不同碳氮比水平對(duì)大黃魚苗池生物絮團(tuán)形成和水質(zhì)的影響

張 藝

(福建省閩東水產(chǎn)研究所，福建 寧德 352100)

大黃魚屬石首魚科、大黃魚屬，是我國(guó)目前規(guī)模最大的海水養(yǎng)殖魚品種之一。大黃魚育苗主要采用春季升溫育苗方法，需將海區(qū)10℃左右的海水加熱至25℃以上才能滿足大黃魚育苗的需要(黃偉卿等，2019)。由于大黃魚采用的是工廠化高密度育苗技術(shù)，投餌量和換水量均較大，育苗期間每天都有數(shù)萬(wàn)噸加熱過(guò)的育苗廢水排入海區(qū)，能量浪費(fèi)及環(huán)境污染現(xiàn)象較為突出。

生物絮團(tuán)(BFT)技術(shù)主要借鑒城市水處理中的活性污泥技術(shù)，通過(guò)人為向養(yǎng)殖水體中補(bǔ)充有機(jī)碳源，讓異養(yǎng)細(xì)菌將水體中的氨氮同化成菌體蛋白質(zhì)，形成可被養(yǎng)殖對(duì)象直接攝食的生物絮凝體，同時(shí)凈化水質(zhì)。Panigrahi A等(2019)研究表明，在高碳氮比水平情況下生物絮團(tuán)可有效凈化水質(zhì)，提高蝦類生長(zhǎng)性能，緩解免疫應(yīng)激。盧炳國(guó)等(2013)研究表明，生物絮團(tuán)應(yīng)用于草魚適宜的碳氮比為15∶1，添加碳源的試驗(yàn)組水質(zhì)均優(yōu)于對(duì)照組。于哲等(2019)研究認(rèn)為，黃金鯽養(yǎng)殖水體中最優(yōu)的碳氮比為20∶1，能有效凈化水質(zhì)，提高黃金鯽消化酶活性，提高黃金鯽生長(zhǎng)速度和飼料利用率。王廣軍等(2016)研究表明，當(dāng)碳氮比維持在(10～15)∶1時(shí)，能有效調(diào)節(jié)雜交鱧養(yǎng)殖池水質(zhì)，維持水體良好的生物絮團(tuán)系統(tǒng)，并且不會(huì)影響雜交鱧的生長(zhǎng)速度。張明明等(2014)認(rèn)為，采用生物絮團(tuán)技術(shù)能夠提高異育銀鯽的消化酶活性和非特異性免疫力。

適宜的碳氮比是應(yīng)用生物絮團(tuán)技術(shù)的關(guān)鍵，控制合適的碳氮比具有促進(jìn)水體中生物絮團(tuán)的形成、有效凈化水質(zhì)、提升養(yǎng)殖效果的作用。Asaduzzaman M 等(2010)在對(duì)蝦養(yǎng)殖的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，水體中額外添加木薯粉，可以提高蛋白質(zhì)利用率。Carb R 等(2009)發(fā)現(xiàn)在羅非魚養(yǎng)殖試驗(yàn)中添加淀粉，能將換水率從24%降至10%。目前大黃魚育苗中生物絮團(tuán)技術(shù)的研究還未見(jiàn)報(bào)道，本文研究不同碳氮比水平對(duì)大黃魚育苗水體中生物絮團(tuán)的形成、作用規(guī)律以及對(duì)大黃魚苗生長(zhǎng)、存活的影響，旨在為生物絮團(tuán)技術(shù)應(yīng)用于大黃魚育苗、養(yǎng)殖提供參考。

一、材料與方法

1.試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用魚苗為寧德市鼎誠(chéng)水產(chǎn)有限公司春季培育的大黃魚苗，體質(zhì)健康、活力良好，平均規(guī)格(22.3±2.2)毫米/尾。培育飼料為大黃魚專用顆粒飼料，粗蛋白質(zhì)水平≥47.0%、粗脂肪水平≥5.0%，經(jīng)測(cè)算，飼料中的碳氮比為6.25∶1。試驗(yàn)用碳源為無(wú)水葡萄糖，純度99.97%。

2.試驗(yàn)管理

試驗(yàn)在寧德市鼎誠(chéng)水產(chǎn)有限公司三都鎮(zhèn)試驗(yàn)車間進(jìn)行，培養(yǎng)設(shè)施為玻璃鋼桶，設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)組和1 個(gè)對(duì)照組(B0 組)，每組投放大黃魚苗500 尾，試驗(yàn)周期36 天，每組試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)重復(fù)。飼料中添加葡萄糖作為碳源，使試驗(yàn)組飼料碳氮比分別為15∶1(B15 組)、20∶1(B20 組)、25∶1(B25 組)。試驗(yàn)期間不間斷充氧，水溫24～25℃，pH 7.1～8.2。每3 天檢測(cè)1 次氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽含量，每5 天測(cè)量1 次生物絮團(tuán)沉降體積(FV)、總固體顆粒懸浮物(TSS)含量值。

3.指標(biāo)的測(cè)定與方法

(1)生物絮團(tuán)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)束后，利用200目篩絹網(wǎng)過(guò)濾收集水體中的生物絮團(tuán)，置于烘箱中100℃烘干3 小時(shí)，將干燥產(chǎn)物進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定。

(2)水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。采用WK-SM8-30002T 智能溫控器保持水溫在24～25℃，溶氧采用熒光溶氧測(cè)量?jī)x(DO20)實(shí)時(shí)測(cè)定。其他水質(zhì)指標(biāo)主要為氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、pH。

(3)絮團(tuán)指標(biāo)的測(cè)定?？偣腆w顆粒懸浮物測(cè)定采用《城市污水懸浮固體的測(cè)定》(CJ/T 52－1999)方法，取水樣1 升，使用微孔濾膜抽濾，在烘箱中105℃烘干2 小時(shí)后稱量；生物絮團(tuán)沉降體積測(cè)定采用Avnimelech 等(2009)提出的方法，使用1000-1010 型沉淀漏斗取1 升水樣靜置半小時(shí)，測(cè)定生物絮團(tuán)沉降體積。

(4)大黃魚苗生長(zhǎng)性能測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)束后，每組取30 尾魚測(cè)量全長(zhǎng)，計(jì)算絕對(duì)增長(zhǎng)量，統(tǒng)計(jì)各組魚死亡情況，計(jì)算成活率。計(jì)算公式為：

式中，L1、L2分別為t1和t2時(shí)的體長(zhǎng)；Ni為投放魚苗尾數(shù)，Nf為最終存活尾數(shù)。

4.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用WPS Office 表格進(jìn)行處理，采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。使用SPASS 19.0 中獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，P＜0.05 為差異顯著。

二、結(jié)果

1.不同碳氮比水平對(duì)生物絮團(tuán)形成的影響

各試驗(yàn)組FV 值隨養(yǎng)殖試驗(yàn)進(jìn)行而逐漸上升，在20 天時(shí)均達(dá)到最高，其中B0 組為15.1 毫升/升，B25 組為87.2 毫升/升，之后試驗(yàn)組緩慢下降，對(duì)照組緩慢上升。碳氮比水平越高的組FV 值越高，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各試驗(yàn)組FV 值均顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)。試驗(yàn)組TSS 含量的變化與FV 趨勢(shì)相近，均在20 天時(shí)達(dá)到最高，之后緩慢下降。對(duì)照組TSS 值持續(xù)上升。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)組TSS 值均顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)。

2.水質(zhì)指標(biāo)的變化

(1)氨氮含量的變化。隨著養(yǎng)殖試驗(yàn)的進(jìn)行，各組水體中氨氮含量在9天時(shí)均達(dá)到最高，之后開始下降，18 天時(shí)各組水體中氨氮含量降至4 毫克/升左右；之后對(duì)照組氨氮含量逐漸上升，各試驗(yàn)組氨氮含量在1.5～2 毫克/升波動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各試驗(yàn)組氨氮含量與對(duì)照組差異顯著(P＜0.05)，但試驗(yàn)組之間氨氮含量差異不顯著(P＞0.05)。

(2)亞硝酸鹽含量的變化。各組水體中亞硝酸鹽含量均隨養(yǎng)殖試驗(yàn)進(jìn)行而上升，15 天后試驗(yàn)組水體亞硝酸鹽含量趨于穩(wěn)定，在0.1～0.2毫克/升波動(dòng)，對(duì)照組水體亞硝酸鹽含量一直呈上升趨勢(shì)，36天時(shí)達(dá)到最高，為0.27毫克/升，且與各試驗(yàn)組差異顯著(P＜0.05)。

(3)硝酸鹽含量的變化。各組水體中硝酸鹽含量隨養(yǎng)殖試驗(yàn)進(jìn)行而上升，3 個(gè)試驗(yàn)組上升較慢，36 天時(shí)低于4 毫克/升，對(duì)照組水體硝酸鹽含量持續(xù)上升，33天時(shí)達(dá)到最高，超過(guò)14毫克/升，極顯著高于各試驗(yàn)組(P＜0.01)。

3.生物絮團(tuán)的營(yíng)養(yǎng)成分

各組生物絮團(tuán)營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。各組生物絮團(tuán)中粗蛋白質(zhì)水平均低于飼料，試驗(yàn)組間生物絮團(tuán)粗蛋白質(zhì)水平差異不顯著(P＞0.05)，均顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)。各組間生物絮團(tuán)粗脂肪水平差異不顯著(P＞0.05)，均低于飼料中粗脂肪水平。

表1 各組生物絮團(tuán)營(yíng)養(yǎng)成分

4.不同碳氮比水平對(duì)大黃魚生長(zhǎng)的影響

至試驗(yàn)結(jié)束，試驗(yàn)組存活率在75%以上，顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)。B15 組絕對(duì)增長(zhǎng)率最高，顯著高于其他3 組；B0 組的絕對(duì)增長(zhǎng)量高于B20、B25組，但差異不顯著(表2)。

表2 不同碳氮比對(duì)大黃魚苗生長(zhǎng)的影響

三、分析

1.不同碳氮比水平對(duì)生物絮團(tuán)形成的影響

在水體中添加碳源的目的是為了讓異養(yǎng)細(xì)菌可以有足夠的碳源來(lái)轉(zhuǎn)化水體中的氮鹽。試驗(yàn)中添加了碳源的試驗(yàn)組在生物絮團(tuán)的形成速度上明顯高于對(duì)照組，并且最終水體中FV 值和TSS 值都顯著高于對(duì)照組。說(shuō)明在大黃魚飼料中添加碳源，起到了促進(jìn)生物絮團(tuán)形成的作用。盧炳國(guó)(2013)等在草魚養(yǎng)殖研究中發(fā)現(xiàn)，生物絮團(tuán)沉積量和總固體懸浮物總量在28 天時(shí)達(dá)到最高，之后出現(xiàn)下降。本研究中，生物絮團(tuán)沉積量和總固體懸浮物總量在20 天時(shí)達(dá)到最高，同樣出現(xiàn)先上升、后下降的變化，這一方面符合細(xì)菌生長(zhǎng)曲線(沈萍，2000)，另一方面可能是生物絮團(tuán)形成后開始對(duì)大黃魚苗形成了誘食作用，部分絮團(tuán)由于大黃魚苗的攝食而消耗掉了。

額外添加碳源形成的生物絮團(tuán)蛋白質(zhì)水平較高。Azim M E 等(2008)在羅非魚試驗(yàn)中形成的生物絮團(tuán)粗蛋白質(zhì)水平達(dá)到38.41%，高于飼料中24%的蛋白質(zhì)水平。Carb R 等(2010)在羅氏沼蝦試驗(yàn)中形成的生物絮團(tuán)粗蛋白質(zhì)水平為28%。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)組形成的生物絮團(tuán)蛋白質(zhì)水平達(dá)到35%以上，高于對(duì)照組的25.41%，明顯低于所投喂飼料45%的蛋白質(zhì)水平，高于Carb R等(2010)在羅氏沼蝦、略低于Azim M E 等(2008)在羅非魚中的試驗(yàn)，推測(cè)生物絮團(tuán)中蛋白質(zhì)水平與養(yǎng)殖動(dòng)物的代謝特點(diǎn)、碳源種類以及絮團(tuán)優(yōu)勢(shì)群落組成有關(guān)。

2.不同碳氮比水平對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的影響

氨氮是水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的代謝產(chǎn)物，養(yǎng)殖水域中氨氮、亞硝酸鹽的積累會(huì)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物產(chǎn)生危害。生物絮團(tuán)技術(shù)主要利用異養(yǎng)細(xì)菌在碳源充足的情況下可以高效異養(yǎng)化氨氮并產(chǎn)生菌蛋白的特性來(lái)凈化水質(zhì)和節(jié)約飼料。Hargreaves J A(2006)認(rèn)為硝化細(xì)菌為自養(yǎng)菌，增殖速度較慢，異養(yǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)速度是硝化細(xì)菌的10 倍。Azim M E 等(2008)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)養(yǎng)殖水體中的碳氮比高于10∶1 時(shí)，水體中的生物絮團(tuán)轉(zhuǎn)化氮的效率可達(dá)0.2 克氮/(天·米3)；在碳源充足的條件下，水體中的微生物可以在5 小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)化10 毫克/升氨氮，使養(yǎng)殖水體不產(chǎn)生亞硝酸鹽、硝酸鹽的積累。本試驗(yàn)中碳氮比高于15∶1的試驗(yàn)組在經(jīng)歷前期水質(zhì)指標(biāo)的高峰后，與對(duì)照組相比均能有效降低水中的氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽含量。碳氮比15∶1是較優(yōu)的碳氮比例，既可以起到優(yōu)化水質(zhì)的作用，又能節(jié)約碳源。盧炳國(guó)等(2013)在草魚的研究中發(fā)現(xiàn)生物絮團(tuán)沉積量的最高峰出現(xiàn)在28 天時(shí)，之后逐漸下降，而王廣軍等(2016)對(duì)雜交鱧的研究中發(fā)現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽的峰值出現(xiàn)在第5天，之后呈下降趨勢(shì)，變化趨勢(shì)與本研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)中各組硝酸鹽的含量呈緩慢上升變化，與盧炳國(guó)等(2013)的研究一致，推測(cè)認(rèn)為在生物絮團(tuán)系統(tǒng)中存在硝化作用。

3.不同碳氮比水平對(duì)大黃魚苗生長(zhǎng)的影響

水質(zhì)指標(biāo)是影響?zhàn)B殖動(dòng)物餌料利用效率和健康狀況的重要因素。水體中氨氮達(dá)到一定濃度后，容易侵襲養(yǎng)殖動(dòng)物黏膜，特別是魚鰓表皮和腸黏膜，其次是神經(jīng)系統(tǒng)，造成養(yǎng)殖動(dòng)物中毒。氨氮含量過(guò)高會(huì)明顯抑制魚攝食進(jìn)而影響魚的正常 生 長(zhǎng)(Brinkman S F 等，2009；Foss A 等，2004)。高濃度氨氮還會(huì)對(duì)魚的組織器官如鰓、肝臟、腎等造成不同程度的損傷(胡毅等，2012)。水體中亞硝酸鹽濃度較高時(shí)，可以將魚血紅蛋白中的亞鐵血紅素氧化，形成沒(méi)有攜氧能力的高鐵血紅蛋白，降低了血液載氧能力，同時(shí)造成魚功能性貧血以及器官的損傷。本試驗(yàn)中對(duì)照組的成活率低于70%，顯著低于試驗(yàn)組。王廣軍等(2016)對(duì)雜交鱧的研究中發(fā)現(xiàn)生物絮團(tuán)組的成活率顯著高于對(duì)照組；于哲等(2019)對(duì)黃金鯽的研究中發(fā)現(xiàn)生物絮團(tuán)組可以獲得顯著高于對(duì)照組的成活率，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。本試驗(yàn)是在不換水的環(huán)境中進(jìn)行，對(duì)照組水體中氨氮、亞硝酸鹽不斷積累，對(duì)大黃魚苗成活率有明顯影響，而試驗(yàn)組中的氨氮由于有碳源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，保持了較低的濃度，提高了大黃魚苗成活率。

生物絮團(tuán)中含有菌體蛋白，可以作為養(yǎng)殖動(dòng)物的餌料，提高養(yǎng)殖動(dòng)物的餌料利用率，促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)。李朝兵等(2012)認(rèn)為鳙魚可以有效地利用生物絮團(tuán)，Putra等(2017)研究表明，采用生物絮團(tuán)技術(shù)可以顯著提高養(yǎng)殖革胡子鲇增重率、特定生長(zhǎng)率以及蛋白質(zhì)效率。本試驗(yàn)中B15組大黃魚苗絕對(duì)增長(zhǎng)量顯著高于對(duì)照組，與上述研究一致，但B20、B25 組卻沒(méi)有表現(xiàn)出比對(duì)照組有生長(zhǎng)上的優(yōu)勢(shì)。本研究中生物絮團(tuán)蛋白質(zhì)水平最高為37.23%，低于飼料中蛋白質(zhì)水平。因此，本試驗(yàn)中B20、B25 組大黃魚苗生長(zhǎng)速度低于對(duì)照組，可能是絮團(tuán)中蛋白質(zhì)水平不足的原因造成的。

綜上，在大黃魚育苗的養(yǎng)殖水體中使用生物絮團(tuán)技術(shù)可以有效降低水體中氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽的含量，凈化養(yǎng)殖水質(zhì)，進(jìn)而提高大黃魚苗的成活率，碳氮比以15∶1為宜。