南美白對蝦工廠化養(yǎng)殖水環(huán)境變化分析

陳明康　李耕　潘玉洲　李忠紅　任傳麒　申旭東

摘 要：2019年6月至9月于營口對4個南美白對蝦工廠化養(yǎng)殖池水環(huán)境理化因子和微生物環(huán)境的變化特征進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，養(yǎng)殖水體中水溫、pH值、DO在實驗周期內(nèi)的波動較小，COD隨著實驗的進(jìn)行持續(xù)升高。水體中氮、磷營養(yǎng)鹽含量均在較低的濃度范圍內(nèi)波動。NO2-和NO3-變化趨勢高度一致。NO3-是DIN的主要存在形式，平均占比達(dá)60.8%。水體中PO43-的含量變化范圍為0.005～0.180 mg/L。養(yǎng)殖水體Chl-a的變化范圍是37～185 μg/L，整體呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢，峰值出現(xiàn)在8月下旬。水體中弧菌占總異養(yǎng)菌比例均在6%以下。

關(guān)鍵詞：南美白對蝦（Penaeus vannamei）;工廠化養(yǎng)殖;水環(huán)境變化

南美白對蝦，學(xué)名凡納濱對蝦（Penaeus vannamei），原產(chǎn)于南美洲太平洋沿岸水域，于1988年由中國科學(xué)院海洋研究所引入國內(nèi)。由于其耐低鹽、耐高溫、對飼料蛋白質(zhì)需求低、生長迅速等特點(diǎn)，特別受養(yǎng)殖戶青睞，是我國目前對蝦養(yǎng)殖規(guī)模最大的品種[1-2]。目前，其養(yǎng)殖模式主要有土池粗養(yǎng)、工廠化集約養(yǎng)殖、高位池養(yǎng)殖和大棚養(yǎng)殖等[3]。工廠化養(yǎng)殖模式是采用現(xiàn)代養(yǎng)殖技術(shù)，通過控制各項水質(zhì)指標(biāo)來保持養(yǎng)殖環(huán)境的穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到低風(fēng)險、高產(chǎn)出的目的。由于該模式單體水體小，易于操作，受外界氣候環(huán)境影響小，近年來得到了快速發(fā)展。然而，由于工廠化養(yǎng)殖是一種半封閉狀態(tài)的小的生態(tài)系統(tǒng)，養(yǎng)殖過程中會有大量的殘餌糞便等有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生，特別是在養(yǎng)殖的中后期。水泥池水體小，水環(huán)境變化快，其自我調(diào)節(jié)能力又差，所以水質(zhì)調(diào)控是工廠化養(yǎng)殖過程中的關(guān)鍵。本研究對凡納濱對蝦工廠化養(yǎng)殖的各項水環(huán)境因子進(jìn)行了測定與分析，旨在為人工調(diào)控工廠化養(yǎng)殖水環(huán)境提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗地點(diǎn)位于中國水產(chǎn)科學(xué)研究院營口增殖實驗站望?；兀瑢嶒炗贸貫楣S化養(yǎng)殖車間中隨機(jī)選擇的4個養(yǎng)殖池，編號分別為1#、2#、3#、4#，水泥池規(guī)格為6.0 m×4.0 m×1.3 m，棚頂為透明塑料板。實驗用蝦苗為本實驗基地標(biāo)粗蝦苗，規(guī)格為1.3～1.4 cm/尾，每池投放蝦苗8 000尾。蝦苗投放時間為2019年6月5日。

1.2 日常管理

養(yǎng)殖用水為近岸天然海水，經(jīng)過沉淀過濾后使用，蝦池水深1.0 m，鹽度29‰～30‰。池底四周鋪設(shè)有微孔曝氣管，不間斷充氣。池底鋪設(shè)有排污管道，每天可通過換水吸出池底的殘餌及糞便。

前期每天換水10%，之后逐漸增加換水量，后期每天換水量為40%～50%。前期每日投喂飼料8次，后期減少為每日4次，飼料日投喂量約為體質(zhì)量的3%～5%，及時觀察對蝦攝食情況，并對投喂量做出適當(dāng)調(diào)整。定期投放碳源（活力碳），養(yǎng)殖過程中使用復(fù)合益生菌制劑（利菌多）進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié)。以上產(chǎn)品均購自廣州利洋水產(chǎn)科技股份有限公司。

1.3 水環(huán)境因子的測定

定期對實驗池水環(huán)境因子進(jìn)行測定，測定時間為2019年6月20日、7月10日、7月30日、8月19日、9月10日、9月30日的上午10：00。測定項目主要包括溫度、pH值、化學(xué)需氧量（COD）、溶解氧（DO）、營養(yǎng)鹽（氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽）、葉綠素a（Chl-a）及弧菌占總異養(yǎng)菌比例。溫度、pH值、溶解氧現(xiàn)場使用YSI ProPlus手持式多參數(shù)水質(zhì)分析儀進(jìn)行測定，化學(xué)需氧量、營養(yǎng)鹽和葉綠素a使用采水器采集實驗池四角及中間5個位置的次表層水，混勻后帶回實驗室按照國家標(biāo)準(zhǔn)HJ 828-2017和GB 17378-2007規(guī)定的方法進(jìn)行測定。弧菌數(shù)和總異養(yǎng)菌數(shù)用平板培養(yǎng)計數(shù)法進(jìn)行計數(shù)后（弧菌采用TCBS固體培養(yǎng)基，總異養(yǎng)菌采用2216E固體培養(yǎng)基），計算弧菌占總異養(yǎng)菌比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel和SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將水環(huán)境因子的變化情況用折線圖表示，并對部分水環(huán)境因子采用t檢驗表示其是否有顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 對蝦產(chǎn)量

2019年10月1日四個實驗池養(yǎng)殖周期結(jié)束，四個實驗池共收獲對蝦645.50 kg，平均單產(chǎn)為6.72 kg/m2（表1）。飼料系數(shù)為1.20。

2.2 水溫

圖1為各實驗池實驗期間的水溫變化情況?？梢钥闯?，整個實驗過程中4個養(yǎng)殖池水溫變化范圍為26.2～31.8 ℃，呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，在8月下旬達(dá)到峰值。2.3 pH值

4個實驗池水體的pH值變化如圖2所示，其在實驗周期內(nèi)的變化范圍是7.2～8.9，前期呈上升趨勢，到7月30日達(dá)到最高，之后總體呈下降趨勢。這是由于工廠化養(yǎng)殖前期，在溫度、光照、營養(yǎng)鹽等條件適宜時，藻類大量繁殖，使pH值升高。而在養(yǎng)殖后期，由于投飼量和蝦的代謝量的增大，水中有機(jī)物含量升高，導(dǎo)致pH值下降。

2.4 化學(xué)需氧量

化學(xué)需氧量是水體中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量，是一個重要有機(jī)物含量參數(shù)，如圖3所示，實驗池水體的化學(xué)需氧量變化范圍為1.59～6.38 mg/L，4個實驗池的變化趨勢相似且無顯著差異（P >0.05），在整個實驗周期內(nèi)持續(xù)升高。

2.5 溶解氧

如圖4所示，實驗池水體的溶解氧變化范圍為5.89～7.34 mg/L，4個實驗池具有相同的變化趨勢，由于是24 h不間斷充氣，養(yǎng)殖池水體中溶解氧含量基本穩(wěn)定，養(yǎng)殖前期溶解氧稍高于養(yǎng)殖后期，可能是由于養(yǎng)殖后期投餌量和蝦的代謝量的增大，水中有機(jī)物含量升高，導(dǎo)致耗氧量升高。

2.6 營養(yǎng)鹽

圖5至圖8為各實驗池水體中氨氮（NH4+）、亞硝酸鹽（NO2-）、硝酸鹽（NO3-）和活性磷酸鹽（PO43-）在實驗過程中的變化情況?？梢钥闯觯琋H4+、NO2-、NO3-、PO43-的含量都在較低的濃度范圍內(nèi)波動。如圖5所示，NH4+的含量變化范圍是0.006～0.076 mg/L，在養(yǎng)殖中期，3#池NH4+的含量顯著高于1#、2#、4#池（P<0.05）。NO2-和NO3-的含量變化范圍是0.002～0.432 mg/L（圖6）、0.01～1.02 mg/L（圖7），在6月20日和7月10日，NO2-和NO3-的含量都極低，隨著養(yǎng)殖的進(jìn)行，NO2-和NO3-的含量呈現(xiàn)先升高后降低的相似趨勢，并在8月19日達(dá)到峰值，NO2-和NO3-的含量最高值均出現(xiàn)在4#池，而且顯著高于其它3個實驗池（P<0.05）。由圖8可以看出，PO43-的含量變化范圍為0.005～0.180 mg/L，4個實驗池總體呈現(xiàn)先升高在降低的變化趨勢，峰值也出現(xiàn)在8月19日。4個實驗池PO43-的含量均無顯著差異（P>0.05）。

2.7 葉綠素a

在整個實驗過程中，4個實驗池水體的水色變化基本保持一致，養(yǎng)殖初期呈現(xiàn)黃綠色，之后顏色逐漸加深變?yōu)榫G色，隨著實驗的進(jìn)行，4個實驗池的水體顏色均變?yōu)樯詈稚?，直到實驗結(jié)束。如圖9所示，養(yǎng)殖周期內(nèi)，養(yǎng)殖水體Chl-a的變化范圍是37～185 μg/L，整體呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢，峰值出現(xiàn)在8月19日，之后由于水溫降低，換水量加大而明顯下降。

2.8 弧菌占比

弧菌是在進(jìn)海口、淺海區(qū)域內(nèi)最常見的細(xì)菌之一，是一種條件致病菌，該病菌對于對蝦生長繁殖危害非常嚴(yán)重[4]，因此對蝦弧菌病的防控就尤為重要。通過細(xì)菌培養(yǎng)計數(shù)，得到弧菌占總異養(yǎng)菌的比例如圖10所示，弧菌占比變化范圍為0%～5.7%，除8月19日3#池弧菌占比達(dá)到5.7%外，其余都低于3%，在8月19日監(jiān)測后，通過大量換水，投放優(yōu)肽（購于廣州利洋水產(chǎn)科技股份有限公司，主要成分為蛭弧菌），使弧菌占總異養(yǎng)菌的比例進(jìn)一步降低。

3 討論

在對蝦養(yǎng)殖中，水環(huán)境的好壞直接關(guān)系著對蝦的生長發(fā)育，如果水環(huán)境中的某些指標(biāo)超出了對蝦的耐受范圍，輕者不能正常生長發(fā)育，重則可能導(dǎo)致對蝦的大量死亡，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而工廠化養(yǎng)殖是一個半封閉的生態(tài)系統(tǒng)，人為的調(diào)控水環(huán)境因子就顯得尤為重要。

水溫是諸多水環(huán)境因子中最為重要的因子之一，它不僅能直接影響對蝦的代謝、生長和存活等，而且還能通過影響溶解氧等其它水環(huán)境因子以及物質(zhì)與能量循環(huán)間接地影響對蝦的生長存活。王吉橋等指出，南美白對蝦的適應(yīng)水溫為13～40 ℃，最適水溫為23～30 ℃[5]。本研究中，水溫在8月下旬以后下降較快，但尚在對蝦的最適水溫范圍內(nèi)，而進(jìn)入10月份以后營口地區(qū)水溫下降更為明顯，對蝦生長緩慢，可通過物理方法對池水進(jìn)行升溫處理，但這也將增加養(yǎng)殖成本。

鄭振華等研究發(fā)現(xiàn)，凡納濱對蝦在pH值不同幅度（4.0～9.4）的周期性的刺激下，其生長受到明顯影響[6]，而南美白對蝦在pH值 7.3～8.6的弱堿性水中生活較好[7]，本研究中，pH值的變化范圍為7.2～8.9，基本處于最佳pH值范圍內(nèi)。盡管工廠化養(yǎng)殖水環(huán)境的pH值在短時間內(nèi)可以通過換水、充氣、酸堿中和等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是難以長時間地控制其變化趨勢和幅度[8]。

有研究表明，低溶解氧會使凡納濱對蝦生長受到抑制，死亡率升高;而超飽和溶解氧則能夠促進(jìn)對蝦的餌料轉(zhuǎn)化效率，保證其存活率[9]。而且不同的養(yǎng)殖階段，南美白對蝦對水體溶解氧的需求不同，具體是隨著對蝦個體增大，耗氧量增加而耗氧率降低[10]。但在工廠化養(yǎng)殖過程中，由于養(yǎng)殖水體是24 h不間斷充氣，使水體中的溶解氧含量一直維持在相對較高的水平，受天氣影響較小，是可以完全受人為控制的。

氨氮是對蝦養(yǎng)殖水環(huán)境中主要的污染物。養(yǎng)殖水體中的氨氮會發(fā)生硝化作用消耗水中溶解氧[11]。而且氨氮對對蝦具有很強(qiáng)的毒性，是蝦病的重要誘發(fā)因子。熊大林等的研究表明，急性氨氮脅迫對凡納濱對蝦腸道免疫功能相關(guān)指標(biāo)影響顯著，對其腸道免疫防御系統(tǒng)有明顯的損傷作用[12]。Hargreaves的研究表明[13]，生物絮團(tuán)對氨氮的轉(zhuǎn)化速率要高于硝化作用速率，而生物絮團(tuán)中轉(zhuǎn)化氨氮的主要成員就是異養(yǎng)細(xì)菌。因此，可通過向水體中補(bǔ)充碳源和益生菌，形成以異養(yǎng)菌為主的養(yǎng)殖系統(tǒng)，進(jìn)而降低氨氮含量[14]。本研究中，正是定期補(bǔ)充碳源和益生菌，使4個實驗池水體的氨氮含量一直處于較低水平。

亞硝酸鹽同氨氮一樣是養(yǎng)殖水體中主要的監(jiān)控污染指標(biāo)，特別是夏季高溫時，養(yǎng)殖水體中容易積累較高濃度的亞硝酸鹽。有研究表明，在海水pH值8.15、水溫27℃、鹽度20.0‰的條件下，亞硝酸鹽對南美白對蝦的安全濃度為5.551 mg/L[15]。硝酸鹽是DIN的主要存在形式，本研究中，硝酸鹽占DIN的平均比率達(dá)60.8%。通常認(rèn)為，硝酸鹽在一定濃度范圍內(nèi)對水產(chǎn)動物無毒害，漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等國標(biāo)也未對其進(jìn)行限制。但較高濃度硝酸鹽（>150 mg/L）能對南美白對蝦的生長不利，高濃度硝酸鹽（>600 mg/L）則能引起南美白對蝦死亡[16]。工廠化養(yǎng)殖中，硝酸鹽將隨養(yǎng)殖時間增加而積累，濃度逐漸增大。因此高濃度硝酸鹽對南美白對蝦的毒害作用也不容忽視，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行調(diào)控。亞硝酸態(tài)氮是氨態(tài)氮和硝酸態(tài)氮之間的一種中間氧化狀態(tài)，它可以作為氨態(tài)氮的氧化和硝酸態(tài)氮的還原的一種中間過渡形態(tài)，在自然條件下，這兩種過程受微生物的作用而活化[11]，若中間任一過程不能順利進(jìn)行，都有可能增加亞硝酸鹽的積累。

在南美白對蝦養(yǎng)殖過程中，微藻發(fā)揮著重要作用，其可通過自身進(jìn)行光合作用不斷向水體中輸送養(yǎng)分和有機(jī)物，特別是養(yǎng)殖初期，微藻是對蝦重要的開口餌料;同時通過光合作用提高水體中的溶解氧含量，還能加速養(yǎng)殖水體中還原性有害物質(zhì)的氧化過程，起到凈化水環(huán)境的作用。另外，微藻對養(yǎng)殖水體水色、透明度也有著重要的影響[17]。例如本研究中，養(yǎng)殖初期實驗池水色呈黃綠色后變?yōu)榫G色，水體中可能以綠藻為主，而后期養(yǎng)殖水體水色變?yōu)楹稚?，是由于硅藻大量繁殖成為了?yōu)勢藻類。但是藻類也是一把雙刃劍，好的藻類有利于養(yǎng)殖的順利進(jìn)行，而有害藻類則可能導(dǎo)致養(yǎng)殖的失敗，因此，在工廠化養(yǎng)殖中，應(yīng)隨時監(jiān)控養(yǎng)殖水體的水色變化。

異養(yǎng)菌是養(yǎng)殖水體中的分解者，對于同化無機(jī)離子、調(diào)控水質(zhì)起到重要作用[18]。而大部分弧菌都被認(rèn)為是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的致病菌，當(dāng)水環(huán)境惡化、對蝦免疫力降低時，容易發(fā)生弧菌感染，從而引起對蝦爛尾病、紅體病等細(xì)菌性疾病[19-20]。不同種類和數(shù)量的異養(yǎng)菌在養(yǎng)殖環(huán)境中扮演著有益菌或致病菌等不同角色[21]。當(dāng)有益菌大量繁殖成為優(yōu)勢菌群時，致病菌的生長繁殖就會受到抑制。本研究中，在整個實驗周期里，定期使用益生菌制劑，很好地控制了弧菌的生長繁殖，在整個養(yǎng)殖周期中，弧菌占總異養(yǎng)菌比例都在6%以下。

總之，南美白對蝦工廠化養(yǎng)殖的水環(huán)境，是一個非常活躍的半封閉的簡單的生態(tài)系統(tǒng)，其物質(zhì)和能量循環(huán)渠道較少，但是通過正確及時的人為調(diào)控，控制水環(huán)境中理化因子和微生物的相對穩(wěn)定，打造適合對蝦生長的水環(huán)境，可以達(dá)到低風(fēng)險、高產(chǎn)出的目的。

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Analysis of water environment variations for industrialized Penaeus vannamei culture system

CHEN MingKang，LI Geng，PAN YuZhou，LI ZhongHong，REN ChuanQi，SHEN XuDong

（Yingkou Enhancement and Experiment Station，Chinese Academy of Fishery Sciences，Yingkou 115004，China）

Abstract：The features of water environment variations were analyzed in 4 industrialized Penaeus vannamei culture ponds.The results showed that the fluctuation of temperature，pH and dissolved oxygen content in the culture water was less.Chemical oxygen demand continued to increase in the experiment.The range of nutrient content fluctuation was at low levels in the water.The trend of NO2- and NO3- was highly consistent.NO3- was the major form of DIN， which had average proportion of 60.8%.The content of PO43- ranged from 0.005 mg/L to 0.180 mg/L in the culture water.The content of Chl-a ranged from 37 μg/L to 185 μg/L，which showed a trend of increasing first and then decreasing，and the peak appeared in late August.Proportions of Vibrio in total heterotrophic bacteria were less than 6%.

Key words：Penaeus vannamei; industrialized culture system; water environment variation

（收稿日期：2020-09-18）

基金項目：中國水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金資助（海水蝦類規(guī)?；庇夹g(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊項目）。

作者簡介：陳明康（1993 -），男，碩士，助理工程師，研究方向：水產(chǎn)增養(yǎng)殖。E-mail： chenmingkang@foxmail.com。

通信作者：李耕（1968 -），男，高級工程師，研究方向：水產(chǎn)動物遺傳育種與繁殖。E-mail： mdlg124@163.com。