循環(huán)水和內(nèi)循環(huán)的南美白對蝦標粗試驗比較

喬鳳祿，徐愛玲，李慧娟，宋琪，蔣敏

（青島理工大學環(huán)境與市政工程學院，山東 青島 266033）

南美白對蝦（Penaeus vannamei）又稱凡納濱對蝦，具有耐高溫、生長快、抗病力強等優(yōu)點[1]，為世界蝦類養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的3大品種之一[2]，其產(chǎn)量占世界養(yǎng)殖總產(chǎn)量的70%[3]。南美白對蝦養(yǎng)殖模式經(jīng)歷了池塘養(yǎng)殖、土池精養(yǎng)、高位池精養(yǎng)、大棚工廠化養(yǎng)殖等多個發(fā)展階段，隨著養(yǎng)殖規(guī)模逐漸擴大，養(yǎng)殖密度越來越高，存在換水量大、發(fā)病概率高、操作和管理復雜等問題。

近年來，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)憑借其在水資源消耗、疾病管控和規(guī)避生態(tài)污染等方面的獨到優(yōu)勢而受到研究者的廣泛關(guān)注。文獻［4-5］先后開展了環(huán)道式養(yǎng)蝦系統(tǒng)的研究，佛羅里達的Wyk等[6]進行了3階段養(yǎng)蝦系統(tǒng)的試驗。我國自20世紀末引進國外先進的養(yǎng)蝦系統(tǒng)，取得諸多寶貴的經(jīng)驗與成果。譚建等[7]探究了循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)在南美白對蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)可以進行高密度對蝦養(yǎng)殖。鮑鷹等[8]研究了對蝦工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中應(yīng)用生物絮團技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在標粗階段改用基于生物絮團的養(yǎng)殖模式，能提高工廠化循環(huán)水養(yǎng)蝦的總體成活率。

現(xiàn)在充分研究對蝦生活習性、養(yǎng)殖池空間布局和養(yǎng)殖池微生態(tài)的基礎(chǔ)上，提出了內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式。即將預先掛膜人工基質(zhì)內(nèi)置于對蝦養(yǎng)殖池水體內(nèi)，利用養(yǎng)殖池曝氣系統(tǒng)實現(xiàn)水體循環(huán)，通過在前期人工投加硝化細菌菌劑的方式，強化水體的硝化功能，使人工基質(zhì)快速掛膜，利用人工基質(zhì)生物膜實現(xiàn)水質(zhì)凈化和懸浮物去除的凡納濱高密度養(yǎng)殖方法。通過比較內(nèi)循環(huán)和循環(huán)水對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)的差異，探究出有益于對蝦養(yǎng)殖的最適方法，為今后的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用和研究提供思路和理論參考。

1 研究方法

1.1 試驗材料和場地

（1）試驗蝦苗。所用P（5仔蝦第5 d）規(guī)格蝦苗，為海南海壹水產(chǎn)種苗有限公司育苗場培育的進口SPF親蝦的F1代SPF蝦苗，蝦苗全長為0.45~0.65 cm，經(jīng)檢測，各項指標均符合出苗標準。

（2）試驗條件和場地設(shè)施。試驗地在河南長垣的蝦廠，養(yǎng)殖水源為地下深層淡水。試驗蝦池為水泥池，長4.7 m×寬4.5 m×高1 m。

1.2 試驗方法

（1）標粗準備工作。在2019年8月，對廠內(nèi)水泥池及廠內(nèi)周邊環(huán)境進行清洗消毒，安裝好曝氣管、氣石、排污管。放苗前5 d左右，準備蓄水池，曝氣，要求達到水質(zhì)清澈透明的程度。放苗前2~3 d，苗池蓄水（從準備的蓄水池中抽取）水位70 cm，鹽度≥1.5%（最好與引苗場的一致），水溫25~26℃，pH值為7.5~8.5，ρ（總堿）150~200 mg/L，ρ（溶解氧）≥6.0 mg/L。取水樣涂弧菌板檢測，未檢出黃弧菌、綠弧菌。

（2）蝦苗入池。蝦苗運輸?shù)綇S后，苗袋經(jīng)消毒和過水后，在不解苗袋的情況下放蓄水池水浴30 min，完成蝦苗過水階段。苗池放苗前30 min，水中潑灑維生素C和抗應(yīng)激藥物，然后解開打包袋，讓蝦苗緩慢進入池水中。在眾多蝦池中選取4個有代表性的池子，分別標為循環(huán)水A1池、循環(huán)水A2池、內(nèi)循環(huán)B1池和內(nèi)循環(huán)B2池。放苗密度1萬~2萬尾/m3，同時相應(yīng)減少曝氣量，5 h后開始逐步升高水溫。蝦苗入池4 h后，投放孵化好的鹵蟲。

（3）日常管理。試驗期間，根據(jù)蝦苗的攝食情況，前期每天投喂孵化好的鹵蟲，之后每天投喂蝦奶粉Ⅰ段，其間補充投喂多維、光合菌和EM菌，保證蝦苗攝食充足，水質(zhì)清爽。循環(huán)水的池子需每天排污2次，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)需要每天換適量水。排水后加入維生素C，以減少蝦苗的應(yīng)激反應(yīng)，提高其免疫力。注水后，投入 ρ（NaHCO3）5~8 mg/L，以維持標粗池的總堿度，穩(wěn)定水質(zhì)。

（4）指標檢測。每天檢測池水的溫度、溶解氧（DO）、pH值、濁度、鹽度、氨氮（NH4+-N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）、總氮（TN）和化學需氧量（COD）等指標。異常時每天檢測2次，NH4+-N和NO2--N的測定方法參照文獻［9］。檢測儀器見表1。

表1 檢測儀器

續(xù)表

2 結(jié)果與分析

2.1 日常指標變化

南美白對蝦標粗過程中溫度隨時間的變化見圖1。由圖1可見，南美白對蝦標粗過程中，水池溫度呈先升高，后保持穩(wěn)定，再逐步降低的變化趨勢。開始時對溫度的要求為25~26℃，然后溫度逐步升高，達到并保持在28~30℃，更有利于蝦苗的生長，并在14 d左右溫度逐步降低，直到分苗前降至25℃。

采用循環(huán)水養(yǎng)殖模式的A1和A2池，水溫始終相差1~2℃，這是因為要比較同一養(yǎng)殖模式下溫度對蝦苗標粗結(jié)果的影響。發(fā)現(xiàn)標粗結(jié)束后A2池的對蝦生長情況明顯好于A1池，說明南美白對蝦的標粗的最適宜溫度是28~30℃，低于這個溫度會使南美白對蝦生長變緩慢，但不影響蝦的存活。對內(nèi)循環(huán)的B1和B2池比較，可以發(fā)現(xiàn)南美白對蝦在溫度高的B2池生長狀況明顯好于B1池，這也印證了合適的溫度能促進南美白對蝦的生長。

圖1 南美白對蝦標粗過程中溫度隨時間的變化

南美白對蝦標粗過程中ρ（DO）隨時間的變化見圖2。由圖2可見，南美白對蝦標粗過程中，不管是循環(huán)水還是內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式，最適宜蝦苗的ρ（DO）為7.5~8.5 mg/L。在蝦苗標粗前期，池水的溶解氧是逐步降低的，這是為了使蝦苗更好地適應(yīng)蝦池，適當保持蝦苗的成活率；在給蝦苗投食之后，適當降低蝦池的ρ（DO），使蝦苗更好地進食，更有利于南美白對蝦的生長。

圖2 南美白對蝦標粗過程中ρ（DO）隨時間的變化

南美白對蝦標粗過程中pH值隨時間的變化見圖3。由圖3可見，南美白對蝦標粗過程中，不管是循環(huán)水的模式還是內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式，適宜蝦苗的pH值為7.8~8.4。池水中決定pH值的因素很多，最主要的是水中游離CO2和碳酸鹽的平衡系統(tǒng)以及水中有機質(zhì)的含量和它的分解條件。標粗過程中pH值指標稍微有所下降，這是因為鹽度降低，水中少部分金屬離子析出帶走OH-，故在pH值降低時補充NaHCO3以維持pH值的穩(wěn)定。在南美白對蝦養(yǎng)殖過程中都要保持pH值的穩(wěn)定，pH值過高或者過低都會影響蝦的生長。pH值過高會造成NH4+-N的升高，對南美白對蝦造成損害。

圖3 南美白對蝦標粗過程中pH值隨時間的變化

南美白對蝦標粗過程中鹽度隨時間的變化見圖4。由圖4可見，南美白對蝦標粗過程中，蝦池的鹽度都是逐步降低的。不管是循環(huán)水還是內(nèi)循環(huán)模式養(yǎng)殖，現(xiàn)采用淡水養(yǎng)殖南美白對蝦，所以需要在標粗的過程中一直降低鹽度，主要采用換水策略。蝦苗進入水池的最初鹽度>1.5%，這是為了與引苗場的鹽度基本保持一致，使蝦苗適應(yīng)環(huán)境的變化，提高蝦苗的成活率。之后的淡化方法為每天換水淡化蝦池，在標粗過程結(jié)束后，使鹽度降低到0.3%~0.4%，達到用淡水養(yǎng)殖的目的。

圖4 南美白對蝦標粗過程中鹽度隨時間的變化

2.2 標粗期間水體濁度變化

南美白對蝦標粗過程中濁度隨時間的變化見圖5。由圖5可見，南美白對蝦標粗過程中，蝦的排泄物和剩余的餌料造成濁度的增加。在換水之后，濁度也會適當?shù)亟档?，水池中的水重新變得透明。采用?nèi)循環(huán)的B1和B2池濁度明顯比循環(huán)水的A1和A2池高，這是因為內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)換水量少，其排泄物和剩余的餌料排不出去，造成了濁度的上升速度比循環(huán)水的蝦池快。解決的辦法就是適當?shù)厍逑淳郯滨ト斯せ|(zhì)，保證聚氨酯的吸附作用，達到改善水質(zhì)的目的。同時也可以在進水前加裝過濾裝置，改善進水水質(zhì)，降低濁度指標。

2.3 標粗期間水體中含氮物質(zhì)的變化

南美白對蝦標粗過程中ρ（NH4+-N）隨時間的變化見圖6。由圖6可見，ρ（NH4+-N）<0.1 mg/L，不會對南美白對蝦造成危害。用循環(huán)水養(yǎng)殖南美白對蝦時，前期NH4+-N值極低，后期隨著排泄物和剩余飼料殘餌的增加，NH4+-N值稍微有所增加，而內(nèi)循環(huán)模式養(yǎng)殖南美白對蝦時，換水量相對循環(huán)水較少，蝦池中蝦的剩餌、排泄物和尸體腐敗分解產(chǎn)生的有害物質(zhì)無法排出蝦池，導致NH4+-N值比循環(huán)水的稍高。

圖5 南美白對蝦標粗過程中濁度隨時間的變化

圖6 南美白對蝦標粗過程中ρ（NH4+-N）隨時間的變化

南美白對蝦標粗過程中ρ（亞硝氮）隨時間的變化見圖7。由圖7可見，南美白對蝦標粗過程中，用循環(huán)水養(yǎng)殖南美白對蝦時，前期亞硝酸鹽值極低，后期隨著排泄物的增加，亞硝酸鹽值稍微有增加。而內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖南美白對蝦時，前期亞硝酸鹽值較高，主要是因為前期聚氨酯人工基質(zhì)上硝化細菌活性不高，不易降解水中亞硝酸鹽，當聚氨酯人工基質(zhì)上硝化細菌活性升高之后，亞硝酸鹽值出現(xiàn)顯著降低。此外，適當增加溶解氧和加大換水量也可以降低池子中亞硝酸鹽的含量。

圖7 南美白對蝦標粗過程中ρ（NO2--N）隨時間的變化

南美白對蝦標粗過程中ρ（TN）隨時間的變化見圖8。由圖8可見，在南美白對蝦標粗過程中，ρ（TN）隨著養(yǎng)殖時間的延長一直在增加，為2~16 mg/L。這是因為南美白對蝦標粗過程中，水體中蝦的分泌物、排泄物和尸體腐敗分解產(chǎn)生的有害物質(zhì)等造成了水中有機質(zhì)的增加，故TN含量增加。整體而言內(nèi)循環(huán)模式下的2個蝦池的TN含量明顯高于循環(huán)水。這是因為內(nèi)循環(huán)換水量小，故蝦池中蝦的分泌物和尸體腐敗分解產(chǎn)生的有害物質(zhì)排不出來，造成了水體中有機質(zhì)含量的增多，所以內(nèi)循環(huán)B1和B2標粗池的TN含量明顯高于循環(huán)水的含量。

圖8 南美白對蝦標粗過程中ρ（TN）隨時間的變化

2.4 標粗期間水體中ρ（COD）的變化

南美白對蝦標粗養(yǎng)殖過程中ρ（COD）隨時間的變化見圖9。由圖9可見，南美白對蝦標粗養(yǎng)殖過程中，不管是用循環(huán)水還是內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式，ρ（COD）均一直增加，為1~10 mg/L，波動范圍較大。馬建新等[10]認為，水體中ρ（COD）太高是引起對蝦病毒爆發(fā)及流行的主要原因之一，當ρ（COD）長時間>13 mg/L時，對蝦容易感染病毒。標粗養(yǎng)殖過程中，隨著水體中懸浮有機質(zhì)的增加，導致ρ（COD）在標粗中后期上升較快，需要時刻注意水中有機質(zhì)的含量。

整體而言2個循環(huán)水蝦池的COD含量高于內(nèi)循環(huán)的含量。這是因為內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖采用自養(yǎng)型生物膜法，無須外加有機碳源，減少了水體中有機質(zhì)的含量，同時也能夠降低養(yǎng)殖期間弧菌的爆發(fā)風險。

圖9 南美白對蝦標粗養(yǎng)殖過程中ρ（COD）隨時間的變化

2.5 標粗期間對蝦生長情況

南美白對蝦標粗養(yǎng)殖過程結(jié)束后，對蝦生長情況見表2。

表2 標粗養(yǎng)殖過程結(jié)束對蝦生長情況

3 討論

南美白對蝦標粗最適合的指標：溫度為27~30℃，pH值為7.8~8.4，ρ（DO）為7.5~8.5 mg/L，鹽度下降到0.3%~0.4%，ρ（NH4+-N）≤0.1 mg/L，ρ（NO2--N）≤1 mg/L。

隨著養(yǎng)殖時間的延長，各項指標如鹽度和pH值逐漸降低，而濁度、NH4+-N、NO2--N、TN和COD值逐漸上升，與孔巧香等[11]的研究結(jié)果相似。在南美白對蝦標粗中后期，隨著養(yǎng)殖密度的增加，水體中殘餌、排泄物、尸體腐敗分解產(chǎn)生的有害物質(zhì)增加，水質(zhì)有惡化的趨勢，NH4+-N和NO2--N值在標粗過程中呈現(xiàn)明顯的升高趨勢，但均在安全值以下[12]。

文獻［13-17］研究表明，水體中添加微生態(tài)制劑能有效改善水質(zhì)和池塘底質(zhì)。該試驗在養(yǎng)殖過程中，施用了有益微生物，使用了高效液態(tài)增氧設(shè)備，使養(yǎng)殖水質(zhì)在南美白對蝦生長需求范圍之內(nèi)。我國很多南美白對蝦養(yǎng)殖戶開始將光合細菌和芽孢桿菌應(yīng)用于南美白對蝦養(yǎng)殖過程中，光合細菌和芽孢桿菌同屬有益微生物細菌種類，在降低水體過多的NH4+-N、硫化氫、亞硝酸鹽等有害物質(zhì)方面具有明顯的作用，能促進南美白對蝦生長，防治疾病，提高產(chǎn)量[18]。同時基于微藻的養(yǎng)殖系統(tǒng)也在對蝦養(yǎng)殖的研究中取得了較好的效果[19]。

蒲利云等[20]研究認為，用循環(huán)水養(yǎng)殖南美白對蝦，標粗前期會出現(xiàn)NH4+-N值偏高，主要是前期濾池中硝化細菌量不足，水處理系統(tǒng)運行時間較短，不能及時降解水中氨氮，影響標粗成活率。應(yīng)根據(jù)實際養(yǎng)殖環(huán)境條件、養(yǎng)殖周期和蝦苗規(guī)格選擇較適宜的養(yǎng)殖密度，以便在較短的養(yǎng)殖周期內(nèi)提高培育成活率，獲得較高的中間培育效益。

與循環(huán)水養(yǎng)殖模式相比，內(nèi)循環(huán)標粗養(yǎng)殖對蝦的優(yōu)勢為換水少、方便運行和成本較低。但內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式前期的NH4+-N和NO2--N的濃度明顯高于循環(huán)水養(yǎng)殖模式的濃度。高密度養(yǎng)殖造成對蝦的生長速度、成活率和飼料利用率明顯降低，而合理密度的養(yǎng)殖，可以充分發(fā)揮內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中聚氨酯人工基質(zhì)的優(yōu)勢。此外還需控制好溫度、pH值、DO、NH4+-N和NO2--N等因素，才能有較高的成活率。采用循環(huán)水和內(nèi)循環(huán)兩種養(yǎng)殖模式的凡納濱對蝦，在標粗過程對蝦的生長情況符合預期，但內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)綠色環(huán)保，可較好調(diào)控水質(zhì)，養(yǎng)殖周期內(nèi)無太多繁瑣環(huán)節(jié)，具有很光明的發(fā)展前景。

4 結(jié)論

第一，循環(huán)水和內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式都有著需水量較少、能耗低、對環(huán)境無害等優(yōu)勢。但內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖模式還具有以下優(yōu)勢：獨立運行單元，防止外源致病菌侵入；成本低，管理和運行方便；采用自養(yǎng)型生物膜法，無須外加有機碳源，能夠降低養(yǎng)殖期間弧菌的爆發(fā)風險。

第二，在南美白對蝦標粗過程中，循環(huán)水養(yǎng)殖和內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)殖兩種模式對于溫度、溶解氧、pH值和濁度的要求差不多。

第三，與循環(huán)水養(yǎng)殖模式相比，對蝦標粗前期的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的氨氮和亞硝氮濃度偏高，中后期兩種養(yǎng)殖模式產(chǎn)生的氨氮和亞硝氮濃度趨于一致，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的COD含量低，TN含量明顯偏高。

今后可以繼續(xù)探索循環(huán)水和內(nèi)循環(huán)兩種模式下標粗的最適蝦苗密度，以提高標粗的成活率。也可以探尋內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)殖模式下聚氨酯人工基質(zhì)上硝化細菌活性恢復的最佳時間，在標粗的過程中更好地提高蝦的成活率和生長率。