從原理到應(yīng)用，全面解析生物絮團技術(shù)的無限潛力
發(fā)布時間:2024-02-21
生物絮團的定義：
在生物絮團系統(tǒng)中，通過人為的可控條件養(yǎng)殖池內(nèi)的異養(yǎng)細菌和藻類形成絮團，魚蝦排泄物可被微生物吸收轉(zhuǎn)化成菌體蛋白，因此可有效去除養(yǎng)殖水體中的污染物，該技術(shù)主要取決于異養(yǎng)菌的大量繁殖。
核心技術(shù)內(nèi)容為:在一個相對封閉的系統(tǒng)中，徹底清除養(yǎng)殖系統(tǒng)的一切生物，特別是病原生物及病原的生物，然后重新構(gòu)建定性定量的藻類、微生物群落，養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)水循環(huán)使用，極少補充系統(tǒng)外水源防止病原的傳入。
這些理論和技術(shù)也為實現(xiàn)全人工繁育技術(shù)體系，特別是為種蝦培育的高健康發(fā)育體系提供了技術(shù)儲備。
生物絮團技術(shù)的特點
生物絮團技術(shù)較早廣泛應(yīng)用于城市污水處理，1989 年朱學(xué)寶等發(fā)現(xiàn)細菌絮凝體中的異養(yǎng)微生物不僅是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，也是食物鏈中的生產(chǎn)者。
1999 年以色列科學(xué)家Avnimelech 通過向養(yǎng)殖水體中添加有機碳調(diào)解 C/N 比至20:1時，能有效促進微生物形成生物絮團，達到維持養(yǎng)殖用水水質(zhì)穩(wěn)定的效果，系統(tǒng)的提出了養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物絮團反應(yīng)機制理論。
生物絮團技術(shù)通過人為的調(diào)控水體中的 C/N 比來促進異養(yǎng)細菌的大量的繁殖，根據(jù)Avnimelech 推算的公式，當(dāng)C/N 達到20 時才可完全去除水體中的無機氮。
養(yǎng)殖水體中的氨氮等有害物質(zhì)主要來自于大量的殘餌和排泄物，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖系統(tǒng)中由于C/N 低無法滿足異養(yǎng)微生物的繁殖，僅有 7%的無機氮被同化吸收。
如果通過向養(yǎng)殖水體中添加有機碳提供給異養(yǎng)細菌碳源，異養(yǎng)細菌就可以有效同化水中的無機氮，用以繁殖和轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，細菌經(jīng)絮凝作用形成絮團被對蝦攝食，實現(xiàn)餌料的二次利用。
有益菌的調(diào)控
生物絮團技術(shù)中占優(yōu)勢的微生物應(yīng)該具備以下條件:
首先這些細菌不能為致病菌或潛在病原菌，不會危害養(yǎng)殖生物的健康；
其次這些細菌能夠達到去除水體中污染物的效果；
最后這些細菌應(yīng)為異養(yǎng)細菌。
為了補充有效微生物種群，可以對養(yǎng)殖水體添加益生菌，養(yǎng)殖池可利用的益生菌有數(shù)十種，比較典型的益生菌之一是枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)，它生命力極強，對環(huán)境適應(yīng)能力強，不易變異，胞外酶系多，生理代謝產(chǎn)物無毒。
同時該菌種具有生理代謝旺盛，繁殖速度快，并產(chǎn)生大量的胞外酶類的功能，可同化、吸收掉水體中殘餌和動物排泄物等大分子有機質(zhì)分解產(chǎn)生的有害物質(zhì)。
大分子有機物被分解為小分子的有機酸、氨基酸、胞內(nèi)產(chǎn)物等物質(zhì)，同時也為水體中其他微生物細菌、藻類等提供營養(yǎng)。
提高 C/N 比值
微生物是自然界水體中廣泛存在的生物種類，它們對促進水環(huán)境中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，維持水生態(tài)的平衡具有重要的作用在養(yǎng)殖過程中。
水體中 C/N 比值會隨著養(yǎng)殖進程降低，而低 C/N 比值會抑制異養(yǎng)細菌的生長。
因此養(yǎng)殖過程中需要人為添加有機碳源，提高水體中的 C/N 比值，促進水體中異養(yǎng)細菌的繁殖，將水體中氨氮等養(yǎng)殖排泄物同化成細菌自身成分，養(yǎng)殖生物通過攝食菌體蛋白，達到促進營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、調(diào)控水質(zhì)、降低飼料系數(shù)、提高養(yǎng)殖生物成活率的作用。
碳源添加種類
用于碳菌調(diào)控技術(shù)所需的碳源主要考慮如下因素:
一是可以被快速利用的簡單碳水化合物，例如糖、淀粉、糖蜜等。
其優(yōu)點是反應(yīng)速度快，不足之處是需要不斷的添加，以保證基本需要和循環(huán)利用。
二是復(fù)合的碳水化合物，例如木薯粉、纖維素、谷類。
此類碳源需要首先由微生物分解為小分子才能被利用，優(yōu)點是穩(wěn)定、持久，不足之處是被微生物利用的過程時間長，反應(yīng)慢，容易積累沉淀在池底造成二次污染。
充足的溶氧
采用碳菌調(diào)控技術(shù)的養(yǎng)殖池塘水體中要有足夠的氧氣，其作用一方面是保持水體中高濃度的溶解氧，以滿足各種生物的需求，另一方面起到混合池塘水體的目的，使水體循環(huán)流動，讓營養(yǎng)物質(zhì)、浮游動植物、細菌達到一個動態(tài)的平衡。
隨著池塘中外來有機碳源的增加，有機物質(zhì)就會增多，此時異養(yǎng)生物利用有機物質(zhì)，并同時消耗大量的氧氣，所以在以碳菌調(diào)控技術(shù)為基礎(chǔ)的養(yǎng)殖過程中要保持足夠的溶氧。
國內(nèi)外研究進展
1999年以色列的 Yoram Avnimelech，系統(tǒng)地提出了養(yǎng)殖水體內(nèi)的 C/N 比例養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控作用的反應(yīng)機制,理論依據(jù),開創(chuàng)了該技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)先河。
Andrew 等研究表明，生物絮團養(yǎng)殖系統(tǒng)能顯著提高單個對蝦的重量。
ManecasBaloi 研究發(fā)現(xiàn)隨著光照的增加南美白對蝦的產(chǎn)量增加，通過測量水體中的藻類推斷出藻類是生物絮團中不可缺少的組成部分。
鄧應(yīng)能等研究發(fā)現(xiàn)在添加飼料投喂量的77%的蔗糖可有效降低水體中氨氮的濃度。
以細菌為基礎(chǔ)的絮狀物可以作為餌料源，提供部分營養(yǎng)，補充配合飼料不足的營養(yǎng)，從而間接提高了對蝦對飼料蛋白質(zhì)的利用率。
不但許多人在實驗室證實了這個結(jié)論，而且在生產(chǎn)性對蝦養(yǎng)殖池，餌料氮的利用率為 39%，遠高于常規(guī)的養(yǎng)蝦池的 15-25%。
岳強等在生物絮團對中華鋸齒米蝦生長及水質(zhì)的影響中研究發(fā)現(xiàn)生物絮團能夠維持相對良好的養(yǎng)殖水質(zhì)，水體的酸堿度一直穩(wěn)定地保持在適合生物生長的范圍之內(nèi)，而且實驗組蝦池的米蝦存活率和增重率均明顯高于對照組。
生物絮團已經(jīng)被證實可以起到降低養(yǎng)殖水體中的氨氮、減少換水量甚至是零交換水、提高餌料系數(shù)等作用。
來源 | 水產(chǎn)研究社
