循環(huán)水養(yǎng)殖模式對凡納濱對蝦養(yǎng)殖水質(zhì)及生長性能的影響

牛江波，吳趙軍，李亞松，康秋平，徐 波，郭 兵，蔣禮平，宋向果，梁勤朗*

(1. 通威漁業(yè)科技有限公司，四川 成都 610041；2.通威農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，四川 成都 610041)

凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)隸屬十足目、對蝦科、濱對蝦屬，其全球產(chǎn)量約占對蝦總產(chǎn)量的70%[1-2]。該品種于1988年被引入中國，因生長快、抗逆性強、出肉率高、市場需求旺盛等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為我國重要的水產(chǎn)經(jīng)濟養(yǎng)殖品種[3-5]。它適應的鹽度范圍為1～40，生存適溫為8～32℃，并常棲息于低于70 cm的水深環(huán)境中[6]。2021年我國凡納濱對蝦海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量為127.36×104t，同比增長6.38%[7]。然而，隨著集約化、高密度養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，病害和環(huán)境污染問題逐漸突出，綠色、健康發(fā)展養(yǎng)殖模式已成為社會關(guān)注的熱點，傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)型升級已刻不容緩[8-10]。

目前，循環(huán)水養(yǎng)殖模式作為新型綠色高效養(yǎng)殖的模式之一，具備節(jié)約水資源、單產(chǎn)高、環(huán)境友好等多重優(yōu)勢[11-13]。而近些年，養(yǎng)殖戶依靠工廠化養(yǎng)魚的經(jīng)驗，開始探索凡納濱對蝦工廠化養(yǎng)殖，并逐步受到漁業(yè)從業(yè)者的推崇[14]。然而，循環(huán)水養(yǎng)殖模式是一種較為前沿的水產(chǎn)技術(shù)，因工藝設計及配套設施設備性能不同，對循環(huán)水水質(zhì)及凡納濱對蝦的影響也會有所差異，因此在此方面仍需開展深入研究。本文以凡納濱對蝦為養(yǎng)殖對象，探究在傳統(tǒng)工廠化換水養(yǎng)殖模式和循環(huán)水養(yǎng)殖模式下凡納濱對蝦的生長及其養(yǎng)殖水質(zhì)狀況，以期為凡納濱對蝦的適宜養(yǎng)殖模式及循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的技術(shù)熟化等方面提供科學實踐依據(jù)，并為凡納濱對蝦循環(huán)水養(yǎng)殖模式的改進與優(yōu)化提供基礎數(shù)據(jù)與經(jīng)驗借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

凡納濱對蝦苗種來自青島海壬水產(chǎn)種業(yè)科技有限公司，規(guī)格均勻，體質(zhì)健康。苗種進場后集中飼養(yǎng)，穩(wěn)定后開始試驗，試驗對蝦初始平均體質(zhì)量為(2.39±0.20)g。本試驗設置循環(huán)水養(yǎng)殖組(Recirculating aquaculture group，RAG)和傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖組(Industrial aquaculture group，IAG)。試驗組各設置3個重復，養(yǎng)殖池(3 m×6 m)水深1 m，有效養(yǎng)殖水體體積為18 m3，放養(yǎng)密度為750尾/m3。養(yǎng)殖水體鹽度為18，養(yǎng)殖試驗時間為2022年7月23日至9月10日，共持續(xù)50 d。

1.2 循環(huán)水養(yǎng)殖設施

工藝流程：養(yǎng)殖池內(nèi)的凡納濱對蝦在生長過程中產(chǎn)生的代謝廢物及蝦殼通過蝦殼收集器及自動虹吸排污集中輸送至微濾機，在微濾機前端可將蝦殼集中去除，小顆粒廢物則在微濾機反沖洗程序中排出系統(tǒng)。過濾后的養(yǎng)殖水體進入蛋白質(zhì)分離器，利用臭氧殺菌，同時去除部分懸浮物。隨后進入活性炭降解器，去除水體中物理顆粒微小懸浮物及降解臭氧。物理過濾后進入生物濾池，在硝化作用下凈化關(guān)鍵水質(zhì)因子，再經(jīng)過脫氣塔去除水體二氧化碳(CO2)。經(jīng)過處理的養(yǎng)殖水體最后經(jīng)紫外殺菌器殺菌后，到達緩沖池，再經(jīng)進水管道(配備增氧錐)進入養(yǎng)殖池，以此達到循環(huán)。

1.3 養(yǎng)殖管理

試驗用飼料為凡納濱對蝦專用通威飼料(粗蛋白≥44.00%、粗脂肪≥6.00%、粗纖維≤5.00%、粗灰分≤16.00%、鈣0.70%～3.00%)，每4 h投喂1次，日投喂6餐(01：00、05：00、09：00、13：00、17：00、21：00)。整個養(yǎng)殖期間，日投喂量按蝦體總重的3%～6%確定。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)循環(huán)量為4.5 h/次，日均換水率為8.31%，由微濾機和活性炭降解器反沖洗程序排出。傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖組每日10：00排污1次，采用排換水方式維持水質(zhì)，換水量為40%～70%。每天不定期巡視養(yǎng)殖車間，視察設備運行情況及凡納濱對蝦狀態(tài)，車間配備晝夜值班人員。每日完成養(yǎng)殖記錄，每10 d從各試驗組養(yǎng)殖池分別隨機打撈約0.5～1.0 kg凡納濱對蝦，清點尾數(shù)并放回，記錄各池凡納濱對蝦平均尾重和總重，作為此后確定日投喂量的依據(jù)。

1.4 水質(zhì)檢測

使用稱重法不定期測定懸浮物濃度，通過玻璃纖維濾膜抽濾水樣，在60℃烘箱中烘干24 h后稱重，使用精度為0.001 g的天平稱量懸浮物重量，再除以水樣采集體積，得到最終的懸浮物濃度。

1.5 生長指標計算

存活率SR(Survival rate，%)=Nt/N0×100

(1)

增重率WGR(Weight gain rate，%)=(Mt-M0)/M0×100

(2)

特定生長率SGR(Specific growth rate，%/d)=(lnMt-lnM0)/t×100

(3)

餌料系數(shù)FCR(Feed conversion ratio)=Fi/(Mt-M0)

(4)

攝食率FR(Feeding ratio，%)=Fi/[0.5×(Mt+M0)×t]×100

(5)

幾何平均體質(zhì)量GMM(Geometric mean mass，g)=(M0×Mt)0.5

(6)

式中，Nt為終末尾數(shù)；N0為初始放養(yǎng)尾數(shù)；M0為凡納濱對蝦初始平均體質(zhì)量，g；Mt為凡納濱對蝦終末平均體質(zhì)量，g；t為飼養(yǎng)天數(shù)，d；Fi為每尾蝦的平均總攝食量，g。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 26.0軟件進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析；使用獨立樣本T檢驗(Independent-sample T test)進行顯著性檢驗。P<0.05為差異顯著；P<0.01為差異極顯著。試驗數(shù)據(jù)結(jié)果使用平均數(shù)±標準差(Mean ± SD)表示。利用Graphpad Prism 6.00進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)指標

2.1.1 水溫和溶解氧

在養(yǎng)殖過程中，循環(huán)水養(yǎng)殖組整體水溫持續(xù)高于工廠化養(yǎng)殖組，且在養(yǎng)殖中后期更為明顯，但第11 ～18天，試驗組間水溫無明顯差異(圖1A)。循環(huán)水養(yǎng)殖組水溫變動范圍為26.40～31.61℃，小于工廠化養(yǎng)殖組水溫的變動范圍(25.70～31.72℃)。循環(huán)水養(yǎng)殖組周期內(nèi)平均水溫為(28.89±1.09)℃，顯著高于工廠養(yǎng)殖組的(28.38±1.33)℃(P<0.05)。

0～31 d循環(huán)水養(yǎng)殖組溶解氧濃度整體高于工廠化養(yǎng)殖組，但在31 d后的養(yǎng)殖中后期，試驗組間溶解氧濃度基本相似(圖1B)。整個養(yǎng)殖期間，循環(huán)水養(yǎng)殖組平均溶解氧濃度[(5.55±0.68)mg/L]較工廠化養(yǎng)殖組[(5.42±0.64)mg/L]高2.45%。

2.1.2 pH值和總堿度

循環(huán)水養(yǎng)殖組pH和總堿度指標在養(yǎng)殖期間持續(xù)低于工廠化養(yǎng)殖組。各組間的pH值與總堿度濃度變化趨勢相似(圖2)。0～26 d試驗組間的pH值變化差異較小，而到養(yǎng)殖中后期差異較為明顯。養(yǎng)殖周期內(nèi)的循環(huán)水養(yǎng)殖組平均pH值(7.48±0.28)極顯著低于工廠化養(yǎng)殖組的(7.78±0.17)(P<0.01)。養(yǎng)殖開始后，循環(huán)水養(yǎng)殖組總堿度濃度開始下降，在人為補充碳酸氫鈉后，恢復至與工廠化養(yǎng)殖組相當?shù)乃?，而在養(yǎng)殖中后期繼續(xù)開始遞減，并在疏蝦換水后逐步回升。養(yǎng)殖周期內(nèi)的循環(huán)水養(yǎng)殖組平均總堿度[(150.40±27.62)mg/L]極顯著低于工廠化養(yǎng)殖組的[(198.40±13.30)mg/L](P<0.01)。

2.1.3 三態(tài)氮與磷酸鹽

2.1.4 懸浮物

在養(yǎng)殖第5天時，循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度值為(22.48±0.77)mg/L，顯著低于工廠化養(yǎng)殖組[(24.67±1.05)mg/L](P<0.05)。在40 d時，循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度[(150.78±2.51)mg/L]極顯著高于工廠化養(yǎng)殖組[(104.08±2.19)mg/L](P<0.01，圖4)。

2.2 生長性能

2.2.1 生長曲線

養(yǎng)殖過程中，凡納濱對蝦的體質(zhì)量隨著試驗時間的推移而不斷增加(圖5)。經(jīng)過50 d的養(yǎng)殖，循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對蝦收獲個體重量高于工廠化養(yǎng)殖組，但兩者差異不顯著(P>0.05)。在養(yǎng)殖期間的采樣記錄中，循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對蝦的體質(zhì)量均高于工廠化養(yǎng)殖組，但也無顯著性差異(P>0.05)。

2.2.2 生長情況

循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對蝦平均體質(zhì)量由(2.42±0.30)g/尾增重至(15.70±1.02)g/尾，工廠化養(yǎng)殖組由(2.36±0.08)g/尾增重至(14.82±0.41)g/尾，分別增重13.28 g和12.45 g，日增重率分別為26.56%和24.90%(表2)。循環(huán)水養(yǎng)殖組個體質(zhì)量較工廠化養(yǎng)殖組提高5.94%，單位水體產(chǎn)量提高0.68%。但循環(huán)水養(yǎng)殖組成活率顯著低于工廠化養(yǎng)殖組(P<0.05)。

表1 不同養(yǎng)殖模式凡納濱對蝦養(yǎng)殖情況比較

2.2.3 生長速度

各試驗組的特定生長率整體上隨著養(yǎng)殖時間的延長而表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。循環(huán)水養(yǎng)殖組在養(yǎng)殖周期內(nèi)的特定生長率為3.75%/d，高于工廠化養(yǎng)殖組，但兩者無顯著性差異(P>0.05)。0～10 d養(yǎng)殖階段，循環(huán)水養(yǎng)殖組特定生長率為6.54%/d，高于工廠化養(yǎng)殖組的6.02%/d；10～40 d養(yǎng)殖階段，各試驗組特定生長率從4.03%/d左右逐步下降至2.72%/d；40～50 d養(yǎng)殖階段，循環(huán)水養(yǎng)殖組特定生長率下降至1.86%/d，工廠化養(yǎng)殖組下降至1.66%/d(圖6 A)。各試驗組0～20 d增重率下降明顯，整個養(yǎng)殖階段均差異不顯著(P>0.05)。0～10 d循環(huán)水養(yǎng)殖組增重率為93.7%，高于工廠化養(yǎng)殖組；10～40 d各試驗組增重率下降緩慢，下降幅度為18.5%；40～50 d循環(huán)水養(yǎng)殖組增重率降低至20.51%，高于工廠化養(yǎng)殖組的18.08%(圖6 B)。而在20～40 d階段，工廠化養(yǎng)殖組特定生長率與增重率均高于循環(huán)水養(yǎng)殖組，原因可能與該階段總堿度濃度與pH值快速下降有關(guān)。

2.2.4 幾何平均體質(zhì)量與特定生長率

循環(huán)水養(yǎng)殖組(圖7A)凡納濱對蝦的幾何平均體質(zhì)量與特定生長率具有顯著的負相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，工廠化養(yǎng)殖組(圖7B)則表現(xiàn)出極顯著的負相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。在同一個幾何平均體質(zhì)量水平時，循環(huán)水養(yǎng)殖組凡納濱對蝦的特定生長率高于工廠化養(yǎng)殖組，表明循環(huán)水養(yǎng)殖有利于凡納濱對蝦的生長。

2.2.5 攝食率和餌料系數(shù)

總體上，兩種養(yǎng)殖模式下的凡納濱對蝦攝食率均呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢，而且每個階段工廠化養(yǎng)殖組均高于循環(huán)水養(yǎng)殖組，但兩者差異不顯著(P>0.05，圖8A)。兩種養(yǎng)殖模式下的餌料系數(shù)總體上表現(xiàn)出逐步升高的趨勢，但各階段無顯著性差異(P>0.05，圖8B)。養(yǎng)殖周期內(nèi)循環(huán)水養(yǎng)殖組餌料系數(shù)為1.27，稍低于工廠化養(yǎng)殖組的1.34。

3 討論

3.1 循環(huán)水養(yǎng)殖模式下水質(zhì)特征

3.1.1 水溫與溶解氧

水環(huán)境作為水產(chǎn)動物生存的必要條件，適宜的水溫范圍會促進水產(chǎn)動物生長、代謝及餌料轉(zhuǎn)化，超出合理范圍則會出現(xiàn)抑制現(xiàn)象[15-17]；當溶解氧充分滿足水產(chǎn)動物機體需要時的水環(huán)境可促進水產(chǎn)動物的生長，反之則會抑制[18-19]。本研究結(jié)果顯示，循環(huán)水養(yǎng)殖組的養(yǎng)殖周期平均水溫顯著高于工廠化養(yǎng)殖組，溶解氧濃度高出2.45%，這表明相比傳統(tǒng)工廠化換水模式，循環(huán)水養(yǎng)殖模式的水溫及溶解氧條件能更好地滿足凡納濱對蝦生長的需求。

3.1.2 pH與總堿度

循環(huán)水養(yǎng)殖組養(yǎng)殖周期內(nèi)的總堿度和pH平均值都極顯著低于工廠化養(yǎng)殖組，這主要與生物濾池硝化細菌和凡納濱對蝦生長的消耗有關(guān)。通常在總堿度濃度和pH值降低后，循環(huán)水養(yǎng)殖組會添加碳酸氫鈉以調(diào)節(jié)總堿度濃度和pH值。有研究表明，適宜凡納濱對蝦生長需求的pH范圍值為7.5～8.5[1]。本養(yǎng)殖周期內(nèi)各試驗組的pH均值大多在凡納濱對蝦生長的適宜范圍內(nèi)，僅20～40 d循環(huán)水養(yǎng)殖組pH平均值為7.3，無法滿足凡納濱對蝦生長的需求?？倝A度代表著水中的碳酸根和碳酸氫根，而凡納濱對蝦脫殼、硬殼及生長均需消耗大量的碳酸根和碳酸氫根[20]。在20～40 d時，循環(huán)水養(yǎng)殖組未人為補充碳酸氫鈉而導致其總堿度濃度逐步降低至100 mg/L，但工廠化養(yǎng)殖組保持在180 mg/L以上；在第40天，循環(huán)水養(yǎng)殖組逐步補充碳酸氫鈉后，總堿度濃度與pH值緩慢提升，凡納濱對蝦在40～50 d階段的生長再次優(yōu)于工廠化養(yǎng)殖組。這表明總堿度濃度與pH值的極顯著降低會抑制凡納濱對蝦的生長。因此，在凡納濱對蝦循環(huán)水養(yǎng)殖模式下，隨著養(yǎng)殖時間的延長，均會存在總堿度濃度和pH值降低的現(xiàn)象，為保證凡納濱對蝦的健康生長，應密切關(guān)注并及時調(diào)控總堿度濃度和pH值，使其處于較高水平。

3.1.3 三態(tài)氮指標

3.1.4 水體懸浮物

循環(huán)水養(yǎng)殖水體中的懸浮物主要由飼料和代謝物產(chǎn)生，其中25%的投入飼料量會轉(zhuǎn)化成水體中的懸浮物[27-28]。在養(yǎng)殖前期第5天時，循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度顯著低于工廠化養(yǎng)殖組；在第40天時循環(huán)水養(yǎng)殖組懸浮物濃度則極顯著高于工廠化養(yǎng)殖組。產(chǎn)生此結(jié)果的原因，除了凡納濱對蝦快速生長、代謝加快導致的本身懸浮物增多外，還與循環(huán)水系統(tǒng)活性炭降解器因超負荷運行后出現(xiàn)故障而被移出系統(tǒng)有關(guān)。此結(jié)果與Chen S等[29]的報道相似，懸浮物的積累會造成養(yǎng)殖設施堵塞，增加生物濾池負擔，進而影響到硝化反應的功能[30-31]。綜合表明，在循環(huán)水設備正常運行的情況下，循環(huán)水具備明顯的降低懸浮物濃度作用，而有關(guān)設備及工藝在養(yǎng)殖后期的性能優(yōu)化還需進一步提升。

3.2 循環(huán)水養(yǎng)殖模式下凡納濱對蝦生長性能

養(yǎng)殖過程中，除20～30 d和30～40 d的工廠化養(yǎng)殖組凡納濱對蝦的特定生長率和增重率高于循環(huán)水養(yǎng)殖組外，工廠化養(yǎng)殖組在其他階段和整個養(yǎng)殖周期均不具備優(yōu)勢，且階段規(guī)格持續(xù)低于循環(huán)水養(yǎng)殖組。結(jié)果表明，傳統(tǒng)換水工廠化養(yǎng)殖模式在規(guī)格6.46～12.55 g/尾階段具有一定的生長優(yōu)勢，但從整個養(yǎng)殖周期來看，循環(huán)水養(yǎng)殖模式更有利于凡納濱對蝦生長。這與張龍等[22]和索建杰等[5]的研究結(jié)論相似，在循環(huán)水養(yǎng)殖條件下凡納濱對蝦的收獲規(guī)格、單位產(chǎn)量及特定生長率均高于傳統(tǒng)換水工廠化養(yǎng)殖模式，但在本研究中兩者并無顯著差異。有研究表明，水體中懸浮物的積累會引起養(yǎng)殖動物的應激反應，降低抗病能力[33]，進而引起成活率的下降。在本次研究中，循環(huán)水養(yǎng)殖組成活率相對較低的主要原因可能是在養(yǎng)殖后期，系統(tǒng)工藝中的活性炭降解器超負荷運行后產(chǎn)生故障而被移出系統(tǒng)，導致水體中的懸浮物濃度增高。此外，攝食率是反映水產(chǎn)養(yǎng)殖動物攝食生理的指標，直接受到本身棲息環(huán)境的影響[34]。本研究中，循環(huán)水養(yǎng)殖組各階段的攝食率和餌料系數(shù)均低于工廠化養(yǎng)殖組，說明循環(huán)水養(yǎng)殖模式較傳統(tǒng)工廠化換水養(yǎng)殖對對蝦飼料的利用率更高。

4 結(jié)論

本次研究結(jié)果表明，循環(huán)水養(yǎng)殖模式在能獲得更高的對蝦產(chǎn)量情況下，還具備關(guān)鍵水質(zhì)因子生態(tài)處理、水資源利用及環(huán)境保護等方面的優(yōu)勢，具有開展高密度集約化對蝦養(yǎng)殖的良好潛力，但需要以循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設施設備的穩(wěn)定性為前提。在注重水質(zhì)調(diào)控、系統(tǒng)穩(wěn)定情況下，凡納濱對蝦體質(zhì)量和后期成活率的提高將進一步提升其產(chǎn)量。關(guān)于循環(huán)水系統(tǒng)的高效運行，需要結(jié)合工藝設計及設備性能選型，以進一步優(yōu)化。