蝦池微藻的定向培育進(jìn)展

黃翔鵠，李 峰

（1.廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，湛江524088；2.廣東省藻類養(yǎng)殖與應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，湛江524025）

近年來，我國對蝦養(yǎng)殖技術(shù)越來越成熟，集約化程度不斷提高，產(chǎn)量也逐年增長。對蝦集約化養(yǎng)殖程度愈高，池塘負(fù)荷愈重，污染物質(zhì)的大量積累超出環(huán)境自凈能力，致使養(yǎng)殖環(huán)境惡化。然而，大量換水和頻繁消毒的方式亦造成環(huán)境污染、病原傳播，加劇病害暴發(fā)和流行，直接影響對蝦產(chǎn)品質(zhì)量安全［1］，進(jìn)而影響國內(nèi)和出口市場。因此，對蝦養(yǎng)殖環(huán)境的好壞已成為對蝦養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵。

微藻是對蝦養(yǎng)殖水體環(huán)境中的重要組成部分，對維持養(yǎng)殖系統(tǒng)的生態(tài)平衡、加速物質(zhì)循環(huán)和凈化養(yǎng)殖環(huán)境發(fā)揮著極為重要的作用，也與蝦的產(chǎn)品質(zhì)量安全密切相關(guān)［2?3］。研究表明，通過人工科學(xué)構(gòu)建良性的微藻群落，不但可以有效降低氮污染，改善水環(huán)境，還能減少養(yǎng)殖污染，實(shí)現(xiàn)對蝦的綠色生態(tài)養(yǎng)殖［4?5］。微藻的定向培育是實(shí)現(xiàn)人工科學(xué)構(gòu)建蝦塘良性微藻群落的主要技術(shù)手段，是根據(jù)養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)調(diào)控和對生物餌料的需要，在池塘或水泥池中培育經(jīng)選育有益微藻而獲得特定微藻群落和藻相的技術(shù)［6］。作為一種綠色、生態(tài)、健康和成本低廉的蝦池環(huán)境水質(zhì)改良方法，微藻定向培育技術(shù)已在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。本文從微藻種類的選擇、池塘養(yǎng)殖模式選擇以及池塘微藻定向培育技術(shù)等方面進(jìn)行介紹，以期為微藻定向培育技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供借鑒與參考。

1 微藻種類的選擇

由于對蝦池塘中的微藻種類繁多，不同微藻在溶解性氮的選擇性吸收、環(huán)境的適應(yīng)性以及種群增長速率與維持時間等方面差異較大，因此，選擇合適的微藻種類對池塘微藻定向培育的成敗至關(guān)重要，通?？紤]以下幾個方面。

1.1 微藻來源選擇

在蝦池水體中定向培育微藻，首先要考慮的是定向培育的微藻是否能夠適應(yīng)本地區(qū)的氣候、溫度、光照、水環(huán)境等條件。本土微藻由于經(jīng)過長期的自然選擇，已經(jīng)適應(yīng)了本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境并能夠正常生長，有利于發(fā)揮其正常的生態(tài)學(xué)功能，因此，對蝦池塘定向培育的微藻應(yīng)該優(yōu)先考慮本土微藻。

1.2 微藻對溶解性氮的吸收選擇性

氨氮、硝酸鹽氮和尿素等溶解性氮是蝦池水體中氮存在的主要形式，其中氨氮、亞硝酸鹽氮是養(yǎng)殖水體中主要的有毒含氮污染物，對對蝦具有明顯的毒害，是引起對蝦發(fā)病的主要原因之一［7?8］。微藻在蝦池生態(tài)系統(tǒng)中作為物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的主體，可通過光合作用產(chǎn)生溶解氧，吸收和利用溶解性氮，有效降低氮污染，并減輕養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化程度［9］。但是不同微藻對溶解性氮吸收的選擇性存在明顯差異（表1），如：三角褐指藻（Phaeodactylum triconutum）優(yōu)先利用尿素，其次是氯化銨，然后是硝酸鈉；球等邊金藻（Isochrysis galba?na）優(yōu)先吸收硝酸鈉，其次是亞硝酸鈉，然后是氯化銨；亞心扁藻（Platymonas subcordiformis）則優(yōu)先利用氯化銨，其次是硝酸鈉，然后是亞硝酸鈉［10?12］。因此，在選擇用于蝦池定向培育的微藻時應(yīng)優(yōu)先考慮選擇先吸收氨氮和亞硝酸鹽氮的微藻，如卵囊藻（Oocystis）、小球藻（Chlorella）等［13?14］。

表1 不同微藻對溶解性氮吸收的選擇差異Table 1 The differences of selection for dissolved nitrogen absorption by microalgae

1.3 微藻抗逆性及其對環(huán)境的適應(yīng)能力

對蝦池塘的水體中通常殘存一定量的化學(xué)消毒劑、對蝦代謝產(chǎn)物以及含氮污染物等［15?16］，這些物質(zhì)的存在必定會對微藻的生長造成影響，因此，目標(biāo)藻株應(yīng)該具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和抗逆能力。這樣才有可能在蝦池內(nèi)成為優(yōu)勢種群。此外，微藻大多生態(tài)位狹窄，只能在適應(yīng)的環(huán)境條件下生長，這些微藻對環(huán)境變化敏感、耐受能力差、抗逆性低，盡管具有改善水質(zhì)的功能，但不能適應(yīng)蝦池水質(zhì)環(huán)境變化，無法發(fā)揮其生態(tài)功能。而有些藻類，對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)，如卵囊藻和小球藻，既可以在4 ℃～30 ℃環(huán)境中正常生長，也可以在鹽度5～30 的條件下生長［17?19］。因此，選擇對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)的微藻作為定向培育的對象更有助發(fā)揮其生態(tài)功能。

1.4 微藻種群增長速度

微藻種群增長速度并不是越快越好，增長過快，藻類繁殖過度會消耗水體中的養(yǎng)料，影響對蝦正常生長。當(dāng)然，微藻種群增長速度也不宜過慢，過慢會影響微藻對溶解性氮的吸收效率，進(jìn)而影響水質(zhì)凈化效果。因此，種群增長速度適宜且穩(wěn)定性較好的微藻適用于養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)調(diào)控。

1.5 微藻種群持續(xù)時間

在高位池對蝦養(yǎng)殖過程中，以硅藻為優(yōu)勢種的微藻種群具有持續(xù)時間短（表2）、數(shù)量變動快的特點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)大量細(xì)胞死亡或解體時，就容易引起水質(zhì)惡化。相比之下，以綠藻為優(yōu)勢種的微藻種群具有持續(xù)時間長的特點(diǎn)（表2），這樣就可以使養(yǎng)殖系統(tǒng)長時間處于動態(tài)平衡的狀態(tài)，從而促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的良性循環(huán)。

表2 高位池水體中綠藻和硅藻優(yōu)勢種群的持續(xù)時間［4］Table 2 The duration of the dominant species of green algae and diatoms in the high?level ponds［4］

綜上所述，作為池塘水質(zhì)調(diào)控定向培育的有益微藻，應(yīng)具備以下特點(diǎn)：適宜對蝦池塘生態(tài)環(huán)境的本土微藻；優(yōu)先吸收氨氮和亞硝酸鹽氮；具有較強(qiáng)的抗逆性，能在極端環(huán)境下生存；種群增長速度適宜，且能持續(xù)穩(wěn)定；不含藻毒素，對對蝦生長有利。

2 定向培育池塘養(yǎng)殖模式的選擇

常見的對蝦養(yǎng)殖模式有粗養(yǎng)模式、半精養(yǎng)模式以及精養(yǎng)模式［20］。粗養(yǎng)模式可分為普通土塘以及圍海塘模式，具有養(yǎng)殖面積大、周期長、換水頻率高、水體不可控等特點(diǎn)。半精養(yǎng)模式主要為高位池養(yǎng)殖，具有養(yǎng)殖面積小、密度高、養(yǎng)殖水環(huán)境相對穩(wěn)定等特點(diǎn)。精養(yǎng)模式主要是工廠化養(yǎng)殖，全程通過過濾裝置實(shí)現(xiàn)不間斷水循環(huán)，且養(yǎng)殖過程不用化學(xué)藥物，養(yǎng)殖水質(zhì)較為穩(wěn)定。微藻定向培育受池塘自然條件和養(yǎng)殖模式的影響。開放式對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)，換水的頻率過高，大量外源性生物被帶入蝦塘，容易造成養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而降低微藻定向培育的成功率［6］。相對封閉的養(yǎng)殖系統(tǒng)，由于換水頻率低，水質(zhì)因子相對穩(wěn)定，更有利于微藻的定向培育和良性微藻群落結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。因此，除了對蝦粗養(yǎng)模式，在半精模式和精養(yǎng)模式的養(yǎng)殖前期均適合微藻的定向培育（表3）。

表3 適合微藻定向培育的養(yǎng)殖模式Table 3 The pond culture patterns suitable for directed cultivation of microalgae

3 池塘微藻的定向培育案例

微藻的定向培育通常包括藻種準(zhǔn)備、培養(yǎng)池的處理、水處理和接種施肥等4個過程，具體如圖1所示（以卵囊藻為例進(jìn)行介紹）。

圖1 池塘微藻定向培育流程圖Figure 1 Flow chart of microalgae directional cultivation in ponds

卵囊藻是一種常見的綠藻［21?22］，廣泛分布于諸如河口、對蝦養(yǎng)殖池塘等富含有機(jī)物的水體中，具有種群穩(wěn)定、適應(yīng)能力強(qiáng)和有利對蝦生長等特點(diǎn)［23］，可在露天池塘的對蝦養(yǎng)殖中后期成為優(yōu)勢種，有利于養(yǎng)殖水環(huán)境的調(diào)控［5，8］。

（1）藻種準(zhǔn)備。池塘定向培育卵囊藻的藻種主要來源于兩個途徑：一個是使用活性卵囊藻生態(tài)制劑產(chǎn)品，另一個是自行培養(yǎng)。自行培養(yǎng)的原始藻種要確保是純種，采用桶培的方式進(jìn)行（圖2），培養(yǎng)體積為1 000 L，每批次培養(yǎng)周期為7～10 d。

圖2 卵囊藻戶外桶培情況Figure 2 Outdoor cultivation of Oocystis in one?ton plastic water storage tanks

（2）培養(yǎng)池處理。首先，培養(yǎng)池要求排灌水方便，在鹽度較高的海區(qū)最好有淡水源，在必要時可調(diào)節(jié)海水鹽度；其次，池塘類型一般以土池、地膜池、水泥池為主，每個塘面積大小2～3 畝，有效水深為1～1.5 m；最后，定向培藻的土池要排水徹底清池，地膜池和水泥池要用漂白粉清洗液潑灑池底和池壁進(jìn)行清洗，以消除池塘中的野生蝦和小型的甲殼動物，防止它們攝食微藻。

（3）水處理。定向培育的水源必須經(jīng)沉淀、沙濾、消毒處理后才可進(jìn)入培養(yǎng)池。

（4）接種施肥。池塘接種一般在上午進(jìn)行，接種前池塘要開啟增氧機(jī)，土池和地膜池每畝要開啟一臺增氧機(jī)防止藻體下沉；水泥池每平方米要有一個充氣頭，保證足夠大的氣量使藻體懸浮于水體中。使用藻細(xì)胞濃度為1.2×108mL-1的活性卵囊藻生態(tài)制劑接種，水深0.7～1 m 的土池每畝接種量為10 L，水深1 m 的地膜池每畝按15 L 的接種量接種，活性卵囊藻生態(tài)制劑用水稀釋后均勻潑灑在池塘中。也可以用現(xiàn)場培養(yǎng)好的藻種直接接種，將培養(yǎng)好的藻種用水泵抽到池塘即可，接種量為藻細(xì)胞濃度達(dá)3.6×105L-1為宜。水泥池接種量要比土池和地模池大2～3 倍。培養(yǎng)水溫在22 ℃～32 ℃、鹽度在15～28 為宜，接種后培養(yǎng)5～7 d 可形成理想藻相，如圖3 所示。卵囊藻培育根據(jù)池塘特點(diǎn)合理施肥，氮磷比以10∶1 最為適宜。由于在養(yǎng)殖過程中氮磷等營養(yǎng)鹽的消耗，同時磷會生成不溶性磷酸鹽沉淀，造成水體肥料的缺少或比例不平衡而影響微藻的正常生長，因此，在池塘微藻定向培育過程中還需要定期進(jìn)行追肥，以保證微藻種群的持續(xù)增長。

圖3 對蝦高位池定向培育卵囊藻所形成的水色Figure 3 The pond water color formed by the directional cultivation of Oocystis in the higher?place shrimp pond

4 展望

池塘環(huán)境中的微藻群落直接影響蝦池的水體質(zhì)量和對蝦的養(yǎng)殖健康，在自然狀況下，蝦池藻相完全取決于外界海域微藻的種類與數(shù)量，因此，微藻種類來源與數(shù)量有著很大局限性，有益藻的定向培育則為池塘構(gòu)建理想的藻相提供了技術(shù)支持。目前，已經(jīng)開發(fā)并用于對蝦池塘的有卵囊藻、小球藻等，但單一藻類的定向培育已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的養(yǎng)殖需求，為實(shí)現(xiàn)對蝦綠色、生態(tài)、健康、可持續(xù)養(yǎng)殖，構(gòu)建更加科學(xué)、穩(wěn)定、高效、多種群的微藻群落將是今后努力的方向。