CN101500407B - 用于改进水产养殖产量的基于附生生物的装置和其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造用于改进水产养殖的装置的方法，其包含以下步骤：将至少一种适当构造提供到纯化附生生物培养物中；使纯化附生生物在适当构造表面上生长，直到其表面经所述附生生物涂布；和将所述经涂布构造从所述培养容器中取出以供使用。所述构造用于改进水质并且增加水产养殖系统中水生生物体的生长和存活。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式且可再循环的装置的制造，所述装置用于通过在系统中利用特定附生生物物种或附生生物物种混合物来改进水产养殖产量。本发明特别包括一种培养纯化附生生物的方法。
背景技术
当前，全国的虾室中虾苗的存活率为30％-60％。较高的存活率只有在每天更换90-100％的水的情况下才能获得。然而，归因于清洁海水有限的可得性以及分布广泛的致病因素，更换培养池中的水会为幼苗带来高风险。因此，为了改进水产育苗技术，需要能保持较高水质而不涉及频繁换水的方法。
另一引起育苗区中低存活率的原因为由同类相食引起的高幼苗死亡率。诸如虾等一些水生动物为同类相食的。当幼苗大小不一时，同类相食现象较多。因此，在具有澄清水的育苗池中，会因不存在供弱小/较小虾/鱼逃离的庇护所，而使得同类相食发生率较高。躲藏处的可得性将为幼苗提供避难所。
此外，幼苗的生长还会随着诸如微藻等浮游或附着形式的天然饵料的额外供应而增加，所述附着形式的天然饵料称为附生生物。研究表明，由于微藻具有较高的必需脂肪酸二十碳五烯酸(EPA-20:5n-3)和二十二碳六烯酸(DHA-22:6n-3)含量，故补充有微藻的虾苗/鱼苗呈现明显较高的生长率和存活率。
根据现有技术美国专利5476787，浮游微藻可用于将无机氮基杂质从水中去除。所述发明可用于清洁来自污水处理设施或工厂的废水。专利US5985147揭示一种通过使用微藻来纯化水、制造纸浆并且改进土壤质量的整合系统。专利US2006024404利用微藻培养物作为用于水生动物的含高养分的饵料。而专利WO2004032610涉及使用小型甲壳动物(microrustacea)拟哲水蚤类无节幼虫(Parvocalanus sp nauplii)作为水产育苗的饵料以增大水产养殖产量。然而，截至目前，尚无发明揭示一种通过不仅提供含高养分饵料而且还能充当庇护所和水处理系统来改进水产育苗或水产养殖的便携式和整体的微藻培养系统或装置。
发明内容
本发明针对一种制造基于附生生物的装置的方法，所述装置可用于改进水产养殖并由此增大所获得的产量。
本发明还涉及一种可用于水产养殖中以保持水质的装置，其可通过去除水中的污染物，由此极大地减少换水率并限制水生动物与致病因素的接触来实现。
本发明另外提供一种充当较小或弱小水生动物的庇护所的装置，其可通过避免同类相食，由此提高较小或弱小水生动物的存活率并增加产量来实现。
本发明的另一目的是揭示一种为水生动物提供由特定附生生物物种或附生生物物种混合物构成的高养分天然饵料的装置。
附图说明
图1为绘示由不同附生生物物种引起的水中氨减少的百分比的图。
图2为绘示由不同附生生物物种引起的水中亚硝酸盐减少的百分比的图。
图3为绘示由不同附生生物物种引起的水中可溶反应性磷减少的百分比的图。
图4为绘示在存在所述装置、持续17天不换水的情况下育苗池中虾苗的存活百分含量的图。
图5为绘示在逆盐度胁迫测试(reverse salinity stress test)下，育苗池中虾苗的存活百分含量的图。
具体实施方式
本说明书下文中所使用的术语微藻为表示微小藻类物种的通用术语。微藻可为浮游或附着的(称为附生生物)。附生生物类微藻附着于水生环境中适当材料的表面生长。附生生物具有不同的名称，这视其所附着的基质的类别而定，诸如植物(植物附生生物)、沉积物(微生物附生生物(epidemic))、岩石(岩石附生生物)、砂(砂附生生物)或动物(动物附生生物)。
附生生物的分离、纯化和培养
本发明包括一种培养纯化附生生物，随后利用所获得的纯化附生生物来制造基于微藻的装置，从而改进水产养殖质量的方法。上述方法包含以下步骤：收集并清洁混合附生生物样本；富集所述混合附生生物样本；洗涤所述经富集的附生生物；在适当条件下培养所述洗涤过的附生生物，获得第一培养物；通过植入来自所述第一培养物的所关注物种，获得纯化附生生物物种；在适当条件下培养所述经植入的附生生物物种，获得纯化第二培养物。
在本发明一个实施例中，从诸如微咸水(brackish-waters)等自然环境中收集附生生物样本。所收集到的附生生物样本通常为由不同附生生物物种构成的混合样本。因此，在利用附生生物物种制造所述装置之前，需要清洁和纯化步骤以从所收集到的混合样本中得到纯化物种。首先，将所收集到的混合样本再悬浮于经过滤的无菌海水中，并在1000-3000rpm下离心5到20分钟。通过将滤过0.2μm密理博过滤器(Milipore filter)的海水高压灭菌来制备经过滤的无菌水。随后在1000-3000rpm下将再悬浮的附生生物样本离心5到20分钟，并丢弃水相。接着，用经高压灭菌的经过滤海水洗涤附生生物样本。将这些离心和洗涤步骤重复3次以减少不需要的物质。将洗涤过的附生生物样本再悬浮于经高压灭菌的经过滤水中，随后培养混合样本。在20℃到35℃的温度下，将洗涤过的附生生物划线于固体微藻培养基上，培养4-10天，获得第一培养物，其包括可用于所使用的混合样本中的所有附生生物物种。在培育期后，通过在第一培养物中选择单一细胞集落，将第一培养物中附生生物物种的各细胞集落分别从第一培养物植入到单独培养基中。进一步培养所植入的细胞集落，获得第二培养物，其是由各单独培养基中的特定纯化附生生物构成。培养第二培养物的最佳条件为在20℃到35℃的温度下历时4到10天。在第二培养物的培养过程中，密切监测各特定附生生物物种的生长，以确保培养物无菌且纯净，无其它物种污染。如果培养物不纯，那么重复所述过程，直到获得纯培养物。为确定各第二培养物中附生生物的纯度和物种，可通过制备新鲜或永久玻片在高分辨率显微镜下检查来鉴别物种。整个分离和纯化过程都是在无菌条件下进行。为避免交叉污染，在本发明的优选实施例中，各附生生物物种保留两组不同的储液，即原状储液(undisturbed stock)和起始储液(starter stock)。起始储液通常用于启始所关注的物种的快速繁殖，并且所述快速繁殖可视需要而涉及培养池中的一类以上物种。因此，起始储液易于受其它物种的交叉污染的影响。而原状储液用于保留所述物种的纯种系。
应注意，上述附生生物培养优选用于颤藻属(Oscillatoria sp.)、舟形藻属(Navicula sp.)、弯藻属(Cymbella sp.)和双眉藻属(Amphora sp.)。尽管在本发明的优选实施例中已对所述方法加以描述，但应了解，本发明可以其它特定形式体现，并且不限于上述的单独实施例。
水产养殖改进装置的制造
本发明另一实施例涉及一种制造用于改进水产养殖的装置的方法。遵循优选程序，所述方法包括以下步骤：将至少一种适当构造提供于纯化附生生物培养容器中；使所述纯化附生生物在所述适当构造表面上生长，直到其表面经所述附生生物涂布；和将所述经涂布构造从所述培养容器中取出以供使用。
根据本发明的实施例，以优选形状模制或制备所述构造，随后将其提供于培养容器中。为了使所述装置能在最佳条件下执行，所述构造的形状对于可供纯化附生生物附着的表面积较为重要。在最优选实施例中，所述构造是制备成中空管或管道的形式，以致能提供较大的表面积并且便利放置于进行水产养殖活动的池子或池塘中。
另外，根据所述装置的优选实施例，用于制备或模制所述构造的材料对于附生生物物种附着于所述构造上的生存能力极为重要。适于制备所述构造的例示性材料为塑料、木材、竹子、灌木或瓷砖。所述构造最优选是由塑料、尤其聚氯乙烯制成，其能够抵抗腐蚀性水生环境，并且在附生生物物种在所述构造上耗尽后，还能再循环以再利用。
对于繁殖或培养所关注的附生生物物种极为重要的是，培养池或容器的物理参数须保持在供所培养的附生生物茂盛生长的某一狭窄的范围内。为了能在培养池中获得最佳条件，纯化储备培养物与培养基的比率为1∶20到1∶100。达到最佳条件的其它物理参数包括足够的光强度、通风、15到35ppt的盐度、5.5到8.5的pH值和20℃到35℃的温度。此外，须将所述构造在培养池或容器中浸泡持续5到8天，以使所关注的纯化附生生物物种完全涂布或附着于构造表面上。
根据本发明的一个主要特征，将不同附生生物物种分别或组合使用以产生协同效应。在最优选实施例中，附生生物物种选自由包含以下的附生生物物种的群组：颤藻属、舟形藻属、弯藻属和双眉藻属。举例来说，得自颤藻属的附生生物物种对于减少水生环境中诸如氨、亚硝酸盐、反应性磷等有毒物质较为重要，且因此为其自身以及水生动物存活提供适当的水生环境。另一实例是关于诸如舟形藻属、弯藻属和双眉藻属等硅藻类附生生物的使用，其可为水生动物提供养分，从而增加其生长并增强其健康状态。实践中发现，将硅藻类附生生物培养于同一池或容器中，使得所述构造能同时经不同类型的硅藻附生生物涂布，这不仅简化了制造过程，而且还能在将所述装置用于改进水产养殖后，使不同类型的硅藻附生生物在为水生动物提供养分时相互补充。以类似方式，可将所述构造浸泡于混有颤藻属与硅藻类附生生物的培养池或容器中。类似地，可在分别具有各一附生生物物种的培养池或容器中制备所述构造。
在本发明另一实施例中，将具有不同类型附生生物物种的不同构造连接在一起，以形成为水产养殖活动提供不同所需改进的整合系统。在本实施例中，各单一构造充当所述整合系统的组件。
如上文所述，将涂布有不同类型附生生物物种的装置转移到诸如育苗池等水产养殖场中，并放于所述池或池塘内。所述装置通过保持较低的氨和亚硝酸盐含量来改进水产养殖池或池塘中的水质。此外，其还提供由增强水生动物生长和健康的有益硅藻组成的天然饵料补充。所述装置还为水生动物提供庇护所，从而使同类相食、尤其虾苗与鱼苗中的同类相食减到最少。因此，所述装置可极大地增大水产养殖业出产物的质量和数量。
应了解，本发明可以其它特定形式体现，且不限于上述单独实施例。然而，预期所揭示的概念的修改和等效物(诸如，所属领域技术人员易于了解的那些内容和等效物)都包括在随附权利要求书的范围内。
实例1
选作天然饵料的附生生物(硅藻)具有良好的营养价值，其中蛋白质在30％-38％的范围内，脂质在26％-33％的范围内且碳水化合物在31％-46％的范围内(表1)。此外，硅藻还具有供虾苗/鱼苗高质量生长的足够的必需脂肪酸。表1展示不同附生生物(硅藻)物种的近似组成(干重％)。表2展示与常用虾苗饵料相比，附生生物物种的脂肪酸(总脂肪酸％)组成。
表1
参数 附生生物 正常幼苗饵料
弯藻属 舟形藻属 双眉藻属 天南属(Artemia) 人工饲料
SFA 57.41 55.89 30.01 13.52 16.40
MUFA 27.72 25.16 30.77 45.80 20.30
PUFA 4.50 4.40 7.44 20.80 58.43
DHA 2.00 3.00 2.00 Nd 8.07
EPA 8.00 5.01 15.09 Nd 0.64
总n-3 10.07 8.19 20.35 13.17 33.70
总n-6 2.85 2.84 10.24 7.64 2.27
表2
SFA＝饱和脂肪酸
MUFA＝单不饱和脂肪酸
PUFA＝多不饱和脂肪酸
DHA＝二十二碳六烯酸(22:6n-3)
EPA＝二十碳五烯酸(20:5n-3)
实例2
就水质改进来说，颤藻属使总氨氮显著(p＜0.05)减少约90％，亚硝酸盐减少91％且可溶反应性磷减少83％。类似地，其它类附生生物也显著减少有毒化合物，诸如氨(图1)和亚硝酸盐(图2)并改进育苗池中的水质。此外，附生生物物种还降低可溶反应性磷(图3)的浓度，并且减少水变成对于育苗活动不利的绿汁(green soup)的可能性。
实例3
水产养殖改进装置展示明显高于无环装置的存活率(图4)。事实上，利用所述装置饲养的幼苗展现明显较高的生长速率且更耐受胁迫。当暴露于胁迫测试时，这些培养于具有水产养殖改进装置的池中的幼苗展现明显较高的存活率(图5)，表明水产养殖改进装置对于所产生的幼苗的健康和强壮具有促进效应。总之，生活在水产养殖改进装置的影响下的幼苗更为健康且对胁迫具有更高抗性。
本揭示案包括如随附权利要求书中所含内容，以及上述描述所述内容。尽管已在特定程度下以优选形式描述本发明，但应了解，优选形式的本揭示案仅借助于实例作出，并且可在不背离本发明的精神的情况，采用对于构造以及部件的组合和布置的细节的多种改变。
Claims (4)
1.一种制造用于改进水产养殖的装置的方法，其包含以下步骤：
（a）将至少一种适当构造提供到纯化附生生物培养容器中；
（b）使所述纯化附生生物在所述适当构造表面上生长，直到其表面经所述附生生物涂布；和
（c）将所述经涂布构造从所述培养容器中取出以供使用，其中所述附生生物选自由颤藻属、舟形藻属、弯藻属和双眉藻属组成的群组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述构造为塑料、木材、竹子、灌木或瓷砖。
3.一种用于改进水产养殖的装置由以上所述的任何一个方法生产，其包含表面预涂布纯化附生生物的中空构造，其中所述附生生物选自由颤藻属、舟形藻属、弯藻属和双眉藻属组成的群组。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述中空构造是由塑料、木材、竹子、灌木或瓷砖制成。
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