国内外工厂化循环水养殖研究进展

中国水产科学2013年9月,20(5:1100-1111Journal of Fishery Sciences of China综述DOI:10.3724/SPJ.1118.2013.01100国内外工厂化循环水养殖研究进展王峰·3,雷霁霖?,高淳仁?,黄滨?,翟介明41.中国海洋大学水产学院,山东青岛2660032.青岛市海水鱼类种子工程与生物技术重点实验室,中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛266071;3.青岛农业大学海洋科学与工程学院,山东青岛2661094.莱州明波水产有限公司,山东莱州261418摘要:工厂化循环水养殖模式是一种新型的髙效养殖模式,以养殖用水净化后循环利用为核心特征,节电、节水、节地,符合当前国家提岀的循环经济、节能减排、转变经济増长方式旳战略需求。本文以循环水养殖模式应用实践为主线,结合近几年养殖模式的科学研究和产业发展,围绕养殖管理与应用,分别对水循环系统对化学物质的承载力、水循环率、主要养殖种类、养殖效果和最适养殖密度等运营管理环节进行了总结和探讨,为今后建立适用于中国国情的工厂化循环水养殖模式管理标准提供参考。关键词:循环水养殖;养殖模式;养殖管理中图分类号:S954文献标志码:A文章编号:1005-8737-(2013)05-1100-12中国是世界上从事水产养殖历史最悠久的国发展,总结其养殖效果,发现依然存在水质调控家之一。南方的“鱼塭”和北方的“港养”方式已经不易、富营养化严重、单位水体养殖产量不高等延续了数百年之久。中国的池塘综合养殖(池塘生劣势,尤其还易受气温季节限制、风暴潮侵袭等态养殖)历史悠久,经验丰富。建国以来,随着国突发因素的影响,发展空间受到较大制约。家对农业工作的重视和水产工作者的努力,水20世纪末期,“温室大棚+深井海水”工厂化流种、饵、密、混、轮、防、管”八字精养法为池塘水养殖模式以其灵活高效、不受季节控制、经济综合养殖高产模式奠定了基础山。具体来说,就是适用的优势,焕发了巨大的生命力,迅速地推动在“水”(优良的水质环境条件)、“种”(质优体健的了以大菱鲆为首的鲆鲽鱼类产业的发展,并掀起苗种)、“饵”(营养全面、适口的饵料)物质基础上,了国内第四次水产养殖浪潮3。这种养殖模式实采取“密”(合理的放养密度)、“混”(多种鱼类及其现了生产工厂化,有利于组织生产和管理,而且他水生动物的混养)、“轮'(轮捕轮放始终保持密度克服了季节限制和突发恶劣天气的风险,大幅提合理)的方法,同时掌握养殖周期和养殖节令,加高了单位水体养殖产量,开创了中国工业化养鱼强“防”(防止浮头泛池、防治病害)、“管”(精心科的雏形。学的饲养管理)措施,以实现整体结构合理、功能2012年中国水产品总产量达到5906万t,其协调,达到优质和高效生产的目的2。但经过多年中养殖产量4305万t,已经连续24年居世界第收稿日期:2013-02-19;修订日期:2013-05-30.基金项目:农业公益性行业科研专项( nyhyzx07-046);国家鲆鲽类产业技术体系建设专项資金( nycytx-50);农业公益性行业科研专项(201003024作者简介:王峰(1977-,男,博士研究生,讲师,研究方向为鱼类繁养殖、循环水养殖模式.E-mai:randy966@l63.com通信作者:雷霁霖(1935-),中国工程院院士,研究员,博士生导师,研究方向为海水鱼类生态、繁殖和增养殖技术E-mail: leijl@ysfri accn中国煤化工CNMHG第5期王峰等:国内外工厂化循环水养殖研究进展l101位。但经过10多年的发展,随着养殖规模的不和较低的饵料转化率,所养对虾符合无公害水产断提升,水资源的无节制利用,流水养殖模式面品要求。 Martins等研究了RAS对养殖用水和尼临水质资源破坏、病害逐年增多、食品安全需求、罗罗非鱼( Oreochromis niloticus)组织中重金属离沿海工业用地挤压和国家倡导节能减排等压力,子的浓缩效果。研究表明,RAS中As、Fe、Mn其发展已经面临一个瓶颈,亟待转变。在此基础Ni和Zn等重金属离子随着水交换率的减小而浓上,一种新的养殖模式——工厂化循环水养殖模度增加;养殖水体中重金属离子的积累并不会转式应运而生。工厂化循环水养殖模式是以养殖用化为鱼类肝和组织中的积累;RAS中单位鱼体质水净化后循环利用为核心特征,节电、节水、节量金属离子的含量低于人类食用所要求的安全水地,符合当前国家提出的循环经济、节能减排平,不会对人体造成毒害。转变经济增长方式的战略需求。李湘萍等以欧鲈( Dicentrarchus labrax)为受工厂化循环水养殖模式建立在生物学、环境试鱼探讨长时间低剂量福尔马林对鱼类及RAS科学、机电工程、信息科学、建筑科学等多学科的影响,结果显示30mgL福尔马林处理组欧鲈发展的基础上,是多学科的交汇和应用,其产生存活率(98%)和增重率(350.26%与对照组之间无和发展不是偶然的,是人类综合利用现代科学技显著性差异;60mgL福尔马林处理使欧鲈肝受到术改造自然,服务社会的结果。养殖废水属于微定程度的损伤,欧鲈岀现了轻度逆境胁迫;90污染水,但用于循环利用,其对水质处理的要求mg/L福尔马林处理的水体中亚硝酸盐氮的浓度却高,因此,在生产上,需采用多种手段,对养殖升高,其去除率显著降低。废水进行处理。此种处理包括物理、化学、生物Pedersen等研究了过氧化氢(H2O2)作为消等过程,一般包括微滤机、弧形筛、泡沫分离、臭毒剂在商业化RAS中的应用。研究表明,H2O2在氧消毒、生物滤池、紫外线杀菌、加热恒温、纯RAS中显著地降低了氨氮的移除效率,硝化作用氧增氧等环节。此外,在整个养殖模式的建立过的恢复需要7d;H2O2的使用虽然可以改进水质且程中,水循环系统对化学物质的承载力、水循环不影响鱼的生长,但会迅速导致生物滤膜上微生率、主要适宜养殖种类、养殖效果和最佳养殖密物的消解。综合考虑,H2O2会导致生物滤膜崩溃度等养殖管理环节均需要进行大量的实验和实践,而不能应用于RAS。 Pedersen等还对过氧乙酸本文将近年国内外关于这方面的研究做一总结,(PAA)在RAS中的应用做了总结。PAA作为过氧为适应中国国情的工厂化循环水养殖模式养殖管化合物因其具有的杀菌功能而被认为是甲醛的代理标准的建立提供一些参考。替物用于水产养殖。商品PAA一般由乙酸和H2O2混合而成,这样可保持其化学稳定性,且其在水1水循环系统对化学物质的承载力中的降解非常快,这有助于保护环境。研究表明,养殖系统的稳定性与水循环系统的承载力密PAA的降解速率与水中有机质浓度大小密切相关;切相关,而承载力又决定了养殖系统的生产力。PAA瞬时消耗超过0.2mg,而半衰期只有几分为了更好地将循环水养殖模式应用于生产,水产钟。实践证明PAA在寄生虫病防治中存在见效快工作者围绕着重金属离子、福尔马林、硝酸盐、且对环境污染小的特点。致病弧菌等对水循环系统稳定构成威胁的因素做van Bussel等2研究了硝酸盐对大菱鲆了大量研究。( Psetta marima)幼鱼的生长生理的影响。研究表明,程波等研究了Cu2对循环水养殖系统(RAS)大菱鲆的健康、生长和食物利用效果与硝酸盐浓水质、凡纳滨对虾( Litopenaeus vannamei)生长的度密切相关;当硝酸盐质量浓度超过125mgL时,影响。结果表明,在0.3mgCu2质量浓度污染下,其生长受到影响,当硝酸盐质量浓度达到250RAS仍能提供较好的水质条件,获得较高的产量mg/L时,其生理机能受到影响;当硝酸盐质量浓中国煤化工CNMHG1102中国水产科学第20卷度超过s0ng冮L时,大菱鲆体內平衡会被打破。况下,出现畸形、死亡和不正常的游泳行为等状Rodrigues等研究了军曹鱼( Rachycentron ca-况;对水质参数进行检测,发现氨氮的积累跟这些nadu)幼鱼在硝酸盐中的急性毒性影响。研究表状况发生有关。明,硝酸盐对军曹鱼幼鱼的平均致死浓度为1829oca等研究了循环水养殖池的流动形态,mg,急性中毒会产生鳃、食道和脑损伤。他认为其与流速、水深、进水量和出水量都密切付松晢等通过研究鱼类RAS中弧菌生长相关。圆形养殖池以其能提供稳定的水流、均质模型得岀结论:温度是影响弧菌生长最关键的因的溶氧分配和新陈代谢以及自净特点而被推崇。素;15℃以下,CN比对弧菌生长无显著影响;预警Oca等对不同设计参数对水流速度分配的影响作系统的建立依赖于现场微生物数据的准确测定。了研究,并通过测定靠近池壁和围绕中心轴的单2水循环率对养殖生物生长、生理和生态的影响位质量的角度动量建立了一个模型来预测其速度分配情况,模型的值取决于进水处和出水处的水工厂化循环水养殖模式的主要优势是节能减流速度、进水口流速、池径、水深、养殖池粗糙安全高效。而RAS日循环次数既涉及降低能度、进水管状况和池底平滑程度等特定参数。耗需求,也涉及RAS中养殖对象的生长、生理状态,因此寻找最合适的水循环次数从而既能保证主要养殖对象养殖对象适宜的水环境,又能做到系统能耗最低国内工厂化循环水养殖模式是在普通流水养是亟需解决的问题。殖模式的基础上升级改造发展起来的,其发展和田喆等研究了RAS中不同水循环次数对应用主要集中在北方鲆鲽类产业。目前,辽宁省、大菱鲆生长和水质变化的影响。结果表明,提高河北省、天津市和山东省现有的循环水养殖面积水循环次数可降低系统中氨氮和亚硝酸氮的积累约32×105m2,循环水养殖面积只占工厂化养殖速度,减小水中有害物质对大菱鲆的胁迫作用,总面积的6.72%‰循环水养殖总产量中,半滑舌鳎从而促进大菱鲆的生长,但对化学需氧量(COD)约占43%,大菱鲆占24%,其他经济鱼类占33%的去除没有显著影响。李琦等设计了3个循环2007-2011年的5年间,中国鲆鲽类循环水养殖量对高位池RAS调控凡纳滨对虾养殖水质的效面积由2×104m2上升至3.2×105m2,增长16倍,果进行研究,结果表明,60m/循环水处理系统发展潜力巨大0。工厂化循环水养殖模式的实质对改善水质效果最好。是根据养殖生物的生理生态条件,为其模拟提供孙国祥等研究了流速对RAS中大菱鲆生种最适宜的外界水质环境。因此,这种养殖模长、摄食以及水质氮素的影响。结果表明,大菱式不仅可以应用于多种鱼类,也可构筑条件用于鲆特定生长率、增重率、摄食量随流速増大先快虾蟹、海参、贝类等品种的养殖。国内外水产工速上升后缓升趋稳,饲料系数则相反;养殖水体作者围绕这一主题进行了很多探索和实践。中总氨氮、非离子氨及亚硝酸氮浓度随流速的增宋协法等2设计了生物承载量45t、养殖密大先快速下降后缓降趋稳;根据流速对特定生长度45kgm3的RAS来养殖半滑舌鳎( areliscus率、水体总氨氮二者的影响,得出养殖的生态适 semilaevis),并对养殖水质和养殖效果进行了分宜流速为625Lh,再结合流速对水循环动力的影析评价。研究表明,RAS水处理效果达到了半滑响,得出养殖的生态经济适宜流速为480L/h。舌鳎的水质要求,实验期间总饵料系数达到1.1Davidson等8研究了在RAS中低水流交换与传统养殖模式相比,提高了养殖产量。曹广斌下虹鳟( Oncorhynchus mykiss的生长状态。研究发等2进行了虹鳟养殖实验,突破了养殖水体氨氮现,在低水流交换的条件下,虹鳟岀现游速加快,低温处理技术,形成了低温微生物驯化处理和臭侧游行为加重的情况;在近似于零水流交换的情氧催化氧化处理新方法,建立了节约水资源、減中国煤化工CNMHG第5期王峰等:国内外工厂化循环水养殖研究进展1103少污染的封闭RAS集成技术。实验表明,在空气为26.5℃,此时有最大的食物摄取量和最佳的食增氧的条件下,将冷水性鱼类进行循环水养殖,物转化率(FCR;当养殖水温由21℃增加到26.5℃,养殖密度可达到38kg/m3,各项水质指标符合鱼鱼的30d增重率将增加54%;pH6.58将导致死亡类正常生长要求。李林春等23构建了节能型RAS,并且会因为不能适应导致生理紊乱,最终使生长在8个月的老虎斑( Epinephelus fuscoguttatus)养殖停滞。实验期间,利用生物膜降解和植物吸收的综合生Batzina等研究了RAS不同底质颜色对黄态净化作用,实现水循环利用率8‰%,石斑鱼养鳍鲷( Sparus aurata)生长和行为的影响,发现蓝成密度1974kg/m,日增重与增重倍数分别为色、红棕色底质可促进黄鳍鲷的生长并且减少了1.14g尾和1.5倍。结果显示,系统具有节省投其侵略性,绿色与对照组之间没有明显差别;蓝资、运行节能等特点。色和红棕色底质可以作为环境改良措施提高黄鳍齐巨龙等利用RAS对欧洲鳗鲡( Anguilla鲷的生长性能和动物福利。anguilla进行高密度养殖实验。结果表明,均重张宇雷等构建RAS用于吉富罗非鱼556g的欧洲鳗鲡养殖159d,达到143.2g,成活( Oreochromis niloticus)养殖实验,研究结果显示,率达997%,养殖密度从13.0kg/m3提高到32.8罗非鱼生长情况良好,最高养殖密度可达到kgm3。循环水养殖模式养殖鳗鲡,创造了最适的104.2kg/m。饵料系数1.4,成活率92.2%;氨氮水环境理化条件,在快速生产绿色安全水产品的浓度维持在平均1.09mg/L,溶解氧在49mgL同时能够有效节水和减少污水排放。徐继松等范围内,pH6.45~7.41。系统养殖运行成本约25采用具有气泡反冲洗型珠子过滤器的RAS对日元kg,节水效果显著,日耗水仅为0.3~0.5m3。本鳗鲡( Anguilla japonica)和美洲鳗鲡( AnguillaDrengstig等32采用陆基循环水养殖模式生strata)进行了苗种培育研究,2种鳗苗的放养密产欧洲龙虾( Homarus gammarus L.)。这套RAS设度约为传统模式的8~10倍,实验期间换水量为计了可移动的生物滤床用来净化水质,精确投喂20%-45%。结果显示,日本鳗苗和美洲鳗苗成活的自动解决方案,适用的龙虾暂养裝置,大规模率均超过96.74%,高于传统模式。该研究表明,Ⅳ期幼苗培育的机器人支持系统及日常监测的图RAS适用于日本鳗苗和美洲鳗苗的培育,并具有像处理程序节能、减排和无药残等优点。魏小岚等3以凡纳滨对虾为实验对象,综王资勋等构建高产量RAS用于黄尾鲻合比较分析,认为RAS能提高水体溶解氧浓度.( Mugil soiuy)的养殖,年总产量可达20llt。该养维持水体pH稳定平衡,降低水体可溶性固体(SS)殖模式不仅具有产量大、经济效益高的优点,同和叶绿素a(Chl-a)浓度;40mh的循环量对提高时能高效节约利用水土资源。所兴等采用RAS对虾养殖效果最好。杨菁等构建了一种高效经进行鲟养殖实验,结果表明RAS适合鲟常年快速济保持藻类生长的RAS,用于开展凡纳滨对虾养生长,5cm的鱼种长到2.4kg的商品鱼仅需24个殖实验。获得良好的水生态环境调控效果,系统月,养殖周期大大缩短,且提高了水资源和能源产量4.6kg/m2,饲料系数1.14,每生产1kg虾耗的利用率。郭浩等采用RAS进行虹鳟、鲟和鲢水1000L、耗电2.16kWh。管崇武等0利用移Hypophthα IImichthυ s molitrix)阶梯养殖实验,在动床生物滤器水处理技术和藻类净化技术,构建不更换新水的情况下,系统连续运行30d,除总工厂化RAS,并进行凡纳滨对虾养殖实验。结果磷指标外,养殖水体COD和NH4N浓度均符合表明,养殖期间水质指标符合养殖要求;对虾生地表水Ⅲ类用水标准。 Abbink研究了水温和pH长情况良好,经过92d的养殖,养殖密度达到对黄尾飾( Seriola lalandi)幼鱼生长、生理的影响。496kg/m3;成活率80.9%,饲料系数1.34,取得研究表明,在循环水养殖模式下,最佳养殖水温了健康、经济、高产、高效的养殖结果。中国煤化工CNMHG1104中国水产科学第20卷Wakabayashi等③研究了循环水养殖模式下会增加70%。研究表明,贻贝可以降低在富营养水母作为九齿团虾( bacus novemdentatus叶状幼化养殖系统中鱼类致病的几率。 Van khoi等l2体食物来源的生长发育情况。研究表明,水母作研究了蓝贻贝与西方国王明虾( Penaeus latisulca为唯一食物来源可以满足九齿团虾正常的生长发Is)在同一RAS的共生情况。研究发现,蓝贻贝育需求;九齿团虾适用于在循环水养殖条件下大能够显著滤除循环系统內的总氮、总悬浮颗粒和规模培育。细菌总数;可溶性无机氮、磷酸盐和总磷随着蓝吴垠等3设计了多层抽屉式RAS养殖皱纹贻贝放养密度增大而呈增高趋势;与蓝贻贝的共盘鲍( Haliotis discus hannai),分析了养殖期间系生并没有改变虾的存活和生长,但蓝贻贝的生长统的水质指标和耗能量,及不同养殖密度下幼鲍率明显受其放养密度影响;蓝贻贝与西方大虾在的生长率和成活率。结果表明,该系统适宜的幼RAS内的最佳放养密度比例为2:1。鲍养殖密度为流水式养鲍密度的6-9倍;实验过Van Khoi等构建了西方国王明虾( Penaeu程中水温、溶解氧、pH值、盐度、NHN和NO2- n latisulcatus')和石莼( Ulva lactuca)的综合性封闭指标均达到幼鲍生长条件,NHN和NO2-N基本RAS,并计较了不同明虾石莼放养量比例与仅放稳定在0023~0065mgL和0.014-0.041mgL范养明虾的区别。研究表明,石莼的总氮滤除效率围内;实验总耗电量688.88kWh,其中海水加热为59%81%。随着养殖密度的增大,石莼中的占总耗电量19.62%,约是流水式养殖加热耗能的C:P比随之减小;大约6.5%29,7%的氨氮和1/7。该研究表明,多层抽屉式循环水养鲍系统是1.6%-13.5%的输入的磷被固定于石莼生长。一种安全、高效、节能堿排的养殖模式。Dalsgaard等向总结了过去20-30年中北欧国Kuhn等尝试将东方牡蛎( Crassostrea vir-家在RAS设计、建造和管理适应于不同养殖种类ia)饲养于陆基零排放的RAS,使用人工合成方面的实践经验,主要包括:大西洋鲑(Samo海水,并培养两种海洋微藻作为其食物。结果表 salar)、虹鳟、欧洲鳗、暗斑梭鲈( Stizostedion明,牡蛎的总成活率大于99%,并且保持稳定生 lucioperca)、红点鲑( SAlvelinus alpinus鲟 Order长,其高度、宽度和厚度的生长速度分别为13、 Acipenseriformes)、尼罗罗非鱼和欧洲龙虾1.1和0.33mm周。保持水质的关键环节是硝化作( Homarus gammarus)。他提出,高投资作为可持用以及适时补充碳酸钙以保持生物生长所需微量续RAS发展的主要挑战之一是要求大规模集约元素以及保持水体合适的碱度。化生产来降低投资成本和运营成本。除了包括悬Gar等利用RAS对濒临灭绝的佛罗里达浮颗粒处理和有效率的脱氮工艺等末端处理,苹果螺 Pomacea paludosa的繁育进行了研究,研RAS的大多数工艺应用已经比较成熟,已经适应究主要围绕利用药物缓解密闭状态下的苹果螺的于各种生物的养殖。采用复合养殖系统为目标顾应激状态,从而使其正常交配提高雌性率。研究客群生产更多的引进种类是成功运作小规模集约中共用到了7种化学溶剂,最终发现苯坐卡因(对化RAS的可行的首要的选择氨基苯酸乙酯)混在甲醇中能起到最佳的效果不同雌雄亲螺配比对产卵率、雌性率的影响差异4养殖动物对循环水养殖模式的适应显著。循环水养殖模式是一种新兴的具有极大发展Pietra等研究发现在蓝贻贝( Mytilus edulis)潜力的养殖模式,研究该模式中养殖动物的适应与鱼类共生的富营养化的RAS中,贝类可将爱德性特点及规律对实际生产和循环水养殖模式的推华氏菌等鳗弧菌在其体内浓缩100倍,且可通过广具有莫大意义。粪便形式将其排出体外;而如果大西洋鳕( Gadus王峰等45研究了半滑舌鳎RAS养殖水体中morhua)暴露在含爱德华氏菌的粪便中,其感染率溶氧、氨氮、亚硝酸氮24h随摄食和代谢的变化中国煤化工CNMHG第5期王峰等:国内外工厂化循环水养殖研究进展1105规律。结果表明,半滑舌鳎摄食后的呼吸频率显髙,而FTS中眢养殖池菌群构成差异较大,这给著高于摄食前;投喂前、后2.5h内,水中溶氧·些致病性细菌更多的暴发机会;实践证明,尽直处于下降趋势,摄食2.5h后,水中溶氧处于稳管RAS中水质在理化指标上要低于FTS,可是在定的上升趋势;投喂后,氨氮、亚硝酸氮浓度显著RAS中的鱼苗生长状态要优于FTS中的鱼苗。增高,2.5h后达到峰值,随后缓慢降低,在下次李勇等研究了流速、温度对封闭循环水养投喂前0.5h达到最低值。说明半滑舌鳎摄食对循殖系统中大菱鲆摄食效应的影响与投喂模型。研环水养殖水质的影响具有规律性,对循环水养殖究表明,大菱鲆日均摄食量、特定生长率随流速模式进行合理设计可以满足半滑舌鳎对水质的基增大先快速上升后缓升趋稳,饲料系数则相反本要求。王振华等开展了RAS吉富罗非鱼氮收养殖水体中总氨氮、非离子氨及亚硝酸氮浓度随支和对水质情况的初步研究。结果显示,摄食氮流速的增大先快速下降后缓降趋稳;养殖的生态有50.00%转化为生长氮,32.61%转化为排泄氮,适宜流速为625L/h;生态经济流速为480Lh17.39%转化为粪氮;58%的粪氮为悬浮颗粒物,总氨氮排泄随温度增加先升高后降低,在24h呈42%为可沉淀颗粒物。昼夜周期性变化,摄食后6~9h出现氨氮排泄高李勇等4研究蛋白质营养与饱食度对工厂化峰摄入1kg风干饲料平均排出2.72%总氨氮,摄养殖半滑舌鳎幼鱼生长和养殖水环境的影响。结入1kg饲料氮平均排出33.7%总氨氮;封闭循环果表明,随蛋白质水平和饱食度升高,增重率显水高密度养殖大菱鲆成鱼适宜温度范围为16-18著提高;随蛋白水平升高,肝和肠道蛋白酶活力℃,日均摄食率为0.52%0.55%,特定生长率为增强,随饱食度升高,肝和肠道中消化酶活力各0.63-0.71%d。 Davidson等2研究了不同蛋白来组均降低;通过日增氮量与日总有害氮排泄量的源的饲料投喂虹鳟对水质、残饵和养殖效果的影回归分析与模拟测算,确定生态适宜性饱食度为响,发现不同蛋白来源对虹鳟的生长、FCR和成90%。陈义明等研究了溶解氧、氨氮和亚硝酸活率影响不显著。总磷和养殖对象颜色在投喂鱼氮对大菱鲆幼鱼生长和代谢的影响,发现过饱和粉蛋白组时达到最佳;水体总氨氮(TAN、总可溶溶解氧能够大大降低氨氮对大菱鲆幼鱼的毒性作性固体物(TSS)和生物需氧量(BOD)在投喂谷物用,同时能够加快其生长,提高其摄食、代谢水平。蛋白组时达到最佳;研究证明谷物蛋白在循环水傅雪军等测定了半滑舌鳎RAS和流水养系统低交换量时具有一定优势。殖系统(FTS)水质指标以及鱼的生长、免疫和消化王以尧等③研究在相同投喂量下,不同投喂指标。结果表明,RAS中生物滤池NH-N、NO2-N、频率(3、6、8次d对RAS水体氨氮水平及生物PO}-P、COD及SS平均去除率分别为58.13%、滤器氨氮去除效率的影响。结果表明,随着投喂19,47%、10.47%、25.36%和30.30%;RAS中NH-N频率增高,养殖水体氨氮变异系数由14.9%逐渐浓度极显著低于HTS中NH-N浓度;半滑舌鳎减弱到0,但总体平均浓度基本保持稳定;投喂RAS增重达2.85gd,饵料系数1.08,而FTS增重后,生物滤器氨氮去除效率由67.02%升高到2.01gd,饵料系数1.33;半滑舌鳎胃和肠中的淀85.1%;采用8次d投喂频率时,养殖水体氨氮粉酶活力RAS极显著高于FTS,胃蛋白酶和胰蛋浓度更稳定,生物滤器氨氮去除效率更高。白酶活力显著高于FTS。RAS在水质处理效率和Blancheton等认为现在RAS发展方向是更养殖效果方面显示了较大的优势。大型化的养殖规模以提供不同种类的鱼苗和更大Attramadal等比较了在RAS和FTS两种条单位的成鱼养殖空间。这既是经济问题也是生产件下大西洋鳕的鱼苗生长状况,发现RAS相比于工艺问题,需要形成一种工业化的养殖模式来确FTS可提供更多样化并且状态稳定的微生物菌落保产品质量和风险最低。在这个环节中,了解组成,且在RAS中各养殖池中菌落组成一致性较RAS中的关键生物机制尤其是决定微生物菌群发中国煤化工CNMHG1106中国水产科学第20卷展和它们与鱼之间的相互关系是非常重要的。其是260尾/m35 Pedersen等研究了循环水养对RAS中各环节细菌群落组成及它们与鱼之间殖模式下投喂量、放养密度对虹鳟的养殖效果的相互影响做了总结,并把它作为系统管理的主研究发现,鱼成活率100%,FCR在0.91-0.95之间要工具之投喂量对FCR影响不显著,FCR与水中氨氮、亚挪威 Nofima Centre for Recirculation in Aqua-硝酸氮和有机物含量呈正相关culture(NCRA)专门研究大西洋鲑在RAS中对环Duy等研究了循环水养殖模式下水交换境和营养的需求。 Terjesen在这个实验中心研究量、盐度、放养密度和饵料组成对斑节对虾了循环水养殖模式下水质环境对大西洋鲑的影响( Penaeus monodon)幼虾成活率和生长率的影响。机制。水质净化效果随不断增加的日投喂量而被研究表明,水量日交换5%~10%,投喂高蛋白颗进行评估,研究发现,氨氮和CO2指标不但达到粒饲料(蛋白质55%)和鲜料(75%鱿鱼,15%牡蛎和预定值,且超岀设定的理论投喂容量的134%,这10%灰蛤)取得了最好的养殖效果;盐度20~23,个实验对估算RAS的饵料承载容量和精准渔业养殖密度10尾/m2最有利于虾的生长;盐度20生产有着重要的意义5。NCRA重点研究鱼类在23条件下的成活率显著优于盐度32~33。RAS中对环境和营养的需求,如NH3-N、NO2-N鱼类在RAS中的生长是动态的,所以其养殖和CO2对大西洋鲑的安全浓度,它们与营养元素之密度总是在不断地变化着。而且,不同的RAS其间以及其他水质指标及微生物菌群之间的关系等。水处理工艺存在各种环节的差别,所以不但不同5最适养殖密度种类、不同规格的养殖对象的最佳养殖密度不样,同一种养殖对象在不同RAS中最佳养殖密度每个RAS因为设计工艺差异、养殖对象及规也会存在一定差异,即使在同一RAS中,也会因格大小不同,其水处理能力会有很大差异,所以为投喂策略、管理方式的不同而有差别。所以,实其最大养殖容纳量也会存在差别。如何既能物尽际生产中,最佳养殖密度是一个相对的、不断变其用,获得养殖系统最大的生产效益,又能保证化的值,这方面的应用应结合实际,与RAS的承生产运营安全,这需要设计合理的放养策略和最载力、水处理工艺、设备老化程度、管理投喂策佳的放养密度略结合起来朱建新等研究了大菱鲆幼鱼在RAS中养殖密度对其摄食、生长、饲料利用率及免疫机能6对循环水养殖模式的几点思考的影响。结果表明,大菱鲆生长速度与养殖密度ˆ6.水循环系统的稳定性是工厂化循环水养殖模呈负相关;大菱鲆的饵料系数与养殖密度呈正相式的重中之重关;养殖密度对大菱鲆的免疫指标碱性磷酸酶工厂化循环水养殖模式的最大特点就是可以AKP)、酸性磷酸酶(ACP)及肝系数的影响不大。实现无季节差别的全天候高效生产,实现这个预宋红桥的研究了高体革劍( Scortum barcoo)在期效果离不开科学合理的水处理工艺设施,但同RAS中的生长情況。养殖密度为40kgm3,成活时也离不开科学有序的运营管理。水循环系统运率为97.7%,特定生长率为0.93%d。生物过滤器转的稳定性跟水循环系统的总水量平衡、生物滤经过28d挂膜成功后,系统水处理效果保持稳定,池的定期维护、过滤设施的定期清洗、水质的有水质指标维持在较低水平,NH-N<2.0mg/L,效监测、合理的饲料投喂策略、适宜的养殖密度、NO2-N<0.2mg/L。罗国芝等在RAS中研究了合理的养殖管理措施等都是分不开的。所以,水养殖密度对高体革鲴苗种的影响。综合检测指标循环系统旳稳定性是-个综合考量的指标,也是的结果,体质量50-100g的高体革劁(Scωπ'wm实现工厂化循环水养殖模式稳定生产运营旳关键barcoo McCulloch et Waite)幼鱼适宜的养殖密度环节。中国煤化工CNMHG第5期王峰等:国内外工厂化循环水养殖研究进展1107在中国已有的工厂化循环水养殖容量中,规共生、虾藻共生等的有益尝试43,对水质控制、模较大的养殖企业均或多或少暴发了RAS崩溃氮磷转化利用、提高综合效益等也做了相应的探的现象,究其原因,还是水循环系统的稳定性不讨,为工厂化循环水养殖模式的发展提岀了新的够所致。具体表现为养殖对象大规模感染致病菌,方向。出现活力低下、体表溃烂、肝脾肿大、暴发性死工厂化循环水养殖模式不仅可以在养殖种类亡的现象,往往短时间内给经营业者带来重大损上拓展,在养殖空间上也可以大力开拓。绍兴失。因为循环水养殖模式是高效养殖,养殖密度家企业已实现用全人工配置海水养殖大菱鲆,开是一般流水养殖模式的数倍,在水循环系统稳定创了循环水养殖应用前景。在国家开创现代农业的状况下,其高效高产优势可以正常发挥,一旦的大力支持下,随着人民生活水平的提高,工厂出现水循环系统自净能力受阻,水质恶化,所带化循环水养殖模式的发展空间将越来越大,假以来的风险和损失也是成倍增长的。所以,工厂化时日,在中国西部边陲新疆、西藏实现海鲜的就循环水养殖模式不同于传统养殖模式,要求管理地供给是完全可以实现的。运营人员素质较高,要对整个RAS各个环节非常6.3工厂化循环水养殖模式的发展应注重节能减熟悉和了解,能够及时地掌控和反馈系统运行情排、环境友好况。同时要求养殖企业建立完善的水质监测监管普通流水养殖模式的养殖用水是从20~60m体系和规范科学的养殖管理体系。的地下通过电能昼夜不停地抽提上来,简单地用6.2工厂化循环水养殖模式的应用范围应当大力于养鱼后就排向大海,不但造成水资源的浪费,拓展而且带走了热量,是对地热资源的不合理开发。动物的生长受内部遗传因素和外部环境因素同时,每月消耗的电能是一个庞大数字,以一个双重调节6162。工厂化循环水养殖模式即是集外普通的20个6m×6m×1m池子的标准养鱼棚为例部环境调控之大成,为养殖对象提供最优良的生每月消耗的电量为1-~2万kWh,电费达万元月长环境,从而克服季节因素、地域因素实现全年以上。而且不经任何处理的养殖废水直接排入海不间断生长。其不但保证了养殖对象的食品卫生中,造成近海的富营养化和病菌的滋生,对环境安全,而且可以提高单位养殖水体生产能力3~5造成很大破坏。相比普通流水养殖模式,工厂化倍。符合当前国家循环经济、节能减排、转变经循环水养殖模式可以实现水体循环利用,日均水济增长方式的战略需求,代表了当前水产养殖先利用率在95%以上,大量节省了水资源和地热能进生产力的发展方向。源。可是因为现在国内相关水处理设备性能还不目前,国內循环水养殖模式已在高档鱼类如完善,使用寿命短、处理效率不髙、节能效果也半滑舌鳎、大菱鲆、石斑鱼、红鳍东方飩(τlαkiεgu不好,同时水处理工艺和养殖运营的管理水平也rubripes)、虹鳟等品种上有很好的应用,国外主要有待提高,造成国内循环水养殖企业生产运营成应用于大西洋鲑、虹鳟、欧洲鳗、暗斑梭鲈、红本高昂,产品价格缺乏竞争力,导致部分循环水点鲑、鲟、尼罗罗非鱼,均创造了巨大的商业车间处于基本维持和补贴运营状态,甚至生产陷利润。除了鱼类之外,已经越来越多地将此种养入停顿。因此,采用多种措施和手段,降低能耗,殖模式应用于虾类、刺参、贝类等品种。欧洲龙降低生产运营成本,是今后工厂化循环水养殖模虾、凡纳滨对虾、九齿团虾、梭子蟹、皱纹盘鲍、式发展和推广的必须举措。具体的措施和方法有东方牡蛎、佛罗里达苹果螺等均在循环水养殖模在系统工艺设计中应贯彻“一级抽提、重力流循式中有了很好的尝试与应用32~,只是养殖规模环”思路,最大限度地减少多级抽提带来的能耗和养殖效率还有待提高。不仅如此,有些水产工和水头损失;尽量使用能耗低的水处理设备,部作者在循环水养殖模式下还做了鱼贝共生、虾贝分使用低扬程水泵;尽量使用成熟绿色能源代替V凵中国煤化工CNMHG1108中国水产科学第20卷电能,如太阳能、地热、光伏、风能、生物质能3雷霁霖.中国海水养殖大产业架构的战略思考中国水等;实现科学合理的工业化、标准化生产管理,挖产科学,2010,17(3):600-609掘工厂化循环水养殖模式生产潜能,实现全年满4]雷霁霖.迎接鲆鲽类工业化养殖新时代—鲆鲽类走工负荷养殖生产,降低单位产品生产成本等业化养殖发展之路的战略思考[J科学养鱼,2010(10):普通开放养殖模式生产过程中的养殖废水直接外排,大量无机和有机营养元素如氨氮、磷酸15]农业部渔业局.中国渔业统计年鉴2012R]北京中国农业出版社,2012:5盐、溶解性有机碳和有机颗粒直接进入环境,6 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Aquacult Eng, 2013, 53: 65-71种对环境的不良影响,也是工厂化循环水养殖模12] van Bussel C G, Schroeder jP,, Wuertz S,etal. The chron式生产推广需要克服的一个问题。effect of nitrate on production performance and health尽管如此,工厂化循环水养殖模式仍然是未status of juvenile turbot (Psetta maxima)[J]. Aquaculture,012,326-329:163-167来最具发展潜力的陆基循环水养殖模式,是中国[13 Rodrigues R V, Schwarz M H, Delbos B C,Acute开创现代水产业的重要组成部分。随着核心装备的国产化、水处理工艺的成熟化、养殖管理的科duces gill, esophageal and brain damage[J]. Aquaculture,学化,集“装备工程化、技术现代化、生产工厂化、011,322-323:223-226.管理工业化”为一体的现代工业化养殖产业新模4]付松哲.鱼类封闭循环水养殖系统弧菌生长模型研究[R式将会被建立,水产业的转型升级,海淡水养第三届水产工业化养殖技术暨封闭循环水养殖技术国际研讨会.2012,10:7鱼大产业的架构,才能够实现,而中国水产业将进入工业化养殖新时代,届时,中国不仅是世5田喆刘鹰,等.不同水循环率对大菱鲆生长和水质的影响研究门渔业现代化,2010(6):1-5界水产大国,也同样会是世界水产强国。6]李琦,李纯厚,颉晓勇,等.对虾高位池循环水养殖系统对水质调控效果研究门.农业环境科学学报,2011(12):参考文献[]中国淡水养鱼经验总结委员会中国淡水鱼类养殖学M]7]孙国祥,李勇流速对封闭循环水养殖大菱鲆生长、摄食2版.北京:科学出版社,1973及水质氮素的影响[海洋科学,2011,35(5):53-602]陆忠康.简明中国水产养殖百科全书M北京:中国农181 Davidson J, Good C, Welsh C,etal. 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Thisarticle based on recirculating aquaculture application and practice combined with aquaculture research and indus-trial development, focused on breeding management and application, water circulation system carrying capacity,water cycle ratio, main breeding animals, breeding effect, perfect breeding density, and other aspects of operationsmanagement. The findings are summarized and discussed to provide a corresponding reference for the future esblishment of standard breeding management for recirculating aquaculture systems in ChinaKey words: recirculating aquaculture; aquaculture mode; aquaculture managementCorresponding author: LEI Jilin. E-mail: leijl@ysfriaccn中国煤化工CNMHG