不同碳氮比水平對大黃魚苗池生物絮團形成和水質的影響

張 藝

(福建省閩東水產研究所，福建 寧德 352100)

大黃魚屬石首魚科、大黃魚屬，是我國目前規模最大的海水養殖魚品種之一。大黃魚育苗主要采用春季升溫育苗方法，需將海區10℃左右的海水加熱至25℃以上才能滿足大黃魚育苗的需要(黃偉卿等，2019)。由于大黃魚采用的是工廠化高密度育苗技術，投餌量和換水量均較大，育苗期間每天都有數萬噸加熱過的育苗廢水排入海區，能量浪費及環境污染現象較為突出。

生物絮團(BFT)技術主要借鑒城市水處理中的活性污泥技術，通過人為向養殖水體中補充有機碳源，讓異養細菌將水體中的氨氮同化成菌體蛋白質，形成可被養殖對象直接攝食的生物絮凝體，同時凈化水質。Panigrahi A等(2019)研究表明，在高碳氮比水平情況下生物絮團可有效凈化水質，提高蝦類生長性能，緩解免疫應激。盧炳國等(2013)研究表明，生物絮團應用于草魚適宜的碳氮比為15∶1，添加碳源的試驗組水質均優于對照組。于哲等(2019)研究認為，黃金鯽養殖水體中最優的碳氮比為20∶1，能有效凈化水質，提高黃金鯽消化酶活性，提高黃金鯽生長速度和飼料利用率。王廣軍等(2016)研究表明，當碳氮比維持在(10～15)∶1時，能有效調節雜交鱧養殖池水質，維持水體良好的生物絮團系統，并且不會影響雜交鱧的生長速度。張明明等(2014)認為，采用生物絮團技術能夠提高異育銀鯽的消化酶活性和非特異性免疫力。

適宜的碳氮比是應用生物絮團技術的關鍵，控制合適的碳氮比具有促進水體中生物絮團的形成、有效凈化水質、提升養殖效果的作用。Asaduzzaman M 等(2010)在對蝦養殖的試驗中發現，水體中額外添加木薯粉，可以提高蛋白質利用率。Carb R 等(2009)發現在羅非魚養殖試驗中添加淀粉，能將換水率從24%降至10%。目前大黃魚育苗中生物絮團技術的研究還未見報道，本文研究不同碳氮比水平對大黃魚育苗水體中生物絮團的形成、作用規律以及對大黃魚苗生長、存活的影響，旨在為生物絮團技術應用于大黃魚育苗、養殖提供參考。

一、材料與方法

1.試驗材料

試驗用魚苗為寧德市鼎誠水產有限公司春季培育的大黃魚苗，體質健康、活力良好，平均規格(22.3±2.2)毫米/尾。培育飼料為大黃魚專用顆粒飼料，粗蛋白質水平≥47.0%、粗脂肪水平≥5.0%，經測算，飼料中的碳氮比為6.25∶1。試驗用碳源為無水葡萄糖，純度99.97%。

2.試驗管理

試驗在寧德市鼎誠水產有限公司三都鎮試驗車間進行，培養設施為玻璃鋼桶，設置3個試驗組和1 個對照組(B0 組)，每組投放大黃魚苗500 尾，試驗周期36 天，每組試驗設3 個重復。飼料中添加葡萄糖作為碳源，使試驗組飼料碳氮比分別為15∶1(B15 組)、20∶1(B20 組)、25∶1(B25 組)。試驗期間不間斷充氧，水溫24～25℃，pH 7.1～8.2。每3 天檢測1 次氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽含量，每5 天測量1 次生物絮團沉降體積(FV)、總固體顆粒懸浮物(TSS)含量值。

3.指標的測定與方法

(1)生物絮團營養指標的測定。試驗結束后，利用200目篩絹網過濾收集水體中的生物絮團，置于烘箱中100℃烘干3 小時，將干燥產物進行營養成分測定。

(2)水質指標的測定。采用WK-SM8-30002T 智能溫控器保持水溫在24～25℃，溶氧采用熒光溶氧測量儀(DO20)實時測定。其他水質指標主要為氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、pH。

(3)絮團指標的測定。總固體顆粒懸浮物測定采用《城市污水懸浮固體的測定》(CJ/T 52－1999)方法，取水樣1 升，使用微孔濾膜抽濾，在烘箱中105℃烘干2 小時后稱量；生物絮團沉降體積測定采用Avnimelech 等(2009)提出的方法，使用1000-1010 型沉淀漏斗取1 升水樣靜置半小時，測定生物絮團沉降體積。

(4)大黃魚苗生長性能測定。試驗結束后，每組取30 尾魚測量全長，計算絕對增長量，統計各組魚死亡情況，計算成活率。計算公式為：

式中，L1、L2分別為t1和t2時的體長；Ni為投放魚苗尾數，Nf為最終存活尾數。

4.數據統計與分析

試驗數據利用WPS Office 表格進行處理，采用“平均值±標準差”表示。使用SPASS 19.0 中獨立樣本t 檢驗對數據進行分析，P＜0.05 為差異顯著。

二、結果

1.不同碳氮比水平對生物絮團形成的影響

各試驗組FV 值隨養殖試驗進行而逐漸上升，在20 天時均達到最高，其中B0 組為15.1 毫升/升，B25 組為87.2 毫升/升，之后試驗組緩慢下降，對照組緩慢上升。碳氮比水平越高的組FV 值越高，試驗結束時，各試驗組FV 值均顯著高于對照組(P＜0.05)。試驗組TSS 含量的變化與FV 趨勢相近，均在20 天時達到最高，之后緩慢下降。對照組TSS 值持續上升。試驗結束時，試驗組TSS 值均顯著高于對照組(P＜0.05)。

2.水質指標的變化

(1)氨氮含量的變化。隨著養殖試驗的進行，各組水體中氨氮含量在9天時均達到最高，之后開始下降，18 天時各組水體中氨氮含量降至4 毫克/升左右；之后對照組氨氮含量逐漸上升，各試驗組氨氮含量在1.5～2 毫克/升波動。試驗結束時，各試驗組氨氮含量與對照組差異顯著(P＜0.05)，但試驗組之間氨氮含量差異不顯著(P＞0.05)。

(2)亞硝酸鹽含量的變化。各組水體中亞硝酸鹽含量均隨養殖試驗進行而上升，15 天后試驗組水體亞硝酸鹽含量趨于穩定，在0.1～0.2毫克/升波動，對照組水體亞硝酸鹽含量一直呈上升趨勢，36天時達到最高，為0.27毫克/升，且與各試驗組差異顯著(P＜0.05)。

(3)硝酸鹽含量的變化。各組水體中硝酸鹽含量隨養殖試驗進行而上升，3 個試驗組上升較慢，36 天時低于4 毫克/升，對照組水體硝酸鹽含量持續上升，33天時達到最高，超過14毫克/升，極顯著高于各試驗組(P＜0.01)。

3.生物絮團的營養成分

各組生物絮團營養成分見表1。各組生物絮團中粗蛋白質水平均低于飼料，試驗組間生物絮團粗蛋白質水平差異不顯著(P＞0.05)，均顯著高于對照組(P＜0.05)。各組間生物絮團粗脂肪水平差異不顯著(P＞0.05)，均低于飼料中粗脂肪水平。

表1 各組生物絮團營養成分

4.不同碳氮比水平對大黃魚生長的影響

至試驗結束，試驗組存活率在75%以上，顯著高于對照組(P＜0.05)。B15 組絕對增長率最高，顯著高于其他3 組；B0 組的絕對增長量高于B20、B25組，但差異不顯著(表2)。

表2 不同碳氮比對大黃魚苗生長的影響

三、分析

1.不同碳氮比水平對生物絮團形成的影響

在水體中添加碳源的目的是為了讓異養細菌可以有足夠的碳源來轉化水體中的氮鹽。試驗中添加了碳源的試驗組在生物絮團的形成速度上明顯高于對照組，并且最終水體中FV 值和TSS 值都顯著高于對照組。說明在大黃魚飼料中添加碳源，起到了促進生物絮團形成的作用。盧炳國(2013)等在草魚養殖研究中發現，生物絮團沉積量和總固體懸浮物總量在28 天時達到最高，之后出現下降。本研究中，生物絮團沉積量和總固體懸浮物總量在20 天時達到最高，同樣出現先上升、后下降的變化，這一方面符合細菌生長曲線(沈萍，2000)，另一方面可能是生物絮團形成后開始對大黃魚苗形成了誘食作用，部分絮團由于大黃魚苗的攝食而消耗掉了。

額外添加碳源形成的生物絮團蛋白質水平較高。Azim M E 等(2008)在羅非魚試驗中形成的生物絮團粗蛋白質水平達到38.41%，高于飼料中24%的蛋白質水平。Carb R 等(2010)在羅氏沼蝦試驗中形成的生物絮團粗蛋白質水平為28%。本試驗中，試驗組形成的生物絮團蛋白質水平達到35%以上，高于對照組的25.41%，明顯低于所投喂飼料45%的蛋白質水平，高于Carb R等(2010)在羅氏沼蝦、略低于Azim M E 等(2008)在羅非魚中的試驗，推測生物絮團中蛋白質水平與養殖動物的代謝特點、碳源種類以及絮團優勢群落組成有關。

2.不同碳氮比水平對水質指標的影響

氨氮是水產養殖動物的代謝產物，養殖水域中氨氮、亞硝酸鹽的積累會對水產養殖動物產生危害。生物絮團技術主要利用異養細菌在碳源充足的情況下可以高效異養化氨氮并產生菌蛋白的特性來凈化水質和節約飼料。Hargreaves J A(2006)認為硝化細菌為自養菌，增殖速度較慢，異養細菌的生長速度是硝化細菌的10 倍。Azim M E 等(2008)研究發現當養殖水體中的碳氮比高于10∶1 時，水體中的生物絮團轉化氮的效率可達0.2 克氮/(天·米3)；在碳源充足的條件下，水體中的微生物可以在5 小時內轉化10 毫克/升氨氮，使養殖水體不產生亞硝酸鹽、硝酸鹽的積累。本試驗中碳氮比高于15∶1的試驗組在經歷前期水質指標的高峰后，與對照組相比均能有效降低水中的氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽含量。碳氮比15∶1是較優的碳氮比例，既可以起到優化水質的作用，又能節約碳源。盧炳國等(2013)在草魚的研究中發現生物絮團沉積量的最高峰出現在28 天時，之后逐漸下降，而王廣軍等(2016)對雜交鱧的研究中發現氨氮和亞硝酸鹽的峰值出現在第5天，之后呈下降趨勢，變化趨勢與本研究結果相似。本試驗中各組硝酸鹽的含量呈緩慢上升變化，與盧炳國等(2013)的研究一致，推測認為在生物絮團系統中存在硝化作用。

3.不同碳氮比水平對大黃魚苗生長的影響

水質指標是影響養殖動物餌料利用效率和健康狀況的重要因素。水體中氨氮達到一定濃度后，容易侵襲養殖動物黏膜，特別是魚鰓表皮和腸黏膜，其次是神經系統，造成養殖動物中毒。氨氮含量過高會明顯抑制魚攝食進而影響魚的正常 生 長(Brinkman S F 等，2009；Foss A 等，2004)。高濃度氨氮還會對魚的組織器官如鰓、肝臟、腎等造成不同程度的損傷(胡毅等，2012)。水體中亞硝酸鹽濃度較高時，可以將魚血紅蛋白中的亞鐵血紅素氧化，形成沒有攜氧能力的高鐵血紅蛋白，降低了血液載氧能力，同時造成魚功能性貧血以及器官的損傷。本試驗中對照組的成活率低于70%，顯著低于試驗組。王廣軍等(2016)對雜交鱧的研究中發現生物絮團組的成活率顯著高于對照組；于哲等(2019)對黃金鯽的研究中發現生物絮團組可以獲得顯著高于對照組的成活率，與本試驗結果一致。本試驗是在不換水的環境中進行，對照組水體中氨氮、亞硝酸鹽不斷積累，對大黃魚苗成活率有明顯影響，而試驗組中的氨氮由于有碳源進行轉化，保持了較低的濃度，提高了大黃魚苗成活率。

生物絮團中含有菌體蛋白，可以作為養殖動物的餌料，提高養殖動物的餌料利用率，促進養殖動物的生長。李朝兵等(2012)認為鳙魚可以有效地利用生物絮團，Putra等(2017)研究表明，采用生物絮團技術可以顯著提高養殖革胡子鲇增重率、特定生長率以及蛋白質效率。本試驗中B15組大黃魚苗絕對增長量顯著高于對照組，與上述研究一致，但B20、B25 組卻沒有表現出比對照組有生長上的優勢。本研究中生物絮團蛋白質水平最高為37.23%，低于飼料中蛋白質水平。因此，本試驗中B20、B25 組大黃魚苗生長速度低于對照組，可能是絮團中蛋白質水平不足的原因造成的。

綜上，在大黃魚育苗的養殖水體中使用生物絮團技術可以有效降低水體中氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽的含量，凈化養殖水質，進而提高大黃魚苗的成活率，碳氮比以15∶1為宜。