封闭循环水养殖哲罗鱼试验

韩式成，张野，曹广斌，尹家胜，蒋树义

（中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江 哈尔滨 150070）

封闭循环水养殖哲罗鱼试验

韩式成，张野，曹广斌，尹家胜，蒋树义

（中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江 哈尔滨 150070）

在水温15～17℃下，将5 000尾平均体质量（10±3）g的哲罗鱼Hucho Taimen幼鱼饲养在由24个直径1 800mm×高1 000mm养殖池组成的封闭循环水系统中，以探索工厂化循环水养殖哲罗鱼的主要技术参数。经过8个月的养殖表明：养殖密度达到31.8kg/m3，成活率96%，肥满度为1.01～1.30，鱼的平均体质量增加350g，体长增加21.3cm，鱼体生长状况良好。生物滤器两天反冲洗一次，有效提高了生物滤器的氨氮转化效率；紫外线消毒方式有效对系统进行了消毒杀菌；监测表明，系统水处理效果显著，其中平均浓度维持在（0.56± 0.05）mg/L含量为（0.15±0.05）mg/L平均浓度为（41.86±2.62）mg/L；溶解氧为8.37～9.45mg/L；pH 8.21～8.63。

哲罗鱼；循环水养殖；水质；生长

但是开放式流水养殖水资源消耗巨大，流水养殖哲罗鱼的换水率为每1.5h交换一次，需要大量的水资源，哲罗鱼养殖实际上是以牺牲水资源为代价[10]；加之，开放式流水养殖很难满足哲罗鱼生长对水质的要求，这也使哲罗鱼难以大范围推广。工厂化循环水养殖系统（Recirculating AquacultureSystems，RAS）通过生物、化学、物理等方法净化处理养殖用水，循环使用，用水量少、占地面积少、养殖密度高、易于控制生长环境、生长周期短、饲料利用率高、对环境无压力小、不受外界气候的影响等[11,12]，目前在欧美等发达国家已普遍应用[13,14]；在我国，曹广斌等[15]利用循环水养殖系统养殖虹鳟Oncorhynchus mykiss，亦取得较好效果，养殖密度达到38kg/m3。至今为止，平鲽鱼类和虾类在我国已经实现工厂化养殖，鳗鲡Anguilla japonica、河鲀Takifugu、石斑鱼Epinephelus sp.等鱼类已经初步实现了循环水养殖模式或半循环水养殖模式[16,17]，但哲罗鱼的循环水养殖却鲜有报道。本文概述了工厂化循环水养殖哲罗鱼的基本情况，以期为我国工厂化养殖哲罗鱼提供参考，促进哲罗鱼养殖业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料

2014年10月～2015年6月，试验在黑龙江省肇东市福山村鱼类养殖示范基地和黑龙江水产研究所工厂化养殖车间进行。试验用哲罗鱼幼鱼5000尾，平均体质量（10±3）g；投喂鲑鳟专用饲料（爱乐饲料），蛋白质含量≥45%，脂类含量≥15%；外源水为井水，水质指标见表1。

表1 水源水质指标Tab.1 The water quality of water supply in the experiment

1.2 方法

自行设计的试验用工厂化封闭循环水养殖系统由24个直径1 800mm×高1 000mm的养殖池组成，每个养殖池的养殖水体为2.2m3。试验期间，将5 000尾哲罗幼鱼平均放入各养殖池中，每天6:00和18:00投喂，日投喂量为鱼体质量的1.5%，养殖水温控制在15～17℃。

1.2.1 哲罗鱼生长的测定

每月测定一次哲罗鱼的生长情况。每次随机取鱼30尾，测量体长和体质量，计算存活率和肥满度[18]。

其中SR为存活率，K为肥满度，W为体质量（g），L为体长（cm）。

钢钎测量土壤厚度[29]。在1 m×1 m样点内随机选点，用环刀(200 cm3)法挖取0～10 cm，10～20 cm深度的土壤样品，称重，取样带回实验室烘干，测定土壤水分并计算土壤容重值。拍照完成后，于1 m×1 m样点中心挖出0.5 m×0.5 m×0.2 m(深度)的土壤和碎石，筛分，并称重细土(<5 mm)和5～20 mm，20～75 mm，75～250 mm，250～600 mm和大于600 mm岩石碎片。多数样品是无孔的，通过置换水，将石头的重量转化为石头体积，计算样方内不同粒径碎石的体积含量。

1.2.2 水质检测

每隔5d，投喂后2h（8:00和20:00）在沉淀池取样监测水质，主要检测氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、水温、溶解氧和pH等水质参数。亚硝酸盐的测量采用萘乙二胺分光光度法[19]；其他指标均使用美国YSI-6600v2多参数水质监测仪检测。

1.2.3 工厂化循环水系统

1.2.3.1 循环水系统

本试验的工厂化循环水养殖系统主要由养殖池、沉淀池、微滤机、生物滤器、紫外线消毒装置、增氧设备等组成，能去除残饵粪便、悬浮物、水溶性有害物，还具有消毒、增氧等功能，具体工艺流程如图1所示。

图1 循环水系统流程图Fig.1 Schematic diagram of a recirculating aquaculture system in the experiment

养殖池排出的水经过总排水管首先进入沉淀池，除去大颗粒污物；再通过微滤机去除残饵、排泄物等悬浮颗粒物；然后进入生物滤器（生物膜表面微生物的分解代谢活动，将循环水中的和有机物转化为硝酸盐）进行生物处理；再经过紫外线消毒及空气增氧曝气后重新回到养殖池。采用鼓风机通过沙滤器充气进行增氧。当系统需要补充新水时，首先进入沉淀池，进行初步沉淀，然后进入微滤机经细沙及固体物过滤，进入生物滤器，循环后进入循环养殖系统。

1.2.3.2 生物滤器功能优化

在循环水养殖哲罗鱼过程中，代谢物、粪便和残饵产生的氨氮、亚硝酸盐是整个循环水养殖系统中主要的有毒、有害物质，也是重点处理的对象。生物滤器的主要功能是去除水体中的氨氮、硝酸盐及亚硝酸盐，利用所填充的滤料为生物载体，表面附着的细菌硝化及反硝化处理养殖水体，使氨氮、亚硝态氮转化、脱除，达到净化养殖水体的目的。试验中使用自行设计的双层浮球生物过滤器生物处理养殖水体，能够将浓度分别维持在1mg/L和0.5mg/L以下。研究表明：利用浮球式生物滤器上附着的硝化和亚硝化细菌处理氨氮的效果较为理想，但持续的硝化作用使硝酸盐不断积累。硝酸盐浓度过高会引起鱼体色泽和肉质下降，毒性不容忽视[20]。本试验为保证循环水养殖系统中水质指标在鱼类正常生长的范围内，设计两天反冲洗一次生物滤器，同时给系统补水，以提高生物滤器氨氮转化效率；设计日平均换水量约为10%。

1.2.3.3 紫外线杀菌处理

紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫端的外侧，杀菌力强、杀菌速度快（通常为0.2～5s）、低成本和不产生任何毒性残留。紫外线能破坏微生物体细胞中DNA或RNA分子结构，造成生长性细胞死亡或再生性细胞死亡，不用任何化学药物就能杀灭水中的细菌、病毒以及其他致病体，杀菌效率可达99.9%[21]，已广泛应用于循环水处理。本试验中，采用自行设计的串联式254nm的紫外线消毒设备，增加了照射时间，紫外线照射强度为达到30 000μws./cm2；同时定期用1%的盐水对养殖池进行消毒，取得了较好的效果；在8个月的养殖中，未见哲罗鱼大规模死亡。

2 结果与分析

2.1 养殖期间的水质状况

经过5d的监测发现，工厂化养殖过程中各项水质指标均维持稳定在鱼类正常生长需求范围内（表2）。主要水质指标检测结果显示浓度平均维持在（0.56±0.05）mg/L含量为（0.15±0.05） mg/L平均浓度（41.86±2.62）mg/L，溶解氧维持在8.37～9.45mg/L，pH为8.21～8.63。张宇雷等[22]在全封闭循环水养殖系统养殖罗非鱼Oreochromis Niloticus6个月，氨氮平均（1.09±0.55）mg/L，亚硝酸盐平均（0.18±0.15）mg/L，溶解氧为4～9mg/L，pH6.45～7.41，这与本试验循环水养殖系统中水质相差不大。本试验中养殖哲罗鱼用水为盐碱水，pH稍高，但整体控制在养殖所需的最佳pH范围内，解决了工厂化循环水养殖中水体不断酸化，需不断向水体中加碱调解pH的问题。

表2 养殖水体的水质Tab.2 Water quality in culture water in the experiment

2.2 鱼类的生长

封闭循环水养殖试验表明，哲罗鱼生长速度较快，其体质量和体长生长随时间延长而增加（图2），体质量随时间延长呈线性增长，平均体质量由10g增加到360g；试验初期，体长增加较快，4个月后，体长增加的速度减慢，体长共增加21.3cm。8个月养殖的成活率为96%，养殖密度达到31.8kg/m3，肥满度1.01～1.30。徐浩然等[8]利用流水池塘养殖哲罗鱼，其肥满度为0.85～1.35，表明利用循环水养殖哲罗鱼，鱼体生长良好。图3为试验期间哲罗鱼体质量（W）与体长（L）之间的关系，其回归方程为：W=0.012L2.9961（R2=0.996），幂指数为2.9961（近似于3），表明哲罗鱼体长与体质量增长基本同步，与尹家胜等[16]研究结果一致。

图2 哲罗鱼的生长曲线Fig.2 Growth curve of Hucho Taimen

图3 体长与体质量之间的关系Fig.3 Correlation curve between body length and body weight

3 讨论

3.1 封闭循环水养殖哲罗鱼的优势

目前，哲罗鱼人工养殖以流水式养殖为主，大量消耗水资源，是水资源消耗型生产模式。由于我国淡水资源的缺乏以及哲罗鱼对水质的特殊要求，限制了哲罗鱼的养殖区域，导致哲罗鱼不能大面积推广。封闭循环水养殖与传统的养殖模式相比，能够节约大量水资源且对环境污染小，同时能够大幅提高哲罗鱼养殖密度。对此，许多专家学者做了大量工作，并取得良好效果。有研究表明，开放式养殖虹鳟的水消耗量为每t鱼960～1 440m3/d[23]，封闭循环水与流水型养殖模式相比，可节水90%以上，节地高达99%，而且通过污水处理还可以实现节能减排、环境友好型生产[24]。同时，工厂化养殖可大幅提高养殖密度，辛乃宏等[25]在海水石斑鱼循环水养殖系统的生产应用中养殖密度达到了25kg/m3，Steve等[26]设计的北极红点鲑Salvelinus leucomaenis全封闭循环水养殖系统密度达到了100～130kg/m3。在本实验中，生物滤器两天反冲洗一次，日平均换水量约为10%，养殖密度达到31.8kg/m3，这表明工厂化循环水养殖系统可成功地应用于哲罗鱼养殖，且在养殖用水量与养殖密度方面较传统的流水式养殖具有较大的优势。

3.2 系统水处理效果

实现养殖用水的循环利用，水质处理是关键，要确保水质在处理后的溶解氧、固体悬浮物等各项指标达到最适合鱼类健康生长的要求。根据有关研究[27]，循环水养殖中控制的主要指标为：氨氮小于5mg/L、亚硝酸盐含量小于0.1mg/L、溶解氧大于6mg/L、pH7.0～8.5。曹广斌等[15]利用循环水系统养殖虹鳟，循环水体的氨氮≤0.9 mg/L；亚硝酸盐≤0.1mg/L；硝酸盐≤56mg/L，悬浮物≤100mg/L；化学耗氧量≤12mg/L。本试验中循环水处理系统效果显著，其中浓度平均维持在含量为（0.15±0.05）mg/L，平均浓度（41.86±2.62）mg/L，溶解氧维持在8.37～9.45mg/L，pH8.21～8.63。同时采用自行设计的串联式254nm的紫外线消毒设备对养殖用水进行杀菌，照射强度达到30 000μws./cm2，在8个月的养殖中，未见哲罗鱼大规模死亡，取得了较好的效果。

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Culture Trial of Hucho Taimen in an Industrial Recirculating Water System

HAN Shi-cheng,ZHANG Ye,CAO Guang-bin,YIN Jia-sheng,JIANG Shu-yi
（Heilongjiang River Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Harbin 150070,China）

Juvenile Taimen with body weight of（10±3）g was reared in a closed-recirculating water system consisting of 24 tanks of each 1 800mm in diameter×1 000mm in height at water temperature of 15～17℃for about 8 months to explore the main technical parameters of Hucho Taimen culture in the industrial recirculating aquaculture system.Results showed that the juveniles Taimen had good growth in the industrial recirculating aquaculture system at stocking density of up to 31.8 kg/m3,with survival rate of 96%, condition factor of 1.01～1.30,and increase in average body weight by 350 g and in body length by 21.26 cm.The findings that the bio-filter backwash once every another day increases removal efficiency of ammonia;the ultraviolet ray sterilizes closed-recirculating water system effectively.The monitoring revealed that the system showed significant good effect of water treatment,including maintain oflevel at average（1.09±0.55）mg/L（0.15±0.05）mg/L,（41.86±2.62）mg/L,DO 8.37～9.45 mg/L,and pH 8.21～8.63.

Hucho Taimen;recirculating aquaculture;water quality;growth

2016-07-11

国家科技支撑计划（2012BAD25B10）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（HSY201510）.

韩式成（1974-），男，副研究员，从事渔业装备工程研究.E-mail:hljhsc@126.com

1005-3832（2017）01-0001-05

S955

A