在生物絮團(tuán)系統(tǒng)中,最佳養(yǎng)殖密度,可以平衡了高蝦產(chǎn)量與可控的水質(zhì)和良好的生長(zhǎng)性能。
本研究評(píng)估了每立方米200至800尾的養(yǎng)殖密度對(duì)生物絮團(tuán)系統(tǒng)中南美白對(duì)蝦生產(chǎn)性能的影響。
生物絮團(tuán)技術(shù) (BFT) 是一種很有前途的可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),它利用微生物群落將有毒的含氮廢物轉(zhuǎn)化為微生物蛋白,同時(shí)改善水質(zhì)并提供補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。這種方法具有明顯的優(yōu)勢(shì),包括:明顯降低換水率 (<10%)、提高養(yǎng)分利用效率,以及通過競(jìng)爭(zhēng)性排除病原體增強(qiáng)生物安全性。
盡管有這些好處,但在優(yōu)化BFT系統(tǒng)中的養(yǎng)殖密度方面仍然存在關(guān)鍵知識(shí)差距,這是一個(gè)直接影響生產(chǎn)力、水質(zhì)和經(jīng)濟(jì)可行性的關(guān)鍵參數(shù)。以前的研究受到以下因素的限制:小規(guī)模實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能反映養(yǎng)殖條件,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間短,不足以捕捉完整的生長(zhǎng)周期,密度梯度窄(通常≤600尾/立方米),以及對(duì)氮?jiǎng)恿W(xué)及其管理影響的不完整評(píng)估。這些限制阻礙了商業(yè)規(guī)模BFT實(shí)施的實(shí)用指南的制定,特別是關(guān)于產(chǎn)量和有害氮控制之間密度依賴性的權(quán)衡。
本文分享一項(xiàng)最新研究,養(yǎng)殖密度對(duì)水質(zhì)、有害氮控制和南美白對(duì)蝦,在換水受限的生物絮團(tuán)系統(tǒng)中南美白對(duì)蝦生產(chǎn)性能的影響。
一、研究設(shè)置:
1、這項(xiàng)研究是在12個(gè)生物絮團(tuán)系統(tǒng)中進(jìn)行的——混凝土水箱,6×6×1米,帶有注水器和30立方米的水量的循環(huán)泵——具有相同的物理?xiàng)l件,位于帶有半遮陽塑料薄膜蓋的溫控溫室中。水源是天然海水,在使用前經(jīng)過沙子過濾和氯化處理。為了加速生物絮團(tuán)物的開發(fā),每個(gè)系統(tǒng)都接種了來自上一個(gè)生產(chǎn)周期來源的成熟生物絮團(tuán)水體。
2、該試驗(yàn)使用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)來評(píng)估四種養(yǎng)殖密度處理(每立方米200、400、600和800尾,分別表示為D200、D400、D600 和 D800),分別總共產(chǎn)生12個(gè)實(shí)驗(yàn)單元。
3、健康的南美白對(duì)蝦蝦苗來自一個(gè)育苗池,根據(jù)四種養(yǎng)殖密度選擇平均體重為0.36±0.14克 (平均±S.D.) 的個(gè)體,并將其投放到試驗(yàn)系統(tǒng)中。精確稱重和分配密度比生物量以達(dá)到目標(biāo)負(fù)載(D200、D400、D600和D800分別為2.16、4.32、6.48和8.64kg/tank),根據(jù)重量測(cè)量,與目標(biāo)的差異為<2%。
4、56天的試驗(yàn)期包括從蝦苗到上市規(guī)格的關(guān)鍵成長(zhǎng)期。使用溫室氣候控制系統(tǒng)將水溫保持在28.0±2.0攝氏度,并在整個(gè)試驗(yàn)期間通過連續(xù)曝氣確保溶解氧濃度高于每升5.0毫克。
二、結(jié)果與討論:
1、在管理投入中觀察到明顯的密度依賴性模式。換水率與養(yǎng)殖密度成比例增加,同樣,糖蜜和碳酸鈉的使用量也顯示出密度依賴性增加,D800的使用量最高(每個(gè)水箱分別為41.8公斤和每個(gè)水箱57.3公斤)。在試驗(yàn)期間,由于蝦的養(yǎng)殖密度從200尾/立方米增加到800尾/立方米,所需的換水率、糖蜜使用量和碳酸鈉使用量分別增加了1217%、160%和321%。
2、溶解氧 (DO)、pH值、總氨氮(TAN) 和亞硝酸鹽氮 (NO2—N) 受到養(yǎng)殖密度的顯著影響。密度從200尾/立方米增加到尾/立方米,DO和pH值分別從6.7mg/L下降到5.1mg/L和7.6到7.3,而TAN和亞硝酸鹽氮濃度分別從0.23mg/L增加到0.96mg/L和0.47mg/L到1.68 mg/L。值得注意的是,TAN和亞硝酸鹽氮的閾值效應(yīng)在600尾/立方米以上明顯惡化。在試驗(yàn)期間,隨著蝦的養(yǎng)殖密度增加,DO和pH值分別下降了24%和4%,而TAN和亞硝酸鹽氮濃度分別增加了317%和257%。
3、關(guān)于生物絮團(tuán)物控制和氮?jiǎng)恿W(xué),總懸浮固體 (TSS) 最初表現(xiàn)出類似的增加趨勢(shì),然后在不同的養(yǎng)殖密度下趨于穩(wěn)定(圖1)。當(dāng)養(yǎng)殖密度從200尾/立方米增加到800尾/立方米時(shí),TSS保持較高。為了將D200、D400、D600和D800的TSS分別維持在200、300、400和500毫克/升的目標(biāo)范圍內(nèi),換水率與養(yǎng)殖密度成比例調(diào)整。
圖1:在四種養(yǎng)殖密度下生物絮團(tuán)系統(tǒng)中總懸浮固體的時(shí)間動(dòng)力學(xué)。
4、氮化合物的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)出明顯的密度依賴性波動(dòng)(圖2)。在試驗(yàn)的早期到中期,TAN和亞硝酸鹽氮的濃度分別增加然后下降,然后在所有系統(tǒng)中保持在幾乎低于1.0毫克/升的水平,直到試驗(yàn)結(jié)束(圖2a、b)。在峰值階段,當(dāng)系統(tǒng)的養(yǎng)殖密度較高時(shí),TAN和亞硝酸鹽氮的濃度明顯升高且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。
5、值得注意的是,在D800中,TAN在第3周達(dá)到2.3毫克/升的峰值,其濃度高于1.0 毫克/升持續(xù)了3周以上,而亞硝酸鹽氮在第4周達(dá)到峰值,為每升4.2毫克,其濃度高于1.0毫克/升持續(xù)了4周以上(圖2a,b). 硝酸鹽氮的濃度 (NO3–-N) 和總氮 (TN) 在試驗(yàn)的早期和中期波動(dòng)性增加,后來在所有系統(tǒng)中表現(xiàn)出不規(guī)則的波動(dòng)(圖2c、d)。當(dāng)系統(tǒng)的養(yǎng)殖密度較高時(shí),硝態(tài)氮和TN積累量顯著增加。
圖2:在四種養(yǎng)殖密度下生物絮團(tuán)系統(tǒng)中各種氮類型的時(shí)間動(dòng)態(tài)。
6、蝦的生長(zhǎng)性能在不同養(yǎng)殖密度之間差異很大。雖然產(chǎn)量從D200的每立方米3.62公斤增加到D800的每立方米9.09公斤,但個(gè)別生長(zhǎng)指標(biāo)有所下降。收獲體重從D200的19.14克下降到D800的14.12克,而大小變化從D200的14.03%增加到D800的23.90%。比生長(zhǎng)速率從D200的每天7.10%下降到D800的每天6.62%,存活率從D200的94.6%下降到D800的79.8%。飼料轉(zhuǎn)化率隨密度的增加而惡化,從1.12±0.03 (D200) 上升到1.29±0.05 (D800)。在試驗(yàn)期間,由于蝦的養(yǎng)殖密度從200尾/立方米增加到800尾/立方米,收獲體重、比生長(zhǎng)率和存活率分別下降了36%、7%和19%,而規(guī)格變化、產(chǎn)量和飼料轉(zhuǎn)化率分別增加了70%、151% 和 15%。
7、在56天的試驗(yàn)期內(nèi),在基于生物絮團(tuán)的系統(tǒng)中觀察到系統(tǒng)管理投入的明顯增加,南美白對(duì)蝦的養(yǎng)殖密度更高。換水率增加以維持四種養(yǎng)殖密度的目標(biāo)TSS水平,這反映了飼料的大量投入和高密度下代謝廢物的積累。同樣,糖蜜和碳酸鈉的添加量明顯增加,表明微生物對(duì)氮轉(zhuǎn)化和pH調(diào)節(jié)的需求更大。這些發(fā)現(xiàn)與其他研究人員的發(fā)現(xiàn)一致,他們報(bào)告了在超過500尾/立方米的系統(tǒng)中具有類似的pH值不穩(wěn)定性。
8、關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)在蝦的養(yǎng)殖密度之間表現(xiàn)出明顯差異。DO濃度在整個(gè)密度梯度中逐漸下降,而盡管持續(xù)緩沖,但pH值的維持變得越來越具有挑戰(zhàn)性。這些結(jié)果證實(shí)了先前關(guān)于高密度蝦下生物絮團(tuán)系統(tǒng)的耗氧量和pH穩(wěn)定性的研究。
圖3:在南美白對(duì)蝦56天試驗(yàn)期間,基于生物絮團(tuán)的系統(tǒng)養(yǎng)殖密度與生產(chǎn)性能之間關(guān)系的二次多項(xiàng)式回歸分析。(a) 水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量與養(yǎng)殖密度之間的關(guān)系;(b) 成活率與養(yǎng)殖密度之間的關(guān)系;(c) 收獲體重與養(yǎng)殖密度之間的關(guān)系;(d) 收獲規(guī)格變化與養(yǎng)殖密度之間的關(guān)系;(e) 比生長(zhǎng)速率與放養(yǎng)密度之間的關(guān)系;(f) 飼料轉(zhuǎn)化率與養(yǎng)殖密度之間的關(guān)系。
9、將水質(zhì)參數(shù)維持在最佳范圍內(nèi)所需的管理強(qiáng)度隨著蝦的養(yǎng)殖密度的增加而增加。我們的數(shù)據(jù)表明,運(yùn)營(yíng)復(fù)雜性和資源需求在600尾/立方米以上不成比例地增加。這些結(jié)果對(duì)商業(yè)運(yùn)營(yíng)具有重要意義,因?yàn)樗鼈儽砻鳎仨氉屑?xì)權(quán)衡高密度下的生產(chǎn)收益與呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的管理需求。這些見解對(duì)于在生產(chǎn)規(guī)模上實(shí)施生物絮團(tuán)技術(shù)的蝦農(nóng)特別有價(jià)值。
通過對(duì)所有監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),該研究確定了513尾/立方米和529尾/立方米作為最佳養(yǎng)殖密度,兩者均在400-600尾/立方米的驗(yàn)證范圍內(nèi)。
三、研究觀點(diǎn):
本研究評(píng)估了養(yǎng)殖密度 (200–800尾/立方米) 對(duì)基于生物絮團(tuán)的系統(tǒng)中的南美白對(duì)蝦生產(chǎn)性能的影響,表明較高的密度慢慢學(xué)增加了有害的氮波動(dòng)和作需求,同時(shí)損害了蝦的生長(zhǎng)和飼料效率。最佳密度范圍為400–600尾/立方米可以平衡產(chǎn)量 (6.74–8.43 kg/立方米) 具有可控的水質(zhì),為蝦農(nóng)優(yōu)化生產(chǎn)可持續(xù)性提供了實(shí)用指南。
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