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生物絮团在水产养殖上的应用

信息来源:泰安大同不凡生物工程有限公司  发布时间:2021-9-15 15:18:10  浏览量:151 次


生物絮团技术(BFT)是一种优秀的养殖模式,特别是其本身具有高效水资源利用率,减少养殖废水的排放,减少人工饲料投入,这就是降低了养殖成本。同时,它建立了良好的微生物系统,不仅净化水质,而且提高水生动物的生长性能和免疫力。因此,这种系统在甲壳类动物和一些鱼类养殖当中,被广泛研究应用。


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生物絮团技术(BFT)

根据美国农业图书馆术语,BFT的定义是“利用细菌、藻类或原生动物的聚集物,与颗粒有机物一起聚集在基质中,以改善水质,达到集约化养殖系统的废物处理和病害预防。”换句话说,BFT依靠的是系统中多种微生物(生物絮团)对含氮废物进行循环利用,同时改善水质和水生物种的生长性能。该系统中的异养细菌将铵/氮(N)利用起来,从而使得水中铵/氨减少到无毒水平。但是该系统中,异养细菌的生长速度较快,比自养硝化细菌的硝化过程快。


以下我们将讨论了BFT系统中,影响絮团物的形成的因素。



图1:生物絮团技术系统示意图。


1、碳氮比


在水生环境中,碳氮比(C/N)在将氮固定到絮团物中起着至关重要的作用,一般来说,氮的固定需要C/N大于10,因此,BFT系统中的碳氮比都可能导致微生物多样性的变化,从而进一步影响水质。


例如,De Schryver et al.的研究观察到较高的C/N比有利于异养细菌的繁殖,从而导致水质和生物絮体组成发生显著变化。因此,我们可以通过改变饲料中碳水化合物的含量,或者在养殖水体中添加碳源来控制碳氮比。


总悬浮物(TSS)是mile体育官方网站系统中另一个重要的水质参数,其浓度也取决于碳氮比。Xu et al.的研究观察到。较高的C/N比(15:1和18:1)使水体中TSS浓度迅速增加,对南美白对虾的生长性能产生负面影响。此外,该研究还表明,在碳氮比为12:1时,相对于15:1和18:1,在相同的养殖密度下,每公顷虾生产可节省约20000L糖蜜,降低了养殖成本。


2、有机碳的来源


不同的碳源,如:糖蜜、葡萄糖、木薯淀粉、玉米粉、小麦粉、高粱粉、甘蔗渣、米糠、面包粉...,这些碳源通过改变碳氮比,来提高甲壳类动物和鱼类的产量。不同碳源对絮团体的形成取决于其碳含量和降解速度,这也说明不同的碳源对絮团体的促进作用也不一样。一般来说,糖蜜等单糖的降解速度比木薯淀粉等复合糖的降解速度快,从而能够迅速的改善水质。



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生物絮团物作为营养来源,可以减少饲料的投入,让水生动物获得补偿性增长。


目前,养殖户面临的主要困难之一是饲料的成本太高,尤其是蛋白质水平和充足的氨基酸平衡在水产饲料中至关重要,因为它们在维持水生生物的生长和总体健康方面发挥着至关重要的作用。然而,这些营养元素是饲料中昂贵的成分,常常受到原料短缺的影响。


例如,在南美白对虾中,饲料成本可能占总成本的50%,在使用高蛋白或者蛋白质不足饲料的情况下,饲料成本甚至可能达到更高的水平。然而,通过选择浮游植物、浮游动物和藻类等营养源喂养可以缓解这一问题,这些营养源将提高虾的生长、生存率和产量。


Emerenciano等人研究了BFT对南美白对虾仔虾生长性能的影响。研究表明,在没有商业饲料供应的BFT系统中,仔虾的生长性能并不会受到影响。此外,在添加或不添加饲料的BFT中,仔虾的最终生物量和增重率没有显著差异。原因可能是,仔虾是摄食了以原生动物、轮虫、硅藻为食物源的生物絮团。


生物絮团的营养含量和质量都很丰富,因此,生物絮团被用作鱼粉的替代品。例如,在对虾的养殖中,15%到30%的蛋白质来源可以被生物絮团所取代,而不会对物种的总体健康产生负面影响。在水产养殖中形成生物絮团确实降低了养殖成本,同时实现了集约化养殖,从而实现利润最大化。


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采用生物絮团系统,可使用低蛋白饲料



饲料蛋白质(DP)是饲料中最昂贵的成分,它主要用于身体组织的维护,以及维持水生生物的生长。但是,使用高蛋白饲料,不仅会通过排泄污染mile体育官方网站系统,而且还会增加养殖成本。例如,在孵卵场通常用38-40%的高蛋白饲料喂养虾苗,以达到最大产量。但这对普通养殖户来说,这是非常昂贵的。


Tacon等的研究提出,生物絮团允许使用较低蛋白的饲料,并可以减少高蛋白饲料的使用率。此外,一些研究表明,生物絮团的蛋白质含量在12%-50%之间,但这取决于所使用的有机碳源的类型。


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补偿性生长


在水生生物的整个生命周期中,都会经历一段禁食期,这可能是由于某些因素造成的,比如;饲料供应不足、水质差,以及环境中存在的病原体...造成动物食欲不佳。当经过一段时间的饥饿后食欲恢复时,水生动物表现出加速生长的阶段,被称为补偿性生长。


值得注意的是,动物利用脂肪等组织能量储备来诱导补偿性生长,这取决于多种因素,如物种类型、发育阶段、体型、饲料质量和饥饿持续时间。因此,补偿性生长是一种帮助动物适应环境应激的内部调节机制。


Kaya et al的研究采用生物絮团养殖对虾,分别采用4种不同的投喂方法(饿一天喂一天,饿两天喂一天,饿三天喂一天,饿四天喂一天)。最后研究结果表明,BFT对虾的生长性能(最终体重、增重率、日增重、特定生长率、蛋白质效率、成活率和食物转化率)没有影响、粗蛋白质比和灰分含量均得到改善。同时,组织病理学检查未发现任何病理。


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生物絮团系统,可以接入多营养层次综合养殖(IMTA)系统。


BFT系统允许接入多营养层次综合养殖(IMTA)系统,这是一种营养物质循环利用养殖系统。在以前的研究当中,就有研究对虾和罗非鱼的IMTA养殖系统进行研究,在不同的养殖密度下,采用生物絮团技术,可以提高对虾或罗非鱼的产量、生长性能和免疫力。


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生物絮团的缺点,以及管理的要求


尽管自20世纪90年代中期以来,BFT系统已被养殖行业大量实验,但仍面临严重的缺陷和操作困难。


1、生物絮团室外养殖系统,严重依赖于天气条件,往往会因为藻类的变化而导致水质的波动。因此,为了水产养殖的可持续发展,在建造室外BFT系统时,应考虑场地位置、光照强度和季节等因素。


2、水质参数至关重要:


①水产养殖所需的总悬浮固体(TSS)在500-1000mg之间,高于此浓度,水体浊度、能见度和FCR都会增加,从而导致鱼虾的生长性能低下。


②亚硝酸盐含量超过1mg,则对鱼虾具有高度毒性。这意味着BFT系统有厌氧区域的存在。因此,必须更换增氧机,以增加好氧微生物将亚硝酸盐转化为硝酸盐所需的溶解氧水平。


③总氨(TAN)小于0.5mg表示系统工作正常,如果超过这个水平,就要在系统中加入碳源。


④溶解氧水平不应低于5mg,如果低于此水平,应该增开增氧机。


⑤絮团体积(FV)应在5至50mL。当FV浓度高于50m时,应去除系统当中污泥;当FV浓度低于5mL时,应添加碳源。


3、在BFT系统中,硝化细菌的生长缓慢是的缺点之一。一些生物絮团系统形成需要半个月,甚至一个多月的时间,这可能会影响敏感阶段的水生生物,这个的主要原因就是硝化细菌生长速度慢。但是Luo等的研究表明,在C/N保持在20:1的条件下,性添加碳源有利于硝化细菌的生长。


4、严重依赖电力。增氧机等设备比较依赖电源,任何电源的故障都可能造成巨大的经济损失。同时,高昂的电力成本对小规模养殖户来说,是一笔不小的开支。因此,迫切需要寻找更便宜、环境更清洁的能源,以可持续地进行集约化养殖,并获得最大的利润。


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总结:


在人口不断增长、水资源短缺、扩大水产养殖面积,但土地有限的情况下,已经成为全球粮食增加主要制约因素。为了满足人们对动物蛋白日益增长的需求,集约化养殖是一种很有前景的解决方案。


生物絮团系统,虽然有一定的缺点,但是它可以降低饲料成本,改善动物免疫力,降低环境污染,势必越来越受到各国政府和养殖户的欢迎。