, 大菱鲆特定生長(zhǎng)率隨流速增加表現(xiàn)出先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì), 與水質(zhì)氮素變化特征相吻合, 既流速低梯度增加時(shí), 水質(zhì)有害氮顯著減少, 大菱鲆生長(zhǎng)性能隨之增加; 而流速高梯度增加, 水質(zhì)有害氮未有進(jìn)一步減少, 從而生長(zhǎng)性能表現(xiàn)出差異不顯著。

3.2 流速對(duì)大菱鲆攝食的影響

攝食量的多少是影響魚(yú)類生長(zhǎng)速度的關(guān)鍵因素,而魚(yú)類的攝食量受到諸如遺傳、水體環(huán)境、飼料、生長(zhǎng)、養(yǎng)殖管理等因素的影響[14]。關(guān)于封閉循環(huán)水系統(tǒng)流速對(duì)攝食量的影響研究報(bào)道目前還尚未見(jiàn)到。本試驗(yàn)結(jié)果表明, 流速對(duì)大菱鲆攝食量的影響與對(duì)其特定生長(zhǎng)率的影響一致, 即攝食量隨流速的增大先快速上升后緩升趨穩(wěn), 而飼料系數(shù)隨流速的變化規(guī)律則正好相反。出現(xiàn)這一現(xiàn)象和規(guī)律主要與水環(huán)境、生長(zhǎng)、密度有關(guān)。Kulczykowska等[15]研究了攝食節(jié)律以及環(huán)境條件對(duì)魚(yú)類攝食的調(diào)節(jié), 認(rèn)為較差的水質(zhì)條件、較高的密度等會(huì)引起魚(yú)類的應(yīng)激反應(yīng), 并通過(guò)神經(jīng)激素調(diào)節(jié)影響魚(yú)類的食欲進(jìn)而影響攝食量。Schram等[16]報(bào)道了水體氨氮對(duì)非洲鯰魚(yú)攝食、生長(zhǎng)及血液指標(biāo)的影響, 較高氨氮會(huì)極顯著的影響魚(yú)類攝食以及特定生長(zhǎng)率。本試驗(yàn)有害氮濃度隨流速的增加表現(xiàn)出先降低后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。流速A中有害物質(zhì)總氨氮、亞硝酸氮、非離子氨含量顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)高于 B、C、D3 組, 有害物質(zhì)濃度過(guò)高影響魚(yú)的食欲導(dǎo)致攝食量減少, 進(jìn)而影響魚(yú)類生長(zhǎng), 生長(zhǎng)緩慢直接減少采食, 雙重作用, 因而攝食量與生長(zhǎng)速度顯著(P＜0.05)低于 B、C、D3組。而B(niǎo)、C兩組中有害氮濃度較低且無(wú)顯著性差異,從而兩組魚(yú)的攝食量和生長(zhǎng)受影響較小, 呈現(xiàn)差異不顯著; D組有害氮濃度最低, 因此攝食量和生長(zhǎng)速度最高。這一結(jié)果分析與 Kulczykowska[15]及Schram[16]的研究相一致。

3.3 流速對(duì)水質(zhì)氮素指標(biāo)的影響

生物濾器是封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分, 主要用于去除氨氮、亞硝酸氮、有機(jī)物、二氧化碳和增氧。Franco-Nava等[17]認(rèn)為一定的流速會(huì)提高生物濾器的去除能力從而改善水質(zhì)。傅雪軍等[18]研究了水溫、進(jìn)水氨氮濃度、水力停留時(shí)間對(duì)生物膜消氨效果的影響, 表明氨氮去除率隨水力停留時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。FiveIstad等[13]在研究中發(fā)現(xiàn), 水中總氨氮濃度隨流速下降而上升, 低流速(0.16～0.21)L/(kg/min)下總氨氮濃度比高流速(0.49-0.59)L/(kg/min)顯著上升。本研究表明, 水中總氨氮濃度隨流速增加先速降后緩降趨穩(wěn), 與生長(zhǎng)性能和攝食量變化規(guī)律相一致。與前人研究結(jié)果有相似但不完全一致, 屬不同試驗(yàn)的梯度設(shè)計(jì)及其他條件差異所致。本試驗(yàn)所得結(jié)果特征及規(guī)律更加客觀或符合實(shí)際, 造成這一特征的原因分析是： 流速低梯度增加時(shí), 循環(huán)次數(shù)增加, 生物濾器硝解氮素的次數(shù)加大,水質(zhì)有害氮減少; 流速高梯度增加時(shí), 生物濾器硝解氮素功能趨于飽和或達(dá)到上限, 因循環(huán)次數(shù)增加的氮素硝化和降解增加效應(yīng)弱化, 所以水中總氨氮等有害氮未有顯著減少。

在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中, 一般通過(guò)生物濾器的硝化作用把氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸氮, 并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硝酸態(tài)氮, 在此轉(zhuǎn)化過(guò)程中, 氨氮氧化速率是限速參數(shù)[22],而氨氮濃度、溶解氧、有機(jī)物、水流、溫度、pH等構(gòu)成影響氨氮轉(zhuǎn)化速率的主要因素[23]。本研究表明, 亞硝酸氮濃度隨流速增大先快速下降后緩降趨穩(wěn), 其變化范圍為0.04mg/L(第41天, D組)～0.25 mg/L(第27天, A組), 這與總氨氮、非離子氨的變化趨勢(shì)一致。 Ling等[24]研究了底物濃度對(duì)硝化速率的影響, 結(jié)果表明低氨氮濃度條件下可以建立一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué), 即隨著底物濃度的增加, 硝化速率將呈線性增加。按這一理論, 本試驗(yàn)中低流速梯度的總氨氮濃度大, 其作為反應(yīng)底物將促進(jìn)硝化速率, 導(dǎo)致產(chǎn)生較多的亞硝酸氮, 而試驗(yàn)中測(cè)定的不同流速梯度的亞硝酸氮含量與此推斷相符。Zhu等[25]通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明, 增大水流是一種提高固定膜生物濾器的硝化效率的有效方法,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與此相一致。曲克明等[26]的研究表明, 在封閉循環(huán)水養(yǎng)殖中, 養(yǎng)殖水體更容易產(chǎn)生和積累亞硝酸氮。本研究結(jié)果表明,流速梯度A中亞硝酸氮濃度表現(xiàn)出明顯的積累趨勢(shì),另外 3個(gè)梯度積累趨勢(shì)并不明顯, 造成該差異的原因?yàn)榱魉僭黾訉?dǎo)致水體氨氮濃度降低, 作為反應(yīng)底物的氨氮濃度降低導(dǎo)致轉(zhuǎn)換成的亞硝酸氮濃度降低,因此這3個(gè)梯度亞硝酸氮積累趨勢(shì)并不明顯。

3.4 具有重要實(shí)踐價(jià)值的兩種最適流速

流速是封閉循環(huán)水[3]和流水養(yǎng)殖中[27]的一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù), 因此確定適宜流速是實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖高效、經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。國(guó)內(nèi)針對(duì)封閉循環(huán)水養(yǎng)殖適宜流速的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。國(guó)外的研究當(dāng)中, Schram[27]報(bào)到了 18℃流水養(yǎng)殖條件下流速對(duì)大菱鲆幼魚(yú)生長(zhǎng)的影響, 得出大菱鲆幼魚(yú)的特定生長(zhǎng)率最大(1.24%/d)時(shí)的流速為921.20 L/h。Fivelstad[6]研究得出增大流速有利于流水養(yǎng)殖水體中游離二氧化碳等有害物質(zhì)濃度的降低。以上研究均在流水養(yǎng)殖模式下得出, 并且只是單純考慮流速對(duì)生長(zhǎng)或有害代謝物的影響。

本研究首次在封閉循環(huán)水養(yǎng)殖條件下研究流速對(duì)200 g左右大菱鲆生長(zhǎng)及水中TAN等有害物質(zhì)的影響, 并創(chuàng)新提出兩種適宜流速指標(biāo)值： 基于生長(zhǎng)較快和TAN濃度較小的養(yǎng)殖生態(tài)適宜流速(625 L/h);基于生長(zhǎng)較快、水循環(huán)動(dòng)力較節(jié)省及TAN濃度較小的養(yǎng)殖生態(tài)經(jīng)濟(jì)適宜流速(480 L/h)。該結(jié)果不僅豐富了封閉循環(huán)水養(yǎng)殖模式關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的內(nèi)容和確定方法, 而且對(duì)中國(guó)方興未艾的封閉循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的清潔、節(jié)能、低碳等優(yōu)勢(shì)發(fā)揮, 具有重要指導(dǎo)和參考價(jià)值。通過(guò)與Schram[27]研究比較, 大菱鲆幼魚(yú)(10 g)最大生長(zhǎng)率時(shí)的流速與本研究中大菱鲆(200 g )最適流速有所差異, 但不同流速對(duì)不同大菱鲆生長(zhǎng)及水質(zhì)的影響規(guī)律相近。因此, 本研究所得最適流速具有較大的適用性。同時(shí), 關(guān)于不同體質(zhì)量大菱鲆生長(zhǎng)的最適流速有待深入研究。

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Effects of flow rate on the growth, feed intake and water nitrogen in a closed recirculation aquaculture system of turbots (Scophthatmus maximusL.)

SUN Guo-xiang1,2, LI Yong1, TIAN Zhe3, LIU Ying1, GAO Ting-ting1, LIU Yang1,2,LIU Jia-liang4
(1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Qingdao Technological University, Qingdao 266033,China, 4. Shandong Oriental Ocean Sci-Tech Co., Ltd., Yantai 264003, China)

Jan., 24, 2011

closed recirculation aquaculture system; flow rate; feed intake; growth; water quality; turbot (Scophthatmus maximusL)

Effects of flow rate on the feed intake, growth and water quality of turbot culture were investigated in a closed recirculation aquaculture system. Fish with a mean initial weight of 200.3 g±7.6 g were reared at four different flow rates (200, 400, 600, 800L/h) in 400 L tanks for 42 days. Six hundred and sixty fish were randomly allotted in four treatment groups with three replicates for each treatment at a stocking density of 14.1 ± 0.51 kg/m2.Feed intake, specific growth rate and weight gain rate were increasing rapidly first and then slowly with the increase of flow rate, while food conversion rate showed a reverse pattern. The specific growth rate of group B, C, and D were significantly higher than group A by 30.77%～52.31%, while feed conversion rate ws lower than group A by 13.83%～22.34%. Concentrations of total ammonia nitrogen (TAN), unionized ammonia nitrogen (UIA-N), and nitrite () were decreased rapidly first and then slowly with the increase of flow rate. The ammonia nitrogen ofgroup B, C, and D were significantly higher than group A by 53.70%～79.07%. The optimal ecological flow rate was calculated to be 625 L/h, based on the specific growth rate with total ammonia nitrogen in water. Another optimal ecological economical flow rate was calculated to be 480 L/h, based on the specific growth rate with power consumption and TAN in water.

S967.9

A

1000-3096(2011)05-0053-08

2011-01-24;

2011-03-25

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)重點(diǎn)項(xiàng)目(2006AA100305); 國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金資助項(xiàng)目(2008GB2C100109)

孫國(guó)祥(1984-), 男, 碩士研究生, 主要從事水產(chǎn)動(dòng)物生態(tài)營(yíng)養(yǎng)與清潔飼料研究, E-mail： sunguoxiang2008@hotmail.com; 李勇, 通信作者, 電話： 0532-82898724, E-mail： lyzhy678@hotmail.com

譚雪靜)