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。