生物絮团技术特点及其在对虾养殖中的应用

107 CFU / mL （ Bergeron et al ，2004） 。Biblioteka Baidu养细菌数量 的提高，有利于形成细菌聚合物———生物絮团。
在调节水体中的 C / N 比方面，可参考以下公式 （ Avnimelech，1999） ：
△CH = （ feed × Nfeed × N ） excretion /0． 05 式中： △CH 为池塘中所需要碳水化合物的添 加量； feed 为投喂给养殖生物的饲料量； Nfeed 为饲料 中的 氮 含 量 （ 如 30% 蛋 白 质 饲 料 含 有 4． 65% 的 氮） ； Nexcretion为养殖生物排泄氮占投喂饲料氮的比例 （ 一般为 50% ） ； 0． 05 为 常 数，由 以 下 数 字 计 算 得 出： 0． 05 = 50% × 40% /4； 其中，50% 是所添加的碳 水化合物的含碳量； 40% 是微生物转化效率； 4 是微 生物中的 C /N 比。 按此公式推算，使用 30% 蛋白质含量的饲料， △CH = （ feed × 0． 0465 × 0． 5 ） /0． 05 = 0． 465 × feed，需要添加投入饲料量 46． 5% 的碳水化合物（ 此 时投入物质的 C / N 比为 10． 75） ，才能使异养细菌同 化养殖生物所排放的氮成为微生物性蛋白质。
2． Heilongjiang River Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Science，Harbin 150070，China）
摘要：生物絮团技术是通过向养殖水体中添加有机碳物质，人工调控养殖系统微生物种类和数量，起到维持水环 境稳定、减少换水量、提高养殖成活率、增加产量和降低饲料系数等作用的一项技术。从生物絮团形成的条件、组 成、生态功能以及国外的应用等几个方面进行综述，同时分析了此项技术在中国对虾养殖中的应用前景。 关键词：生物絮团技术； 对虾； 养殖； 应用 中图分类号：S967． 4 文献标志码：A 文章编号：1674 － 3075（2011）05 － 0129 － 05
1 生物絮团形成的条件、组成和影响因素
1． 1 形成条件 根据 Rosenberry（ 2006） 对生物絮团形成条件的
研究结果，采用生物絮团技术的养殖池塘需具备以 下条件： ⑴过滤消毒设施。通过砂滤网过滤养殖用 水，消除体积较大的有害生物，配备蓄水池对养殖用 水进行沉淀、消毒后方引入养殖池塘； ⑵池塘底部铺 膜。铺膜池塘的优点在于虾池的水质不受底质影 响，比较稳定，而且清理池底既方便又彻底，可减少 池底污染和病害发生； ⑶完备的充氧设施。采用生
一般认为细菌细胞中的 C / N 比约为 5 （ Tupas ＆ Koike，1990） ，但实际养殖池塘水体中 C / N 比要 低于 5，提高池塘水体中的 C / N 比将有利于细菌自 身的繁殖； 一是向养殖池塘投入饲料的同时，添加投 入有机碳源物质如蔗糖、葡萄糖、糖蜜、细米糠和木 薯粉等； 二是使用低蛋白含量的饲料。试验表明，在 养殖池水中投入碳水化合物或使用低蛋白质的饲料 可有效提升水中的 C / N 比，并且使池水中以自养性 细菌为主的系统转变为异养性细菌为主的系统，同 时 可 将 异 养 细 菌 总 数 从 104 CFU / mL 提 高 到
对虾的代谢产物、残存饲料和浮游动植物的残 体通过细菌的降解作用，转化成为营养物质供浮游 微藻利用，进而培养浮游动物。细菌在降解转化代 谢产物的过程中，随着自身繁殖数量增加也絮凝成 为生物絮团。Moss ＆ Pruder（ 1995） 研究表明，形成 的生物絮团可以作为饵料的一部分被养殖生物食 用，这 样 减 少 了 饲 料 投 喂 量，降 低 了 饲 料 系 数； Schneider 等 （ 2006） 用糖蜜作为有机碳源用于罗非 鱼养殖池，发 现 此 碳 源 可 以 促 进 异 养 细 菌 的 繁 殖； Hopkins 等（ 1995） 使用蛋白含量为 40% 和 20% 的 饲料饲养凡纳滨对虾，发现其生长率没有显著差异。 应用生物絮团技术的养殖池水中还有大量的颗粒型 有机碳（ POM） ，它是由 46% 的活体（ 藻类、细菌和原 生动物） 与 54% 的有机碎屑所组成，大于 5 μm 的 POM 可以被养殖动物摄食； 添加糖类可增加水中的 溶解有机碳（ DOC） 含量，促进细菌与浮游藻类的生 长，再与原生动物和有机碎屑凝聚成颗粒型有机碳， 可供养殖动物摄食并促进其生长。McIntosh（ 2001） 和 Avnimelech 等（ 1994） 发现利用生物絮团技术，可 以使养殖动物对蛋白质的利用效率由 25% 提高到 45% 左右； Burford 等（ 2004） 利用15 N 来追踪养殖对 虾对生物絮团的摄取和利用，表明养殖对虾每天自 然摄取的氮大约有 18% ～ 29% 来自于生 物 絮 团； Avnimelech 等（ 1989） 利用13 C / 12 C 追踪罗非鱼对生 物絮 团 的 利 用，也 得 出 了 类 似 的 结 论； Panjaitan （ 2004） 进一步的研究还发现，利用生物絮团技术的 对虾养殖池塘，饲料使用量减少了 30% 。
2011 年第 5 期
罗 亮等，生物絮团技术特点及其在对虾养殖中的应用
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化； ⑶通过异养细菌利用氨氮合成自身细菌蛋白。 研究表明，在有充足的有机碳和合适的 C / N 条件 下，养殖水体中异养细菌会最先利用氨氮转化成细 菌自身蛋白； 当有机碳成为限制性因素时，自养细菌 就 起 主 要 作 用，它 通 过 硝 化 作 用 来 消 耗 氨 氮。 Avnimelech（ 1999） 的试验表明，直接向池水中添加 碳水化合物，可以提高 C / N 比，促进细菌同化虾池 所排放的氨氮成为微生物蛋白质，并提供给对虾摄 食利用，显著地减少池水中氨氮的积累。 2． 2 国外应用
收稿日期：2011 － 03 － 02 基金项目： 现 代 农 业 （ 虾） 产 业 体 系 建 设 专 项 资 金 （ NYCYTX46） ； 南 海 水 产 研 究 所 中 央 级 公 益 性 基 本 科 研 专 项 （ 2008YD01、 2010YD05） ； 公益性行业（ 农业） 科研专项（ 201103034） ； 国家自然科 学基金（ 30800851） ； 广东省自然科学基金（ 10151030002000008 ） ； 广 东省海洋渔业科技推广专项（ A200901B02、A201001B02 ） ； 广东省鱼 病防治专项（ 2130108） ； 广东省科技计划（ 2010B02039001） 。 通讯作者：李 卓 佳，1956 年生，女，研究员。E-mail： zhuojiali609 @ 163． com 作者简介：罗亮，1986 年生，男，硕士研究生，研究方向为对虾健 康养殖技术。E-mail： llno． 1@ 163． com
约 3 733 hm2 ，废水排放总量约为 1． 95 亿 t，排放的 COD 为 11． 6 万 t，氨氮为 63． 9 t。高位池养殖万元 产值废水和 COD 的排放量远远高于其他农业行业。 近年来，随着健康生态养殖模式的发展和养殖户观 念的改变，上述指标虽有所下降，但对虾养殖业的自 身污染 仍 相 当 严 重。以 色 列 养 殖 专 家 Avnimelech 倡导的生物絮团技术具有降低饲料消耗、减少养殖 污水排放等特点，是当前比较先进的水产养殖技术 之一（ Stokstad，2010） 。本文从生物絮团形成的条 件、组成、生态功能及其技术在国外的应用现状等几 个方面进行综述，并展望了此项技术在中国对虾养 殖中的应用前景。
在水产养殖过程中，自身污染物如氨氮、亚硝酸 盐氮等无机氮均会积累，当达到一定的程度就会对 养殖生物产生毒害作用。樊甄姣等（ 2005） 认为控 制养殖水体中的氨氮浓度是防治贝类疾病发生的关 键措施之一； Ebeling 等（ 2006） 认为在高密度集约化 养殖中，氨氮的积累成为限制养殖产量的重要因素。 水产养殖中氨氮的转化主要有 3 种方式： ⑴通过微 藻的光合作用吸收； ⑵通过自养细菌的硝化作用转
2 生物絮团的生态功能和国外应用状况
2． 1 生态功能 生物絮团作为微生物的集合体，在生态系统的
微生物循环、生物地球化学过程以及生态调控中起 着重要作用（ 包卫洋等，2010） 。李卓佳等 （ 2008 ） 把生物絮团作为对虾养殖系统各种物质循环中非常 重要的一环； 其在养殖池塘中的生态功能主要有两 方面： 一是生物絮团中的细菌转化氮、磷等养殖自身 污染物质成为菌体蛋白质，降低氨氮和亚硝酸盐氮 等有害物质，净化了水体； 二是养殖过程中产生的有 机碎屑、残饵和排泄物等均可以通过细菌粘附聚集 成生物絮团的一部分，进入养殖生物的食物链，提高 物质的循环利用，从而降低饲料系数。因此，通过形 成生物絮团，既解决了养殖水体有害物质积累的问 题，又提高了蛋白质的利用效率，减少了养殖生物对 饲料的需要量，增加了收益 （ Bergeron et al，2004； Avnimelech，2007） 。
20 世纪 90 年代初，世界性的对虾病毒性疾病 大爆发，对中国乃至世界各地的对虾养殖产生了沉 重打击并且造成了巨大经济损失。此后几年间，人 们反思过去的养殖理念，开始创新养殖模式和技术、 引进培育优良对虾品种，从而使中国对虾养殖发展 到了一个新的历史阶段（ 赵法箴，2004） 。中国对虾 养殖产量也从 1994 年低谷时的 6． 39 万 t （ 麦贤杰 等，2009） 提高到 2009 年的 133 万 t （ 农业部渔业 局，2010） ； 然而，当前中国对虾养殖的发展仍然处 于规模产量型阶段，高投入、高污染和低效益带来的 发展局限性和负面效应已经暴露出来。刘贤词等 （ 2009） 曾对海南省高位池养殖的污水排放情况进 行了调查，发现 2006 年全海南省高位池养殖总面积
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第 32 卷 第 5 期 2011年 9月
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综述
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水生态学杂志 Journal of Hydroecology
Vol． 32，No． 5 Sep． ， 2011
生物絮团技术特点及其在对虾养殖中的应用
罗 亮1 ，2 ，张家松1 ，李卓佳1
（ 1． 中国水产科学研究院南海水产研究所，广东 广州 510300； 2． 中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江 哈尔滨 150070）
Characteristics of Bio-flocs Technology and Its Further Application in Shrimp Culture
LUO Liang1，2 ，ZHANG Jia-song1 ，LI Zhuo-jia1
（ 1． South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Guangzhou 510300，China；
在生物 絮 团 形 成 的 过 程 中，溶 解 氧 和 合 适 的 C /N比是需要给以高度重视的影响因素。随着池塘 中外来有机碳源的增加，有机物质就会增多，此时以 异养细菌为主的异养生物将利用有机物质，并同时 消耗大量的氧气，所以在整个以生物絮团技术为基 础的养殖过程中，要保持足够的溶解氧。有资料表 明，应用生物絮团技术进行养殖，在对虾养殖池塘要 配备 15 kW / hm2 功率的充氧装置供给氧气，而在集 约化罗非鱼池塘则要配备 75 kW / hm2 的功率供给 氧； 大 量 供 氧 所 消 耗 的 电 量 也 增 加 了 养 殖 成 本 （ Avnimelech，2004） 。在 美 国 的 南 加 利 福 尼 亚 州， 有的养殖户用纯氧导入池塘来提高溶氧量，这种方 法在成本上可能会更低一点。
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物絮团技术的养殖池塘，水体中要保持足够的溶解 氧； 通过装置向水体中充氧，一方面可以保持水体中 高含量的溶解氧以用于各种生物需求； 另一方面在 充氧的过程中可以使水体循环流动，让营养物质、浮 游动植物和细菌达到动态平衡。 1． 2 组成要素
Chamberlain ＆ Hopkins（ 1994） 在罗非鱼和对虾 生长试验中指出，当有足够的氧气供应时，降低饲料 蛋白质含量和减少养殖水交换量均不会对养殖生物 的生长产生影响，这个研究结果极大地促进了生物 絮团技术的推广和应用。生物絮团技术是借鉴城市 污水活性污泥处理方法的原理，通过人为添加有机 碳物质，调节水体的 C / N 比，提高水环境中异养细 菌的数量，利用微生物同化无机氮，将水体中氨氮等 养殖代谢产物转化成细菌自身成分，并且通过细菌 絮凝成颗粒物质被养殖生物所摄食，起到调控水质、 促进营养物质循环、降低饲料系数、提高养殖生物成 活率的作用。研究表明，生物絮团是由细菌群落、浮 游动植物、有机碎屑和一些聚合物质相互絮凝而成 的细菌团粒（ Schryver et al，2008） 。 1． 3 影响因素