羅非魚精養池塘陸基微循環工廠化生態養殖技術研究

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技術學校，廣東 廣州 510320；2.中國水產科學研究院珠江水產研究所/農業部熱帶亞熱帶水產資源利用與養殖重點試驗室，廣東 廣州 510380）

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羅非魚精養池塘陸基微循環工廠化生態養殖技術研究

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技術學校，廣東 廣州 510320；2.中國水產科學研究院珠江水產研究所/農業部熱帶亞熱帶水產資源利用與養殖重點試驗室，廣東 廣州 510380）

摘 要：采用陸基微循環生態養殖技術對5個尼羅羅非魚池塘的節水節能效果、水質影響與機理和養殖效益進行研究。結果顯示，在183 d養殖周期內，陸基微循環生態養殖技術試驗組的平均日換水率為1.4%，比對照組節水減排74.7%（P＜0.01）；試驗組主要水質因子均符合國家漁業水質標準，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，藍藻相對密度較小（P＜0.01）。與對照組養殖池塘相比，試驗組的出池體重、凈產量、生長速度分別高 13.8% （P＜0.05）、38.7% （P＜0.01）和14.4% （P＜0.05），飼料系數降低 12.3% （P＜0.05），凈增利潤1.4397萬元/hm2。結果表明，羅非魚精養池塘陸基微循環工廠化生態養殖技術具有顯著的節水、減排、環保與節能效果，同時還兼備成本低廉、操作簡便和易于推廣等優點，是為一種生態健康高效的精準池塘養殖模式。

關鍵詞：羅非魚；精養池塘；循環工廠化養殖技術；節水；節能

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

本研究開發的創新型陸基微循環工廠化生態養殖技術，基于集約化精養殖水環境的特點，應用底部集污、沉淀吸附和生物凈化技術，經簡便的工程化措施，對水中污染物進行定期集中轉移、轉化及降解，可大幅度降低污染物對養殖生物和水環境產生的影響，在實現降低成本的前提下達到節水減排增效。

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種苗有限公司養殖基地開展，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2臺。試驗用魚為白金水產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個普通常規池塘養殖組（對照組）對照池塘和2個陸基微循環工廠化生態養殖組（試驗組）并聯池塘，陸基微循環工廠化生態養殖設計如圖1所示。

圖1 陸基微循環工廠化生態養殖設計

1.2.1 養殖管理 養殖及投飼等均參照尼羅羅非魚精養殖日常管理方法進行，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%；養殖期間，除了添補因蒸發損失的水外，對照組每天少量換水，試驗組每周啟用設施底部排污1次，時長3～5 min，換水量約200 m3，經過設施過濾進入下一個并聯池塘并進行相應的底部排污，同時補充新水使池塘一（圖1）水體總質量不變，養殖周期約183 d。嚴格記錄每個池塘規格、投苗量、換水量、藥物使用量、投料量等。生產結束時捕撈并抽樣稱重，記錄每個池塘的羅非魚總重量、隨機抽樣測定羅非魚規格，統計各池塘的羅非魚平均體重、產量、成活率和飼料系數。

1.2.2 水質因子的測定 每隔7 d現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-）、化學需氧量（COD）溶解性正磷酸鹽（SRP）、藻類等水質指標。藻類水樣用2%的盧戈氏液進行固定。各指標的測量方法為：DO、pH、Tur和水溫采用ET9908便攜式多參數水質測定儀進行測定，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，藻類用鏡檢細胞計數法（國家環境保護總局，2002）。

1.3 數據處理和分析

試驗數據采用Excel和SPASS 17.0進行統計分析，在單因子方差分析（ANOVA）基礎上采用T檢驗分析比較，取95%置信度（P＜0.05）或99%置信度（P＜0.01）。

2 結果與分析

2.1 養殖周期內的換水量

由表1可知，尼羅羅非魚養殖周期內除了補充水體自然蒸發的水量外，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，平均節水減排達74.7%，具有極顯著差異。

表1 養殖周期內對照組和試驗組池塘換水量比較

2.2 養殖周期內池塘水質因子平均濃度變化

由表2可知，養殖周期內，除池塘水溫、pH值及NO3-水質因子平均濃度在對照組與試驗組之間無顯著差異外，其他水質因子均有不同程度的差異。其中，試驗組池塘水質因子透明度、溶解氧均高于對照組且均呈顯著差異，試驗組池塘水質因子濁度、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、化學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，對池塘水質因子濃度的調節仍具有較高的效率。

表2 養殖周期內對照組和試驗組池塘水質因子平均濃度變化

2.3 養殖周期內藻類優勢種、藻類密度及藍藻相對密度變化

養殖周期內池塘的主要藻類為綠藻、黃藻和硅藻，此外，有部分藍藻和裸藻，其主要優勢種為綠藻。對照組和試驗組的第一優勢種屬基本一致，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，試驗組的第一優勢種穩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分別為2.85和7.97，藍藻相對密度分別為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相對穩定。

表3 養殖周期內對照組與試驗組各池塘藻類密度

2.4 養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規格和放養密度間無顯著差異，但試驗結束后，與對照組相比，試驗組的出池規格和生長速度分別提高了13.8%和14.4% ，飼料系數降低了12.3%，均具有顯著差異，凈產量提高了38.7%，具有極顯著差異。陸基微循環工廠化生態養殖設施費用0.45萬元/hm2，3年內不需要額外維護費用，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）。表明陸基微循環工廠化生態養殖技術可顯著提高養殖效益，是一種高效、節約的健康養殖模式。

表4 對照組與試驗組羅非魚生長特性比較結果

3 討論

3.1 陸基微循環生態養殖技術的節水節能效果分析

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

3.2 陸基微循環生態養殖技術對水質的影響及其原理

氨氮與亞硝酸鹽濃度的高低是制約水產養殖水質好壞的重要因素［18］，在池塘養殖過程中，氮的消失通常是通過氨的散發和反硝化作用［19］，而反硝化作用過程常伴隨著氧化的氮化合物擴散到厭氧的底泥中，底泥大量的無機氮進行反硝化作用［20］，因反硝化作用屬于堿性反應，可致pH值升高［21］。試驗組因采用底部排污并進行二次處理，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需氧量極顯著降低，此結果與朱學寶等［22］開展的室內封閉式工廠化循環水養殖基本一致。同時，本系統通過旋流集污、生化過濾、植物吸收和紫外消毒等措施過濾的水符合水產養殖用水標準進入并聯池塘。

研究表明，提高養殖池塘水體中的氮磷比值可顯著提高綠藻與藍藻的比例［23］，并能降低藍藻的竟爭優勢，當養殖水體中溶解性正磷酸鹽濃度高于氨氮的濃度時，易出現富營養化致藍藻大量繁殖［24］。在本養殖試驗周期內，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，進而間接提高了養殖池塘水體中的氮磷比值，使藍藻的相對密度極顯著下降，水體的相對平衡使試驗組養殖池塘藻類密度變異系數極顯著低于對照組。本研究表明，陸基微循環工廠化生態養殖模式中的各水質因子濃度均符合《國家漁業水質標準》［25］和《無公害食品尼羅羅非魚池塘養殖技術規范》［26］的養殖水質標準，該養殖技術是一種生態環保健康高效養殖模式。

3.3 陸基微循環生態養殖技術對羅非魚養殖效果的影響

本研究結果表明，陸基微循環生態養殖技術應用顯著促進了羅非魚的生長速度、降低飼料系數，極顯著提高產量和養殖效益。研究表明，環境生態因子的平衡和穩定可顯著降低生物的應急反應，進而降低能耗和促進生長［27］。試驗組池塘的水質因子較對照組好且穩定，可減少其應激帶來的體能消耗，進而降低其飼料系數。生態學原理表明，池塘養殖因其封閉性導致池塘水體生態因子之間的相互轉化率較流水有顯著降低［28］，養殖池塘維持一定的C/N比可顯著提高池塘的穩定性［29］。陸基微循環工廠化生態養殖模式因底部排污和污水凈化等去有機物（主要是氮）和定時流水過程，間接提高了C/N比值和物質轉化，提高了池塘養殖水體的生態平衡和水體的穩態，進而降低羅非魚的應激發生率，降低發病率，促進羅非魚快速生長，可見，陸基微循環工廠化生態養殖技術是一種健康高效的養殖模式。

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（責任編輯 崔建勛）

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

LIU Bang-hui1，FANG 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

文獻標識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）02-0144-06

收稿日期：2015-06-30

基金項目：廣東省海洋漁業科技推廣專項（A20130 1B12，A201101G02）；“十二五”農村領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