CN110759476B - 用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，属于水产养殖技术领域，包括建立能调节水质的菌藻协同体系，及提供能减缓水质恶化的微胶囊化的养殖饵料；上述菌藻协同体系包括在多孔载体上附生的藻类体系和添加碳源骨架的生物絮团体系；微胶囊化的养殖饵料包括在真空下附有脂类的多孔粒芯，以及覆盖于粒芯的可生物降解聚合物的皮膜，上述皮膜的厚度为1纳米以上且1微米以下。本发明提供的方法结合饵料和菌藻体系协同作用达到零水交换效果，能提高饵料的疏水性以使其不发生崩解，降低生物絮团体系碳源成本，提升生物絮团体积浓度和总固体悬浮物浓度，提高机体内Omega‑3脂肪酸含量及免疫分子如酚氧化酶、溶血素的成分含量和活性。
Description
技术领域
本发明属于水产养殖技术领域，具体涉及用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法。
背景技术
我国是水产养殖大国，随着集约化水产养殖的发展，主要采用混养模式，在该模式下首先满足主养鱼、名贵鱼类的生长需要，大量投喂高蛋白饵料，使其快速生长，缩短养殖周期，尽快上市，达到最大经济效益的目的。但是在这样的饲养管理条件下，容易忽略其他混养动物的生长需要，造成养殖后期水体严重恶化。同时这种模式下的饵料需求量日益增加，传统养殖模式饵料利用率仅为20-30％，无法达到精准投喂的标准，大量饵料以氨氮、残饲和粪便在水中积累，导致水质恶化，毒害水产动物。并且由于环境污染严重、养殖水质恶化造成水产养殖生物病害严重，传统的池塘养殖及工厂化养殖中虾苗的存活率为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。然而培养池的换水量巨大，养殖污水的乱排乱放不仅造成环境的进一步恶化和污染，同时水资源浪费严重。
近年来，在水产养殖上引入了新的生物絮团技术以解决水资源浪费的问题。生物絮团技术是一种可以循环利用营养废物、节约资源、避免污染并提供优质蛋白源的可持续发展型养殖技术。生物絮团在养殖池塘中的生态功能主要有两方面：一是生物絮团中的异养细菌将养殖水体中的无机氮转化为细菌自身成分(细菌蛋白)，达到降低氨氮和亚硝酸盐氮等有害物质的效果，最终净化养殖水质；二是形成的絮团状微生物作为养殖动物的食物，进入食物链，最终提高饵料利用效率，饵料蛋白得到循环利用。这种养殖方式不仅可以减少养殖过程中的换水量，同时改善水质环境，降低影响鱼虾生长的氨氮和亚硝酸盐，提高养殖成功率。但其不足之处在于：其一，此类溶解性碳源的成本较高，技术操作繁杂，增加了养殖成本，降低了养殖经济效益；其二，水体中的微生物仅靠自身的絮凝作用，缺少附着载体，生成生物絮团的间较长(两周以上)，增加了时间成本；其三，培养得到的生物絮团体积大小不一，养殖经济物种摄食效果不佳，饵料利用效率不高。因此，将生物絮团与其他养殖模式相结合，扩大优势、优化养殖模式，开发清洁环保、保持较高水质、不频繁换水的养殖模式来替代传统高耗能、高污染的养殖模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合饵料和菌藻体系协同作用达到零水交换效果，能提高饵料的疏水性以使其不发生崩解，能降低生物絮团体系碳源成本，提升生物絮团体积浓度和总固体悬浮物浓度，提高机体内Omega-3脂肪酸含量及免疫分子如酚氧化酶、溶血素的成分含量和活性的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，包括，建立能调节水质的菌藻协同体系，及提供能减缓水质恶化的微胶囊化的养殖饵料；上述菌藻协同体系包括在多孔载体上附生的藻类体系和添加碳源骨架的生物絮团体系；上述微胶囊化的养殖饵料包括在真空下附有脂类的多孔粒芯，以及覆盖于粒芯的可生物降解聚合物的皮膜，上述皮膜的厚度为1纳米以上且1微米以下。在虾贝混养模式下，饵料满足虾的生长需要，剩余饵料及虾排泄物作为贝类饵料，使养殖池中饵料利用率显著增长。同时贝类的摄食更是净化了养殖池的水质，通过代谢、分解和同化，促进水体环境的自我改良。通过投喂在水体中不易崩解的微胶囊化的饵料，避免饵料对水质的污染，通过藻类和生物絮团间协同作用，将养殖水体中的含氮化合物转化为菌体蛋白或微藻，进入虾贝食物链，既能净化水质，促进物质循环利用，又能提高养殖动物的生长速度和抗病能力。
在本发明具体的实施方案中，多孔粒芯中包括水溶性营养成分，水溶性营养成分包括蛋白质及其水解产物、糖类、水溶性维生素、泛酸及烟酸中的至少两种；多孔粒芯中水溶性营养成分和脂类的重量比为4:1-2。多孔粒芯中的水溶性成分在颗粒最里层，孔隙及外层附有脂类，最外层覆盖有皮膜，这种水相存在于油相内再由壁材覆盖的结构的饵料颗粒的疏水性高，在水体中长时间保持稳定而不易崩解，能降低饵料过剩后崩解引起的水体污染和饵料浪费，有利于养殖水质的调节和降低养殖成本。
在本发明具体的实施方案中，脂类以乳液或凝胶的形式附于粒芯颗粒孔隙中；乳液或凝胶通过在温度为20-60℃、转速为100-500r/min的条件下均质得到。经均质所得乳液或凝胶能避免粒芯中油脂泄漏，其存在于孔隙中的稳定性优于脂类成分间的简单混合，且能促进皮膜附加至粒芯上，使得饵料处于包囊化而不允许崩解和溶失。
在本发明更具体的实施方案中，乳液或凝胶中包括重量占比分别为10-30％的水、30-60％的油脂、10-20％的淀粉或明胶。更优选地，油脂包括动物油脂、植物油脂及从它们中提取和/或提炼的脂肪酸中的至少一种。具体的，油脂包括但不限于鱼油、大豆油、玉米油、鸡油等。脂类中还包括油溶性成分，包括但不限于油溶性维生素(如维生素A、D、E)、类胡萝卜素(如虾青素)、酶等，其中油溶性成分在脂类中的重量占比为1-5％。
在本发明具体的实施方案中，多孔粒芯的制备步骤为：将水溶性营养成分通过挤出、造粒形成水含量为4-8％的适于运输或贮存的颗粒，然后将脂类在温度为40-70℃、压力为0.1-0.5bar的真空条件下引入并与颗粒混合，然后缓慢释放真空即得。将水溶性颗粒转移到真空室中，再将脂类吸收入颗粒孔隙内，从而使脂类停留在颗粒孔隙中，既可以避免脂类泄露，又能增加粒芯的稳定性，同时也避免高温对营养成分活性的破坏。
在本发明具体的实施方案中，可生物降解的聚合物的用量以重量计，为多孔粒芯重量的1.5-3倍。优选地，皮膜所用可生物降解的聚合物为多糖类聚合物或脂肪族聚酯。更优选的，皮膜用聚合物为聚乳酸聚合物。聚合物的数均分子量为6000-10000。皮膜的厚度为1纳米以上且1微米以下。
在本发明更具体的实施方案中，微胶囊化饵料的制备步骤为：将皮膜用聚合物分散于3-5倍量的有机溶剂中，然后添加多孔粒芯，于功率为100-300W条件下超声3-5min，然后将体系旋转蒸发，除去有机溶剂，清洗并干燥，即得微胶囊化饵料。更优选地，微囊化饵料的日投喂量为虾重量的8-10％。
更进一步的，有机溶剂中含有0.03-0.08mM的三烯丙胺和0.02-0.1mM的油酸甲酯，在超声能量下，聚合物分子间碰撞聚集在粒芯表面形成高分子厚膜，能增加内部物质释放阻力，具有降低饵料成分释放速率的作用，而三烯丙胺和油酸甲酯加入体系后发挥协同作用，其疏水性使得分子间排列改变，聚合物与粒芯表层间趋向于以亲水性基团聚集而形成水合作用的方式包覆，从而使得亲水性基团包裹在内部，聚合物疏水性骨架排列在最外侧，使得饵料颗粒亲水性能显著降低而疏水性提高，既利于贮藏中不易吸潮团聚，又能使得饵料在水中不易崩解，也避免水质污染，另一方面两者能促使动物机体内肉质方面发生改变，使得机体内参与代谢的氨基酸改变，进而影响脂肪代谢尤其是影响了Omega-3/Omega-6的比例，使得动物机体内Omega-3脂肪酸的含量显著提高，增加了动物的营养优势。
在本发明具体的实施方案中，藻类体系所用多孔载体为聚氨酯泡沫，藻类选自骨条藻属、舟形藻属、螺旋藻属、颤藻属、弯藻属和双眉藻属中的至少两种。聚氨酯材料较生物基质多孔材料而言，在水生环境中具有显著的抗腐蚀性能，并且在附生藻类在构造上耗尽后，还能再循环利用。附生藻类后的载体置于养殖环境中，能提供高养分天然饵料有益硅藻，能去除水中污染物如氨和亚硝酸盐等，极大地减少换水频率并降低致病因素接触率，同时能充当较小苗种的庇护所，避免同类相食，以提高苗种的存活率来增加产量。
在本发明更具体的实施方案中，藻类体系通过以下方法获得：将藻类预先在培养液中培养3-5天，使得藻类在培养液中的重量占比为15-35％，然后将聚氨酯泡沫用食用酒精浸泡2-3h，再用水清洗2-3次，于40℃烘干，再将聚氨酯泡沫送入藻类培养液中，于盐度为15-35ppt、pH为5.5-8、温度为20-35℃条件下浸泡3-5d，然后取出附生有藻类的聚氨酯泡沫即得。
在本发明具体的实施方案中，生物絮团体系中所用碳源骨架为甘蔗渣，所用微生物选自乳酸菌、芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌中至少三种。生物絮团能快速转化养殖水体中N、P等污染物，解决水体中富营养化的问题，提高生物成活率，同时能降低换水量，减少养殖废水排放。另外生物絮团能改善水产动物的抗自由基状态，增加动物承受应激胁迫和抗氧化功能，显著提高了水产动物消化酶活力，有利于提高水产动物的生长发育。
在本发明更具体的实施方案中，生物絮团体系的培养步骤如下：
(1)将甘蔗渣去除杂质，粉碎至过20-40目筛，然后添加2-3倍量的浓度为70-75％的酒精浸泡2-4h，压榨后于50-100℃烘干备用，利用甘蔗渣培养生物絮团，不仅解决了甘蔗渣的污染和浪费问题，而且降低了培养生物絮团所需要的碳源成本，甘蔗渣呈现层次性多孔性，利于溶氧和养分的传输，作为骨架使得养殖水体中微生物、有机物、无机物、原生动物和藻类更加高效快速地相结合，缩短了生物絮团的培养时间，同时提高饵料的吸收利用率，降低饵料成本；
(2)将甘蔗渣以0.5-1倍量的比例添加进养殖水体中，将细菌以2×1010-5×1010cfu/L的投放量接入体系中，在水温20-30℃、pH为6.5-8.5的条件下连续培养3-7d，即得到以甘蔗渣为骨架的生物絮团。
在本发明更具体的实施方案中，甘蔗渣中添加有增强剂，增强剂中包括2-羟基烟酸和4,6-二羟基嘧啶，其添加量分别为甘蔗渣重量的0.03-0.05％和0.05-0.1％，两者与甘蔗渣中的大分子多糖结合后，将其分子中氢键破坏，使得分子中碳骨架暴露出来，为细菌提供了更多的支撑附着位点来消化吸收氮化物，进而使得培养所得生物絮团体积浓度和总固体悬浮物浓度显著提升，另一方面两者被养殖动物吸收后能触发和激活机体内免疫反应系统，提高免疫分子如酚氧化酶、溶血素在机体内的成分含量和活性，从而提高机体清除异物的能力，使其免受外源病原体的感染，提高养殖效益。
在本发明具体的实施方案中，生物絮团体系在苗种投放的前3-7d直接于养殖水体进行培养中，培养期间每天向水体中投加5-10Kg/L的蔗糖进行富养化；上述藻类体系在苗种投放的前1-2d投放进养殖水体中。菌藻协同体系中生物絮团能减缓或避免倒藻现象发生，菌藻共同发挥净化水质的作用，还能减小外界环境(如温度骤变、降雨等)对动物生长的影响，降低养殖损失，增加经济效益。
在本发明更具体的实施方案中，苗种投放后水质管理包括：养殖水体中溶解氧保持为6-10mg/L；每2-5d测定水体中氮元素含量，并以碳氮比8-10:1的比例投加蔗糖，进行生物絮团体系和藻类体系持续化培养。以甘蔗渣为骨架培养生物絮团，显著的降低了投放的碳源，将碳氮比从10-20:1降至8-10:1，显著降低了养殖成本，菌藻协同体系能在水体中使有益菌和有益藻成为优势菌藻，减少有害菌藻的能量供应以抑制其生长，既能保障水体中合理的菌群藻类结构，又能预防致病源对动物的危害，降低患病率和致死率，提高成活率和养殖收益。
在本发明更具体的实施方案中，贝类苗种的播种量为100-140万粒/hm2，虾苗的放苗量为10-12万尾/hm2。
本发明提供的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法在零水交换养殖系统中的用途。该调节水质的方法，结合饵料和菌藻协同体系，既能避免水质的富营养化和饵料污染，又能净化水质，达到零水交换的效果，显著降低了养殖污染和相关处理成本，提高养殖效益。
本发明的有益效果为：
1)本发明通过提供微胶囊化的饵料，能提高动物机体内Omega-3脂肪酸的含量，增加其营养优势，且制备过程能提高了饵料包囊的疏水性，使其在水体中长时间保持稳定而不易崩解，避免饵料崩解引起的水体污染和饵料浪费，有利于养殖水质的调节和降低养殖成本；
2)本发明中通过藻类和生物絮团间体系间协同作用，将养殖水体中的含氮化合物转化为菌体蛋白或微藻，进入虾贝食物链，既能净化水质，促进物质循环利用，又能提高养殖动物的生长速度和抗病能力，生物絮团体系还能减缓或避免倒藻现象发生，减小外界环境(如温度骤变、降雨等)对动物生长的影响；
3)本发明中培养的藻类体系能去除水中污染物如氨和亚硝酸盐等，极大地减少换水频率并降低致病因素接触率，同时能充当较小苗种的庇护所，避免同类相食，以提高苗种的存活率来增加产量，且载体具有抗腐蚀性，利于循环利用；
4)本发明中生物絮团体系的培养方法利用甘蔗渣作碳源骨架显著降低了碳源成本，缩短了生物絮团的培养时间，生物絮团体积浓度和总固体悬浮物浓度显著提升，所得生物絮团体系能提高饵料吸收利用率，提高免疫分子如酚氧化酶、溶血素在机体内的成分含量和活性，提高机体清除异物的能力，使其免受外源病原体的感染，降低养殖成本和损耗，提升经济效益；
5)本发明提供的调节养殖水质的方法能达到零水交换的效果，显著降低了养殖污染和相关处理成本，具有推广价值和前景。
本发明采用了上述技术方案提供用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为不同饵料颗粒在人工胃液中的崩解度变化示意图；
图2为不同饵料颗粒在养殖水体中的崩解度变化示意图；
图3为不同生物絮团体系的体积浓度变化示意图；
图4为不同生物絮团体系的总固体悬浮物浓度变化示意图；
图5为不同调节养殖水质的方法对南美白对虾机体内Omega-3脂肪酸含量的影响示意图；
图6为不同调节养殖水质的方法对日本对虾机体内免疫因子酚氧化酶和溶血素活性的影响示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，包括，建立能调节水质的菌藻协同体系，及提供能减缓水质恶化的微胶囊化的养殖饵料；上述菌藻协同体系包括在多孔载体上附生的藻类体系和添加碳源骨架的生物絮团体系；上述微胶囊化的养殖饵料包括在真空下附有脂类的多孔粒芯，以及覆盖于粒芯的可生物降解聚合物的皮膜，上述皮膜的厚度为1纳米以上且1微米以下。在虾贝混养模式下，饵料满足虾的生长需要，剩余饵料及虾排泄物作为贝类饵料，使养殖池中饵料利用率显著增长。同时贝类的摄食更是净化了养殖池的水质，通过代谢、分解和同化，促进水体环境的自我改良。通过投喂在水体中不易崩解的微胶囊化的饵料，避免饵料对水质的污染，通过藻类和生物絮团间协同作用，将养殖水体中的含氮化合物转化为菌体蛋白或微藻，进入虾贝食物链，既能净化水质，促进物质循环利用，又能提高养殖动物的生长速度和抗病能力。
上述多孔粒芯中包括水溶性营养成分，水溶性营养成分包括蛋白质、糖类、水溶性维生素；多孔粒芯中水溶性营养成分和脂类的重量比为4:1.5。多孔粒芯中的水溶性成分在颗粒最里层，孔隙及外层附有脂类，最外层覆盖有皮膜，这种水相存在于油相内再由壁材覆盖的结构的饵料颗粒的疏水性高，在水体中长时间保持稳定而不易崩解，能降低饵料过剩后崩解引起的水体污染和饵料浪费，有利于养殖水质的调节和降低养殖成本。
上述脂类以乳液的形式附于粒芯颗粒孔隙中；乳液通过在温度为30℃、转速为400r/min的条件下均质得到。经均质所得乳液或凝胶能避免粒芯中油脂泄漏，其存在于孔隙中的稳定性优于脂类成分间的简单混合，且能促进皮膜附加至粒芯上，使得饵料处于包囊化而不允许崩解和溶失。
上述乳液中包括重量占比分别为30％的水、48.5％的油脂、20％的淀粉。更优选地，油脂包括等比例的鱼油和大豆油。脂类中还包括油溶性维生素(如维生素A、D、E)，其中油溶性成分在脂类中的重量占比为1.5％。
上述多孔粒芯的制备步骤为：将水溶性营养成分通过挤出、造粒形成水含量为8％的适于运输或贮存的颗粒，然后将脂类在温度为60℃、压力为0.5bar的真空条件下引入并与颗粒混合，然后缓慢释放真空即得。将水溶性颗粒转移到真空室中，再将脂类吸收入颗粒孔隙内，从而使脂类停留在颗粒孔隙中，既可以避免脂类泄露，又能增加粒芯的稳定性，同时也避免高温对营养成分活性的破坏。
上述可生物降解的聚合物的用量以重量计，为多孔粒芯重量的1.5倍。皮膜用聚合物为聚乳酸聚合物。聚合物的数均分子量为6000-10000。皮膜的厚度为1纳米以上且1微米以下。
上述微胶囊化饵料的制备步骤为：将皮膜用聚合物分散于3.5倍量的有机溶剂中，然后添加多孔粒芯，于功率为200W条件下超声5min，然后将体系旋转蒸发，除去有机溶剂，清洗并干燥，即得微胶囊化饵料。该微囊化饵料的日投喂量为虾重量的9％。
上述有机溶剂中含有0.05mM的三烯丙胺和0.05mM的油酸甲酯，在超声能量下，聚合物分子间碰撞聚集在粒芯表面形成高分子厚膜，能增加内部物质释放阻力，具有降低饵料成分释放速率的作用，而三烯丙胺和油酸甲酯加入体系后发挥协同作用，其疏水性使得分子间排列改变，聚合物与粒芯表层间趋向于以亲水性基团聚集而形成水合作用的方式包覆，从而使得亲水性基团包裹在内部，聚合物疏水性骨架排列在最外侧，使得饵料颗粒亲水性能显著降低而疏水性提高，既利于贮藏中不易吸潮团聚，又能使得饵料在水中不易崩解，也避免水质污染，另一方面两者能促使动物机体内肉质方面发生改变，使得机体内参与代谢的氨基酸改变，进而影响脂肪代谢尤其是影响了Omega-3/Omega-6的比例，使得动物机体内Omega-3脂肪酸的含量显著提高，增加了动物的营养优势。
上述藻类体系所用多孔载体为聚氨酯泡沫，藻类为骨条藻属和舟形藻属。聚氨酯材料较生物基质多孔材料而言，在水生环境中具有显著的抗腐蚀性能，并且在附生藻类在构造上耗尽后，还能再循环利用。附生藻类后的载体置于养殖环境中，能提供高养分天然饵料有益硅藻，能去除水中污染物如氨和亚硝酸盐等，极大地减少换水频率并降低致病因素接触率，同时能充当较小苗种的庇护所，避免同类相食，以提高苗种的存活率来增加产量。
上述藻类体系通过以下方法获得：将藻类预先在培养液中培养3天，使得藻类在培养液中的重量占比为25％，然后将聚氨酯泡沫用食用酒精浸泡2.5h，再用水清洗2次，于40℃烘干，再将聚氨酯泡沫送入藻类培养液中，于盐度为30ppt、pH为6.5、温度为35℃条件下浸泡3d，然后取出附生有藻类的聚氨酯泡沫即得。
上述生物絮团体系中所用碳源骨架为甘蔗渣，所用微生物为乳酸菌、芽孢杆菌和光合细菌。生物絮团能快速转化养殖水体中N、P等污染物，解决水体中富营养化的问题，提高生物成活率，同时能降低换水量，减少养殖废水排放。另外生物絮团能改善水产动物的抗自由基状态，增加动物承受应激胁迫和抗氧化功能，显著提高了水产动物消化酶活力，有利于提高水产动物的生长发育。
上述生物絮团体系的培养步骤如下：
(1)将甘蔗渣去除杂质，粉碎至过20目筛，然后添加2.5倍量的浓度为70％的酒精浸泡4h，压榨后于80℃烘干备用，利用甘蔗渣培养生物絮团，不仅解决了甘蔗渣的污染和浪费问题，而且降低了培养生物絮团所需要的碳源成本，甘蔗渣呈现层次性多孔性，利于溶氧和养分的传输，作为骨架使得养殖水体中微生物、有机物、无机物、原生动物和藻类更加高效快速地相结合，缩短了生物絮团的培养时间，同时提高饵料的吸收利用率，降低饵料成本；
(2)将甘蔗渣以0.5倍量的比例添加进养殖水体中，将细菌以2.5×1010cfu/L的投放量接入体系中，在水温25℃、pH为7.5的条件下连续培养4d，即得到以甘蔗渣为骨架的生物絮团。
上述甘蔗渣中添加有增强剂，增强剂中包括2-羟基烟酸和4,6-二羟基嘧啶，其添加量分别为甘蔗渣重量的0.03％和0.07％，两者与甘蔗渣中的大分子多糖结合后，将其分子中氢键破坏，使得分子中碳骨架暴露出来，为细菌提供了更多的支撑附着位点来消化吸收氮化物，进而使得培养所得生物絮团体积浓度和总固体悬浮物浓度显著提升，另一方面两者被养殖动物吸收后能触发和激活机体内免疫反应系统，提高免疫分子如酚氧化酶、溶血素在机体内的成分含量和活性，从而提高机体清除异物的能力，使其免受外源病原体的感染，提高养殖效益。
上述生物絮团体系在苗种投放的前6d直接于养殖水体进行培养中，培养期间每天向水体中投加8Kg/L的蔗糖进行富养化；上述藻类体系在苗种投放的前2d投放进养殖水体中。菌藻协同体系中生物絮团能减缓或避免倒藻现象发生，菌藻共同发挥净化水质的作用，还能减小外界环境(如温度骤变、降雨等)对动物生长的影响，降低养殖损失，增加经济效益。
上述苗种投放后水质管理包括：养殖水体中溶解氧保持为7mg/L；每5d测定水体中氮元素含量，并以碳氮比10:1的比例投加蔗糖，进行生物絮团体系和藻类体系持续化培养。以甘蔗渣为骨架培养生物絮团，显著的降低了投放的碳源，将碳氮比从10-20:1降至10:1，显著降低了养殖成本，菌藻协同体系能在水体中使有益菌和有益藻成为优势菌藻，减少有害菌藻的能量供应以抑制其生长，既能保障水体中合理的菌群藻类结构，又能预防致病源对动物的危害，降低患病率和致死率，提高成活率和养殖收益。
上述贝类苗种的播种量为100万粒/hm2，虾苗的放苗量为11万尾/hm2。
本实施例提供的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法在零水交换养殖系统中的用途。该调节水质的方法，结合饵料和菌藻协同体系，既能避免水质的富营养化和饵料污染，又能净化水质，达到零水交换的效果，显著降低了养殖污染和相关处理成本，提高养殖效益。
实施例2：
用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，具体措施如下：
(1)按重量占比取25％的水、50％的油脂、20％的明胶和5％的油溶性成分，然后在温度为45℃、转速为300r/min的条件下均质得到脂类凝胶，上述油溶性成分中包括等比例的油溶性维生素和类胡萝卜素；
(2)将水溶性营养成分通过挤出、造粒形成水含量为5％的适于运输或贮存的颗粒，然后将脂类凝胶在温度为50℃、压力为0.3bar的真空条件下引入并与颗粒混合，然后缓慢释放真空，即得多孔粒芯，上述水溶性营养成分包括蛋白质、糖类、泛酸及烟酸，其重量比为5:2.5:0.5:0.3，上述水溶性营养成分和脂类凝胶的重量比为4:1.5；
(3)将聚乳酸聚合物分散于4倍量的有机溶剂中，然后添加多孔粒芯，于功率为300W条件下超声3min，然后将体系旋转蒸发，除去有机溶剂，清洗并干燥，即得微胶囊化饵料，上述有机溶剂中含有0.06mM的三烯丙胺和0.04mM的油酸甲酯，上述聚乳酸聚合物为多孔粒芯重量的2倍，该微囊化饵料的日投喂量为虾重量的8.5％；
(4)将藻类预先在培养液中培养5天，使得藻类在培养液中的重量占比为35％，然后将聚氨酯泡沫用食用酒精浸泡3h，再用水清洗3次，于40℃烘干，再将聚氨酯泡沫送入藻类培养液中，于盐度为25ppt、pH为7.5、温度为30℃条件下浸泡5d，然后取出附生有藻类的聚氨酯泡沫即得藻类体系，藻类为骨条藻属和螺旋藻属，上述藻类体系在苗种投放的前3d投放进养殖水体中；
(5)将甘蔗渣去除杂质，粉碎至过30目筛，然后添加3倍量的浓度为75％的酒精浸泡3h，压榨后于70℃烘干备用；
(6)在苗种投放的前5d将甘蔗渣以0.8倍量的比例添加进养殖水体中，将细菌以5×1010cfu/L的投放量接入体系中，在水温30℃、pH为7.5的条件下连续培养5d，即得到以甘蔗渣为骨架的生物絮团，期间每天向水体中投加8Kg/L的蔗糖进行富养化，上述甘蔗渣中添加有包括2-羟基烟酸和4,6-二羟基嘧啶的增强剂，其添加量分别为甘蔗渣重量的0.05％和0.05％；
(7)将虾类和贝类苗种投放入养殖池中，贝类苗种的播种量为120万粒/hm2，虾苗的放苗量为10万尾/hm2，苗种投放后养殖水体中溶解氧保持为8mg/L，每3d测定水体中氮元素含量，并以碳氮比8:1的比例投加蔗糖，进行生物絮团体系和藻类体系持续化培养，养殖期间零水交换。
实施例3：
本实施例与实施例2的其他步骤一致，不同之处仅在于：步骤(3)所用有机溶剂中未添加三烯丙胺和油酸甲酯。
实施例4：
本实施例与实施例2的其他步骤一致，不同之处仅在于：步骤(6)中未添加包括2-羟基烟酸和4,6-二羟基嘧啶的增强剂。
实施例5：
本实施例与实施例2的其他步骤一致，不同之处仅在于：未进行步骤(3)的微囊化制备，即直接投喂多孔粒芯作为饵料，日投喂量为虾重量的8.5％。
实施例6：
本实施例与实施例2的其他步骤一致，不同之处仅在于：养殖水体中未投放培养藻类体系，仅通过提供微胶囊化的养殖饵料和建立生物絮团体系老进行水质调节。
实施例7：
本实施例与实施例2的其他步骤一致，不同之处仅在于：养殖水体中未投放培养生物絮团体系，仅通过提供微胶囊化的养殖饵料和建立藻类体系老进行水质调节。
实施例8：
本实施例与实施例2的其他步骤一致，不同之处仅在于：未采用甘蔗渣作为碳源骨架，也未添加其他碳源骨架，同样也未添加包括2-羟基烟酸和4,6-二羟基嘧啶的增强剂；生物絮团体系的具体培养步骤如下：在苗种投放的前5d将细菌以5×1010cfu/L的投放量接入体系中，在水温30℃、pH为7.5的条件下连续培养5d，即得到生物絮团体系，期间每天向水体中投加15Kg/L的糖蜜进行富养化。
试验例1：
微胶囊化饵料的性能测定
试验样品：实施例2、3和5中所制微胶囊化的养殖饵料。
试验方法：(1)接触角测定：采用DSA100接触角测量仪对饵料颗粒表面接触角进行测量，利用微量进样器滴20μL高纯水于颗粒表面，之后的操作顺序为抓拍液滴附着在颗粒表面的照片、选定基线、调整液滴外的轮廓、拟合外型曲线、计算得到接触角。每个样品随机测量六个点，取平均值。所得结果如表1所示。
表1微胶囊化的养殖饵料的接触角测定结果
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例5 | |
| 接触角 | 116.6 | 105.3 | 80.2 |
接触角越小说明亲水性越好。由上表可知，实施例2较实施例3接触角变大，是由于实施例2较实施例3中制备方法能使得饵料颗粒疏水性显著提高，既利于贮藏又不发生崩解；实施例5饵料颗粒由于未采用微胶囊化，颗粒表面亲水性较强，使其接触角较小。
(2)崩解度测定：将饵料取样1g，分别浸入400mL装有pH为3.5的人工胃液、pH为8.0的养殖水体的烧杯中，在37℃下定时轻微搅动，在不同的时间点(10、20、30、60、90、120、180min)用崩解度测试仪测定饵料的崩解度，结果如图1、2所示。
图1为不同饵料颗粒在人工胃液中的崩解度变化示意图，图2为不同饵料颗粒在养殖水体中的崩解度变化示意图。由图可知，饵料在人工胃液中容易发生崩解，在60min内完全崩解，有利于动物吸收，其中实施例2和3的微胶囊化饵料崩解较慢，是由于胶囊化结构具有缓释效果，但不影响动物吸收；饵料在养殖水体中崩解度差异较明显，其中实施例5的饵料在60min后开始崩解，180min时崩解度超过50％，动物未摄食的情况下，容易引起养殖水体污染，而实施例2和3在180min内的崩解度不超过5％，说明饵料不易发生崩解，方便动物再次摄食，不易发生水体中有机质、氮含量提高引起的污染。
试验例2：
生物絮团体系的体积浓度和总固体悬浮物浓度的测定
试验样品：实施例2、4和8所培养的生物絮团体系。
试验方法：(1)体积浓度(BFV)：采用英霍夫式锥形管测定，搅拌养殖水体，用英霍夫式锥形管取水样1L，静置沉降30min，观察英霍夫式锥形管的刻度，记录沉降量计为体积浓度。样品测定截止苗种投放前。统计及分析结果如图3所示。
(2)总固体悬浮物浓度(TSS)：采用玻璃纤维滤膜法测定，将玻璃纤维滤膜放入烘箱中烘干，称其重量为W0，然后取水样100mL，用烘干的玻璃纤维滤膜抽滤，将抽滤后的滤膜烘干至恒重Wt，由公式TSS＝10×(Wt-W0)计算得结果。样品测定截止苗种投放前。统计及分析结果如图4所示。
图3为不同生物絮团体系的体积浓度变化示意图，图4为不同生物絮团体系的总固体悬浮物浓度变化示意图。由图可知，在5d的培养期内，实施例2较实施例4的体积浓度和总固体悬浮物浓度增长趋势更优，说明实施例2中添加有增强剂的培养方法能显著的提高生物絮团的体积浓度和总固体悬浮物浓度，有利于达到更优的净化水质效果；实施例8较实施例4增长趋势好，但较实施例2差，且实施例8使用碳源为糖蜜，较甘蔗渣的成本更高，故而在实际生产中不推荐使用。
试验例3：
不同调节养殖水质的方法对虾类机体中Omega-3脂肪酸和免疫性能的影响
(1)Omega-3脂肪酸含量测定：实施例2和3养殖的南美白对虾，以市场上购买的新鲜南美白对虾为对照组。解剖虾体，取2-3g肌肉，用5mL的Folch试剂研磨后，转至15mL的Folch试剂中充氮气超声30min，离心，在50℃下充氮气挥发干溶剂，称重，然后添加2mL氢氧化钾溶液，充氮气后于50℃水浴中摇振5min，冷却，再添加2mL三氟化硼溶液，充氮气后于50℃水浴中静置3min，冷却，加正庚烷震荡后静置，用15mL食盐水淋洗上层，离心取上清液，加少量无水硫酸钠，进行气相色谱分析。统计及分析结果如图5所示。
图5为不同调节养殖水质的方法对南美白对虾机体内Omega-3脂肪酸含量的影响示意图。由图可知，实施例2和3虾体内含有的Omega-3脂肪酸含量皆优于对照组，尤其是实施例2，说明本发明提供的调节养殖水质的方法能提高动物体内Omega-3脂肪酸的含量，改变了Omega-3/Omega-6的比例，增加了动物的营养优势。
(2)免疫因子酚氧化酶、溶血素活性测定：实施例2和4养殖的日本对虾，以市场上购买的新鲜日本对虾为对照组。用5号针头的1mL无菌注射器从对虾围心腔内抽血样，抗凝剂用500U/mL的肝素钠溶液，经2500r/min离心10min，取上清液作为血清样品。
a，酚氧化酶活性测定：用无菌水配置0.3％邻苯二酚溶液作为酶的底物，10μL的底物溶液与等体积的血清混合，再加80μL的生理盐水，室温放置30min，在分光光度计上于波长490nm处测光密度值，用10μL生理盐水取代血清样品为标准品。相对活力单位表示为：密度值×血清稀释倍数。
b，溶血素活性测定：以alsever's液为抗凝剂采集新鲜兔血，3000r/min离心5min并洗涤后，用生理盐水制成浓度为2％的红细胞悬液，取100μL红细胞悬液与10μL血清混合，25℃保温1h，2000r/min离心5min，上清液在分光光度计上于波长540nm处测光密度值，用10μL生理盐水取代血清样品为标准品。相对活力单位表示为：密度值×血清稀释倍数。统计及分析结果如图6所示。
图6为不同调节养殖水质的方法对日本对虾机体内免疫因子酚氧化酶和溶血素活性的影响示意图。由图可知，实施例2较实施例4虾体内的免疫因子活性皆表现出明显优势，说明实施例2的方法更能提高免疫分子如酚氧化酶、溶血素在机体内的成分含量和活性，使动物免受外源病原体的感染；实施例较对照组具有显著差异，且表现出明显优势，说明本发明中方法能预防致病源对动物的危害，降低患病率和致死率，提高成活率和养殖收益。
试验例4：
不同调节养殖水质的方法对零水交换养殖系统水质指标的影响
以实施例2、5、6、7中的方法进行虾贝混养，以60天为试验终点，取养殖水体进行各项指标测定，结果如下表2所示。以投喂微胶囊化饵料，但无菌藻协同体系的养殖方法为对照组。
表2不同调节养殖水质的方法下水质指标测定结果
| 对照组 | 实施例2 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 盐度‰ | 31.6 | 31.9 | 32.3 | 31.7 | 32.1 |
| pH | 8.9 | 7.8 | 8.2 | 8.5 | 8.3 |
| 氨氮mg/L | 0.96 | 0.45 | 0.68 | 0.59 | 0.63 |
| 亚硝酸盐mg/L | 0.69 | 0.23 | 0.38 | 0.41 | 0.40 |
由上表可知，较对照组而言，实施例中水体中氮含量均处于较低的水平，说明菌藻体系在调节水质中表现出明显的有益效果；实施例2的效果最佳，实施例5、6和7之间差异不大，且调水效果均不如实施例2，说明本发明中结合饵料和菌藻协同体系，既能避免水质的富营养化和饵料污染，又能净化水质，达到零水交换的效果。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，包括，建立能调节水质的菌藻协同体系，及提供能减缓水质恶化的微胶囊化的养殖饵料；
所述菌藻协同体系包括在多孔载体上附生的藻类体系和添加碳源骨架的生物絮团体系；
所述微胶囊化的养殖饵料包括在真空下附有脂类的多孔粒芯，以及覆盖于粒芯的可生物降解聚合物的皮膜，所述皮膜的厚度为1纳米以上且1微米以下；
所述脂类以乳液或凝胶的形式附于粒芯颗粒孔隙中；所述多孔粒芯制备步骤为：将脂类在温度为20-60℃、转速为100-500r/min的条件下均质得到乳液或凝胶，再于温度为40-70℃、压力为0.1-0.5bar的真空条件下引入并与颗粒混合，然后缓慢释放真空即得；
所述多孔粒芯中包括水溶性营养成分，水溶性营养成分包括蛋白质及其水解产物、糖类、水溶性维生素、泛酸及烟酸中的至少两种；多孔粒芯中水溶性营养成分和脂类的重量比为4:（1-2）；
所述微胶囊化饵料的制备步骤为：将1.5-3倍多孔粒芯重量的可生物降解聚合物分散于有机溶剂中，然后添加多孔粒芯，于功率为100-300W条件下超声3-5min，然后将体系旋转蒸发，除去有机溶剂，清洗并干燥，即得；
所述有机溶剂中包含有0.03-0.08mM的三烯丙胺和0.02-0.1mM的油酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，其特征在于：藻类体系通过以下方法获得：将藻类预先在培养液中培养3-5d，使得藻类在培养液中的重量占比为15-35%，然后将多孔载体聚氨酯泡沫用食用酒精浸泡2-3h，清洗并烘干，再将聚氨酯泡沫送入藻类培养液中，于盐度为15-35ppt、pH为5.5-8、温度为20-35℃条件下浸泡3-5d，然后取出附生有藻类的聚氨酯泡沫即得。
3.根据权利要求1所述的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，其特征在于：所述生物絮团体系中所用碳源骨架为甘蔗渣，所用微生物选自乳酸菌、芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌中至少三种。
4.根据权利要求3所述的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，其特征在于：所述生物絮团体系培养中添加有增强剂，所述增强剂中包括2-羟基烟酸和4,6-二羟基嘧啶，其添加量分别为甘蔗渣重量的0.03-0.05%和0.05-0.1%。
5.根据权利要求1所述的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，其特征在于：所述生物絮团体系在苗种投放的前3-7d直接于养殖水体中进行培养，培养期间每天向水体中投加5-10Kg/L的蔗糖进行富养化；所述藻类体系在苗种投放的前1-3d投放进养殖水体中。
6.根据权利要求1所述的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法，其特征在于：贝类苗种的播种量为100-140万粒/hm2，虾苗的放苗量为10-12万尾/hm2。
7.权利要求1-6任一项所述的用于虾贝混养模式下调节养殖水质的方法在零水交换养殖系统中的用途。
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