陸基封閉式循環(huán)水系統(tǒng)全雌三倍體虹鱒幼魚養(yǎng)殖效果分析

文/楊茂源 王尚 孫建 伍仕焱 李梅

隨著社會(huì)發(fā)展，傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，對(duì)水資源的浪費(fèi)和污染問(wèn)題日益凸顯，封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式因其節(jié)水、高產(chǎn)、安全可靠的養(yǎng)殖優(yōu)勢(shì)得到推廣。該模式在技術(shù)密集型歐美國(guó)家較為常見(jiàn)，通過(guò)不斷地實(shí)踐探索和設(shè)計(jì)理念推新，已演化出系統(tǒng)集成性更高，生物處理水平更加高效穩(wěn)定的循環(huán)水系統(tǒng)。近年來(lái)我國(guó)的循環(huán)水產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展起來(lái)，但高密度封閉式循環(huán)水大規(guī)模養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)相關(guān)記錄較少，多為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模養(yǎng)殖記錄。額河生態(tài)養(yǎng)殖公司具有五年的高密度封閉式循環(huán)水三倍體虹鱒養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，養(yǎng)殖記錄詳實(shí)。本文對(duì)幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)，為高密度循環(huán)水養(yǎng)殖模式中魚類生長(zhǎng)、水質(zhì)變化、系統(tǒng)生物處理能力的研究和養(yǎng)殖效果評(píng)估提供借鑒。

一、背景介紹

（一）三倍體虹鱒養(yǎng)殖

虹鱒是世界主要的冷水性養(yǎng)殖魚類，在我國(guó)已有60多年的養(yǎng)殖歷史。三倍體虹鱒與二倍體虹鱒相比，因性腺不能發(fā)育，從而減少性腺發(fā)育導(dǎo)致的能量損耗，避免了其產(chǎn)卵期高死亡率及肉質(zhì)品質(zhì)下降等養(yǎng)殖問(wèn)題，同時(shí)又縮短了養(yǎng)殖周期，因商品魚個(gè)體大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高而備受青睞。

常用的虹鱒的三倍體制備技術(shù)有電休克法等物理方法和化學(xué)制劑誘導(dǎo)方法，在我國(guó)的黑龍江、甘肅等研究單位均有針對(duì)性研究。目前國(guó)內(nèi)養(yǎng)殖的全雌三倍體虹鱒卵大多來(lái)自丹麥、挪威和美國(guó)等國(guó)家進(jìn)口，主要原因是其親魚優(yōu)勢(shì)性狀穩(wěn)定，不受季節(jié)影響全年可供應(yīng)魚卵，但價(jià)格略貴，預(yù)訂和運(yùn)輸周期較長(zhǎng)。

（二）封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式

封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式是采用物理過(guò)濾、生物降解、化學(xué)處理等方法和水處理設(shè)施將養(yǎng)殖排放水處理后實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，通過(guò)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖管理技術(shù)，對(duì)養(yǎng)殖過(guò)程的水質(zhì)、飼料投喂和病害防控等進(jìn)行人工調(diào)控干預(yù)，為養(yǎng)殖品種提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、安全可靠的集約化養(yǎng)殖模式。其特點(diǎn)是養(yǎng)殖環(huán)境可控，封閉式養(yǎng)殖環(huán)境生物疾病感染機(jī)率小，單位水體養(yǎng)殖密度高、產(chǎn)量高，養(yǎng)殖全過(guò)程都可以采用機(jī)械化或自動(dòng)化操作，管理、收獲、質(zhì)量安全等可控。

二、材料與方法

（一）基本情況

額河循環(huán)水幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)是全封閉式冷水魚高密度養(yǎng)殖系統(tǒng)，于2012年開(kāi)工建設(shè)，2014年11月建設(shè)完成。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)各設(shè)備和材料全由丹麥進(jìn)口，并由丹麥比隆水產(chǎn)服務(wù)公司全程安裝、調(diào)試和試運(yùn)行。整個(gè)車間系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和PLC進(jìn)行全程自動(dòng)化控制。幼魚車間（見(jiàn)圖1）由水處理系統(tǒng)和19個(gè)玻璃鋼魚池組成（有10個(gè)直徑2.3m的玻璃缸魚池和9個(gè)直徑4.5m玻璃鋼魚池）。

（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水處理系統(tǒng)由鼓式（機(jī)械）過(guò)濾、生物過(guò)濾、滴濾、紫外線過(guò)濾和供氧系統(tǒng)（氧錐供氧和緊急供氧）組成。在幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)中溫度控制在16℃，pH值控制在7.5，總水體288m3，設(shè)計(jì)最大養(yǎng)殖密度80kg/m3。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)所運(yùn)用的水處理系統(tǒng)為五級(jí)處理方式，分別為機(jī)械過(guò)濾、固定床生物過(guò)濾、紫外線過(guò)濾、移動(dòng)床生物過(guò)濾器和滴濾過(guò)濾。

養(yǎng)殖系統(tǒng)循環(huán)導(dǎo)流見(jiàn)圖2。

（三）養(yǎng)殖管理

魚苗進(jìn)入幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)的期初規(guī)格在10 g/尾～13g/尾，在達(dá)到150g/尾后轉(zhuǎn)出系統(tǒng)，進(jìn)入成魚養(yǎng)殖系統(tǒng)。幼魚會(huì)根據(jù)養(yǎng)殖密度、水質(zhì)等情況分池喂養(yǎng)，養(yǎng)殖周期75天～115天，養(yǎng)殖期間平均密度在30kg/m3，最大密度69kg/m3。

養(yǎng)殖過(guò)程中不斷分級(jí)和分池（圖3）。

C2階段，在2個(gè)直徑為2.3m的魚池養(yǎng)殖，單個(gè)魚池4m3，養(yǎng)殖規(guī)格由期初10g/尾，長(zhǎng)成為25g/尾。

C3階段，在4個(gè)直徑為2.3m的魚池養(yǎng)殖，單個(gè)魚池4m3，養(yǎng)殖規(guī)格由期初25g/尾，長(zhǎng)成為75g/尾。

C4階段-C5階段，由8個(gè)直徑為2.3m的魚池養(yǎng)殖，轉(zhuǎn)入直徑4.5m魚池養(yǎng)殖（見(jiàn)圖4），單個(gè)魚池16m3，根據(jù)存池生物量和密度，使用3個(gè)～9個(gè)魚池不等。養(yǎng)殖規(guī)格由期初75g/尾，長(zhǎng)成為150g/尾～200g/尾，轉(zhuǎn)出。

魚卵質(zhì)量?jī)?yōu)良，采用相同投喂率，在幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況下，其由小規(guī)格長(zhǎng)成目標(biāo)規(guī)格所用時(shí)間幾近相同（見(jiàn)表2）。

1.水源：車間養(yǎng)殖用水是淡水，水源來(lái)自水庫(kù)。特點(diǎn)是水硬度高（300），pH偏高（7.5）。

表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 養(yǎng)殖周期

表3 飼料組成成分

2.苗種：養(yǎng)殖品種是丹麥AquaSearch公司提供的全雌三倍體虹鱒，經(jīng)孵化系統(tǒng)和開(kāi)口喂食系統(tǒng)培育后，去除畸形，篩選具備生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的優(yōu)質(zhì)魚苗。

3.飼料：投喂飼料是循環(huán)水專用鮭鱒魚飼料，屬于膨化顆粒配合高能飼料。隨著魚苗生長(zhǎng)，飼料中粗蛋白含量逐漸下降，脂肪添加量漸漸上升。粒徑包含?1.5mm、?2.0mm、和?3.0mm。表3取粒徑?1.3mm飼料成分展示。

4.添加劑：調(diào)節(jié)水質(zhì)所用的添加劑均為食品級(jí)，只有碳酸氫鈉（小蘇打）和氯化鈉（食用鹽）。

（四）水質(zhì)檢測(cè)及分析方法

除水質(zhì)、溶氧、pH等指標(biāo)由系統(tǒng)PLC實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制外，每日手持儀器對(duì)比檢測(cè)一次。每日系統(tǒng)檢測(cè)等水質(zhì)指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)調(diào)整換水量。每周對(duì)養(yǎng)殖池出水、生物濾床前端和后端、魚池進(jìn)水進(jìn)行檢測(cè)，用來(lái)判斷分析生物濾床的處理能力。

氨氮、亞硝酸鹽檢測(cè)使用德國(guó)默克牌分光光度計(jì)，其余指標(biāo)檢測(cè)使用固定式/手持式丹麥歐式卡牌檢測(cè)儀。

三、結(jié)果與分析

幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)完整記錄的養(yǎng)殖批次有15批次，13批全雌三倍體虹鱒，其中B10批次為大西洋鮭，B15批次是哲羅鮭。在整個(gè)幼魚養(yǎng)殖周期，會(huì)間隔15天進(jìn)行一次稱重打樣，參考水質(zhì)情況觀察幼魚生長(zhǎng)并分析原因。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)作圖采用Excel軟件。

（一）生長(zhǎng)情況

系統(tǒng)于2015年4月開(kāi)始運(yùn)行，考慮到生物床細(xì)菌培養(yǎng)，在5月將B1（第1批）轉(zhuǎn)入幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖。

圖5顯示了由期初的10g/尾長(zhǎng)至150g/尾的生長(zhǎng)曲線，短短在100天內(nèi)的時(shí)間，魚苗展現(xiàn)出非常明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，大大縮短了養(yǎng)殖周期，并且是不受季節(jié)影響的連續(xù)養(yǎng)殖。整個(gè)幼魚養(yǎng)殖周期的成活率≥95%，平均FCR餌料數(shù)0.94（圖7）。

特別指出的是，由圖5明顯看出，B1-B6的6個(gè)批次，到達(dá)150g的時(shí)間均在75天內(nèi)，B7-B14時(shí)間在100天左右。B1-B6采用飽食投喂策略，投喂率高于飼料廠商推薦值（表4），B7-B14采用了小于或等于推薦值的日投喂率。

根據(jù)養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，如果單純的使用餌料系數(shù)指標(biāo)，當(dāng)優(yōu)中選優(yōu)的養(yǎng)殖淘汰機(jī)制，淘汰數(shù)量較多時(shí)，經(jīng)濟(jì)餌料系數(shù)和生物餌料系數(shù)差異巨大，會(huì)影響對(duì)生長(zhǎng)情況的判斷。故我們用特定生長(zhǎng)率來(lái)推算間隔15天后將要達(dá)到的養(yǎng)殖規(guī)格，用來(lái)及時(shí)調(diào)整投喂策略；同時(shí)和不同批次之間做比較，排除其他干擾因素，如種質(zhì)資源問(wèn)題。

表4 推薦日投喂率

在養(yǎng)殖前期，規(guī)格較小，特定生長(zhǎng)速率高4.5%～6%（圖6），特別提出的是，間隔時(shí)間越短，推算的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，當(dāng)養(yǎng)殖天數(shù)小于30天，推算誤差小于3g；當(dāng)養(yǎng)殖天數(shù)大于30天，推算誤差大于3g。

（二）水質(zhì)情況

系統(tǒng)溫度設(shè)定值（16±0.2）℃，溶氧設(shè)定值（9.5±0.2）mg/L，pH值（7.5±0.5），堿度≥100，各項(xiàng)設(shè)定值均能在設(shè)定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

系統(tǒng)日換水率10%，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，但其中氨氮不高于0.2mg/L，亞硝酸鹽不高于0.5mg/L，表明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。近300m3的養(yǎng)殖水體日換水率只有10%，且長(zhǎng)期保持高負(fù)荷高密度養(yǎng)殖，幼魚依然能健康且快速生長(zhǎng)，可見(jiàn)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)處理的穩(wěn)定與高效。

在系統(tǒng)289m3養(yǎng)殖水體，幼魚存池量10噸的情況下，飼料投喂量0～100kg時(shí)，系統(tǒng)水處理能力完全可控，投飼量100kg～130kg時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)攀升，系統(tǒng)水處理能力基本可控，到達(dá)150kg后不可控。

（三）生物床處理能力分析

2.生物床對(duì)氨氮和亞硝酸鹽的處理能力有較大差距。生物床對(duì)氨氮的平均處理能力為53.4%，對(duì)亞硝酸鹽處理能力僅為5.2%，表明硝化細(xì)菌群落生長(zhǎng)較好，硝化反應(yīng)良好，硝化反應(yīng)的進(jìn)一步硝化過(guò)程，對(duì)處理能力不足。硝酸鹽水平一直保持在250mg/L左右，跟隨換水量的大小浮動(dòng)。

3.影響因素：溶氧DO、pH、堿度和溫度。硝化反應(yīng)是個(gè)耗氧反應(yīng)，水體中的溶氧量DO長(zhǎng)期保持在7mg/L以上，按照硝化反應(yīng)的影響因素，氧容量越高，硝化反應(yīng)越劇烈；在此期間，pH值7.5浮動(dòng)范圍不大，故不談?wù)撈溆绊?，但是若是pH升高，亞硝酸鹽毒性增加，對(duì)魚的生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生影響。

水體溫度16℃，堿度≥100，且保持恒定，穩(wěn)定的溫度與堿度有利于硝化反應(yīng)正向進(jìn)行，系統(tǒng)堿度使用碳酸氫鈉（NaHCO3）控制。

（四）養(yǎng)殖密度

循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖，密度高于傳統(tǒng)流水養(yǎng)殖模式。魚苗初轉(zhuǎn)入幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)密度相對(duì)較小，保持在25kg/m3；期間隨著養(yǎng)殖規(guī)格的增大，養(yǎng)殖密度也逐步增大，在到達(dá)最高養(yǎng)殖密度69kg/m3時(shí)，出現(xiàn)生長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，魚背鰭發(fā)白等現(xiàn)象。多次養(yǎng)殖總結(jié)發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖密度保持在35kg/m3～40kg/m3區(qū)間，系統(tǒng)穩(wěn)定，幼魚能快速生長(zhǎng)。

（五）魚病防控

在整個(gè)幼魚養(yǎng)殖周期，C2至C3階段成活率達(dá)95%，C4至C5階段，成活率達(dá)98%。因系統(tǒng)封閉內(nèi)循環(huán)，外界感染源相對(duì)較少，無(wú)病毒性魚病發(fā)生，也無(wú)暴發(fā)性細(xì)菌魚病發(fā)生，腸炎、出血、爛鰓等疾病也極少發(fā)生。

在個(gè)別死亡魚體中檢測(cè)出殺鮭氣單胞菌，但無(wú)暴發(fā)情況出現(xiàn)。

在營(yíng)養(yǎng)性魚病方面，因前期飽食投喂策略，出現(xiàn)過(guò)營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩導(dǎo)致魚苗發(fā)生肝膽綜合征，腹腔內(nèi)油脂積累，內(nèi)臟占比一度高達(dá)18%，在降低投喂率后再無(wú)該情況出現(xiàn)。

四、結(jié)論與探討

（一）結(jié)論

以大規(guī)模養(yǎng)殖為目的的高密度封閉式循環(huán)水虹鱒幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的養(yǎng)殖優(yōu)勢(shì)。特點(diǎn)是養(yǎng)殖周期短且連續(xù)，生長(zhǎng)速率快，成活率高，餌料系數(shù)低，水處理工藝高度集約化，節(jié)水高效，流程可控。系統(tǒng)恒溫16℃，保持密度35kg/m3，水質(zhì)穩(wěn)定維持在氨氮≤0.2mg/L，亞硝酸鹽≤0.5mg/L，平均FCR餌料系數(shù)0.94，成活率≥95%，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，值得借鑒推廣。

（二）探討

1.載魚量分析

在本系統(tǒng)中，日換水率保持在10%，密度保持35kg/m3以下，養(yǎng)殖是安全且高效的。在我們5年的養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)中，這個(gè)密度值還具有上升空間，在密度50kg/m3～60kg/m3的區(qū)間，依然能保持著一個(gè)快速生長(zhǎng)趨勢(shì)，規(guī)格差異也不大，但考慮到動(dòng)物福利和后期商品魚外觀的影響，我們選擇采用了更加科學(xué)的養(yǎng)殖密度。

2.高溶氧對(duì)氨氮、亞鹽的影響

本系統(tǒng)致力于將水質(zhì)保持在氨氮≤0.2mg/L，亞硝酸鹽≤0.5mg/L的指標(biāo)內(nèi)，一般情況下，高于這個(gè)值會(huì)出魚苗現(xiàn)死亡增多的現(xiàn)象；但本系統(tǒng)出現(xiàn)超標(biāo)運(yùn)行的情況，魚苗死亡并未增加，生長(zhǎng)也未受阻。這可能與系統(tǒng)溶氧值長(zhǎng)期保持在9mg/L的飽和值有關(guān)，在此經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，可以考慮適當(dāng)提高系統(tǒng)氨氮、亞鹽控制的閾值。

3.種質(zhì)資源

夏季魚卵和冬季魚卵的質(zhì)量差異大。夏季卵多畸形，癥狀是脊柱彎曲，頭部背部膨大，尾部生長(zhǎng)的速度與整個(gè)軀干脫節(jié)，但畸形數(shù)量不超過(guò)總體的10%?；温言陴B(yǎng)殖后期的成魚階段尤為明顯，具體表現(xiàn)在魚體長(zhǎng)不大或頭大尾巴小。故選擇種質(zhì)資源豐富的魚卵供應(yīng)商和優(yōu)質(zhì)冬季卵可以降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)和成本。

4.投喂策略

在幼魚階段的飽食投喂策略會(huì)讓養(yǎng)殖數(shù)據(jù)非常好看，但實(shí)際內(nèi)臟占比偏高，會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖后期成魚大量死亡，腹部膨大，油脂超標(biāo)，商品魚規(guī)格不整齊，所以投喂策略應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整。但幼魚階段飽食投喂，快速達(dá)到合適轉(zhuǎn)出規(guī)格，轉(zhuǎn)入成魚系統(tǒng)后再使用合適的投喂率養(yǎng)殖，其效果如何仍值得探究。

5.設(shè)備維護(hù)

國(guó)外設(shè)備優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)兩極分化。優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，但缺點(diǎn)也很突出，設(shè)備非國(guó)標(biāo)，維護(hù)、維修和更換需要配套的進(jìn)口材料，運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，價(jià)格昂貴。

如果使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備更換替代還需要考慮其與控制系統(tǒng)PLC的連接，硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)兼容性。所以國(guó)產(chǎn)設(shè)備要在硬件能力提升的同時(shí)，更加注重開(kāi)發(fā)與之配套的自動(dòng)化控制軟件系統(tǒng)。