封閉循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)試驗(yàn)

韓式成，張野，曹廣斌，尹家勝，蔣樹(shù)義

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070）

封閉循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)試驗(yàn)

韓式成，張野，曹廣斌，尹家勝，蔣樹(shù)義

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070）

在水溫15～17℃下，將5 000尾平均體質(zhì)量（10±3）g的哲羅魚(yú)Hucho Taimen幼魚(yú)飼養(yǎng)在由24個(gè)直徑1 800mm×高1 000mm養(yǎng)殖池組成的封閉循環(huán)水系統(tǒng)中，以探索工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)的主要技術(shù)參數(shù)。經(jīng)過(guò)8個(gè)月的養(yǎng)殖表明：養(yǎng)殖密度達(dá)到31.8kg/m3，成活率96%，肥滿(mǎn)度為1.01～1.30，魚(yú)的平均體質(zhì)量增加350g，體長(zhǎng)增加21.3cm，魚(yú)體生長(zhǎng)狀況良好。生物濾器兩天反沖洗一次，有效提高了生物濾器的氨氮轉(zhuǎn)化效率；紫外線(xiàn)消毒方式有效對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了消毒殺菌；監(jiān)測(cè)表明，系統(tǒng)水處理效果顯著，其中平均濃度維持在（0.56± 0.05）mg/L含量為（0.15±0.05）mg/L平均濃度為（41.86±2.62）mg/L；溶解氧為8.37～9.45mg/L；pH 8.21～8.63。

哲羅魚(yú)；循環(huán)水養(yǎng)殖；水質(zhì)；生長(zhǎng)

但是開(kāi)放式流水養(yǎng)殖水資源消耗巨大，流水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)的換水率為每1.5h交換一次，需要大量的水資源，哲羅魚(yú)養(yǎng)殖實(shí)際上是以犧牲水資源為代價(jià)[10]；加之，開(kāi)放式流水養(yǎng)殖很難滿(mǎn)足哲羅魚(yú)生長(zhǎng)對(duì)水質(zhì)的要求，這也使哲羅魚(yú)難以大范圍推廣。工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（Recirculating AquacultureSystems，RAS）通過(guò)生物、化學(xué)、物理等方法凈化處理養(yǎng)殖用水，循環(huán)使用，用水量少、占地面積少、養(yǎng)殖密度高、易于控制生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)周期短、飼料利用率高、對(duì)環(huán)境無(wú)壓力小、不受外界氣候的影響等[11,12]，目前在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍應(yīng)用[13,14]；在我國(guó)，曹廣斌等[15]利用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖虹鱒Oncorhynchus mykiss，亦取得較好效果，養(yǎng)殖密度達(dá)到38kg/m3。至今為止，平鰈魚(yú)類(lèi)和蝦類(lèi)在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)化養(yǎng)殖，鰻鱺Anguilla japonica、河鲀Takifugu、石斑魚(yú)Epinephelus sp.等魚(yú)類(lèi)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水養(yǎng)殖模式或半循環(huán)水養(yǎng)殖模式[16,17]，但哲羅魚(yú)的循環(huán)水養(yǎng)殖卻鮮有報(bào)道。本文概述了工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)的基本情況，以期為我國(guó)工廠(chǎng)化養(yǎng)殖哲羅魚(yú)提供參考，促進(jìn)哲羅魚(yú)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

2014年10月～2015年6月，試驗(yàn)在黑龍江省肇東市福山村魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖示范基地和黑龍江水產(chǎn)研究所工廠(chǎng)化養(yǎng)殖車(chē)間進(jìn)行。試驗(yàn)用哲羅魚(yú)幼魚(yú)5000尾，平均體質(zhì)量（10±3）g；投喂鮭鱒專(zhuān)用飼料（愛(ài)樂(lè)飼料），蛋白質(zhì)含量≥45%，脂類(lèi)含量≥15%；外源水為井水，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水源水質(zhì)指標(biāo)Tab.1 The water quality of water supply in the experiment

1.2 方法

自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)用工廠(chǎng)化封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)由24個(gè)直徑1 800mm×高1 000mm的養(yǎng)殖池組成，每個(gè)養(yǎng)殖池的養(yǎng)殖水體為2.2m3。試驗(yàn)期間，將5 000尾哲羅幼魚(yú)平均放入各養(yǎng)殖池中，每天6:00和18:00投喂，日投喂量為魚(yú)體質(zhì)量的1.5%，養(yǎng)殖水溫控制在15～17℃。

1.2.1 哲羅魚(yú)生長(zhǎng)的測(cè)定

每月測(cè)定一次哲羅魚(yú)的生長(zhǎng)情況。每次隨機(jī)取魚(yú)30尾，測(cè)量體長(zhǎng)和體質(zhì)量，計(jì)算存活率和肥滿(mǎn)度[18]。

其中SR為存活率，K為肥滿(mǎn)度，W為體質(zhì)量（g），L為體長(zhǎng)（cm）。

鋼釬測(cè)量土壤厚度[29]。在1 m×1 m樣點(diǎn)內(nèi)隨機(jī)選點(diǎn)，用環(huán)刀(200 cm3)法挖取0～10 cm，10～20 cm深度的土壤樣品，稱(chēng)重，取樣帶回實(shí)驗(yàn)室烘干，測(cè)定土壤水分并計(jì)算土壤容重值。拍照完成后，于1 m×1 m樣點(diǎn)中心挖出0.5 m×0.5 m×0.2 m(深度)的土壤和碎石，篩分，并稱(chēng)重細(xì)土(<5 mm)和5～20 mm，20～75 mm，75～250 mm，250～600 mm和大于600 mm巖石碎片。多數(shù)樣品是無(wú)孔的，通過(guò)置換水，將石頭的重量轉(zhuǎn)化為石頭體積，計(jì)算樣方內(nèi)不同粒徑碎石的體積含量。

1.2.2 水質(zhì)檢測(cè)

每隔5d，投喂后2h（8:00和20:00）在沉淀池取樣監(jiān)測(cè)水質(zhì)，主要檢測(cè)氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、水溫、溶解氧和pH等水質(zhì)參數(shù)。亞硝酸鹽的測(cè)量采用萘乙二胺分光光度法[19]；其他指標(biāo)均使用美國(guó)YSI-6600v2多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)。

1.2.3 工廠(chǎng)化循環(huán)水系統(tǒng)

1.2.3.1 循環(huán)水系統(tǒng)

本試驗(yàn)的工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)主要由養(yǎng)殖池、沉淀池、微濾機(jī)、生物濾器、紫外線(xiàn)消毒裝置、增氧設(shè)備等組成，能去除殘餌糞便、懸浮物、水溶性有害物，還具有消毒、增氧等功能，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 循環(huán)水系統(tǒng)流程圖Fig.1 Schematic diagram of a recirculating aquaculture system in the experiment

養(yǎng)殖池排出的水經(jīng)過(guò)總排水管首先進(jìn)入沉淀池，除去大顆粒污物；再通過(guò)微濾機(jī)去除殘餌、排泄物等懸浮顆粒物；然后進(jìn)入生物濾器（生物膜表面微生物的分解代謝活動(dòng)，將循環(huán)水中的和有機(jī)物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽）進(jìn)行生物處理；再經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)消毒及空氣增氧曝氣后重新回到養(yǎng)殖池。采用鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)沙濾器充氣進(jìn)行增氧。當(dāng)系統(tǒng)需要補(bǔ)充新水時(shí)，首先進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行初步沉淀，然后進(jìn)入微濾機(jī)經(jīng)細(xì)沙及固體物過(guò)濾，進(jìn)入生物濾器，循環(huán)后進(jìn)入循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)。

1.2.3.2 生物濾器功能優(yōu)化

在循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)過(guò)程中，代謝物、糞便和殘餌產(chǎn)生的氨氮、亞硝酸鹽是整個(gè)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中主要的有毒、有害物質(zhì)，也是重點(diǎn)處理的對(duì)象。生物濾器的主要功能是去除水體中的氨氮、硝酸鹽及亞硝酸鹽，利用所填充的濾料為生物載體，表面附著的細(xì)菌硝化及反硝化處理養(yǎng)殖水體，使氨氮、亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化、脫除，達(dá)到凈化養(yǎng)殖水體的目的。試驗(yàn)中使用自行設(shè)計(jì)的雙層浮球生物過(guò)濾器生物處理養(yǎng)殖水體，能夠?qū)舛确謩e維持在1mg/L和0.5mg/L以下。研究表明：利用浮球式生物濾器上附著的硝化和亞硝化細(xì)菌處理氨氮的效果較為理想，但持續(xù)的硝化作用使硝酸鹽不斷積累。硝酸鹽濃度過(guò)高會(huì)引起魚(yú)體色澤和肉質(zhì)下降，毒性不容忽視[20]。本試驗(yàn)為保證循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中水質(zhì)指標(biāo)在魚(yú)類(lèi)正常生長(zhǎng)的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)兩天反沖洗一次生物濾器，同時(shí)給系統(tǒng)補(bǔ)水，以提高生物濾器氨氮轉(zhuǎn)化效率；設(shè)計(jì)日平均換水量約為10%。

1.2.3.3 紫外線(xiàn)殺菌處理

紫外線(xiàn)是一種肉眼看不見(jiàn)的光波，存在于光譜紫端的外側(cè)，殺菌力強(qiáng)、殺菌速度快（通常為0.2～5s）、低成本和不產(chǎn)生任何毒性殘留。紫外線(xiàn)能破壞微生物體細(xì)胞中DNA或RNA分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡或再生性細(xì)胞死亡，不用任何化學(xué)藥物就能殺滅水中的細(xì)菌、病毒以及其他致病體，殺菌效率可達(dá)99.9%[21]，已廣泛應(yīng)用于循環(huán)水處理。本試驗(yàn)中，采用自行設(shè)計(jì)的串聯(lián)式254nm的紫外線(xiàn)消毒設(shè)備，增加了照射時(shí)間，紫外線(xiàn)照射強(qiáng)度為達(dá)到30 000μws./cm2；同時(shí)定期用1%的鹽水對(duì)養(yǎng)殖池進(jìn)行消毒，取得了較好的效果；在8個(gè)月的養(yǎng)殖中，未見(jiàn)哲羅魚(yú)大規(guī)模死亡。

2 結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)殖期間的水質(zhì)狀況

經(jīng)過(guò)5d的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，工廠(chǎng)化養(yǎng)殖過(guò)程中各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均維持穩(wěn)定在魚(yú)類(lèi)正常生長(zhǎng)需求范圍內(nèi)（表2）。主要水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果顯示濃度平均維持在（0.56±0.05）mg/L含量為（0.15±0.05） mg/L平均濃度（41.86±2.62）mg/L，溶解氧維持在8.37～9.45mg/L，pH為8.21～8.63。張宇雷等[22]在全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖羅非魚(yú)Oreochromis Niloticus6個(gè)月，氨氮平均（1.09±0.55）mg/L，亞硝酸鹽平均（0.18±0.15）mg/L，溶解氧為4～9mg/L，pH6.45～7.41，這與本試驗(yàn)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中水質(zhì)相差不大。本試驗(yàn)中養(yǎng)殖哲羅魚(yú)用水為鹽堿水，pH稍高，但整體控制在養(yǎng)殖所需的最佳pH范圍內(nèi)，解決了工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖中水體不斷酸化，需不斷向水體中加堿調(diào)解pH的問(wèn)題。

表2 養(yǎng)殖水體的水質(zhì)Tab.2 Water quality in culture water in the experiment

2.2 魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)

封閉循環(huán)水養(yǎng)殖試驗(yàn)表明，哲羅魚(yú)生長(zhǎng)速度較快，其體質(zhì)量和體長(zhǎng)生長(zhǎng)隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加（圖2），體質(zhì)量隨時(shí)間延長(zhǎng)呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，平均體質(zhì)量由10g增加到360g；試驗(yàn)初期，體長(zhǎng)增加較快，4個(gè)月后，體長(zhǎng)增加的速度減慢，體長(zhǎng)共增加21.3cm。8個(gè)月養(yǎng)殖的成活率為96%，養(yǎng)殖密度達(dá)到31.8kg/m3，肥滿(mǎn)度1.01～1.30。徐浩然等[8]利用流水池塘養(yǎng)殖哲羅魚(yú)，其肥滿(mǎn)度為0.85～1.35，表明利用循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)，魚(yú)體生長(zhǎng)良好。圖3為試驗(yàn)期間哲羅魚(yú)體質(zhì)量（W）與體長(zhǎng)（L）之間的關(guān)系，其回歸方程為：W=0.012L2.9961（R2=0.996），冪指數(shù)為2.9961（近似于3），表明哲羅魚(yú)體長(zhǎng)與體質(zhì)量增長(zhǎng)基本同步，與尹家勝等[16]研究結(jié)果一致。

圖2 哲羅魚(yú)的生長(zhǎng)曲線(xiàn)Fig.2 Growth curve of Hucho Taimen

圖3 體長(zhǎng)與體質(zhì)量之間的關(guān)系Fig.3 Correlation curve between body length and body weight

3 討論

3.1 封閉循環(huán)水養(yǎng)殖哲羅魚(yú)的優(yōu)勢(shì)

目前，哲羅魚(yú)人工養(yǎng)殖以流水式養(yǎng)殖為主，大量消耗水資源，是水資源消耗型生產(chǎn)模式。由于我國(guó)淡水資源的缺乏以及哲羅魚(yú)對(duì)水質(zhì)的特殊要求，限制了哲羅魚(yú)的養(yǎng)殖區(qū)域，導(dǎo)致哲羅魚(yú)不能大面積推廣。封閉循環(huán)水養(yǎng)殖與傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式相比，能夠節(jié)約大量水資源且對(duì)環(huán)境污染小，同時(shí)能夠大幅提高哲羅魚(yú)養(yǎng)殖密度。對(duì)此，許多專(zhuān)家學(xué)者做了大量工作，并取得良好效果。有研究表明，開(kāi)放式養(yǎng)殖虹鱒的水消耗量為每t魚(yú)960～1 440m3/d[23]，封閉循環(huán)水與流水型養(yǎng)殖模式相比，可節(jié)水90%以上，節(jié)地高達(dá)99%，而且通過(guò)污水處理還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好型生產(chǎn)[24]。同時(shí)，工廠(chǎng)化養(yǎng)殖可大幅提高養(yǎng)殖密度，辛乃宏等[25]在海水石斑魚(yú)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的生產(chǎn)應(yīng)用中養(yǎng)殖密度達(dá)到了25kg/m3，Steve等[26]設(shè)計(jì)的北極紅點(diǎn)鮭Salvelinus leucomaenis全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)密度達(dá)到了100～130kg/m3。在本實(shí)驗(yàn)中，生物濾器兩天反沖洗一次，日平均換水量約為10%，養(yǎng)殖密度達(dá)到31.8kg/m3，這表明工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)可成功地應(yīng)用于哲羅魚(yú)養(yǎng)殖，且在養(yǎng)殖用水量與養(yǎng)殖密度方面較傳統(tǒng)的流水式養(yǎng)殖具有較大的優(yōu)勢(shì)。

3.2 系統(tǒng)水處理效果

實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖用水的循環(huán)利用，水質(zhì)處理是關(guān)鍵，要確保水質(zhì)在處理后的溶解氧、固體懸浮物等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最適合魚(yú)類(lèi)健康生長(zhǎng)的要求。根據(jù)有關(guān)研究[27]，循環(huán)水養(yǎng)殖中控制的主要指標(biāo)為：氨氮小于5mg/L、亞硝酸鹽含量小于0.1mg/L、溶解氧大于6mg/L、pH7.0～8.5。曹廣斌等[15]利用循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖虹鱒，循環(huán)水體的氨氮≤0.9 mg/L；亞硝酸鹽≤0.1mg/L；硝酸鹽≤56mg/L，懸浮物≤100mg/L；化學(xué)耗氧量≤12mg/L。本試驗(yàn)中循環(huán)水處理系統(tǒng)效果顯著，其中濃度平均維持在含量為（0.15±0.05）mg/L，平均濃度（41.86±2.62）mg/L，溶解氧維持在8.37～9.45mg/L，pH8.21～8.63。同時(shí)采用自行設(shè)計(jì)的串聯(lián)式254nm的紫外線(xiàn)消毒設(shè)備對(duì)養(yǎng)殖用水進(jìn)行殺菌，照射強(qiáng)度達(dá)到30 000μws./cm2，在8個(gè)月的養(yǎng)殖中，未見(jiàn)哲羅魚(yú)大規(guī)模死亡，取得了較好的效果。

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Culture Trial of Hucho Taimen in an Industrial Recirculating Water System

HAN Shi-cheng,ZHANG Ye,CAO Guang-bin,YIN Jia-sheng,JIANG Shu-yi
（Heilongjiang River Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Harbin 150070,China）

Juvenile Taimen with body weight of（10±3）g was reared in a closed-recirculating water system consisting of 24 tanks of each 1 800mm in diameter×1 000mm in height at water temperature of 15～17℃for about 8 months to explore the main technical parameters of Hucho Taimen culture in the industrial recirculating aquaculture system.Results showed that the juveniles Taimen had good growth in the industrial recirculating aquaculture system at stocking density of up to 31.8 kg/m3,with survival rate of 96%, condition factor of 1.01～1.30,and increase in average body weight by 350 g and in body length by 21.26 cm.The findings that the bio-filter backwash once every another day increases removal efficiency of ammonia;the ultraviolet ray sterilizes closed-recirculating water system effectively.The monitoring revealed that the system showed significant good effect of water treatment,including maintain oflevel at average（1.09±0.55）mg/L（0.15±0.05）mg/L,（41.86±2.62）mg/L,DO 8.37～9.45 mg/L,and pH 8.21～8.63.

Hucho Taimen;recirculating aquaculture;water quality;growth

2016-07-11

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2012BAD25B10）；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（HSY201510）.

韓式成（1974-），男，副研究員，從事漁業(yè)裝備工程研究.E-mail:hljhsc@126.com

1005-3832（2017）01-0001-05

S955

A