循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

劉春勝,郭偉良,顧志峰,萬 逸,孫 云

(海南大學(xué) a.海洋生物實驗教學(xué)中心；b.海洋學(xué)院 海口 570228)

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

劉春勝,郭偉良,顧志峰,萬 逸,孫 云

(海南大學(xué) a.海洋生物實驗教學(xué)中心；b.海洋學(xué)院 海口 570228)

水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)是一門應(yīng)用性和實踐性較強(qiáng)的學(xué)科.為了擴(kuò)充水產(chǎn)養(yǎng)殖校內(nèi)實踐教學(xué)資源,本研究結(jié)合海南熱帶海洋地域特點和海南高校水產(chǎn)養(yǎng)殖的實際教學(xué)需要,規(guī)劃、設(shè)計和構(gòu)建循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng).該系統(tǒng)包括室外儲水系統(tǒng)以及貝類增養(yǎng)殖循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)和魚類增養(yǎng)殖循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)三個室內(nèi)獨立養(yǎng)殖系統(tǒng),可承擔(dān)貝類增養(yǎng)殖學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害學(xué)、魚類增養(yǎng)殖學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物營養(yǎng)與飼料學(xué)、生物餌料培養(yǎng)及水產(chǎn)動物遺傳與育種學(xué)6門水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實驗課程.為學(xué)生提供高水平生產(chǎn)實踐訓(xùn)練環(huán)境,解決因教學(xué)與生產(chǎn)脫節(jié)而造成所培養(yǎng)人才職業(yè)適應(yīng)差等問題,確實提高學(xué)生實踐動手能力.

水產(chǎn)養(yǎng)殖;實踐教學(xué);循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)

0 引 言

水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)屬農(nóng)林專業(yè),是應(yīng)用性和實踐性較強(qiáng)的學(xué)科[1].在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中,不僅要掌握基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識,還應(yīng)具有實踐創(chuàng)新能力.實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動手能力的重要手段,有助于提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和社會競爭力[2-5].然而高水平生產(chǎn)實踐環(huán)境的缺乏嚴(yán)重制約著水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)實踐教學(xué)[6-7].工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式是一種新型的高效養(yǎng)殖模式,其具有高產(chǎn)、高效、資源節(jié)約、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點,是現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展的必然趨勢[8-9].此外,循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有節(jié)電、節(jié)水、節(jié)地等特點,因此適于在校內(nèi)建設(shè).為此,海南大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖系結(jié)合海南地域特色,構(gòu)建了熱帶海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)作為水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)校內(nèi)實訓(xùn)基地,并將其應(yīng)用于實踐教學(xué)中,提高實踐教學(xué)水平.

1 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計與構(gòu)建

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)由室外儲水系統(tǒng)和三個室內(nèi)獨立循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)組成,有效養(yǎng)殖水體39-42 m3.

1.1 室外儲水系統(tǒng)

室外儲水系統(tǒng)由兩個20 m3圓形蓄水罐和海水過濾系統(tǒng)組成,該系統(tǒng)能夠?qū)⒃Ｋ幚頌榉息耦悵O業(yè)養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)用水[10],可為貝類增養(yǎng)殖學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖室系統(tǒng)和魚類增養(yǎng)殖學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)三個室內(nèi)養(yǎng)殖系統(tǒng)提供初級循環(huán)用水.

1.2 貝類增養(yǎng)殖學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(圖1)

(1)集約化水處理系統(tǒng):主要用于養(yǎng)殖水體水質(zhì)處理設(shè)備的擺放,共有8套獨立的循環(huán)水體處理系統(tǒng),每套系統(tǒng)單獨處理所對應(yīng)的一組(3個)玻璃養(yǎng)殖缸.每套處理系統(tǒng)包括物理過濾設(shè)備、生物生化處理及海藻處理設(shè)備、蛋白質(zhì)分離器、紫外線殺菌器和增氧系統(tǒng).每套水處理系統(tǒng)進(jìn)水管均可在室外海水儲水罐和淡水間轉(zhuǎn)換.

圖1 貝類增養(yǎng)殖學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)示意圖

(2)主體養(yǎng)殖系統(tǒng):養(yǎng)殖單元8組(分上下兩層,每層4組),每組玻璃養(yǎng)殖缸3套,獨立進(jìn)排水,每個養(yǎng)殖缸容量300 L.

貝類循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)共計有效養(yǎng)殖水體7-8 m3,主要承擔(dān)貝類增養(yǎng)殖學(xué)的實踐教學(xué)任務(wù).該養(yǎng)殖系統(tǒng)的構(gòu)建為近江牡蠣、珍珠貝及硨磲等海南特色經(jīng)濟(jì)貝類的室內(nèi)養(yǎng)殖、繁育提供了條件,保證了貝類實驗的順利開展.

1.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(圖2)

共建設(shè)了5種不同養(yǎng)殖系統(tǒng):

(1)養(yǎng)殖系統(tǒng)一:共1套;含6個養(yǎng)殖單元,每個養(yǎng)殖單元含4個玻璃養(yǎng)殖缸(上下2層);每個養(yǎng)殖缸有效水體為120 L,可獨立進(jìn)排水和排污.

(2)養(yǎng)殖系統(tǒng)二:共2套;每套含有養(yǎng)殖缸20個(上下層)、每個養(yǎng)殖缸有效水體為210 L.

(3)養(yǎng)殖系統(tǒng)三:1套;共含10個圓形聚丙烯(PP)養(yǎng)殖桶.每個養(yǎng)殖桶有效水體為400 L,可獨立進(jìn)排水和排污.

(4)養(yǎng)殖系統(tǒng)四:1套;共含3個大型圓形PP養(yǎng)殖槽,每個大型養(yǎng)殖槽有效水體1800 L.

(5)養(yǎng)殖系統(tǒng)五(淡水): 2套標(biāo)準(zhǔn)配置斑馬魚飼養(yǎng)系統(tǒng),每套飼養(yǎng)系統(tǒng)包含15個8 L全透明聚碳酸酯(PC)養(yǎng)殖盒.水質(zhì)控制系統(tǒng)包括:UV紫外線殺菌器、數(shù)字溫控系統(tǒng)+1KW鈦金屬加熱器、超靜音增氧系統(tǒng)、T5三基色白光照明系統(tǒng)+不銹鋼反光罩,10組自動定時啟閉.

水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)共計有效養(yǎng)殖水體17-18 m3,主要承擔(dān)水產(chǎn)動物疾病學(xué)的實踐教學(xué)任務(wù).涉及的5套養(yǎng)殖系統(tǒng)能夠承擔(dān)魚、蝦、貝等多種海南常見海水動物以及模式動物斑馬魚的養(yǎng)殖,可為上述水產(chǎn)動物的病原性微生物分離、鑒定及防治措施實施提供理想場地,保證了相關(guān)實驗的開展.

圖2 水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)示意圖

1.4 魚類增養(yǎng)殖學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(圖3)

該循環(huán)水系統(tǒng)包括魚類循環(huán)水養(yǎng)殖室、微藻培養(yǎng)室和水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料養(yǎng)殖室三個部分.

圖3 魚類增養(yǎng)殖學(xué)教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)示意圖

(1)魚類循環(huán)水養(yǎng)殖室:共有2種不同的養(yǎng)殖系統(tǒng)

包括2套中型養(yǎng)殖槽養(yǎng)殖系統(tǒng)和1套大型養(yǎng)殖系統(tǒng).其中每套中型養(yǎng)殖系統(tǒng)由8個中型PP養(yǎng)殖槽,每個養(yǎng)殖槽有效水體為500 L;大型養(yǎng)殖槽養(yǎng)殖系統(tǒng)由4個大型PP養(yǎng)殖槽,每個養(yǎng)殖槽有效水體950 L.

(2)微藻養(yǎng)殖室:

共有3個培養(yǎng)架,分別用做微藻原種保存以及微藻的二級和三級擴(kuò)大培養(yǎng).

(3)水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料養(yǎng)殖室:

該養(yǎng)殖系統(tǒng)由22個162 L的養(yǎng)殖缸組成,并包括1套獨立水質(zhì)處理系統(tǒng).

魚類增養(yǎng)殖學(xué)、微藻培養(yǎng)、水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料教學(xué)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)共計有效養(yǎng)殖水體15-16 m3,主要承擔(dān)魚類增養(yǎng)殖學(xué)、水產(chǎn)動物遺傳與育種學(xué)、生物餌料培養(yǎng)及水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料相關(guān)實踐教學(xué)任務(wù).該系統(tǒng)構(gòu)建了適合于海南特色名貴海水魚類—石斑魚的養(yǎng)殖系統(tǒng),能夠保證魚類的正常生長,為養(yǎng)殖魚類辨別、親魚催產(chǎn)、胚胎發(fā)育觀察及不同配方飼料養(yǎng)殖效果比較等相關(guān)實驗和實習(xí)的開展提供了條件.此外,微藻養(yǎng)殖室能夠開展生物餌料培養(yǎng)實驗教學(xué)中的單細(xì)胞藻類的分離和培養(yǎng),并可為貝類相關(guān)實驗提供餌料.

2 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)應(yīng)用效果

2.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)本科專業(yè)實驗和實習(xí)教學(xué)

自2014年養(yǎng)殖系統(tǒng)建成并運行后,該系統(tǒng)已承擔(dān)了我校水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)本科生貝類增養(yǎng)殖學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害學(xué)、魚類增養(yǎng)殖學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物營養(yǎng)與飼料學(xué)、生物餌料培養(yǎng)和水產(chǎn)動物遺傳與育種學(xué),6門專業(yè)必修課,共計74課時實驗課程,以及水產(chǎn)魚類、蝦蟹增養(yǎng)殖學(xué)實習(xí),海藻栽培和貝類增養(yǎng)殖學(xué)實習(xí)和水產(chǎn)動物疾病學(xué)實習(xí)3門專業(yè)實踐教學(xué)活動,占所有專業(yè)實踐教學(xué)的1/2左右.如圖4所示為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)實地設(shè)施及實驗.從教學(xué)效果上,該系統(tǒng)為實驗的順利開展提供了優(yōu)質(zhì)的實驗動物和實驗場地,提高了實驗的可操作性和成功率,激發(fā)了學(xué)生的興趣.以貝類人工受精及胚胎發(fā)育觀察實驗為例(圖5).該實驗主要目的是判斷貝類性腺雌雄、掌握貝類人工受精技術(shù)以及觀察貝類受精卵發(fā)育過程.受條件限制,傳統(tǒng)做法主要是直接購買市場出售的近江牡蠣,然而市售牡蠣生殖腺發(fā)育狀態(tài)較差,性成熟比例僅為50%,很難滿足實驗要求.此外,因沒有專業(yè)的養(yǎng)殖設(shè)備,胚胎發(fā)育實驗一般在1 L燒杯中進(jìn)行,畸形率高達(dá)45%.貝類循環(huán)水養(yǎng)殖實驗室建成后,牡蠣、馬氏珠母貝和硨磲貝等均可在該養(yǎng)殖系統(tǒng)中正常生長.在該實驗實施過程中,可提前1周從貝類養(yǎng)殖場提前挑選性腺發(fā)育良好個體運至實驗室暫養(yǎng),通過控制餌料及光照等條件刺激性腺發(fā)育,為實驗提供充足優(yōu)良材料.實驗期間,性成熟實驗?zāi)迪牳哌_(dá)90%以上.另外,在該養(yǎng)殖系統(tǒng)中,溫度、餌料、溶氧等水質(zhì)因子穩(wěn)定可控,可為貝類胚胎發(fā)育提供穩(wěn)定的環(huán)境,胚胎發(fā)育畸形率僅為15%.

圖4 部分循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施

圖5 循環(huán)水與傳統(tǒng)牡蠣胚胎發(fā)育實驗對比

2.2 創(chuàng)新實驗實施

圖6 循環(huán)水養(yǎng)殖與傳統(tǒng)創(chuàng)新實踐優(yōu)劣比較

為支持學(xué)生參與科學(xué)研究,強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)校鼓勵本科生依托教師項目、實驗室以及實習(xí)基地開展創(chuàng)新實驗、畢業(yè)設(shè)計等科研工作[11].我院專任教師研究方向主要包括健康養(yǎng)殖技術(shù)、貝類繁育、魚類繁育、蝦蟹養(yǎng)殖、藻類養(yǎng)殖、水生動物營養(yǎng)等.多數(shù)項目以魚、蝦、貝、藻等水生動植物為材料,實驗實施均需一定的養(yǎng)殖場地.循環(huán)水養(yǎng)殖實驗室建成前,相關(guān)實驗工作需在校外教學(xué)實習(xí)基地(多為合作企業(yè))進(jìn)行.但校外基地生產(chǎn)和基礎(chǔ)條件差,且學(xué)生遇到問題不能及時溝通,因此限制了學(xué)生的積極性.循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)建成后,有效解決了上述問題,學(xué)生參與度和積極性顯著提高.如圖6,通過對2012級和2013級150名本科生調(diào)查發(fā)現(xiàn),約70%學(xué)生認(rèn)為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)對他們的創(chuàng)新實踐活動有積極促進(jìn)作用.

自2014年該系統(tǒng)建成后,循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)已為3屆水產(chǎn)養(yǎng)殖本科生創(chuàng)新實驗開展提供了條件,其成果先后2次榮獲“創(chuàng)青春”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽創(chuàng)業(yè)計劃競賽銅獎,榮獲2014-2016年地方高校國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目7項、省級7項.此外,學(xué)生以第一發(fā)明人獲得實用新型專利1項.

3 總結(jié)

工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有節(jié)約資源、環(huán)境友好以及產(chǎn)品安全可控等優(yōu)點,是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的重要發(fā)展方向之一[12-13].學(xué)校建成的熱帶特色循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng),已在多門水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)實驗課程教學(xué)活動中獲得了較好的效果,提高了學(xué)生的實踐動手能力.我們相信,隨著系統(tǒng)運行和管理的不斷完善,其將在水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)、養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)等更多專業(yè)課程實踐教學(xué)活動中發(fā)揮重要作用[14-16].

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(編校：何軍民)

Recirculating Mariculture System—its Establishment and Applicationon Undergraduate Practice Teaching in Aquaculture

LIU Chun-sheng, GUO Wei-liang, GU Zhi-feng, WAN Yi, SUN Yun

(a.Central Laboratory of Marine Biology；b.College of Marine Science, Hainan University, Haikou 570228, China)

Aquaculture science is a subject with eminent character of application and practice.In order to enlarge the intramural practice teaching resources of aquaculture science, the recirculating mariculture system which is based on the characteristic of tropical marine areas of Hainan and oriented to the demands of teaching was designed and constructed.The recirculating mariculture system, including outdoor storing water system and aquaculture farming system, was used for shellfish aquaculture and aquatic animal diseases teaching, and for culture and enhancement of fish.The system can be used in 6 kinds of experiment courses, including Shellfish Aquaculture, Aquaculture Animal Disease, Fish Aquaculture, Aquatic Animal Nutrition and Feed Science, Live Food Cultivatology, Genetics and Breeding of Aquatic Animals.Consequently, the system provides students with high-level experiment and practice settings, resolving the poor adaptation of student due to the conflict between teaching and product demands, and enhancing students’ hands-on ability.

aquaculture science; practice teaching; recirculating mariculture system

格式：劉春勝,郭偉良,顧志峰,等.循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)[J].海南熱帶海洋學(xué)院學(xué)報,2017，24(2)：124-128.

2017-03-10

海南省自然基金項目(20163054)

劉春勝(1984-),男,山東濰坊人,海南大學(xué)海洋學(xué)院講師,碩士,研究方向為熱帶海洋貝類養(yǎng)殖技術(shù).

孫云(1985-),女,山東煙臺人,海南大學(xué)海洋學(xué)院教授,博士,研究方向為魚類病原微生物防治.

S969

A

2096-3122(2017) 02-0124-05

10.13307/j.issn.2096-3122.2017.02.24