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应用生物絮团技术破解南美白对虾养殖难题

出处:《海洋与渔业》 作者:黄嘉荣 水产养殖网 2016-12-17 21:22:00
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■ 《海洋与渔业》记者 黄嘉荣/文

生物絮团是指养殖水体中以好氧微生物为主体的有机体和无机物,经生物絮凝形成的团聚物,由细菌、浮游动植物、有机碎屑和一些无机物质相互絮凝组成。

生物絮团技术是运用了废水处理系统中的活性污泥法(activated sludge)原理,通过添加碳源控制水体中的C/N值和增加水体搅动,以促进微生物在生长、繁殖过程中形成的表面积较大的菌胶团,从而以此来大量絮凝、吸附和吸收水中的有机颗粒物和氨氮等有毒物质,并能将这些物质摄入细胞体内进行降解转化的具独立小生态系统的生物悬浮絮凝团。尽管生物絮团技术近年来在水产养殖上关注度很高,但是真正应用成功的案例却很少。

近期,中国水产科学研究院南海水产研究所渔业工程研究室张家松团队,在福建省宁德市蕉城区秋竹村开展的凡纳滨对虾工厂化养殖再次传来捷报。张家松团队利用闲置的大黄鱼室内育苗池,应用生物絮团技术调控水质,经100天养殖,凡纳滨对虾平均体长10.29cm,平均体重12.33g,单位产量7.05kg/m2,成活率高达89%。截至目前,该示范点已经连续成功养成4批,并带动周边养殖水体超过1.4万立方米。

生物絮团养虾新模式

南海所开展的凡纳滨对虾示范点养殖池为闲置大黄鱼育苗池,共80口,平均面积25平方米/口,养殖水体2000立方。养殖池内采用团队董宏标博士自主设计的阵列式立体布气系统,保证均匀高强度增氧;池内悬挂筛绢网,构建形成人工基质;采用二级接力养殖模式,保证常年连续养殖,提高土地利用率。

第一级放养密度4000~5000尾/平方米,养殖30天后转入第二级养殖,放养密度减为600~700尾/平方米,养殖至上市。期间运用生物絮团技术维护水质,养殖前期50天基本不换水,养殖后期日换水量不足5%。养殖全程拌喂芽孢杆菌和乳酸菌等微生态制剂,无抗生素使用。经100天养殖,凡纳滨对虾平均体长10.29cm,平均体重12.33g,单位产量7.05kg/m2,成活率89%。

“确切来说,生物絮团并不是一种养殖技术,而是一种水质维护技术,这和我们以前理解的不一样。”张家松博士告诉本刊记者,生物絮团技术是从污水处理的活性污泥技术上延伸而来的,实际上活性污泥技术至今已有100多年的应用历史,是城市污水和工业污水处理的主流技术,现在只是把这项技术借鉴运用到水产养殖上来。

张家松博士从2009年开始研究生物絮团,这么多年来一直没有间断过。他表示,现在生物絮团技术已经在凡纳滨对虾和某些鱼类,如罗非鱼上得到了广泛的应用。福建省宁德市蕉城区秋竹村是他应用生物絮团养虾的其中一个试点。据介绍,这个养殖场的老板以前是从事棉纺业生产,从未养过虾,只请了两个亲戚过来打理。从2015年12月到现在,已经应用生物絮团技术连续养成4批虾。

“养殖中间过程虽然也出现过一些问题,但整体成功率还是很高。随着养殖系统与工艺的不断优化完善,养殖效果亦会逐步提高。”张家松博士表示。

养殖系统集成优化

“生物絮团技术在污水处理上已经很成熟,但到了水产养殖就要根据养殖系统重新设计。”团队成员段亚飞老师认为,水产养殖在工程设计方面仍然非常薄弱,不是简单的培养絮团就可以。比如最简单的增氧而言,要根据池形选择不同的增氧设备,如何布管,用多大的气流,这些都非常重要。为此,张家松博士以及他的团队在工程设计方面没有少下工夫。

“别看池内悬挂筛绢网不起眼,但作为人工生物膜所起的作用还不小。”董宏标博士给记者娓娓道来:第一,系统中设置筛绢网可做为微生物附着生长载体,形成生物膜,提高水质净化能力;第二,规律的基质设置可调节水的流态,提高水体搅动效果,进而在水流作用下阻挡粘附水体中粪便、残饵、有机碎屑和藻类等物质为微生物生长提供营养,在防止污物积聚导致厌氧发酵的同时,这些物质亦可作为食物为对虾所摄食;第三,水体中人工基质的存在可为对虾提供栖息和躲避场所,在降低蜕壳后残食几率的同时,亦增加养殖容纳量;第四,系统中微生物以生物膜和悬浮絮团两种形式构成新的生态系统,且在纵、横两个方向相互关联,不仅能有效提高水质净化能力,还可增强系统稳定性。

另外,董宏标博士设计的阵列式立体布气系统,能够保证均匀高强度增氧,养殖系统溶解氧在后期还能维持在5.0mg/L以上;但按现在这种增氧方式,再增加产量就受到限制了,如何有效增氧将是张家松博士团队下一步要解决的难题。

董宏标博士还告诉记者,除了人工生物膜和阵列式立体布气系统外,养殖系统集成了多个自主研发的设施,目前已经申请专利达8个之多。

生物絮团并不复杂

“生物絮团维护水质稳定的思维与传统的集污、排污刚好相反,我们恰恰是想方设法使之散开,不沉淀、不形成死角,充分搅动起来形成悬浮颗粒。”董宏标博士告诉记者,更通俗地说,生物絮团技术就是利用细菌等微生物的同化和代谢作用去降解水体中氨氮和亚硝氮等含氮有毒污染物。
在张家松博士看来,生物絮团操作并没有想象中那么复杂,关键是要严格按照程序、工艺坚决执行下去。他在推广生物絮团技术时发现,该技术使用效果不好,主要是技术走形特别严重。养殖户加红糖,要么加多了,要么就不够;养殖期间还乱用、滥用微生态制剂。还有一个问题就是,生物絮团的水看起来比较浑浊,看起来让人有点不舒服,养殖户就赶紧换新水,而一换水就会导致整个系统崩溃,导致养殖失败。

团队成员刘青松老师告诉记者“很多人还没有真正了解透彻生物絮团,以为水体形成小颗粒就是生物絮团了,其实很多絮团并没有培养起来。絮团由于优势菌种、环境条件的不同,表观上也不同。直观上看,有些絮团比较蓬松,看起来是絮状的;有些絮团很紧密,呈现颗粒状。”

她认为要培养净化效果好的絮团,第一,要达到并维持一定的浓度,一般1L水中絮团为500mg左右;第二,好的絮团颜色呈黄褐色;第三,好的絮团沉降性较好,静置半个小时后上层的水非常透明清澈;第四,絮团的生物活性高,养殖池里面氨氮、亚硝酸盐能够维持在比较低的水平。

团队成员李华博士还指出,在水产养殖中,理想的生物絮团体系应该包括良好的絮凝沉淀效果和高的生物活性,同时还有一定的稳定性,环境条件改变时,能够承受一定的冲击,它应该是由多种细菌互相协同作用才能达到比较理想的效果。比如说,要想维持较低的氨氮、亚硝酸盐氮,需要异养细菌的同化作用、有硝化细菌的硝化作用,有反硝化细菌的反硝化脱氮作用。生物絮团系统就是一个微生态系统,微生态系统越复杂,它的系统就越稳定,如果菌种过于单一,环境一变整个系统就很容易崩溃。

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