循環水養殖系統構建及其在黃顙魚苗種培育中的應用

閔 瑞，梅 潔，徐 江，郭穩杰

（1.華中農業大學水產學院，武漢 430070；2.武漢百瑞生物技術有限公司，武漢 430070）

黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）隸屬鯰形目（Siluriformes）鲿 科（Bagridae）黃 顙 魚 屬（Pelteobagrus），因肉質鮮美細膩、無脊間刺，受到廣大消費者的歡迎，成為中國主要的淡水魚特種養殖品種之一［1，2］。截至2020 年年底，中國淡水魚養殖產量已達3 088.89 萬t，其中黃顙魚產量達56.55 萬t，較去年同比增長2.85 萬t，增長幅度為5.31%，在全國主要淡水養殖魚類中排前列。目前，中國水產養殖工業化水平低，設施設備薄弱，多數繁育場一般只配備簡易的廠房、魚池、充氣設備、進排水設施等生產所需的最基本條件，少有對苗種管理、生產、質量等實施監測和調控。導致魚苗存活率很低，魚苗損失嚴重［3］。并且，隨著養殖產量的增加，養殖業對水資源無節制利用，導致養殖廢水不斷增多，使中國水產養殖產業面臨一系列水污染與養殖產量之間的矛盾［4-6］。因此，亟待研究開發工廠化循環水繁育系統，使工廠化循環水養殖技術成為水產苗種培育及養殖的主要生產方式，從而解決水污染與養殖產量之間的矛盾，促進水產養殖業持續健康發展。

循環水養殖系統（Recirculating aquaculture systems，簡稱RAS）通過過濾、去味、去除氨氮、CO2去除、增氧、紫外殺菌消毒等，將養殖系統中的餌料殘渣及代謝產物在線去除，從而實現養殖水體不斷循環利用，是一種高效、資源節約的水產養殖系統［7，8］。循環水養殖系統作為一個封閉的循環系統，受天氣和環境影響較小，可實現高密度養殖，同時還可對養殖過程中的各項水質指標進行有效控制，實現養殖污水的低排放或者零排放，大大降低養殖業對環境的污染程度，且養殖環境穩定能夠實現養殖全過程的健康管理［9，10］。循環水養殖系統符合國家節能減排的發展戰略，符合水產養殖可持續發展的戰略方針，因此工廠化循環水養殖是水產養殖未來的發展方向，也是漁業現代化的重要標志［11，12］。目前，工廠化循環水養殖模式主要在海水養殖地區有一定范圍的推廣應用，在淡水魚養殖方面的研究應用較少。本研究結合淡水養殖的特點，規劃、設計并構建了一套循環水養殖系統，并研究其在黃顙魚苗種培育中的應用。

1 材料與方法

1.1 循環水養殖系統的規劃、設計與構建

根據淡水魚養殖特點，本研究規劃、設計并在百瑞生物技術有限公司構建了一套循環水養殖系統。該系統總面積1 350 m2，共設置了1 套源水處理系統和4 套獨立的循環水系統，每套獨立循環水系統包括1 個親魚池、2 個孵化桶、1 套苗種培育系統和8 個養殖池。循環水系統模擬圖如圖1 所示。

圖1 循環水系統模擬圖

1.2 源水處理系統的構建與應用

養殖車間用水采用地下井水，由于地下井水含有鐵、錳等金屬離子，系統需對源水進行處理。地下井水先經臭氧強氧化處理，再通過噴淋的方式流到曝氣池，流入曝氣池的井水還需經過至少0.5 h 的曝氣，這樣可以將水中的金屬離子以氫氧化物絮狀物的形式沉淀，然后再經砂濾池粗過濾和無閥砂濾細過濾，確保進入車間的每一滴水都能達到養殖水的要求。

1.3 苗種培育系統

苗種培育系統共構建4 套，每套系統含8 個圓形聚丙烯（PP）養殖桶，每個養殖桶有效水體為400 L，可獨立進行排水和排污。

1.3.1 功能說明 養殖污水經旋污器初步去污后匯合至微濾機，經微濾機過濾、CO2去除、生物濾池去除氨氮、紫外線殺菌消毒、增氧后，再回到養殖池；養殖水按上述工藝流程（圖2）不斷循環，同時，根據實際養殖工藝的需要，每天定期補充適量新水。

圖2 苗種培育系統工藝流程

1.3.2 系統特點 系統均采用模塊化、集成化設計，既節約空間成本，又增加了設備的美觀效果。系統自動化程度高，可靠性好，運行過程實現無人值守，主要表現為以下幾點：①微濾機過濾、反沖洗與蛋白分離器的泡沫沖洗等功能的實現都采用全自動化運行，可節約人力、物力；②溶解氧、水溫等重要參數可以在顯示屏上實時觀察，并具備自動報警功能；③系統內缺水時能夠自動打開補水閥及時補水；④通過觸摸屏可以對系統負載進行設置與調節。

1.4 調溫系統的研發與應用

該調溫系統為車間提供養殖水溫度調控和車間室內溫度調控，養殖水溫調控按照生產工藝要求每小時提供20 m3的30 ℃熱水，以確保車間生產需求。

系統采用水源熱泵機組為車間養殖水提供熱源的同時為空調系統提供冷熱源，熱泵機能效比（COP）設計為6。該系統采取全自動控制方式，系統自動控制各電動閥門，對水位、水溫、空調狀態實現自動控制，完全無人值守。

系統對設備的安全狀態進行實時監控，確保出現安全問題時能夠及時報警、停機。該系統采用3臺壓縮機，實現并聯運行的同時又可獨立控制，以確保生產安全。

1.5 養殖與投喂方法

試驗采用黃顙魚全雄1 號魚苗，養殖在苗種培育系統的圓形桶中，養殖密度為1.5 萬尾/m2。

工廠化循環水黃顙魚育苗系統飼喂策略。試驗投喂團狀飼料，由甲魚粉料與黃顙魚粉料合成，比例按照1∶1進行配制；日投喂3次，時間為7：00、15：00、22：00，投喂間歇少量補充投喂，采取少量多次飼喂策略；投喂量設定為80%飽食，具體投喂量根據苗種攝食情況而定，采取定時不定量投喂策略；每日9：30對各試驗缸進行吸污處理，保證系統水質清潔。

1.6 樣品采集與檢測指標

試驗結束后，停止喂食，12 h 后每桶取50～100條魚，稱重并計數，從中取20 條中等偏上大小的黃顙魚于5 mL 試管中，樣品-20 ℃保存待測。主要指標與測定方法如下。

成活率=試驗結束時魚尾數/試驗開始時魚尾數×100%

日成活率=當天的活魚數/前一天的活魚數×100%

魚均體長（mm）=魚均末體長-魚均初體長

魚均增重（GW）=魚均末重-魚均初重

增重率（WGR）=魚均增重/魚均初重×100%

日增重（ADG）=魚均增重/試驗天數

魚均采食量=（總投喂量-總殘餌質量）/尾數

懸浮物、COD、CO2等在正式試驗前和試驗結束前分別監測。

用Excel 和SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析和作圖。

2 結果與分析

苗種培育初期每日換水30%，4日齡后開始微循環，循環量為150%。每日進行氨氮、亞硝酸鹽測定，根據測定結果利用淡水小球藻調控水質。在培育期間，各水質參數比較穩定，溶解氧DO在5.0～7.0 mg/L，

pH 7.5～8.5，NH4+-N 的 變 化 范 圍 為0.2～0.8 mg/L，NO2-N 的變化范圍為0.05～0.15 mg/L。

黃顙魚苗種培育期間水溫始終維持在28～29 ℃。試驗開始用輪蟲和鹵蟲交替進行投喂，每日5～6 次；4 日齡增加投喂橈足類及枝角類；6 日齡開始投喂配合飼料；8 日齡開始投喂團狀料（黃顙魚粉料及甲魚飼料）及配合飼料。8～10 日齡仔魚成活率在95%以上；至16 日齡，稚魚全長2.5 cm，體重0.14 g（圖3 和圖4），成活率在80%以上；18 日齡后，開始投喂黃顙魚浮性飼料（規格為0.6～0.8 mm）。

圖3 黃顙魚魚種在循環水養殖系統中的體長變化

圖4 黃顙魚魚種在循環水養殖系統中的體重變化

3 小結與討論

3.1 苗種微循環培育及幼魚養殖系統

養殖池的流速、水位、充氧方式、中心管護苗網等均可調控，以滿足苗種和幼魚生長發育不同時期的水環境需要。并配備了獨立的流水養殖進水管路，可滿足育苗初期靜水養殖需要。水位調節裝置可實現在0.3～1.0 m 水位任意調節。

3.2 黃顙魚養殖結果

在黃顙魚苗種培育過程中，工業化循環水處理系統運行穩定，處理后的水質達到魚苗生長要求。卵黃苗暫養密度達10 萬尾/m2以上，仔魚（8～20 mm）平均培育密度達1.5 萬尾/m2，試驗系統從水花（約9 mm）至夏花（約30 mm）階段，苗種成活率在80%以上，而大多數養殖戶在此階段苗種成活率只有20%～30%，僅少數養殖戶達50%～60%［13］。苗種成活率的提高在一定程度上能解決養殖戶黃顙魚養殖“發花”（魚苗下塘）成活率不高的問題。

采用熱泵系統不僅比采用鍋爐降低運行成本，同時通過自動控制降低了人工費用，更重要的是避免了鍋爐的空氣污染，達到節能減排的目的。

國家中長期漁業科技發展規劃（2006—2020年）的六大創新方向之一是漁業節能減排技術與重大裝備開發，而工廠化循環水養殖模式是以養殖用水凈化后循環利用為核心特征，節水、節電、節地，符合當前形勢下國家提出的節能減排、循環經濟、轉變經濟增長方式以及漁業科技發展規劃的戰略需求。雖然循環水養殖有諸多優點，但是目前循環水養殖系統的應用多在沿海地區進行海水養殖，本研究設計并構建了以黃顙魚為例循環水系統，為淡水名優魚類暨大規格苗種培育和高品質精準養殖于一體的現代種業示范基地奠定了基礎，也為中國淡水魚養殖步入工業化循環水養殖的現代漁業提供新的思路。