循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建及其在黃顙魚苗種培育中的應(yīng)用

閔 瑞，梅 潔，徐 江，郭穩(wěn)杰

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢 430070；2.武漢百瑞生物技術(shù)有限公司，武漢 430070）

黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）隸屬鯰形目（Siluriformes）鲿 科（Bagridae）黃 顙 魚 屬（Pelteobagrus），因肉質(zhì)鮮美細(xì)膩、無脊間刺，受到廣大消費(fèi)者的歡迎，成為中國主要的淡水魚特種養(yǎng)殖品種之一［1，2］。截至2020 年年底，中國淡水魚養(yǎng)殖產(chǎn)量已達(dá)3 088.89 萬t，其中黃顙魚產(chǎn)量達(dá)56.55 萬t，較去年同比增長2.85 萬t，增長幅度為5.31%，在全國主要淡水養(yǎng)殖魚類中排前列。目前，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖工業(yè)化水平低，設(shè)施設(shè)備薄弱，多數(shù)繁育場一般只配備簡易的廠房、魚池、充氣設(shè)備、進(jìn)排水設(shè)施等生產(chǎn)所需的最基本條件，少有對(duì)苗種管理、生產(chǎn)、質(zhì)量等實(shí)施監(jiān)測(cè)和調(diào)控。導(dǎo)致魚苗存活率很低，魚苗損失嚴(yán)重［3］。并且，隨著養(yǎng)殖產(chǎn)量的增加，養(yǎng)殖業(yè)對(duì)水資源無節(jié)制利用，導(dǎo)致養(yǎng)殖廢水不斷增多，使中國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨一系列水污染與養(yǎng)殖產(chǎn)量之間的矛盾［4-6］。因此，亟待研究開發(fā)工廠化循環(huán)水繁育系統(tǒng)，使工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)成為水產(chǎn)苗種培育及養(yǎng)殖的主要生產(chǎn)方式，從而解決水污染與養(yǎng)殖產(chǎn)量之間的矛盾，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（Recirculating aquaculture systems，簡稱RAS）通過過濾、去味、去除氨氮、CO2去除、增氧、紫外殺菌消毒等，將養(yǎng)殖系統(tǒng)中的餌料殘?jiān)按x產(chǎn)物在線去除，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖水體不斷循環(huán)利用，是一種高效、資源節(jié)約的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)［7，8］。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)作為一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)，受天氣和環(huán)境影響較小，可實(shí)現(xiàn)高密度養(yǎng)殖，同時(shí)還可對(duì)養(yǎng)殖過程中的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖污水的低排放或者零排放，大大降低養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的污染程度，且養(yǎng)殖環(huán)境穩(wěn)定能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)殖全過程的健康管理［9，10］。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)符合國家節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略，符合水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，因此工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖是水產(chǎn)養(yǎng)殖未來的發(fā)展方向，也是漁業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志［11，12］。目前，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式主要在海水養(yǎng)殖地區(qū)有一定范圍的推廣應(yīng)用，在淡水魚養(yǎng)殖方面的研究應(yīng)用較少。本研究結(jié)合淡水養(yǎng)殖的特點(diǎn)，規(guī)劃、設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一套循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，并研究其在黃顙魚苗種培育中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與構(gòu)建

根據(jù)淡水魚養(yǎng)殖特點(diǎn)，本研究規(guī)劃、設(shè)計(jì)并在百瑞生物技術(shù)有限公司構(gòu)建了一套循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。該系統(tǒng)總面積1 350 m2，共設(shè)置了1 套源水處理系統(tǒng)和4 套獨(dú)立的循環(huán)水系統(tǒng)，每套獨(dú)立循環(huán)水系統(tǒng)包括1 個(gè)親魚池、2 個(gè)孵化桶、1 套苗種培育系統(tǒng)和8 個(gè)養(yǎng)殖池。循環(huán)水系統(tǒng)模擬圖如圖1 所示。

圖1 循環(huán)水系統(tǒng)模擬圖

1.2 源水處理系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用

養(yǎng)殖車間用水采用地下井水，由于地下井水含有鐵、錳等金屬離子，系統(tǒng)需對(duì)源水進(jìn)行處理。地下井水先經(jīng)臭氧強(qiáng)氧化處理，再通過噴淋的方式流到曝氣池，流入曝氣池的井水還需經(jīng)過至少0.5 h 的曝氣，這樣可以將水中的金屬離子以氫氧化物絮狀物的形式沉淀，然后再經(jīng)砂濾池粗過濾和無閥砂濾細(xì)過濾，確保進(jìn)入車間的每一滴水都能達(dá)到養(yǎng)殖水的要求。

1.3 苗種培育系統(tǒng)

苗種培育系統(tǒng)共構(gòu)建4 套，每套系統(tǒng)含8 個(gè)圓形聚丙烯（PP）養(yǎng)殖桶，每個(gè)養(yǎng)殖桶有效水體為400 L，可獨(dú)立進(jìn)行排水和排污。

1.3.1 功能說明 養(yǎng)殖污水經(jīng)旋污器初步去污后匯合至微濾機(jī)，經(jīng)微濾機(jī)過濾、CO2去除、生物濾池去除氨氮、紫外線殺菌消毒、增氧后，再回到養(yǎng)殖池；養(yǎng)殖水按上述工藝流程（圖2）不斷循環(huán)，同時(shí)，根據(jù)實(shí)際養(yǎng)殖工藝的需要，每天定期補(bǔ)充適量新水。

圖2 苗種培育系統(tǒng)工藝流程

1.3.2 系統(tǒng)特點(diǎn) 系統(tǒng)均采用模塊化、集成化設(shè)計(jì)，既節(jié)約空間成本，又增加了設(shè)備的美觀效果。系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可靠性好，運(yùn)行過程實(shí)現(xiàn)無人值守，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：①微濾機(jī)過濾、反沖洗與蛋白分離器的泡沫沖洗等功能的實(shí)現(xiàn)都采用全自動(dòng)化運(yùn)行，可節(jié)約人力、物力；②溶解氧、水溫等重要參數(shù)可以在顯示屏上實(shí)時(shí)觀察，并具備自動(dòng)報(bào)警功能；③系統(tǒng)內(nèi)缺水時(shí)能夠自動(dòng)打開補(bǔ)水閥及時(shí)補(bǔ)水；④通過觸摸屏可以對(duì)系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行設(shè)置與調(diào)節(jié)。

1.4 調(diào)溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

該調(diào)溫系統(tǒng)為車間提供養(yǎng)殖水溫度調(diào)控和車間室內(nèi)溫度調(diào)控，養(yǎng)殖水溫調(diào)控按照生產(chǎn)工藝要求每小時(shí)提供20 m3的30 ℃熱水，以確保車間生產(chǎn)需求。

系統(tǒng)采用水源熱泵機(jī)組為車間養(yǎng)殖水提供熱源的同時(shí)為空調(diào)系統(tǒng)提供冷熱源，熱泵機(jī)能效比（COP）設(shè)計(jì)為6。該系統(tǒng)采取全自動(dòng)控制方式，系統(tǒng)自動(dòng)控制各電動(dòng)閥門，對(duì)水位、水溫、空調(diào)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，完全無人值守。

系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保出現(xiàn)安全問題時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警、停機(jī)。該系統(tǒng)采用3臺(tái)壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行的同時(shí)又可獨(dú)立控制，以確保生產(chǎn)安全。

1.5 養(yǎng)殖與投喂方法

試驗(yàn)采用黃顙魚全雄1 號(hào)魚苗，養(yǎng)殖在苗種培育系統(tǒng)的圓形桶中，養(yǎng)殖密度為1.5 萬尾/m2。

工廠化循環(huán)水黃顙魚育苗系統(tǒng)飼喂策略。試驗(yàn)投喂團(tuán)狀飼料，由甲魚粉料與黃顙魚粉料合成，比例按照1∶1進(jìn)行配制；日投喂3次，時(shí)間為7：00、15：00、22：00，投喂間歇少量補(bǔ)充投喂，采取少量多次飼喂策略；投喂量設(shè)定為80%飽食，具體投喂量根據(jù)苗種攝食情況而定，采取定時(shí)不定量投喂策略；每日9：30對(duì)各試驗(yàn)缸進(jìn)行吸污處理，保證系統(tǒng)水質(zhì)清潔。

1.6 樣品采集與檢測(cè)指標(biāo)

試驗(yàn)結(jié)束后，停止喂食，12 h 后每桶取50～100條魚，稱重并計(jì)數(shù)，從中取20 條中等偏上大小的黃顙魚于5 mL 試管中，樣品-20 ℃保存待測(cè)。主要指標(biāo)與測(cè)定方法如下。

成活率=試驗(yàn)結(jié)束時(shí)魚尾數(shù)/試驗(yàn)開始時(shí)魚尾數(shù)×100%

日成活率=當(dāng)天的活魚數(shù)/前一天的活魚數(shù)×100%

魚均體長（mm）=魚均末體長-魚均初體長

魚均增重（GW）=魚均末重-魚均初重

增重率（WGR）=魚均增重/魚均初重×100%

日增重（ADG）=魚均增重/試驗(yàn)天數(shù)

魚均采食量=（總投喂量-總殘餌質(zhì)量）/尾數(shù)

懸浮物、COD、CO2等在正式試驗(yàn)前和試驗(yàn)結(jié)束前分別監(jiān)測(cè)。

用Excel 和SPSS 22.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

苗種培育初期每日換水30%，4日齡后開始微循環(huán)，循環(huán)量為150%。每日進(jìn)行氨氮、亞硝酸鹽測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果利用淡水小球藻調(diào)控水質(zhì)。在培育期間，各水質(zhì)參數(shù)比較穩(wěn)定，溶解氧DO在5.0～7.0 mg/L，

pH 7.5～8.5，NH4+-N 的 變 化 范 圍 為0.2～0.8 mg/L，NO2-N 的變化范圍為0.05～0.15 mg/L。

黃顙魚苗種培育期間水溫始終維持在28～29 ℃。試驗(yàn)開始用輪蟲和鹵蟲交替進(jìn)行投喂，每日5～6 次；4 日齡增加投喂橈足類及枝角類；6 日齡開始投喂配合飼料；8 日齡開始投喂團(tuán)狀料（黃顙魚粉料及甲魚飼料）及配合飼料。8～10 日齡仔魚成活率在95%以上；至16 日齡，稚魚全長2.5 cm，體重0.14 g（圖3 和圖4），成活率在80%以上；18 日齡后，開始投喂黃顙魚浮性飼料（規(guī)格為0.6～0.8 mm）。

圖3 黃顙魚魚種在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的體長變化

圖4 黃顙魚魚種在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的體重變化

3 小結(jié)與討論

3.1 苗種微循環(huán)培育及幼魚養(yǎng)殖系統(tǒng)

養(yǎng)殖池的流速、水位、充氧方式、中心管護(hù)苗網(wǎng)等均可調(diào)控，以滿足苗種和幼魚生長發(fā)育不同時(shí)期的水環(huán)境需要。并配備了獨(dú)立的流水養(yǎng)殖進(jìn)水管路，可滿足育苗初期靜水養(yǎng)殖需要。水位調(diào)節(jié)裝置可實(shí)現(xiàn)在0.3～1.0 m 水位任意調(diào)節(jié)。

3.2 黃顙魚養(yǎng)殖結(jié)果

在黃顙魚苗種培育過程中，工業(yè)化循環(huán)水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理后的水質(zhì)達(dá)到魚苗生長要求。卵黃苗暫養(yǎng)密度達(dá)10 萬尾/m2以上，仔魚（8～20 mm）平均培育密度達(dá)1.5 萬尾/m2，試驗(yàn)系統(tǒng)從水花（約9 mm）至夏花（約30 mm）階段，苗種成活率在80%以上，而大多數(shù)養(yǎng)殖戶在此階段苗種成活率只有20%～30%，僅少數(shù)養(yǎng)殖戶達(dá)50%～60%［13］。苗種成活率的提高在一定程度上能解決養(yǎng)殖戶黃顙魚養(yǎng)殖“發(fā)花”（魚苗下塘）成活率不高的問題。

采用熱泵系統(tǒng)不僅比采用鍋爐降低運(yùn)行成本，同時(shí)通過自動(dòng)控制降低了人工費(fèi)用，更重要的是避免了鍋爐的空氣污染，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

國家中長期漁業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃（2006—2020年）的六大創(chuàng)新方向之一是漁業(yè)節(jié)能減排技術(shù)與重大裝備開發(fā)，而工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式是以養(yǎng)殖用水凈化后循環(huán)利用為核心特征，節(jié)水、節(jié)電、節(jié)地，符合當(dāng)前形勢(shì)下國家提出的節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式以及漁業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃的戰(zhàn)略需求。雖然循環(huán)水養(yǎng)殖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是目前循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用多在沿海地區(qū)進(jìn)行海水養(yǎng)殖，本研究設(shè)計(jì)并構(gòu)建了以黃顙魚為例循環(huán)水系統(tǒng)，為淡水名優(yōu)魚類暨大規(guī)格苗種培育和高品質(zhì)精準(zhǔn)養(yǎng)殖于一體的現(xiàn)代種業(yè)示范基地奠定了基礎(chǔ)，也為中國淡水魚養(yǎng)殖步入工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖的現(xiàn)代漁業(yè)提供新的思路。