生物絮团

生物絮团（精选5篇）

生物絮团 篇1

罗非鱼是联合国粮农组织向世界各国推荐的优良养殖对象, 也是农业部为贯彻实施“十一五”规划拟实施的“九大行动”水产养殖重点推广的3个主导品种之一。罗非鱼具有适应性强, 繁殖力高, 食性广杂, 抗病力强等特点, 目前罗非鱼已是我国重要的养殖鱼类, 特别是在广东、广西、福建、海南等地, 罗非鱼养殖已形成产业化格局。但是, 现阶段的养殖模式为追求产量和经济效益, 大量的饲料、肥料以及药物投入, 导致养殖系统内源性污染严重, 养殖生态环境恶化[1]。这种养殖模式易造成水质恶化、鱼病暴发, 甚至导致大规模的鱼类死亡[2];而且饲料浪费严重, 饲料转化效率低下, 增加了养殖成本和对鱼粉和鱼油的需求[3]。因此, 研究环保的低成本的养殖模式非常必要。

生物絮团是养殖水体中以好氧微生物为主体的有机体和无机物, 经生物絮凝而成的团聚物, 由细菌、浮游动植物、有机碎屑等物质相互絮凝组成。通过操控水体营养结构, 向水体中添加有机碳物质, 调节水体中的C/N比, 促进水体中异养细菌的繁殖, 利用微生物同化无机氮, 将水体中的氨氮等养殖代谢产物转化成细菌自身成分, 并且通过细菌絮凝成颗粒物质被养殖动物所摄食, 起到维持水环境稳定、减少换水量、提高养殖成活率和降低饲料系数等作用的一项技术, 它被认为是解决水产养殖产业发展所面临的环境制约和饲料成本的有效替代技术[4,5]。20世纪80年代, Andrew等[6]率先把BFT运用到水产养殖领域, 通过向养殖系统中添加合适C/N来控制水体中的无机氮, 结果发现在池塘中通过不停地曝气、搅动水体和添加碳源, 形成的生物絮团, 可以作为养殖对象饵料。Avnimelech等[7,8,9]利用氮同位素标记技术, 证实了生物絮团能够被莫桑比克罗非鱼 (Mozambique Tilapia) 摄入利用。本试验利用生物絮团系统培育罗非鱼种, 研究了生物絮团对罗非鱼种生长、肌肉营养成分以及对养殖水体的影响, 以期进一步了解生物絮团作为罗非鱼种饵料的养殖效果, 同时也为养殖水体重复利用和水质改良、修复提供科学数据和理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验鱼

试验罗非鱼鱼种初始体质量 (15.1±0.80) g, 体质健壮, 规格一致。

1.2 生物絮团 (Bio-Floc) 培养

生物絮团培养在广东省佛山市南海区百容水产良种有限公司育种车间进行。 (1) 选取水泥池 (16m3) 作为培养单元; (2) 抽取室外池塘水到培养单元内; (3) 投放罗非鱼[ (500±5) g]到培养单元, 放养密度为3 kg/m3;每天按体质量的3%投喂商品饲料 (含30%粗蛋白) , 投喂2次/d。 (4) 当总氨氮 (TAN) 大于2 mg/L时, 添加糖蜜, 维持水体C/N为20∶1, 促进微生物 (异养细菌) 大量繁殖, 加快絮团形成。 (5) 培养期间, 24 h充氧, DO (溶解氧) 维持在5 mg/L以上;p H维持在6.5~7.5, 用碳酸氢钠 (99.5%) 调节。

1.3 试验设计

分别设置: (1) 生物絮团组, 添加生物絮团培育罗非鱼鱼种; (2) 对照组:养殖用水培育罗非鱼鱼种, 共2个处理组, 每个处理组3个平行。试验用生物絮团通过生物絮团培养单元自制培养;养殖用水, 为车间消毒处理水。当生物絮团培养单元内总固体悬浮物 (TSS) 浓度大于50 mg/L开始正式试验。通过水泵把生物絮团水抽取到生物絮团组。

1.4 饲养管理

养殖试验在广东省佛山市南海区百容水产良种有限公司育种车间进行, 养殖池为水泥池 (4 m3) , 共6个, 平均水深0.8 m;每池放鱼35尾, 共210尾。试验开始后, 每隔7 d, 生物絮团组和对照组各换1/3体积新水。生物絮团组换培养单元内生物絮团水;对照组换车间消毒处理水。养殖池24 h不间断充氧。隔15 d称重一次。每天观察罗非鱼鱼种健康状况, 记录死亡情况。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 水质测定

每天早上8:00测定DO、p H、温度;隔3 d采用三氮分析仪 (S-3N) 测定氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮及透明度 (SD) ;透明度采用黑白盘测定。

1.5.2 生长性能测定

养殖试验结束后, 先将试验鱼饥饿24 h, 对每个试验组的鱼进行称重, 计算平均日增重 (ADG) 、增重率 (WGR) 、特定生长率 (SGR)

1.5.3 营养成分指标测定

养殖试验结束后, 每池随机取5尾鱼, 取背鳍下方侧线以上的背部肌肉, 冰箱保存备用。水分, 粗灰分, 粗脂肪和粗蛋白按照国家标准法[10]测定。

1.6 计算公式

平均日增重 (ADG) = (Wt-W0) /t

增重率 (WGR, %) = (Wt-W0) /W0×100

特定生长率 (SGR, %/d) = (Ln Wt-Ln W0) /t×100式中, Wt:试验第t天时体质量 (g) ;W0:初始鱼体质量 (g) ;t:试验时间 (d) ;

1.7 数据处理

采用SPASS11.0软件中One-Way ANOVA方差分析、Duncan氏多重比较法及Excel 2003软件对试验数据进行分析处理, 所有试验数据采用平均值±标准误 (mean±SE) 表示, 显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 生物絮团培养单元水质变动情况

利用池塘养殖废水, 外加糖蜜作为碳源, 控制合适的C/N比例, 为期17 d后, 形成生物絮团。在整个培养过程中, 氨氮水平呈现下降趋势, 至培养结束较开始下降了45.1%;硝酸盐氮水平呈现相反趋势, 至培养结束较开始提高了65.5%;亚硝酸盐氮水平变幅平稳, 始终维持在0.04~0.17 mg/L (图1) 。p H和SD分别为 (6.66±0.15) 和 (24.2±7.55) cm, 均呈下降趋势 (图2) 。

2.2 不同处理组罗非鱼鱼种生长性能表现

对罗非鱼鱼种生长性能测定表明 (表1) , 生物絮团组可显著提高罗非鱼末均重和日增重 (P<0.05) , 较对照组提高了11.5%和26.5%。同时, 生物絮团组增重率和特定生长分别为 (168.94±27.86) %和 (1.75±0.19) %与对照组不存在显著性差异 (P>0.05) 。各组末均长无显著性差异 (P>0.05) 。

注:同行上标小写字母不同表示二者之间有显著性差异 (P<0.05) .处理:生物絮团组添加生物絮团;对照组添加车间消毒水, 以下同。

2.3 不同处理组罗非鱼鱼种肌肉营养成分分析

对肌肉营养成分测定表明 (表2) , 各组罗非鱼鱼种在水分和灰分均无显著性差异 (P>0.05) 。生物絮团组可显著提高肌肉中粗蛋白质含量 (P<0.05) , 较对照组提高了6.1%;生物絮团组粗脂肪含量显著低于对照组 (P<0.05) 。

2.4 不同处理组养殖水体水质变化

表3列出了实验期间各个处理组间温度、溶解氧、p H及SD的测定结果。表中可以看出, 各个处理组间溶解氧和温度差异不显著 (P>0.05) , 均在水生动物所需的安全范围之内;生物絮团组p H和透明度 (SD) 分别为 (6.84±0.01) cm和 (22±2.51) cm, 与对照组相比差异显著 (P<0.05) ;

2.4.1 不同处理组养殖水体氨氮的变化

由图3可知, 在7月24日前, 生物絮团组氨氮水平一直稳定在较高水平, 平均值为 (0.63±0.03) mg/L, 之后随时间的延长呈现回落趋势, 于8月14日下降至最低值, 为0.41 mg/L, 较试验开始下降了35.8%;对照组在7月24日之前氨氮水平变幅较为平稳, 平均值为 (0.52±0.04) mg/L, 始终低于生物絮团组, 之后随时间的延长呈现上升趋势, 至8月14日上升至0.63 mg/L, 较试验开始分别上升了28.6%。

2.4.2 不同处理组养殖水体亚硝酸盐氮的变化

由图4可知, 试验期间生物絮团组亚硝酸盐氮的水平变幅较为平稳, 平均值为 (0.02±0.01) mg/L;对照组呈现无规律波动, 平均值为 (0.04±0.01) mg/L, 始终高于生物絮团组。

2.4.3 不同处理组养殖水体硝酸盐氮的变化

由图5可知, 试验期间生物絮团组硝酸盐氮水平随时间延长呈现上升趋势, 至试验结束上升到最高值, 为2.3 mg/L, 较试验开始时升高了76.9%, 始终高于对照组;对照组在7月24日前, 均呈上升趋势, 在7月24日达到最高值, 为1.6 mg/L, 之后呈现回落趋势。

3 讨论

3.1 生物絮团对罗非鱼鱼种生长的影响

罗非鱼在天然水域中主要摄食丝状藻类和植物碎屑等, 其食量大, 食性广。仔鱼以吞食小型浮游动物为主, 其食物为轮虫类、无节幼体、硅藻、微囊藻、绿球藻、单衣藻等。根据研究结果, 鱼种期以轮虫、枝角类、桡足类等动物性饵料为主, 但食物组成更为复杂。生物絮团由异养细菌、原生动物、轮虫类、其他微生物等组成, 絮团大小能到达1 000μm以上[11], 颗粒大小适合杂食性鱼类摄食, 可作为养殖鱼类稚鱼期的开口饵料[12]。由此说明, 生物絮团的大小和组成符合罗非鱼鱼种的摄食标准。

在本试验中, 试验所用罗非鱼鱼种初始体质量为 (15.1±0.80) g, 生物絮团对罗非鱼鱼种终末个体质量和增重率影响显著 (P<0.05) , 终末个体质量与对照组相比提高了11%, 个体增重率提高了35.4%。这表明, 生物絮团颗粒大小及组成符合罗非鱼种饵料要求, 对罗非鱼种生长所需的营养有帮助。

3.2 生物絮团对罗非鱼鱼种肌肉营养成分的影响

研究表明, 罗非鱼在不同的生长阶段, 对营养素的需求有一定的差别。尼罗罗非鱼鱼苗最适蛋白需求为35%~40%, 50 g以上鱼种则为25%~35%;奥尼罗非鱼鱼苗最适蛋白需求为36%, 鱼种为26%~36%;罗非鱼成鱼饲料中粗蛋白含量控制在25%以上;集约化养殖时, 粗蛋白含量应控制在30%[13]。Tacon等发现, 生物絮团含有粗蛋白35%~50%, 粗脂肪2.5%~9.0%, 粗灰分7%~10%, 18~22k J/g的能量[14], 有助于促进鱼虾体内营养成分[15,16,17,18]。Avnimelech等[19]研究发现, 罗非鱼每日从生物絮团中摄入的微生物蛋白大约200 mg/L, 相当于每日摄入1.56kg的蛋白, 或向饲料中正常添加25%的蛋白, 充分说明了生物絮团在鱼类营养成分上的贡献率。报道称, 生物絮团不是一个完整的氨基酸饵料, 且缺乏蛋氨酸等必需氨基酸, 但它对养殖动物的生长所需要的营养有帮助[20]。

从本试验结果上看, 生物絮团组罗非鱼鱼种肌肉中粗蛋白含量显著高于对照组 (P<0.05) , 粗脂肪含量与对照组相比, 显著降低 (P<0.05) , 各个处理组水分和灰分无显著性差异 (P<0.05) , 这表明生物絮团的营养成分基本能够符合罗非鱼鱼种的生长需求, 有助于提高罗非鱼种肌肉中蛋白含量水平。

3.3 生物絮团对水质调控影响

生物絮团在形成过程中, 一方面微生物 (异养细菌) 将养殖水体中无机氮固定, 形成微生物蛋白, 并以此方式作为水产动物的食物资源[21];另一方面能够对水中的悬浮物、胶体颗粒、游离性细菌和溶解性物质进行网捕、过滤、吸收和吸附[22], 从而起到调控水质的作用。Crab等[23]研究生物絮团技术在罗非鱼越冬上的应用时, 发现生物絮团可以稳定水质, 将水体中的无机氮转化为有机氮, 被生物絮团吸收利用。本试验中, 生物絮团在培养过程内中氨氮含量下降了45.1%。试验结束时生物絮团组养殖水体中的氨氮含量比试验前水体氨氮含量下降了35.8%, 与生物絮团培养单元内氨氮含量变化趋势相似, 这提示生物絮团对罗非鱼养殖水体中氨氮去除有显著效果。试验过程中, 生物絮团组亚硝酸盐氮变化幅度最小, 可以有效地减弱水体中内外环境因子对鱼体的冲击力, 这对提高生产力具有积极的意义。通过向罗非鱼养殖废水中添加碳源, 培养生物絮团, 再次用于鱼种培育, 实现了养殖废水的二次利用, 避免养殖污水的外放, 是一种环境友好型的养殖模式。

生物絮团 篇2

1 生物絮团技术的发展概述

1.1 传统水产养殖的瓶颈

我国是世界主要的养虾大国, 近十几年来我国对虾养殖业迅猛发展, 但是随着养殖规模的扩大和集约化程度的提高, 受环境污染、水资源短缺、土地等限制因素的影响, 养殖成本逐年上升, 严重制约了对虾养殖的可持续发展。开放式的水系统中要得到高产, 是以提高放养密度、增加配合饲料投喂量为前提的, 在集约化养殖系统内, 饲料中70%~80%的营养物质以残饵及代谢产物的形式在水中积累, 产生大量的氨氮、亚硝酸盐, 导致水质恶化及环境的污染。而氮磷的富集可使水体富营养化, 致使动物缺氧和产生有毒物质。近年来, 对虾水产病害的暴发也给传统养虾业造成重创, 如白斑综合征病毒 (WSSV) 、传染性皮下及造血组织坏死病毒 (IVVNV) 、早期死亡综合症 (EMS) 、桃拉综合症病毒 (TSV) 、肠胞虫等, 但至今仍未找到有效防控措施。

1.2 零水交换养殖模式的诞生

针对当前对虾养殖所存在的问题, 高效、清洁、健康对虾养殖需要从由粗放式向集约化、开放式向封闭式、大排放向循环水的模式发展, 提出了零水交换养殖。零水交换是指在养殖过程中, 不与系统外界进行水交换, 养殖系统内的水体进行循环使用, 以切断流行病原的传播, 并为未被利用的饲料中营养物质的循环再利用提供条件。零水交换系统中, 有益微生物和单细胞藻类可为对虾提供必要的营养要素和代谢所需氧气, 也可以降解养殖系统内的残饵和有害生物代谢物, 对虾、有益微生物和外源饵料三者相物互作用, 形成和谐共生的生态体系[1,2,3,4]。

1.3 生物絮团的结构

研究报道表明, 生物絮团是以菌胶团细菌、丝状细菌为核心, 依靠其分泌的产物, 将水体中悬浮的细菌、微藻和残饵、粪便等颗粒有机物絮凝在一起自然形成絮团状聚合物, 生物絮团养殖系统也因此而得名。因不同的饲料、养殖品种、充气方式、管理模式以及环境因子, 生物絮团的生化组成和物理特性也常有较大差异。生物絮团形状不均一, 其比表面积通常可以达到20~100 cm2/m L, 这极大地促进了絮团颗粒的物质和能量的交换, 生物絮团本身就是一个微生态系统, 是水体中嵌入的许多个富营养的微环境。这种结构会吸引大量的原生动物、轮虫、线虫等水生动物来摄食, 生物絮团独特的微生物群落结构给对虾养殖产生积极的影响。生物絮团中能观察到各种类型的微藻, 呈包裹在生物絮团中或者单个独立存在, 可供对虾摄食。硅藻还有相对高水平的必需氨基酸二十碳五烯酸 (EPA) 和二十二碳六烯酸 (DHA) , 这些硅藻可以显著地促进对虾的生长, 而絮团颗粒大于5μm对对虾生长促进作用更显著。

1.4 生物絮团技术的发展

生物絮团技术的提出和发展为零水交换对虾养殖系统的全面实践应用提供了技术支撑和解决方案, 是今后我国对虾养殖业的重要发展方向。生物絮团技术的原型是由法国太平洋中心海洋开发研究所在20世纪70年代提出的, 并之后将该技术实施于斑节对虾 (Penaeus monodon) 、墨吉对虾 (Fenneropenaeus merguiensis) 、南美白对虾 (Litopenaeus vannamei) 等对虾的养殖研究。Steve Serfling开发活性微生物悬浮系统 (简称“微生物汤”) 用来养殖罗非鱼 (Tilapia nilotica) , 年产量达到1 500 t, 每天仅换1%的水。法国及以色列的科学家提出了“异养性食物网”的概念, 这些都是生物絮团系统理念的雏形。20世纪90年代后, 由于受水资源限制、环境问题和土地成本等因素的限制, 以色列和美国分别在罗非鱼和南美白对虾封闭式养殖中集中地开展了生物絮团技术的应用研究, 这些研究工作为以后生物絮团技术的发展奠定了基础。近年的研究显示, 生物絮团技术在对虾养殖中起到显著的水质净化和提升免疫防御的作用, 生物絮团可被对虾摄食利用并转化自身的营养物质, 提升了饲料的蛋白利用率。Kuhn等利用罗非鱼的养殖废水和红糖培养出生物絮团, 并制成饲料投喂南美白对虾, 实验组生长优于对照组。这些研究成果和实践经验极大地推动了生物絮团技术的发展。

1.5 生物絮团技术的应用原理

生物絮团技术表明上是一种反常的做法———发展并提倡有机物和微生物群落在水体中积累。但这些微生物大多是有益微生物, 在水体中发挥着重要的生态功能, 一方面通过吸收转化水体中的氮磷代谢物, 保持水质平衡;另一方面生物絮团自身可为对虾提供生物饵料, 实现营养物质的循环利用。水产养殖中可应用的益生菌有数十种, 其中芽孢杆菌是最为典型的益生菌, 对环境适应力极强, 代谢产物无毒, 可降低水体中的亚硝酸盐和氨氮含量;并可将水体中的有机物转化为自身营养, 降低水体中的COD;这些益生菌进入对虾肠道后, 可提升对虾的免疫防御;由其产生消化酶能促进对虾的消化能力, 提高饲料利用率。在集约化养殖系统中, 大量人工饲料的持续投入为微生物的生长繁殖提供了丰富的营养基质, 微生物群落得以大量增殖, 而保持水体中所有有机颗粒和生物絮团呈悬浮活性状态, 是生物絮团养殖系统得以良好运行的关键。

2 生物絮团的主要影响因素

2.1 水温

生物絮团受温度影响很大, 温度直接影响水生动物机体的代谢、生长和存活, 对毒害物质的敏感性及耐受性, 寄生虫和疾病的感染均受温度影响[1,2,3,4]。温度还可通过影响盐度、溶氧等其他环境因子对水生动物间接产生影响。生物絮团由微生物等组成, 其日常代谢活动也须在适宜温度范围内进行[1,2,3,4]。Krishna等发现, 当水温处于30~35℃时, 絮团中的细菌产生过多的多糖, 导致絮团膨胀裂解;Wilen等发现在温度较低 (4℃) 的情况下, 生物絮团的解絮凝作用比较高的温度 (18~20℃) 更易发生。田相利等发现, 中国对虾 (Fenneropenaeus chinensiss) 在18~31℃时摄食量随温度升高迅速增加, 而超过31℃后其摄食量明显下降, 生长速率也受到抑制;杨章武等发现, 31℃下, 南美白对虾幼体活力最佳, 生理行为最稳定。因此, 25~31℃时, 不仅有助于生物絮团的形成和稳定, 也有利于对虾的摄食和生长[1,2,3,4]。Krishna等发现, 在较高温度 (30~35℃) 下, 活性污泥的体积指数较大, 且会产生大量胞外多糖。此外, Diego等发现, 在零水交换系统中, 水温对对虾本身的免疫和抗氧化作用有一定的影响。因此, 适宜的养殖水温是形成良好生物絮团的一个必要条件。

2.2 p H值

水体p H值对维持生物絮团系统功能也很重要, 不管是对虾所处的养殖水体, 还是生物絮团内部的微环境水体, 均需要一个适宜的p H值范围。一般情况下, 对虾在p H值为7.8~9.2的水环境中生长较为适宜[1,2,3,4]。集约化养殖通常会产生大量的异养细菌, 加上对虾本身的呼吸代谢产物可引起p H值急剧下降, 不但影响养殖对虾的生长存活, 还会抑制细菌微生态功能的发挥。微生物生态功能的失衡会导致氨氮、亚硝酸盐的积累, 并引起水质的恶化, 最终严重影响养殖对虾的摄食、生长和存活。因此, 在生物絮团养殖对虾过程中, 应该结合对虾的适应p H值范围, 将养殖水体的p H值控制在弱碱性是比较理想的。

2.3 溶氧

溶氧是影响水产养殖最重要的因素之一, 养殖水体中溶氧含量的高低, 直接影响生物絮团中生物群落的组成结构。生物絮团中的异养细菌属于好氧菌, 其生长繁殖需要充足的氧气供应, 任何厌氧状态的出现不但会对其正常生长繁殖产生重要的影响, 而且还会促进厌氧菌的繁殖[1,2,3,4]。另外, 在较高的溶氧条件下, 生物絮团结构趋向更加紧凑和稳定, 其作用活性更加强大, 但并没有证据证明溶氧高低与絮团粒径大小之间存在直接的相关性。另外, 水产养殖动物的生长特性及其耐药性, 很大程度上也取决于水体中溶氧的高低。因此, 在养殖系统中需要设置充分的增氧设备, 适当的增氧可满足生物呼吸需求;还能促使生物絮团悬浮和二氧化碳挥发[1,2,3,4]。除此之外, 曝气也是增加溶氧的手段, 曝气可以促进底层水体和表层水体间的充分混合, 达到养殖水体各层面溶氧的均一性, 合理的曝气装置还可以达到控制絮团老化的目的[1,2,3,4]。溶氧的多少不仅影响生物体的新陈代谢, 还影响生物絮团的结构, 因此, 控制水体中的溶氧对健康养虾至关重要。

2.4 碳源

异养细菌在生物絮团中发挥关键性的作用, 其生长、繁殖需要充分的碳源供给。生产实践中, 碳源有若干类:第一类为单糖或较易被分解的含糖化合物, 如葡萄糖、果糖、蔗糖、糖蜜等含糖化合物;第二类的碳源难以或者不能直接被异养菌利用, 但会随着时间推移而被异养菌缓慢降解和吸收, 如木薯粉、小麦粉、玉米粉、稻壳、竹子等。第三类碳源称为发酵碳源, 把小麦秸秆、麦麸、花生粕、豆粕、稻壳等按照一定的比例投加到发酵罐中, 接上特定菌种经发酵后, 将发酵液用作碳源, 投放到水体用于生物絮团的培养。

有机碳源的选择在很大程度上决定生物絮团的组成, 这决定聚合物的数量和类型, 另外还有就是有机碳源的成本也是实践中选取的决定性因素。因此, 在选取有机碳源的时候, 往往选取其他产业的副产物。Ekasari等用糖蜜、木薯淀粉、木薯淀粉—副产物和米糠4种碳源研究生物絮团中南美白对虾的存活和生长特性, 发现木薯淀粉—副产物具有最高的存活率, 而生长速率和蛋白转化率为木薯淀粉为碳源的生物絮团系统中最高。除了选择合适的碳源之外, 最佳碳源量的添加量也尤为重要。高磊发现, 以蔗糖为碳源时, 碳源添加量为日饲料投喂量的75%时, 南美白对虾 (养殖密度150尾/m2, 体长1.3±0.1 cm) 生长的最佳。邓应能也得到了类似的结果:南美白对虾封在闭养殖试验中, 蔗糖添加量为日饲料投喂量的77%为最好, 生物絮团稳定性最佳。Hari等则表明, 碳源添加量与饲料投喂量以及饲料中蛋白含氮量相关, 以公式形式表现为:碳源添加量=饲料投喂量×饲料蛋白含氮量×50%/0.05。因此, 最适碳源以及最佳碳源添加量需要根据具体的生产条件而做出最佳的组合。

2.5 C/N比

C/N比是指在养殖水体内, 总有机碳与总溶解氮的比值。Bakar等指出C/N比在15左右时, 能很好地稳定生物絮团系统。C/N比<10时, 异养微生物主要利用水体中的有机氮源, 氮的氨化作用会使水体中氨氮量增加;C/N比>10时, 养殖系统中的无机氮被异养微生物利用, 氨可以被消耗。Avrimelech认为, 可用C/N比来调控异养微生物生长, C/N比达到10以上, 异养微生物可以稳定生长与繁殖[1,2,3,4]。在生物絮团构建过程中, 合理的C/N比是控制有毒氮类浓度的有效途径, 提高C/N比到12~15, 将会有利于异养菌同化氨氮过程。提高C/N比的方法主要有2种:一是往养殖水体中添加有机碳源, 另一种是降低配合饲料中蛋白含量。一般情况下, 要使C/N比达到10以上, 配合饲料中碳源是远远不够的, 需要人为添加碳源。

3 生物絮团技术在对虾养殖中的应用

3.1 调控水质

生物絮团对养殖水环境的有害物质的清洁作用, 主要是通过吸收、利用和转化养殖水环境中的氮元素, 可以说是对氮元素的循环利用过程, 通过自养微生物硝化作用、异养微生物的氨化等过程迅速吸收养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐等物质, 合成细菌自身蛋白物质, 从而达到少换水或者说零换水的目的。这样, 大大减少了传统养殖的大排放水, 极大减少了水资源的浪费和交叉污染。当通过人工合理添加碳源使养殖水体中的C/N比≈10时, 可使水体中异养微生物大量生长繁殖形成生物絮团, 可明显降低水体中的亚硝酸盐、氨氮、COD。Zhou等在研究益生菌在南美白对虾幼虾养殖过程中的水质调控作用时取得了良好效果[1,2,3,4]。Crab等通过生物絮团技术清理养殖水体中的氮素, 获得良好水产产量。Wang等研究发现, 当生物絮团中的C/N比达到15时, 能显著降低养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的浓度。Avnimelech研究表明, 微生物改善了水质, 提高了控制无机氮功能的预知性、有效性和可靠性。

3.2 生物防治, 减少病害

生物絮团养殖系统是一个独立的小型微环境, 减少了池塘和外界水体的交换, 最大程度上降低了外界病原菌通过排换水交叉感染的可能性。在生物絮团系统中, 异养细菌数目通常可达到107~108个/m L, 甚至可高达1012个/m L。这些高密度的有益菌不仅可以有效抑制有害病原菌的生长繁殖, 而且可以分泌一些抑菌因子 (如细菌素、铁载体、蛋白酶等) 抑制致病微生物的生长。Defoirdt等发现可以通过信号分子来控制有益菌表达、分泌毒力因子, 从而降低了对虾被致病菌感染的几率[1,2,3,4]。Zhao等研究表明, 接种芽孢杆菌的生物絮团能显著地降低对虾养殖水体中的弧菌数量。同时, 生物絮团中微生物特殊成分PHB也激起了学者们的研究兴趣。Thanardkit等研究发现, 给南美白对虾投喂多糖可以显著的增加对虾血细胞数目和血浆的溶菌酶活力, 生物絮团和它附带的微生物群落对南美白对虾消化酶活力有促进作用。Ferreira从生物絮团中分离细菌, 发现革兰氏阳性的芽孢杆菌对南美白对虾健康生长和维护是非常重要的, 可以作为益生菌或是在集约化养殖系统中用于生物防治。

3.3 促生长

投放到水体中的饲料蛋白物质, 小部分被对虾利用, 大部分沉积池底, 既浪费饲料蛋白, 又增加养殖成本。研究人员分别利用N15及C13标记絮团物, 发现这些微生物絮团物的确可以被对虾摄食利用, 并且蛋白利用率高达65%, 远远超过传统非集约化对虾养殖池塘的25%[1,2,3,4]。因此, 在集约化对虾养殖系统来说, 投喂低蛋白含量饲料, 同时投加适宜比例的碳源, 与投喂高蛋白饲料有同样的养殖效果, 且污染小。生物絮团形成后, 可被对虾摄食利用并转化自身蛋白质, 饵料反复被利用, 使饲料粗蛋白降低24%~31%, 降低了生产成本, 饵料系数从2.2降为2.0。生物絮团还含有多种生物活性成分, 包括PHB、类胡萝卜素、多糖类、叶绿素、植物甾醇等, 能促进对虾的生长。其中的PHB, 生物絮团干物质中含量接近16%, 可以促进对虾的存活和生长。另一方面, 生物絮团作为生态饵料, 可以进入养殖动物的食物链, 促进投入饲料营养物质的循环利用, 从而提高饲料利用率。Xu and Pan研究认为, 生物絮团可能会以某种方式增强对虾消化酶活性或者促进消化酶的分。Verschuere等发现, 絮团中的有益菌能促使对虾肠道菌群平衡, 从而提高了饲料利用率。Cardona通过在普通水中投饵、生物絮团系统中投饵以及生物絮团中不投饵3种养殖模式研究了蓝对虾 (Litopenaeus stylirostris) 的生长情况, 结果发现生物絮团系统中对虾的生物量是普通水中的4.4倍, 生物絮团技术明显促进了对虾生长。

3.4 增强免疫力

在生物絮团形成过程中, 其中的益生菌可增强对虾免疫力, 这是生物絮团系统的又一个重要特性, 学者Crab等发现对虾摄食絮团中的细菌后, 能增强对虾的免疫力, 推测絮团中的细菌分泌了某种胞外免疫刺激物, 被对虾摄食后, 促进了免疫防御能力。研究表明, 生物絮团中的益生菌促进对虾免疫能力的作用机理, 可能是这类细菌进入对虾肠道后通过代谢物或表面抗原刺激对虾的免疫系统, 同时其与有害菌竞争营养和附着位点, 保护对虾免受病原菌的侵染, 进而增强非特异性免疫[1,2,3,4]。Zhou等研究也发现将益生菌应用到南美白对虾养殖能显著改善对虾的存活率。Kim等发现生物絮团对对虾的免疫调节还受到絮团浓度的影响, 合适的浓度能促进对虾免疫调节基因的表达, 同时增强溶菌酶活性, 提高细胞抗氧化性能。Ekasari等研究表明, 生物絮团系统中添加适当的碳源能改善对虾提高酚氧化酶和呼吸爆发的活性, 提高对虾的免疫能力, 当对虾感染传染性肌肉坏死病毒 (IMNV) 时, 死亡率明显低于对照组。

4 面临的问题展望

生物絮团技术以其独特的原位微生物水处理技术理念, 在水质调控、生态营养、生物防控等方面显示出了巨大的发展前景。尤其是生物絮团技术的应用, 不仅减轻了对水资源的消耗, 而且提高了对虾养殖的经济效益和食品安全性, 为新的生态健康对虾养殖注入了新的血液。

生物絮团技术发展迅速, 不断得到大家的认可, 但是要进入广泛的生产应用仍有一段距离, 而且也存在一定的局限性。如, Esparza-Leal将南美白对虾虾苗饲养42 d, 结果显示对虾在清水中的最终平均体重和特定生长率 (SGR) 均高于生物絮团中, 一些基础研究需要继续探索。

首先, 生物絮团微生物群落结构以及活性的调控还不完全明确。生物絮团结构复杂, 其中微生物多样性和组成需深入研究, 微生物群落的动态变化和活性稳定等方面的研究有待完善。其次, 该新兴的水产技术缺乏完整的操作性技术指导。不同的水质和环境以及不同的养殖品种, 对生物絮团的形成和维护是有不同的要求的, 所需技术含量较高, 在实践生产中难以得到推广, 因此需要细化成册。第三, 生物絮团养殖系统养殖生物的局限性。目前该项技术只在对虾、罗非鱼、鲫鱼、鲶鱼等适应较高浑浊度的水体的物种中得到应用, 能否推广其他水生动物的养殖, 是有待开发的课题。第四, 生物絮团的控制和维护繁琐。生物絮团中的微生物也面临老化问题, 老化絮团会沉积并促使厌氧菌生长, 如何方便移除老化细菌以及防止生物絮团老化也有待深入研究。

摘要：对生物絮团技术的发展进行概述, 阐述生物絮团的主要影响因素, 介绍生物絮团技术在对虾养殖中的应用, 分析其存在的问题, 以为生物絮团技术在生态高效养殖中的推广应用提供参考。

关键词：生物絮团技术,对虾养殖,发展现状,影响因素

参考文献

[1]陈亮亮, 董宏标, 李卓佳, 等.生物絮团技术在对虾养殖中的应用及展望[J].海洋科学, 2014, 38 (8) :103-109.

[2]张许光.生物絮团技术在凡纳滨对虾工厂化养殖中的应用与研究[D].青岛:中国海洋大学, 2012.

[3]张许光, 赵培, 王国成, 等.不同放苗密度凡纳滨对虾生物絮团养殖的环境和产出效应[J].渔业科学进展, 2013 (3) :111-119.

生物絮团 篇3

生物絮团在海水养殖系统中具有广泛的应用, 在解决水产养殖系统能量利用率低、环境富营养化和病害防控等一系列问题上潜力巨大, 具有调节和净化水质、无污染、无毒副作用, 还是很多早期稚体生长的食物来源, 降低了养殖成本, 提高了经济效益, 对养殖环境无污染, 符合可持续发展战略的要求。生物絮团的研究起步较晚, 生物絮团又称有机絮团, 它是细菌, 微藻, 真菌等微生物以及它们所分泌的细胞外多聚物所组成的集合体。本文主要研究生物絮团对海参养殖池水质的影响和在海参养殖中的应用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用的海参苗为中国水产科学研究院营口增殖站繁育, 试验所用的海参苗规格为16 000头/kg。试验饵料是大叶藻粉、海泥、稚参配合饲料、酵母片、海参多维、海参多糖、维生素C, 按照一定比例配合使用。

1.2 生物絮团微生物发酵液的组成与发酵

生物絮团微生物发酵液的主要原料为红糖、淀粉、麸皮、豆粕、Ca CO3和EM菌, 以上原料按照一定的比例与10 L海水混合, 在22.5℃连续曝气, 发酵3 d后, 得出的发酵液经过自然沉降, 去除大块残渣待用。

1.3 仪器

电子天平:奥豪斯国际贸易 (上海) 有限公司O-haus-sps402f型 (0.01 g) ;盐度计:美国金泉科学仪器有限公司YSI-63 p H/Salinity;p H计:上海三信仪表厂PHB-1型便携式p H计 (精度为±0.01) ;电子数显卡尺:广陆数字测控股份有限公司0~150 mm (0.01mm) ;溶解氧、温度测量仪:YSI公司Ecosense系列中的YSI DO200;酸度计:德国赛多利斯股份公司p H计 (PB-10) 。

1.4 工厂化养殖池

生物絮团对工厂化养殖水体影响, 这部分主要是把自行研制的微生物发酵液投入到试验池内, 试验组和对照组各3组, 观测养殖水质变化情况, 观测3次, 在倒池前进行水样监测, 试验过程中所测的水质指标有水温、盐度、p H值、溶解氧、氨氮。

把海参生物絮团应用于大型室内工厂化养殖池中, 养殖池的规格为6.7 m×3.7 m×1.2 m, 投入发酵液的浓度为100×10-6, 通过投入有益微生物发酵液, 使之在养殖池内成为优势菌群, 能够及时降解、转化池内代谢产物、粪便和残留, 在净化养殖环境的同时, 还可降解有机物, 形成有机絮团, 成为海参的优质饵料。试验组和对照组各3组, 养殖时间是29 d, 期间倒池1次。试验组和对照组开始投入参苗都是6.5 kg, 试验组管理方法是每4 d换一次20 cm的水, 对照组是每天都换20 cm的水。

2 结果

2.1 生物絮团对海参养殖水质的影响

从表1可以看出, 主要分施用和未施用有益微生物池进行对比研究, 每组都测量3次, 从溶解氧可以看出, 试验组略高于对照组;氨氮情况是试验组的3次测量氨氮值都高于对照组, 说明有益微生物通过降解有机物, 形成生物絮团, 其对养殖水体起到降低氨氮作用。

2.2 海参生物絮团工厂化养殖技术中应用

生物絮团用于海参养殖中的试验结果如表2, 包括养殖密度、成活率、总产量等, 从成活率可以看出, 试验组的成活率明显高于对照组。

3 讨论

3.1 生物絮团对养殖水质的影响

从表1中可以看出, 在第1次测量值中, 施用和未施用有益微生物组的观测值基本相似, 因为试验开始阶段水质基本相同。随着养殖试验时间的延长, 温度逐渐升高, 期间施用有益微生物组和未施用有益微生物组均未换水, 直至倒池。在第2次监测中, 施用组的p H值比未施用组偏低, 溶解氧比未施用组偏高, 而氨氮施用组为0.018 mg/L, 而未施用组的为0.048 mg/L, 施用有益微生物组的氨氮低很多。在第3次监测中, p H值和溶解氧和上次测量规律相同, 氨氮值, 施用有益微生物组的为0.022 mg/L, 而未施用组的为0.053 mg/L。从以上观测可知, 有益微生物发酵液, 通过降解, 形成生物絮团, 对调节水质, 改善养殖环境具有重要作用, 从试验中可以看出, 对降低氨氮具有很好作用。

3.2 海参生物絮团的应用

海参生物絮团的应用, 试验是应用在大型室内工厂化海参养殖中, 从应用的效果来看, 试验组和对照组每个池子的开始放养的参苗都为6.5 kg, 养殖时间为29 d。从最终养殖结果看出, 试验组的平均产量为24.5 kg, 对照组为20.5 kg, 试验组明显高于对照组, 产量多出4.0 kg。存活率方面, 试验组存活率最高为90.3%, 最低为84.9%, 而对照组最高为70.8%, 从这点可以看出, 试验组的成活率是很高的, 产量和利润也是高于对照组, 说明施用生物絮团对海参养殖是有很大影响。

3.3 海参生物絮团的应用前景

生物絮团 篇4

生物絮团技术(BFT)已经应用于南美白对虾的养殖。在该养殖系统中,增氧的缺失导致溶氧水平迅速下降,而过氧化氢(H2O2)可用作应急氧源。本研究旨在确定被作为氧源应用的过氧化氢对BFT系统中南美白对虾幼虾的致死浓度和安全限值。幼虾(1.39±0.37 g)暴露在各种过氧化氢浓度中历时2 h,另设一个不添加过氧化氢的对照组,随后对幼虾的存活率进行了96 h的监测。24、48、72和96 h的过氧化氢半致死浓度值(LC50)和95%置信区间分别是235.5 (207-268)、199.1 (172-229)、171.1 (146-198)和143.3(120-170)μL H2O2/L。安全限值是14.3μL H2O2/L,存活率与对照组相似的最高过氧化氢浓度是29μL H2O2/L。过氧化氢在这些浓度下可用作BFT系统中养殖的南美白对虾的一个安全氧源。

(《Aquaculture International》Vol.22,Issue 2)

生物絮团 篇5

摘要：<正>本研究旨在评价不同碳源及其两种施肥量对生物絮团系统中的水质和虾性能的影响。在高密度(150只/m~2)零换水生物絮团技术(BFT)系统中养殖南美白对虾后期幼虫(PL17)。使用12个水池(0.85 m~3/个)进行了为期39 d的试验。试验处理内容包括将米糠(RB)和糖蜜(MO)两个有机碳源各按两种剂量(25 mg/L和100 mg/L的总悬浮固体)添加。在施肥期结束时,RB100和MO100处理组中

本研究旨在评价不同碳源及其两种施肥量对生物絮团系统中的水质和虾性能的影响。在高密度(150只/m2)零换水生物絮团技术(BFT)系统中养殖南美白对虾后期幼虫(PL17)。使用12个水池(0.85 m3/个)进行了为期39 d的试验。试验处理内容包括将米糠(RB)和糖蜜(MO)两个有机碳源各按两种剂量(25 mg/L和100 mg/L的总悬浮固体)添加。在施肥期结束时,RB100和MO100处理组中水体的呼吸率更高,但净生态系统生产力则较低。结果表明,不同碳源引起了微生物群落中相似的代谢行为。在水体备制期之后(7 d),MO100处理组中的氨含量显著较高。试验结束时,除正磷酸盐外,没有观察到各处理组之间水质参数的显著差异。与MO相比,添加RB的试验组虾产量高出22%,而饲料转化率则降低15%。因此,RB可用作生物絮团系统的一种碳源,它可增加虾产量,同时降低饲料转化率。

(《Aquacultural Engineering》Vol.74