羅非魚精養(yǎng)池塘陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)研究

劉邦輝，方彰勝，王廣軍，郭 松，李建鵬，何 嘉

（1.廣東省海洋工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510320；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點試驗室，廣東 廣州 510380）

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羅非魚精養(yǎng)池塘陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)研究

劉邦輝1，方彰勝1，王廣軍2，郭 松1，李建鵬1，何 嘉1

（1.廣東省海洋工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510320；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點試驗室，廣東 廣州 510380）

摘 要：采用陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)對5個尼羅羅非魚池塘的節(jié)水節(jié)能效果、水質(zhì)影響與機(jī)理和養(yǎng)殖效益進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，在183 d養(yǎng)殖周期內(nèi)，陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)試驗組的平均日換水率為1.4%，比對照組節(jié)水減排74.7%（P＜0.01）；試驗組主要水質(zhì)因子均符合國家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，與對照組相比除 pH和NO3-濃度無顯著差異外，Tur、TAN、NO2-、COD 等濃度均具有極顯著差異；同時，藍(lán)藻相對密度較?。≒＜0.01）。與對照組養(yǎng)殖池塘相比，試驗組的出池體重、凈產(chǎn)量、生長速度分別高 13.8% （P＜0.05）、38.7% （P＜0.01）和14.4% （P＜0.05），飼料系數(shù)降低 12.3% （P＜0.05），凈增利潤1.4397萬元/hm2。結(jié)果表明，羅非魚精養(yǎng)池塘陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)具有顯著的節(jié)水、減排、環(huán)保與節(jié)能效果，同時還兼?zhèn)涑杀镜土?、操作簡便和易于推廣等優(yōu)點，是為一種生態(tài)健康高效的精準(zhǔn)池塘養(yǎng)殖模式。

關(guān)鍵詞：羅非魚；精養(yǎng)池塘；循環(huán)工廠化養(yǎng)殖技術(shù)；節(jié)水；節(jié)能

隨著世界水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖種類不斷增加，營養(yǎng)層次不斷提高，養(yǎng)殖模式已由傳統(tǒng)方式向工程化、高度集約化方向發(fā)展，隨之產(chǎn)生大量養(yǎng)殖廢水。養(yǎng)殖廢水排放后可導(dǎo)致養(yǎng)殖用水及鄰近水域富營養(yǎng)化或水環(huán)境惡化［1-3］。我國是以池塘養(yǎng)殖為主要養(yǎng)殖模式的水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，年產(chǎn)量占水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的 72%以上，大部分養(yǎng)殖廢水未經(jīng)處理直接排放，對水環(huán)境資源造成了一定的壓力［3-4］。因此，探索開發(fā)高效穩(wěn)定、環(huán)保生態(tài)的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式以實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，已成為實現(xiàn)我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫而重要的課題［5］。工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式是一種新型的高效健康養(yǎng)殖模式，以凈化養(yǎng)殖廢水后循環(huán)利用為核心特征，可降低水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放對水環(huán)境的潛在影響［6-8］。雖然工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)及工藝的研究有了快速的發(fā)展和應(yīng)用［9-10］，但因其水處理工藝及養(yǎng)殖管理不完善、投資和運(yùn)營成本較高等原因而未能大面積推廣［11］。因此，開展池塘節(jié)水減排和成本低廉型養(yǎng)殖模式研究是我國池塘漁業(yè)發(fā)展的主要方向之一。

本研究開發(fā)的創(chuàng)新型陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)，基于集約化精養(yǎng)殖水環(huán)境的特點，應(yīng)用底部集污、沉淀吸附和生物凈化技術(shù)，經(jīng)簡便的工程化措施，對水中污染物進(jìn)行定期集中轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解，可大幅度降低污染物對養(yǎng)殖生物和水環(huán)境產(chǎn)生的影響，在實現(xiàn)降低成本的前提下達(dá)到節(jié)水減排增效。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年4月27日至10月27日在廣東佛山市三水白金水產(chǎn)種苗有限公司養(yǎng)殖基地開展，供試池塘5個，每個池塘面積為2 000（± 150.6）m2，試驗用水為經(jīng)蓄水處理的西江水，平均水深約150 cm，每個池塘配置1.5 kW增氧機(jī)2臺。試驗用魚為白金水產(chǎn)種苗有限公司提供的尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus），平均體重為20.0 （±1.6）g。

1.2 試驗方法

試驗分為3個普通常規(guī)池塘養(yǎng)殖組（對照組）對照池塘和2個陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖組（試驗組）并聯(lián)池塘，陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)計如圖1所示。

圖1 陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)計

1.2.1 養(yǎng)殖管理 養(yǎng)殖及投飼等均參照尼羅羅非魚精養(yǎng)殖日常管理方法進(jìn)行，使用珠海大海飼料，飼料的粗蛋白為30%，每天早晚各投喂1次，日投餌率為羅非魚體重的3%；養(yǎng)殖期間，除了添補(bǔ)因蒸發(fā)損失的水外，對照組每天少量換水，試驗組每周啟用設(shè)施底部排污1次，時長3～5 min，換水量約200 m3，經(jīng)過設(shè)施過濾進(jìn)入下一個并聯(lián)池塘并進(jìn)行相應(yīng)的底部排污，同時補(bǔ)充新水使池塘一（圖1）水體總質(zhì)量不變，養(yǎng)殖周期約183 d。嚴(yán)格記錄每個池塘規(guī)格、投苗量、換水量、藥物使用量、投料量等。生產(chǎn)結(jié)束時捕撈并抽樣稱重，記錄每個池塘的羅非魚總重量、隨機(jī)抽樣測定羅非魚規(guī)格，統(tǒng)計各池塘的羅非魚平均體重、產(chǎn)量、成活率和飼料系數(shù)。

1.2.2 水質(zhì)因子的測定 每隔7 d現(xiàn)場測定各池塘水體的溶氧（DO）、透明度（S cc）、濁度（Tur）、pH值和水溫，并于每天上午9：00，采集池塘表層（30 cm處）水測定氨氮（TAN）、亞硝酸鹽（NO2-）、硝酸鹽（NO3-）、化學(xué)需氧量（COD）溶解性正磷酸鹽（SRP）、藻類等水質(zhì)指標(biāo)。藻類水樣用2%的盧戈氏液進(jìn)行固定。各指標(biāo)的測量方法為：DO、pH、Tur和水溫采用ET9908便攜式多參數(shù)水質(zhì)測定儀進(jìn)行測定，TAN測定采用納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009），NO2-測定用分光光度法（GB 7493-1987），NO3-測定用紫外分光光度法（HJ/T 346-2007），COD測定用重鉻酸鹽法（GB11914-1989），溶解性正磷酸鹽測定用磷鉬藍(lán)分光光度法（HJ593-2010），酸堿度測定用指示劑滴定法，藻類用鏡檢細(xì)胞計數(shù)法（國家環(huán)境保護(hù)總局，2002）。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPASS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，在單因子方差分析（ANOVA）基礎(chǔ)上采用T檢驗分析比較，取95%置信度（P＜0.05）或99%置信度（P＜0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)殖周期內(nèi)的換水量

由表1可知，尼羅羅非魚養(yǎng)殖周期內(nèi)除了補(bǔ)充水體自然蒸發(fā)的水量外，每周少量換水1次。試驗組按試驗方案每周換水1次，日均換水率為0.7 （±0.06）%；對照組平均每天有少量換水，日均換水率為5.67（±0.21）%。試驗組比對照組少換水約 7.75萬m3/hm2，平均節(jié)水減排達(dá)74.7%，具有極顯著差異。

表1 養(yǎng)殖周期內(nèi)對照組和試驗組池塘換水量比較

2.2 養(yǎng)殖周期內(nèi)池塘水質(zhì)因子平均濃度變化

由表2可知，養(yǎng)殖周期內(nèi)，除池塘水溫、pH值及NO3-水質(zhì)因子平均濃度在對照組與試驗組之間無顯著差異外，其他水質(zhì)因子均有不同程度的差異。其中，試驗組池塘水質(zhì)因子透明度、溶解氧均高于對照組且均呈顯著差異，試驗組池塘水質(zhì)因子濁度、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、化學(xué)需氧量和溶解性正磷酸鹽分別減少37.27%、37.37%、53.92%、43.09%和40.57，均具有極顯著差異。表明與對照組相比，試驗組在相對較小換水量的前提下，對池塘水質(zhì)因子濃度的調(diào)節(jié)仍具有較高的效率。

表2 養(yǎng)殖周期內(nèi)對照組和試驗組池塘水質(zhì)因子平均濃度變化

2.3 養(yǎng)殖周期內(nèi)藻類優(yōu)勢種、藻類密度及藍(lán)藻相對密度變化

養(yǎng)殖周期內(nèi)池塘的主要藻類為綠藻、黃藻和硅藻，此外，有部分藍(lán)藻和裸藻，其主要優(yōu)勢種為綠藻。對照組和試驗組的第一優(yōu)勢種屬基本一致，主要有綠藻門的柵藻屬（Scenedesmus）、小球藻（Chlorella vulgaris）、綠球藻屬（Chlorococcum）、十字藻屬（Crucigenia），黃藻門的黃絲藻屬（Trbonema），硅藻門的直鏈藻屬（Melosira）。試驗期間，試驗組的第一優(yōu)勢種穩(wěn)定性和演替頻次顯著低于對照組。

藻類密度方面，表3可知，對照組池塘的平均藻類密度略低于試驗組，但差異不顯著。試驗組和對照組池塘藻類密度變異系數(shù)分別為2.85和7.97，藍(lán)藻相對密度分別為5.8和15.67，兩者之間存在極顯著差異。表明試驗組池塘的水質(zhì)相對穩(wěn)定。

表3 養(yǎng)殖周期內(nèi)對照組與試驗組各池塘藻類密度

2.4 養(yǎng)殖生長特性和效益分析

由表4 可知，試驗組與對照組起始時的羅非魚放養(yǎng)規(guī)格和放養(yǎng)密度間無顯著差異，但試驗結(jié)束后，與對照組相比，試驗組的出池規(guī)格和生長速度分別提高了13.8%和14.4% ，飼料系數(shù)降低了12.3%，均具有顯著差異，凈產(chǎn)量提高了38.7%，具有極顯著差異。陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)施費用0.45萬元/hm2，3年內(nèi)不需要額外維護(hù)費用，平均每年折舊費0.15萬元/hm2。試驗組比對照組凈增值1.4397萬元/hm2（魚時價9元/kg，飼料時價6.2元/kg）。表明陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)可顯著提高養(yǎng)殖效益，是一種高效、節(jié)約的健康養(yǎng)殖模式。

表4 對照組與試驗組羅非魚生長特性比較結(jié)果

3 討論

3.1 陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)的節(jié)水節(jié)能效果分析

羅非魚是我國特別是華南地區(qū)重要的養(yǎng)殖和出口創(chuàng)匯品種，養(yǎng)殖模式的發(fā)展和完善對羅非魚養(yǎng)殖發(fā)展起著積極的促進(jìn)作用［1］。目前羅非魚的養(yǎng)殖模式主要有池塘混養(yǎng)、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、池塘單養(yǎng)等模式［12］，土塘養(yǎng)殖的日換水率為5%～25%［13-15］。 本試驗對照組池塘的平均日換水率約為5.67%，符合羅非魚土塘養(yǎng)殖日換水率的研究范圍，采用陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)的試驗組池塘的平均日換水率為1.4%，相比對照組顯著節(jié)水減排74.7%?？梢?，采用陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)的節(jié)水減排效果顯著，與韓云峰等［16］、陳軍等［17］研究指出的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖日換水率2%左右相當(dāng)。此外，該技術(shù)因換水率的減少相應(yīng)降低了換水時電機(jī)電量的能耗，可相應(yīng)節(jié)約部分能源。

3.2 陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)對水質(zhì)的影響及其原理

氨氮與亞硝酸鹽濃度的高低是制約水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)好壞的重要因素［18］，在池塘養(yǎng)殖過程中，氮的消失通常是通過氨的散發(fā)和反硝化作用［19］，而反硝化作用過程常伴隨著氧化的氮化合物擴(kuò)散到厭氧的底泥中，底泥大量的無機(jī)氮進(jìn)行反硝化作用［20］，因反硝化作用屬于堿性反應(yīng)，可致pH值升高［21］。試驗組因采用底部排污并進(jìn)行二次處理，因殘餌、糞便等被部分排出使氨氮（P＜0.01）、硝酸鹽、磷（P＜0.01）等含量出現(xiàn)不同程度的降低，底部的反硝化作用減縮，因此本試驗的pH值比對照組略有下降，但隨著反硝化作用的減縮而使NO2-比對照組呈現(xiàn)極顯著降低。試驗組水體的氨氮、硝酸鹽、磷等因子濃度的降低，池塘的生物量相對較少，因此對照組的透明度顯著增加，濁度呈極顯著下降，溶解氧顯著增加和化學(xué)需氧量極顯著降低，此結(jié)果與朱學(xué)寶等［22］開展的室內(nèi)封閉式工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖基本一致。同時，本系統(tǒng)通過旋流集污、生化過濾、植物吸收和紫外消毒等措施過濾的水符合水產(chǎn)養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入并聯(lián)池塘。

研究表明，提高養(yǎng)殖池塘水體中的氮磷比值可顯著提高綠藻與藍(lán)藻的比例［23］，并能降低藍(lán)藻的竟?fàn)巸?yōu)勢，當(dāng)養(yǎng)殖水體中溶解性正磷酸鹽濃度高于氨氮的濃度時，易出現(xiàn)富營養(yǎng)化致藍(lán)藻大量繁殖［24］。在本養(yǎng)殖試驗周期內(nèi)，雖然試驗組比對照組換水量顯著減少了74.7%，因試驗組顯著降低了氨氮和溶解性正磷酸鹽濃度，進(jìn)而間接提高了養(yǎng)殖池塘水體中的氮磷比值，使藍(lán)藻的相對密度極顯著下降，水體的相對平衡使試驗組養(yǎng)殖池塘藻類密度變異系數(shù)極顯著低于對照組。本研究表明，陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖模式中的各水質(zhì)因子濃度均符合《國家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》［25］和《無公害食品尼羅羅非魚池塘養(yǎng)殖技術(shù)規(guī)范》［26］的養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，該養(yǎng)殖技術(shù)是一種生態(tài)環(huán)保健康高效養(yǎng)殖模式。

3.3 陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)對羅非魚養(yǎng)殖效果的影響

本研究結(jié)果表明，陸基微循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用顯著促進(jìn)了羅非魚的生長速度、降低飼料系數(shù)，極顯著提高產(chǎn)量和養(yǎng)殖效益。研究表明，環(huán)境生態(tài)因子的平衡和穩(wěn)定可顯著降低生物的應(yīng)急反應(yīng)，進(jìn)而降低能耗和促進(jìn)生長［27］。試驗組池塘的水質(zhì)因子較對照組好且穩(wěn)定，可減少其應(yīng)激帶來的體能消耗，進(jìn)而降低其飼料系數(shù)。生態(tài)學(xué)原理表明，池塘養(yǎng)殖因其封閉性導(dǎo)致池塘水體生態(tài)因子之間的相互轉(zhuǎn)化率較流水有顯著降低［28］，養(yǎng)殖池塘維持一定的C/N比可顯著提高池塘的穩(wěn)定性［29］。陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖模式因底部排污和污水凈化等去有機(jī)物（主要是氮）和定時流水過程，間接提高了C/N比值和物質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高了池塘養(yǎng)殖水體的生態(tài)平衡和水體的穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而降低羅非魚的應(yīng)激發(fā)生率，降低發(fā)病率，促進(jìn)羅非魚快速生長，可見，陸基微循環(huán)工廠化生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)是一種健康高效的養(yǎng)殖模式。

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（責(zé)任編輯 崔建勛）

Study on terrestrial industrial microcirculatory technology of Nile tilapia （Oreochromis niloticus） in intensive pond

LIU Bang-hui1，F(xiàn)ANG Zhang-sheng1，WANG Guang-jun2，GUO-Song1，LI-Jian-peng1，HE Jia1
（1. Guangdong Province Vocational School of Maritime Engineering，Guangzhou 510320，China；2. Pearl River Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences/ Key Laboratory of Tropical and Subtropical Fishery Resource Application and Cultivation，Ministry of Agriculture，Guangzhou 510380，China）

Abstract：The trial was conducted to study the water-saving and energy-saving effects，mechanism and culture benefit of the terrestrial microcirculatory industrial aquaculture technology for Nile tilapia （Oreochromis niloticus）in intensive pond. The results showed that during the 183 days of Nile tilapia cultivation trial，the treatments saved 74.7% water than the control significantly （P＜0.01），whose average rate of water exchanged was only 1.4% per day. The concentrations of major water quality parameters in the treatments，as pH，NO3-，DO，Tur，TAN，NO2-，COD，fit related national standards of aquaculture water quality，and Tur，TAN，NO2-，COD had significant differences （P＜0.01） between the treatment and the control except the density of pH and NO3-，moreover，the relative density of blue-green algae was smaller（P＜0.01）. The treatments increased Nile tilapia harvest size，yield and growth rate with 13.8% （P＜0.05），38.7% （P＜0.01） and 14.4% （P＜0.05），respectively，and decreased the feed conversion rate with 12.3% （P＜0.05） than the control，there was a net increase profits of 14.397 thousands Yuan/hm2. In conclusion，the terrestrial microcirculatory industrial aquaculture technology of Nile tilapia in intensive pond had advantages，such as significantly saving water and energy，reducing pollution，safety，low investment，convenient operation，and easy for extension. The technique would promote the transition of aquaculture development from highly costing resources to saving resources and becoming environment friendly. It，after all，might be an ecological，healthy and efficient aquaculture model.

Key words：Nile tilapia；intensive pond；terrestrial microcirculatory industrial aquaculture technology；water-saving；energy-saving

中圖分類號：S965.125

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）02-0144-06

收稿日期：2015-06-30

基金項目：廣東省海洋漁業(yè)科技推廣專項（A20130 1B12，A201101G02）；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃項目（2012BAD25B01）

作者簡介：劉邦輝（1983-），男，碩士，講師，E-mail：liubanghui1983@163.com

通訊作者：王廣軍（1973-），男，碩士，副研究員，E-mail：wgj5810@163.com