CN113317248A - 一种生物絮团养殖微藻强化方法及其在对虾养殖中的应用 - Google Patents
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Abstract
一种生物絮团养殖微藻强化方法及其在对虾养殖中的应用，其中，一种生物絮团养殖微藻强化方法包括向具有生物絮团的养殖水中投入微藻进行共同养殖；所述微藻包含扁藻、亚心形扁藻、小球藻、卵囊藻和纤细角毛藻中的至少一种。本发明方法在达到增强絮团对无机氮污染物的去除效果的同时，解决养殖水体中初级生产者生态位的缺失，降低养殖模式中对额外有机碳源的需求；并通过食物链营养传递，改善其抗氧化酶活性与体色，提高养殖成功率与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及养殖领域，具体涉及一种生物絮团养殖微藻强化方法及其在对虾养殖中的应用。
背景技术
我国对虾养殖在近年来发展迅猛，据农业部渔业局统计2018年对虾总产量已超190万吨，其中南美白对虾为主要养殖种类，其产量超总产量的90％。然而，传统南美白对虾养殖模式对虾密度有限、水体环境污染严重等问题制约了行业健康、持续发展。
生物絮团养殖模式的出现在一定程度上解决了产业问题，应用该模式的对虾集约化养殖在满足高密度养殖的需求下，换水量大大降低，甚至可做到养殖周期内不换水；同时可实现污染物的有效去除以及营养物质循环利用；该模式的应用为对虾养殖带来新的发展机遇。
但是，根据Avnimelech(1999)与Ebeling等(2006)的研究结果，以及领域内的常规操作表明：生物絮团养殖模式中，一般需要不低于10的C/N比；具体原因为：生物絮团中不同微生物，在代谢水体污染物的同时，需消耗不同程度有机碳及总碱度。据相关研究，每代谢1.0g氨态氮异养细菌需消耗15.17g有机碳及3.57g碱度(以碳酸钙计)，而化能自养细菌需消耗7.05g碱度，光合微生物仅需消耗3.13g碱度，因此，在实际应用中，通常需要将水体中C/N比调整到10-15，并需将碱度维持在100-150mg CaCO3/L的水平，以保证絮团活性以及对污染物的代谢效果。而且，据研究报道，南美白对虾生物絮团养殖模式的成本约为25元/千克，略高于传统养殖模式；其中，除虾苗、饲料、人工、耗电等支出外，用于维持生物絮团活性所需额外碳源、碱度的费用占到成本的5-13％。因此，现有技术中生物絮团养殖南美白对虾的模式依然存在成本较高的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中生物絮团养殖依然存在成本较高的缺陷，从而提供在增强絮团对无机氮污染物的去除效果的同时还能降低额外碳源需求量的一种生物絮团养殖微藻强化方法及其在对虾养殖中的应用，有效提高经济效益。
一种生物絮团养殖微藻强化方法，包括向具有生物絮团的养殖水中投入微藻进行共同养殖；所述微藻包含扁藻、亚心形扁藻、小球藻、卵囊藻和纤细角毛藻中的至少一种；养殖水中添加有机碳与氮的C/N质量比≤10。
所述微藻为扁藻时，养殖水中扁藻添加后的浓度不低于1.0×105cfu/mL。
采用至少每4天添加一次的频率将微藻添加到养殖水中。
扁藻添加后，养殖水中扁藻的浓度不低于1.0×104cfu/mL。
所述生物絮团为EM菌的异养生物絮团，EM菌至少包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸菌和粪肠球菌；该养殖水中EM菌的接种量不低于1.0×107cfu/mL。
所述共同养殖中，添加有机碳与氮的C/N质量比为4-10。
进一步，所述添加有机碳与氮的C/N比质量为6-10，更优选的为，所述添加有机碳与氮的C/N比质量为6-7。
一种生物絮团养殖微藻强化方法在对虾养殖中的应用。
所述对虾为南美白对虾。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种生物絮团养殖微藻强化方法，通过向具有生物絮团的养殖水中投入微藻进行共同养殖。该微藻的投入能有效强化生物絮团对无机氮污染物的去除作用，增强无机氮污染物的去除效果；同时，微藻的投入还能解决养殖水体中初级生产者生态位的缺失，增加水体微生态中生产者的数量，通过微藻光合有机碳以及其自身对无机氮的代谢，降低外源有机碳的需求量，有效提高经济效益。
2.本发明提供的微藻优选为扁藻，采用扁藻进行生物絮团的强化，可以有效将添加有机碳与饲料含氮的C/N比降低到6，极大地节约外源碳的添加，提高经济效益；并且，扁藻的添加能显著提高亚硝酸盐去除率，在168h时，亚硝酸盐去除率可以达到95.15％，效果十分显著。
3.采用本发明提供的生物絮团养殖微藻强化方法在南美白对虾养殖中应用时，可以增加南美白对虾对饵料微藻的摄食，通过食物链营养传递，增强营养物质的利用效率，同时，通过微藻光合有机碳以及其自身对无机氮的代谢，有效保证生物絮团中细菌群落多样性指数，进而有利于养殖对象南美白对虾的健康生长，提高南美白对虾的存活率与生长速率，提高养殖成功率。
4.采用微藻强化方法在南美白对虾养殖中应用，可以解决南美白对虾的体色问题。具体的，对虾在集约化养殖过程中常存在养殖密度高、水体有限的问题；同时受到生物絮团影响，养殖水体透光率较低，导致生物絮团中细菌占绝对优势；上述问题在工厂化养殖中问题更甚，影响了对虾的体色，严重影响了对虾的品质与经济效益；经过发明人研究发现，通过微藻的加入，使对虾在生长过程中摄入充足的微藻，并结合微藻本身对生物絮团的增强调节效果，有效改善南美白对虾的抗氧化酶活性和体色，提高对虾的品质与经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中不同微藻增强生物絮团后水体中总氨氮(TAN)含量的变化曲线图；
图2是本发明实施例1中扁藻增强生物絮团的实验组和对照组在不同C/N比下水体中总氨氮(TAN)含量的变化曲线图；
图3是本发明实施例1中扁藻增强生物絮团的实验组和对照组在不同C/N比下水体中亚硝酸盐含量的变化曲线图；
图4是本发明实施例2中扁藻增强生物絮团的实验组和对照组在南美白对虾养殖过程中总氨氮(TAN)平均含量的变化曲线图；
图5是本发明实施例2中扁藻增强生物絮团的实验组和对照组在南美白对虾养殖过程中亚硝酸盐平均含量的变化曲线图；
图6是本发明实施例2中扁藻增强生物絮团的实验组和对照组进行养殖后南美白对虾肝胰腺的抗氧化酶的活性的柱状图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
一种生物絮团养殖微藻强化方法，本实施例中采用购买于中国近海海洋环境科学国家重点实验室(厦门大学)海洋藻类保种中心(Center for Collections of MarineAlgae，CCMA)的不同微藻藻株对具有生物絮团的养殖水进行处理，养殖水取自广东省中山市某生物絮团对虾养殖厂室内跑道池内，经检测，养殖水中包括有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸菌和粪肠球菌。具体实现过程如下：
采用购买的小球藻(Chlorella sp.，CCMA-410)、卵囊藻(Oocystis sp.，CCMA-332)、纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis，CCMA-116)、亚心形扁藻(Platymonassubcordiformis，CCMA-418)、扁藻(Platymonas sp.，CCMA-308)，分别加入到f/2培养基中，在光照振荡培养箱(ZQZY-B8，上海知楚仪器有限公司，中国)中培养至对数期，并进行计数。
将养殖水混匀后分别分装于五个500mL锥形瓶中，每个样品250mL，分别投加五种微藻，使每个锥形瓶中微藻的浓度均达到1×105cfu/mL。以总氨氮(TAN)为污染指标，于72h内连续检测絮团水体中污染物的去除效果，具体数据如图1所示。
通过图1的检测结果说明：不同微藻对TAN的去除效果各不相同，但本发明中的五种微藻都可以有效降低TAN的含量，以扁藻(CCMA-308)的效果最佳，TAN于48h内可以降至未检出。
采用上述扁藻(CCMA-308)进行不同外源有机碳添加量下对总氨氮(TAN)和亚硝酸盐含量测定试验，具体过程如下：
采用上述采集得到的养殖水，根据是否添加扁藻、补充不同C/N比，共设置8组，其中四组为扁藻生物强化(AS组，扁藻浓度1×105cfu/mL)，另外四组为不添加扁藻的对照组(CS组)。每日通过添加氯化铵模拟污染物，使样品溶液TAN升高1mg/L；通过额外添加蔗糖提高水体中有机碳含量，根据所添加氯化铵的量，C/N分别设为：0、4.29、6.07、10，因此根据C/N比，对照组依次为CS0、CS4、CS6、CS10；实验组依次为AS0、AS4、AS6、AS10。在7天的实验周期内，使用流动注射分析仪连续测定水样氨氮与亚硝酸盐含量变化，检测结果如图2和图3所示，该结果是在当日添加氯化铵之前测量得到的结果。
通过图2-3的结果可知：在C/N比相同的情况下，添加扁藻更有利于养殖过程中无机氮污染物的去除。到第96h，AS6、AS10两组的TAN去除率分别达到93.23％、90.11％，AS6、AS10两组的亚硝酸盐去除率分别达到90.29％、96.33％。由于外源TAN的持续添加，96h后各组TAN均呈明显上升趋势，但添加扁藻的AS组TAN浓度始终低于对应的CS组。添加扁藻的AS6、AS10两组的亚硝酸盐也呈缓慢上升趋势，到第168h，AS6、AS10两组的亚硝酸盐去除率分别为95.15％、78.90％。
因此，由以上结果可知：通过扁藻等微藻生物的强化，即使在C/N比在≤10的情况下，也能很好的实现微藻强化的目的；微藻为扁藻时，将C/N维持在4-10能够获得较好的无机氮污染物去除效果，即通过扁藻生物强化，既能有效降低无机氮污染物含量，还能明显降低生物絮团养殖外源有机碳添加量，提高经济效益。
实施例2
采用实施例1中的一种生物絮团养殖微藻强化方法在南美白对虾养殖中的应用，具体实现过程如下：
根据海水盐度，采用纯水稀释至盐度为10‰，消毒，在已消毒的盐度为10‰的半咸水中，使用商品化的EM益生菌浓缩粉(南华千牧，产品标准编号Q/HJA 015-2018，包括有芽孢杆菌、乳酸菌、双歧杆菌、酵母菌、光合细菌、醋酸菌和放线杆菌等原种)培育生物絮团。具体的，根据说明将菌粉重悬培养过夜后，于每日12时按重量比为1‰比例接种，连续进行3天；之后以蔗糖、氯化铵按C/N＝10：1(日添加1.2g蔗糖、0.05g氯化铵/100L水体)继续培养7天，可见细小絮凝体形成；分析样品中水体亚硝酸盐及总氨氮含量，结果均不超过0.2mg/L，判断生物絮团培养完成。
根据是否进行扁藻生物强化分为实验组(A组)与对照组(C组)，并设置平行实验。具体的，在6个培养桶(最大体积100L/个)中，各加入完成生物絮团培养的10‰半咸水50L，并加入规格为PL12的南美白对虾各100尾。其中，实验组(A组)每4天添加一次采用实施例1中的方法培养到对数期的扁藻，使水体中扁藻的浓度约为1×105cfu/mL，对照组(C组)不添加扁藻。
每日间隔投喂4次，养殖周期为30天。投喂量为：前10天0.1g饲料(通威开口乐)/桶/天，中间10天0.2g饲料(通威883)/桶/天，最后10天0.3g饲料(通威883)/桶/天；根据所投喂饲料所含蛋白的比例，额外添加蔗糖提高有机碳含量，使得投放的饲料中所含的C/N＝6.07；具体的，对于开口乐而言，蔗糖添加量为1.19g/g饲料，对于883而言，蔗糖添加量为0.92g/g饲料。
使用流动注射分析仪连续测定水样氨氮与亚硝酸盐含量变化，分别计算出实验组(A组)平均值和对照组(C组)的平均值，计算后A组和C组的对比结果如图4-图5所示。使用便携式多参数测定仪测定各组样品pH值、溶解氧(DO)。
在养殖周期前后结束后，统计各组对虾数量，并测量各组对虾的体重，通过计算，得到各组对虾的存活率(SR，％)与特定生长率(SGR，％)，其中：
SR＝100×试验末虾尾数/试验初虾尾数
SGR＝100×(lnW末-lnW初)/养殖天数
lnW末为末均重，lnW初为初始均重，上述对虾的体重、存活率(SR，％)与特定生长率(SGR，％)的结果如下表1所示。
表1
上述表1中，a与b之间存在显著差异。
每组随机取5个养殖后对虾的肝胰腺以测定相关免疫的平均酶活及代谢产物的平均含量。具体的，采用南京建成生物工程研究所试剂盒(南京，中国)，参照试剂盒说明书进行操作，测定每组总超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-PX)活性、谷胱甘肽-S转移酶(Glutathione-Stransferase，GSH-ST)活性，以及丙二醛(Malondialdehyde，MDA)的含量。上述免疫酶活及代谢产物含量的测定结果如图6所示。
通过图4-5的结果表明：扁藻强化后水体无机氮污染物含量显著降低，其中TAN在周期内平均为对照的42.6％，亚硝酸盐为81.8％。通过表1中对虾生长指标的结果表明：扁藻生物强化可以提高对虾在养殖前期的存活率，以及其特定生长指数。通过图6的结果表明：扁藻生物强化后对虾肝胰腺的主要抗氧化酶的活性(SOD、CAT、GSH-PX、GSH-ST)均高于对照，说明微藻强化可显著提高对虾抗逆性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，包括向具有生物絮团的养殖水中投入微藻进行共同养殖；所述微藻包含扁藻、亚心形扁藻、小球藻、卵囊藻和纤细角毛藻中的至少一种；养殖水中添加有机碳与氮的C/N质量比≤10。
2.根据权利要求1所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，所述微藻为扁藻时，养殖水中扁藻添加后的浓度不低于1.0×105cfu/mL。
3.根据权利要求1所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，采用至少每4天添加一次的频率将微藻添加到养殖水中。
4.根据权利要求3所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，扁藻添加后，养殖水中扁藻的浓度不低于1.0×104cfu/mL。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，所述生物絮团为EM菌的异养生物絮团，EM菌至少包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸菌和粪肠球菌；该养殖水中EM菌的接种量不低于1.0×107cfu/mL。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，所述共同养殖中，添加有机碳与氮的C/N质量比为4-10。
7.根据权利要求6所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法，其特征在于，所述添加有机碳与氮的C/N比质量为6-10。
8.权利要求1-7任一所述的一种生物絮团养殖微藻强化方法在对虾养殖中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述对虾为南美白对虾。
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