王文福，江興龍

(集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，鰻鱺現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)教育部工程研究中心，福建 廈門 361021)

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗系統(tǒng)

大黃魚苗種購自福建寧德，苗種全長(5.83±0.58) cm，平均體質(zhì)量(1.82±0.05) g/尾，投苗數(shù)量共3 600尾。

試驗地點在集美大學(xué)水產(chǎn)試驗場。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)由養(yǎng)殖桶(9個)、集污池(設(shè)置潛水泵用于提水)、上下行移動床生物膜反應(yīng)池、臭氧消毒池和紫外滅菌池等組成(圖1)。每個養(yǎng)殖桶有效養(yǎng)殖水體0.9 m3。養(yǎng)殖車間采用2臺格力立式2.2 kW空調(diào)進行加熱控溫。養(yǎng)殖水溫維持在23℃～28℃，養(yǎng)殖桶采用底部微孔環(huán)形管鼓風(fēng)曝氣。移動床生物膜反應(yīng)器(有效容積8 m3)由上行移動床生物膜反應(yīng)池和下行移動床生物膜反應(yīng)池組成。臭氧消毒池使用型號為QJ-8001Y型的臭氧發(fā)生器(功率680 W，臭氧產(chǎn)生量4 g/h)。紫外滅菌池使用的紫外滅菌燈功率合計240 W。養(yǎng)殖期間，僅補充因生物膜反應(yīng)器排沉積污泥所消耗水量和水體自然蒸發(fā)流失的水量，系統(tǒng)水循環(huán)的利用率約97%，每天水循環(huán)次數(shù)約6次。

圖1 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)工藝流程圖

1.2 試驗方法

設(shè)置3個投苗密度(試驗組)：350尾/m3、400尾/m3和450尾/m3，分別標(biāo)記為A組、B組和C組，每個密度組設(shè)置3個平行。每天檢測各養(yǎng)殖桶水體的水溫、pH、溶氧。每隔15 d采集系統(tǒng)出水口與各養(yǎng)殖桶的水樣，在水面下約30 cm處采水。檢測方法[7]：總氨氮采用次溴酸鈉氧化法；亞硝酸鹽氮采用重氮-偶氮法；硝酸鹽氮采用鋅鎘還原法；化學(xué)需氧量(COD)采用堿性高錳酸鉀法；活性磷酸鹽采用抗壞血酸還原法；總氮采用過硫酸鉀氧化法；總磷采用過硫酸鉀氧化法。每月定期在每個養(yǎng)殖桶隨機捕獲5尾大黃魚苗，鏡檢其體表、鰓絲、鰭條及養(yǎng)殖桶水體中的寄生蟲狀況。試驗日期6月27日—12月24日，養(yǎng)殖周期180 d。

1.3 養(yǎng)殖管理

養(yǎng)殖桶均用黑色網(wǎng)布遮蓋，養(yǎng)殖水體鹽度23～25。使用“海馬”牌大黃魚浮性配合飼料(粗蛋白含量≥47.0%)，每天8:00和18:00 各投喂1次，投喂量為大黃魚總重的3%～5%，根據(jù)大黃魚生長的不同階段及其攝食活動情況調(diào)整。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究以養(yǎng)殖存活率、日增重、餌料系數(shù)作為培育效果指標(biāo)，計算公式如下:

S=100×b/a

(1)

D=(Wt-Wo) /t

(2)

Fr=Tf/(We-Ws)

前院是陳廷敬的會客處，大廳上方正中懸有康熙皇帝御賜的匾額。除此之外，點翰堂內(nèi)還陳列有正一品官員的全套儀仗。中院是陳廷敬的起居處，雖說是起居處，實際上更多是象征性的。陳廷敬一生宦游五十三載，回家的次數(shù)極為有限。后院實際上是皇帝的行宮，當(dāng)年康熙皇帝出巡來到皇城相府，就下榻在此處。正廳內(nèi)掛著康熙帝御賜的畫像，右側(cè)為皇帝龍床，其上接天花板，下接地板，寓意頂天立地、九五至尊。自康熙皇帝住過此房后，再也沒人敢住在這里。

(3)

式中:S—存活率，% ；a—放養(yǎng)尾數(shù)；b—試驗?zāi)┪矓?shù)；D—尾日增重，g/d；Wo、Wt—試驗初始和試驗?zāi)┐簏S魚苗平均尾重，g；t—試驗時間，d；Fr—餌料系數(shù)；Tf—試驗階段總攝食量，g；Ws、We—試驗初始和試驗?zāi)┐簏S魚苗的總質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 大黃魚苗培育結(jié)果

由表1可知，A、B組在養(yǎng)殖存活率、起捕均重、尾日增重和餌料系數(shù)之間均無顯著差異(P>0.05)，但A組的前三項指標(biāo)均顯著高于C組，分別為9.81%、25.91%和26.60%(P<0.05)。B組的前三項指標(biāo)均分別顯著高于C組 ，達11.16%、27.51%和28.07%(P<0.05)。A、B組的餌料系數(shù)分別顯著低于C組，達24.10%和22.89%(P<0.05)。因此，B組的養(yǎng)殖效果較好。

2.2 水質(zhì)情況及分析

由表2、表3可知，通過調(diào)控養(yǎng)殖車間空調(diào)，保持水溫23℃～28℃以適宜大黃魚生長；調(diào)控曝氣裝置，養(yǎng)殖水體溶氧保持在6.5 mg/L以上。

表1 養(yǎng)殖結(jié)果

注：上標(biāo)同列不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)

表2 試驗本底水質(zhì)指標(biāo)

注：各水質(zhì)指標(biāo)不同試驗組之間均無顯著性差異(P>0.05)

表3 試驗期間水質(zhì)指標(biāo)情況

注：上標(biāo)同行不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)

2.2.1 養(yǎng)殖系統(tǒng)中氮質(zhì)量濃度變化趨勢

氮是水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的重要水質(zhì)因子。如何控制好養(yǎng)殖水體中的氨氮和亞硝酸鹽氮濃度，是評價循環(huán)水處理系統(tǒng)的重要指標(biāo)。如圖2～5所示，在養(yǎng)殖期間，各密度組的氮濃度均符合《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607—1989)，尤其是總氨氮和亞硝酸鹽氮始終處于低濃度水平。通過采用密度組間水質(zhì)指標(biāo)的濃度差值(被除數(shù))除被比較組的濃度值(除數(shù))，可計算得出組間濃度差異的百分比值。投苗養(yǎng)殖后至試驗結(jié)束期間，B組的總氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總氮(簡稱四項指標(biāo))的平均質(zhì)量濃度分別為0.115 mg/L、0.037 mg/L、0.666 mg/L、1.584 mg/L，分別顯著低于C組25.3%(該組相應(yīng)指標(biāo)平均質(zhì)量濃度0.154 mg/L，下同)、41.0%(0.063 mg/L)、24.6%(0.884 mg/L)和12.6%(1.811 mg/L)(P<0.05)，而與A組均無顯著差異(P>0.05)；A組四項指標(biāo)的平均質(zhì)量濃度分別為0.109 mg/L、0.039 mg/L、0.670 mg/L、1.507 mg/L，分別顯著低于C組29.3%(0.154 mg/L)、38.4%(0.063 mg/L)、24.2%(0.884 mg/L)和16.8%(1.811 mg/L)(P<0.05)。水處理系統(tǒng)處理出水口的四項指標(biāo)平均質(zhì)量濃度分別為0.043 mg/L、0.010 mg/L、0.435 mg/L、1.235 mg/L，分別顯著低于養(yǎng)殖桶排水口65.9%(0.126 mg/L)、78.7%(0.047 mg/L)、41.2%(0.740 mg/L)和24.4%(1.634 mg/L)(P<0.05)。雖然C組的氮鹽濃度均顯著高于A組和B組，但仍然符合國家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)總體良好。

圖2 總氨氮質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

圖3 亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

圖4 硝酸鹽氮質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

圖5 總氮質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

2.2.2 養(yǎng)殖系統(tǒng)中磷質(zhì)量濃度變化趨勢

磷鹽是評判養(yǎng)殖水體水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一，磷鹽過高會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，藻類大量滋生，容易破壞水體生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。

圖6 活性磷鹽質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

圖7 總磷質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

由圖6～7可知，B組的活性磷酸鹽和總磷的平均質(zhì)量濃度分別為0.628 mg/L、0.952 mg/L，顯著低于C組20.9%(0.794 mg/L)和23.8%(1.249 mg/L)(P<0.05)，與A組均無顯著差異(P>0.05)；A組的活性磷酸鹽和總磷平均質(zhì)量濃度分別為0.618 mg/L、0.951 mg/L，顯著低于C組22.2%(0.794 mg/L)和23.9%(1.249 mg/L)(P<0.05)。水處理系統(tǒng)出水的活性磷酸鹽和總磷平均濃度分別為0.411 mg/L、0.592 mg/L顯著低于養(yǎng)殖桶排水口39.6%(0.680 mg/L)和43.6%(1.050 mg/L)(P<0.05)。

2.2.3 養(yǎng)殖系統(tǒng)中化學(xué)需氧量(COD)的變化

COD是衡量水中有機物質(zhì)含量多少的指標(biāo)。由圖8可知，養(yǎng)殖期間，B組的COD平均質(zhì)量濃度為7.79 mg/L，顯著低于C組28.3%(10.85 mg/L)(P<0.05)，與A組無顯著差異(P>0.05)；A組的COD平均質(zhì)量濃度為8.32 mg/L，顯著低于C組23.4%(10.85 mg/L)(P<0.05)。水處理系統(tǒng)處理出水的COD平均質(zhì)量濃度為4.50 mg/L，顯著低于養(yǎng)殖桶排水49.9%(8.99 mg/L)(P<0.05)。

圖8 COD質(zhì)量濃度的動態(tài)變化

2.3 養(yǎng)殖期間病害情況

養(yǎng)殖期間，大黃魚苗均未發(fā)生寄生蟲病及細菌性疾病。在養(yǎng)殖起始的第1、5、6月，大黃魚苗的體表、鰓絲和鰭條上均未鏡檢到刺激隱核蟲(Cryptocaryonirritans)的存在，在養(yǎng)殖中期(第2、3、4月)大黃魚苗的體表、鰓絲和鰭條上鏡檢有少量刺激隱核蟲出現(xiàn)，鏡檢視野中偶爾有1～3個刺激隱核蟲，但在O3/UV組合單元的作用下，寄生蟲的數(shù)量逐漸減少，到養(yǎng)殖后期未再鏡檢出現(xiàn)刺激隱核蟲。

3 討論

3.1 大黃魚苗的培育效果

較傳統(tǒng)的網(wǎng)箱養(yǎng)殖，循環(huán)水養(yǎng)殖具有存活率高，生長速度快，污染少等特點[8-10]。試驗結(jié)果可知，經(jīng)180 d養(yǎng)殖，400尾/m3密度組的大黃魚苗養(yǎng)殖存活率達83.6%，尾日增重0.52 g，起捕出池均重95.4 g，尾均重增長48倍。李朝毅等[11]采用可控精養(yǎng)殖技術(shù)，尾日增重0.289 g，存活率44.1%；朱峰等[6]循環(huán)水養(yǎng)殖大黃魚，苗存活率77.1%，起捕尾均重34.58 g，尾日增重0.284 g。上述生長速度和養(yǎng)殖存活率均低于本實驗。究其原因，由于本試驗改進了循環(huán)水處理系統(tǒng)，增加設(shè)置O3/UV組合單元，有效殺滅大黃魚寄生蟲和病原菌，遏制其種群數(shù)量擴繁，大幅度減少對養(yǎng)殖大黃魚的應(yīng)激，從而提高養(yǎng)殖存活率和生長速度。李兵[12]通過半封閉式循環(huán)水系統(tǒng)對大黃魚苗種進行低鹽度培育，水處理系統(tǒng)未加入生物濾池和O3/UV組合單元，苗種日增重0.07g，平均存活率70.5%，遠低于本實驗結(jié)果。另一方面，本試驗350尾/m3和400尾/m3密度組的存活率和尾日增重均顯著高于450尾/m3密度組，而前兩個密度組間卻無顯著差異，表明過高的養(yǎng)殖密度可能會限制大黃魚苗的生長速度。此外，大黃魚屬于集群性魚類，在一定密度范圍內(nèi)，適宜的養(yǎng)殖密度有助于魚群良好的攝食行為而利于生長，密度過低反而可能因影響其群體攝食行為而降低攝食量，不利于良好生長。因此，為獲得良好養(yǎng)殖效益，認為400尾/m3的養(yǎng)殖密度是循環(huán)水養(yǎng)殖的適宜密度。

3.2 水處理效果

本試驗中的養(yǎng)殖污水經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后，總氨氮和亞硝酸鹽氮的去除率分別達到65.90%、78.73%，硝酸鹽氮、總氮的去除率分別達到41.17%、24.43%，活性磷和總磷的去除率分別達到43.61%、39.64%，COD去除率49.94%；養(yǎng)殖中后期總氨氮和亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度基本趨于零，體現(xiàn)出較好的水處理效果。微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中的作用機制主要包括吸收、代謝、降解等功能，在環(huán)境中對污染物的降解起到催化作用，從而去除或消除環(huán)境污染[13]。循環(huán)水高密度養(yǎng)殖的關(guān)鍵在于對養(yǎng)殖污水的凈化，而養(yǎng)殖污水中主要污染物為總氨氮和亞硝酸鹽氮，濃度過高會對魚體產(chǎn)生毒害作用。因此，總氨氮和亞硝酸鹽氮的去除是循環(huán)水系統(tǒng)的核心問題[14-15]?？偘钡蛠喯跛猁}氮的去除主要依靠附著在生物過濾載體上的硝化細菌進行硝化作用[16]。由圖2、圖3可知，總氨氮濃度在60 d前逐漸上升，在60 d時達到最高值，之后濃度開始下降直至基本趨于零；亞硝酸鹽氮濃度在15 d時達到最高值，之后濃度開始降低直至基本趨于零。由于生物反應(yīng)器的啟動需要一定的時間[17]，移動床生物膜反應(yīng)器中硝化細菌種群的生長和擴繁需要一定時間，才能形成一定的種群數(shù)量，進行足以降解氨氮和亞硝酸鹽氮濃度的硝化反應(yīng)，因此，總氨氮和亞硝酸鹽氮濃度在試驗前期逐漸升高，待一定時間后才能顯著下降。在適宜條件下，硝化細菌類對亞硝酸鹽的氧化速度，要比亞硝化細菌對氨氮的氧化速度快很多[18]。因此，本試驗中亞硝酸鹽氮濃度下降表現(xiàn)為比氨氮濃度下降更快。周洪玉等[19]研究結(jié)果顯示養(yǎng)殖污水在微生物作用下總氨氮去除率可達到86.76%；仇天雷等[20]得出移動床生物膜反應(yīng)器能有效去除總氨氮、亞硝酸鹽氮。

由圖4、圖5可知，硝酸鹽氮濃度在試驗前期逐漸升高，到105 d時開始穩(wěn)定，總氮濃度在整個試驗期間逐漸升高。移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)反硝化細菌種群的生長和擴繁需要較長時間才能形成一定的種群數(shù)量，促進反硝化反應(yīng)的進行，反硝化反應(yīng)使硝酸鹽氮濃度降解轉(zhuǎn)化成氮氣從水體中擴散溢出。隨著養(yǎng)殖投餌量增加，水體中的殘餌及魚類代謝排泄物大量增加，有機氮與無機氮除被微生物降解外，仍有一部分緩慢積累使總氮濃度逐漸升高。從圖6、圖7得知，活性磷濃度在120 d降至最低，之后又逐漸升高，總磷濃度在60 d開始降低，在75 d時降至最低，之后慢慢升高，表明生物膜反應(yīng)器內(nèi)形成了一定數(shù)量降解磷的細菌種群(如聚磷菌等)，對磷濃度降解起到一定作用，但降解能力有限，隨著養(yǎng)殖后期投餌量的增加，活性磷酸鹽和總磷濃度在后期漸漸積累而升高。從圖8得知，COD濃度在養(yǎng)殖早中期緩慢上升，至后期濃度較平穩(wěn)，表明養(yǎng)殖后期生物膜反應(yīng)器內(nèi)降解COD的細菌數(shù)量已形成較大種群數(shù)量，降解能力增強，雖然養(yǎng)殖后期投餌量加大，水中有機物增多，但COD仍維持在一定濃度，沒有明顯增加。郭浩[21]研究結(jié)果表明，水處理系統(tǒng)對磷濃度和COD有一定的降解能力，但隨著試驗進行，磷和COD的濃度持續(xù)增加。本試驗養(yǎng)殖期間水質(zhì)指標(biāo)均符合漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表明研制的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理效率較高，養(yǎng)殖水環(huán)境穩(wěn)定，有利于大黃魚健康生長。

3.3 病害防控效果

缺乏宏觀調(diào)控的大黃魚網(wǎng)箱養(yǎng)殖，病害發(fā)生頻率越來越高，特別是寄生蟲病的爆發(fā)，短時間就能導(dǎo)致漁民的巨大損失[22-23]。本試驗應(yīng)用自主研發(fā)的循環(huán)水處理系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)中應(yīng)用O3/UV組合單元，大幅度降低大黃魚養(yǎng)殖的發(fā)病率。臭氧是常見的一種消毒劑和強氧化劑，廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)[24]，臭氧在水體中濃度達到0.6 mg/L并維持40～50 min即可殺滅幾乎全部病原菌和大部分蟲卵[25]。然而臭氧穩(wěn)定性差，一定濃度的臭氧會對人體產(chǎn)生毒害，水中一定的臭氧殘留會對養(yǎng)殖對象產(chǎn)生毒害作用[26-27]。朱峰等[28]研制O3/UV組合單元，在紫外線照射強度為160 W/m3時，臭氧濃度0.6 mg/L在海水中完全降解至濃度為0約耗時15 min，大黃魚苗的海水養(yǎng)殖臭氧安全濃度應(yīng)不高于0.16 mg/L。吳東海等[29]通過O3/UV對細菌總數(shù)和大腸桿菌群進行殺滅，得出其是一種高效可行的水體滅菌技術(shù)。本試驗采用O3/UV組合單元，臭氧在紫外線照射下可生成氧化性更強的羥基自由基，能提高對病原微生物的殺滅效果。此外，設(shè)置在臭氧池后的紫外線池同時還能有效分解水中殘留臭氧。在O3/UV組合單元高效防控養(yǎng)殖病害的作用下，養(yǎng)殖期間未發(fā)生大黃魚寄生蟲病和細菌性疾病。

4 結(jié)論

應(yīng)用自主研制的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)進行大黃魚苗養(yǎng)殖試驗，結(jié)果表明，400尾/m3為適宜養(yǎng)殖密度，該密度組的存活率、起捕尾均重和尾日增重分別為83.6%、95.4 g和0.52 g，顯著高于450尾/m3密度組(P<0.05)；餌料系數(shù)1.28，顯著低于450尾/m3密度組22.89%(P<0.05)，與350尾/m3密度組均無顯著差異(P>0.05)；循環(huán)水處理系統(tǒng)能有效降低養(yǎng)殖污水中有機物及營養(yǎng)鹽，特別是對氨氮和亞硝酸鹽氮的去除效率較高，試驗期間，400尾/m3密度組養(yǎng)殖水體中的總氨氮和亞硝酸鹽氮濃度分別為(0.126±0.072)mg/L和(0.047±0.047) mg/L；O3/UV組合單元能有效殺滅水體中病原菌和寄生蟲，可大幅降低大黃魚苗養(yǎng)殖的病害發(fā)生。因此，應(yīng)用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)進行大黃魚苗培育具有良好的發(fā)展前景。

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