生物絮團(tuán)技術(shù)在凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用與展望

○于金紅 韓學(xué)明 王林棟 王貴寧 蘭 嵐

隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，以高產(chǎn)為目的的高密度養(yǎng)殖模式弊端逐漸呈現(xiàn)，養(yǎng)殖環(huán)境污染、病害問題頻發(fā)。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)面臨瓶頸，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖技術(shù)已遠(yuǎn)不能適應(yīng)和滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。因此，尋找一種健康、高效、新型的生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)已迫在眉睫。

生物絮團(tuán)技術(shù)（Biofloc technology，BFT）具有良好的水處理效果、高效的蛋白利用率等特點(diǎn)，并能顯著提高水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生態(tài)化、免疫和健康性水平，被廣泛應(yīng)用于各種水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)中，成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。生物絮團(tuán)技術(shù)被譽(yù)為是一種有效替代傳統(tǒng)養(yǎng)殖的新興生態(tài)健康養(yǎng)殖模式，將有助于解決當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)面臨的一系列重大產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸問題。

1 生物絮團(tuán)技術(shù)的概述

1.1 生物絮團(tuán)技術(shù)的發(fā)展歷程

生物絮團(tuán)技術(shù)于20世紀(jì)70年代在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域得到發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)是受處理城市污水的活性污泥技術(shù)的啟發(fā)。生物絮團(tuán)的概念最初由法國太平洋中心海洋開發(fā)研究所提出，法國學(xué)者和以色列學(xué)者在研究過程中發(fā)現(xiàn)了生物絮團(tuán)理念的思想基礎(chǔ)，并形成“異養(yǎng)型食物網(wǎng)”原理。Steve Serfling（1982）將該養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用于羅非魚的養(yǎng)殖并獲成功；美國學(xué)者Hopkins（1990）和 以 色 列 學(xué) 者Avnimelech（1999）分別對(duì)凡納濱對(duì)蝦和羅非魚開展了生物絮團(tuán)的應(yīng)用研究。Avnimelech首次在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中提出“生物絮團(tuán)”技術(shù)，將該技術(shù)成功應(yīng)用到羅非魚商業(yè)化養(yǎng)殖，并研究認(rèn)為羅非魚40%的體重增長量來源于生物絮團(tuán)。2006年，相關(guān)學(xué)者在美國召開了關(guān)于“生物絮團(tuán)對(duì)蝦養(yǎng)殖”的研討會(huì)，在世界各地推薦和大力倡導(dǎo)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用；2009年，Kuhn等研究發(fā)現(xiàn)生物絮團(tuán)對(duì)凡納濱對(duì)蝦的生長有顯著提升。目前，生物絮團(tuán)已廣泛應(yīng)用于凡納濱對(duì)蝦、羅氏沼蝦、草魚、羅非魚等各種水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的養(yǎng)殖中。

1.2 生物絮團(tuán)的原理

生物絮團(tuán)是一種可被濾食性養(yǎng)殖對(duì)象直接攝食的生物絮凝體，它的形成過程是：向養(yǎng)殖水體中添加碳源，調(diào)節(jié)水體C/N，提高水體中異養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量，利用微生物同化無機(jī)氮，將水體中的氨氮等含氮化合物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)。理論方程式為:

1.3 生物絮團(tuán)的組成

生物絮團(tuán)是一種絮狀物，主要由異養(yǎng)微生物組成，通過絮凝作用結(jié)合水體中的有機(jī)質(zhì)、原生動(dòng)物、輪蟲、藻類、絲狀菌等。該絮狀物核心以菌膠團(tuán)、絲狀細(xì)菌為主，附著微生物胞外產(chǎn)物聚合體和胞內(nèi)產(chǎn)物聚-β-羥基丁酸酯、多聚磷酸鹽、消化菌、脫氮細(xì)菌、藻類、真菌、原生動(dòng)物等生物形成的絮團(tuán)。有研究表明生物絮團(tuán)的干物質(zhì)中，粗蛋白質(zhì)含量超過50%、粗脂肪含量為2.5%、纖維含量為4%、灰分為7%。

2 影響生物絮團(tuán)的主要因素

2.1 C/N和有機(jī)碳源

C/N是指在養(yǎng)殖環(huán)境中總有機(jī)碳與總?cè)芙獾谋戎??？傆袡C(jī)碳可以被異養(yǎng)細(xì)菌利用，總?cè)芙獾罱K轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮。生物絮團(tuán)研究的方向主要集中在C/N，調(diào)節(jié)水體C/N，可人為地添加有機(jī)碳源或使用低蛋白飼料。研究表明，當(dāng)C/N>10時(shí)，養(yǎng)殖水體就會(huì)變成以異養(yǎng)細(xì)菌為主的生物絮團(tuán)系統(tǒng)，因此無機(jī)氮才會(huì)被固定。有機(jī)碳源可調(diào)控水體中C/N，同時(shí)還決定絮團(tuán)的形成、組織結(jié)構(gòu)及營養(yǎng)成分。生物絮團(tuán)的有機(jī)碳源的選擇需要根據(jù)實(shí)際情況，以便形成穩(wěn)定高效的生物絮團(tuán)。

2.2 水體攪拌強(qiáng)度和溶解氧

生物絮團(tuán)的培養(yǎng)需要大量的氧氣和足夠的水體混合強(qiáng)度，這可以通過充足的曝氣和攪拌來提供。生物絮團(tuán)中的顆粒主要通過適當(dāng)?shù)乃w混合達(dá)到懸浮狀態(tài)，完全的曝氣讓異養(yǎng)微生物、有機(jī)物、藻類等相互接觸并處于懸浮狀態(tài)，不易在局部形成死水區(qū)，從而防止絮團(tuán)沉積，保證其完整性和穩(wěn)定性。Wilen等研究表明，合適的攪拌強(qiáng)度可提高生物絮團(tuán)的形成和均質(zhì)化速度，通過均勻分布增加與養(yǎng)殖對(duì)象接觸的機(jī)會(huì)；水體溶解氧的高低與生物絮團(tuán)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，在高溶解氧的環(huán)境下形成的生物絮團(tuán)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

2.3 pH

生物絮團(tuán)的形成需要養(yǎng)殖水體保持適宜的pH，pH影響生物絮團(tuán)顆粒的電荷進(jìn)而影響絮團(tuán)形成；生物絮團(tuán)的形成也會(huì)改變水體pH，硝化作用消耗大量堿度，使水體pH下降。因此，需要添加調(diào)節(jié)劑維持生物絮團(tuán)系統(tǒng)的pH。生物絮團(tuán)的pH根據(jù)凡納濱對(duì)蝦的適宜pH進(jìn)行調(diào)整，凡納濱對(duì)蝦適宜pH為7.5-8.5。

3 生物絮團(tuán)技術(shù)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的作用

3.1 水質(zhì)調(diào)控

生物絮團(tuán)以異養(yǎng)微生物為主，異養(yǎng)微生物能夠吸收氨氮，轉(zhuǎn)化為自身蛋白，從而降低水體中的氨氮、亞硝酸鹽的含量，進(jìn)而調(diào)控水質(zhì)，降低養(yǎng)殖用水。生物絮團(tuán)中的益生菌也有明顯的的水質(zhì)調(diào)控作用，Azim、Hari和Crab研究表明在羅非魚、對(duì)蝦養(yǎng)殖中應(yīng)用生物絮團(tuán)起到顯著的水質(zhì)凈化作用，零換水系統(tǒng)中除氮效果達(dá)到70%以上。

3.2 提高飼料利用率

生物絮團(tuán)中異養(yǎng)微生物將氨氮轉(zhuǎn)化為自身蛋白而被養(yǎng)殖對(duì)蝦攝食，從而減少飼料的投喂量。在斑節(jié)對(duì)蝦養(yǎng)殖中，促進(jìn)其生長，提高特定生長率；Kuhn等研究發(fā)現(xiàn)生物絮團(tuán)可降低凡納濱對(duì)蝦的餌料系數(shù)0.3-0.4。

3.3 提升動(dòng)物免疫力

生物絮團(tuán)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)少量換水甚至零換水，減少外源病原的入侵；與此同時(shí)，生物絮團(tuán)中含有的豐富益生菌、生物活性的多糖類物質(zhì)、聚β羥丁酸（PHB）等物質(zhì)具有抑制病原體的作用。例如益生菌可以明顯提高對(duì)蝦的存活率，增強(qiáng)對(duì)蝦免疫力；聚β羥丁酸可以有效的避免弧菌感染。

4 前景展望

傳統(tǒng)的養(yǎng)殖技術(shù)已遠(yuǎn)不能適應(yīng)和滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，生物絮團(tuán)作為一種新興生態(tài)健康養(yǎng)殖技術(shù)滿足我國水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)一系列需求。它具有包括優(yōu)良的水處理效果、提升養(yǎng)殖對(duì)象免疫力、低漁業(yè)藥品使用和提高養(yǎng)成效果等，今后可廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。

生物絮團(tuán)在凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)的粗放式養(yǎng)殖模式和高密度集約化養(yǎng)殖模式中都取得了良好的效果。添加蔗糖和葡萄糖為碳源在凡納濱對(duì)蝦育苗中，取得了較好的水處理效果和養(yǎng)殖效果。生物絮團(tuán)具有良好的營養(yǎng)價(jià)值。添加糖蜜和米糠作為碳源后，平均日換水率減少了35%，降到5%，養(yǎng)殖廢水的排放量減少了60%以上，餌料系數(shù)降低了0.6達(dá)到1.2，餌料利用率提高了30%。

生物絮團(tuán)具有廣闊的應(yīng)用前景，但是仍然存在一些問題。首先如何確定添加的有機(jī)碳源的種類和具體的量；如何在短時(shí)間內(nèi)建立起生物絮團(tuán)系統(tǒng)；以及生物絮團(tuán)對(duì)于提升養(yǎng)殖生物生理健康的內(nèi)在原理尚不清楚。綜上，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于生物絮團(tuán)技術(shù)內(nèi)在機(jī)理的理論研究，并加大生物絮團(tuán)技術(shù)的推廣力度，通過發(fā)展零換水為可持續(xù)發(fā)展?jié)O業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（通聯(lián)：1.265200，山東省萊陽市漁業(yè)技術(shù)推廣站；2.264400，山東省威海市文登區(qū)海洋發(fā)展局）