循环水养殖系统构建及其在水产养殖学专业实践教学中的应用

刘春胜,郭伟良,顾志峰,万 逸,孙 云

(海南大学 a.海洋生物实验教学中心；b.海洋学院 海口 570228)

循环水养殖系统构建及其在水产养殖学专业实践教学中的应用

刘春胜,郭伟良,顾志峰,万 逸,孙 云

(海南大学 a.海洋生物实验教学中心；b.海洋学院 海口 570228)

水产养殖学是一门应用性和实践性较强的学科.为了扩充水产养殖校内实践教学资源,本研究结合海南热带海洋地域特点和海南高校水产养殖的实际教学需要,规划、设计和构建循环水养殖系统.该系统包括室外储水系统以及贝类增养殖循环水养殖系统、水产养殖动物病害循环水养殖系统和鱼类增养殖循环水养殖系统三个室内独立养殖系统,可承担贝类增养殖学、水产养殖动物病害学、鱼类增养殖学、水产养殖动物营养与饲料学、生物饵料培养及水产动物遗传与育种学6门水产养殖学专业实验课程.为学生提供高水平生产实践训练环境,解决因教学与生产脱节而造成所培养人才职业适应差等问题,确实提高学生实践动手能力.

水产养殖;实践教学;循环水养殖系统

0 引 言

水产养殖学属农林专业,是应用性和实践性较强的学科[1].在专业学习过程中,不仅要掌握基础理论和专业知识,还应具有实践创新能力.实践教学是培养学生创新思维和动手能力的重要手段,有助于提高学生的职业素养和社会竞争力[2-5].然而高水平生产实践环境的缺乏严重制约着水产养殖专业实践教学[6-7].工厂化循环水养殖模式是一种新型的高效养殖模式,其具有高产、高效、资源节约、环境友好等诸多优点,是现代渔业发展的必然趋势[8-9].此外,循环水养殖系统具有节电、节水、节地等特点,因此适于在校内建设.为此,海南大学水产养殖系结合海南地域特色,构建了热带海水循环水养殖系统作为水产养殖学专业校内实训基地,并将其应用于实践教学中,提高实践教学水平.

1 循环水养殖系统的规划、设计与构建

循环水养殖系统由室外储水系统和三个室内独立循环水养殖系统组成,有效养殖水体39-42 m3.

1.1 室外储水系统

室外储水系统由两个20 m3圆形蓄水罐和海水过滤系统组成,该系统能够将原海水处理为符合Ⅰ类渔业养殖标准用水[10],可为贝类增养殖学教学循环水养殖系统、水产养殖动物病害学教学循环水养殖室系统和鱼类增养殖学教学循环水养殖系统三个室内养殖系统提供初级循环用水.

1.2 贝类增养殖学教学循环水养殖系统(图1)

(1)集约化水处理系统:主要用于养殖水体水质处理设备的摆放,共有8套独立的循环水体处理系统,每套系统单独处理所对应的一组(3个)玻璃养殖缸.每套处理系统包括物理过滤设备、生物生化处理及海藻处理设备、蛋白质分离器、紫外线杀菌器和增氧系统.每套水处理系统进水管均可在室外海水储水罐和淡水间转换.

图1 贝类增养殖学教学循环水养殖系统示意图

(2)主体养殖系统:养殖单元8组(分上下两层,每层4组),每组玻璃养殖缸3套,独立进排水,每个养殖缸容量300 L.

贝类循环水养殖系统共计有效养殖水体7-8 m3,主要承担贝类增养殖学的实践教学任务.该养殖系统的构建为近江牡蛎、珍珠贝及砗磲等海南特色经济贝类的室内养殖、繁育提供了条件,保证了贝类实验的顺利开展.

1.3 水产养殖动物病害学教学循环水养殖系统(图2)

共建设了5种不同养殖系统:

(1)养殖系统一:共1套;含6个养殖单元,每个养殖单元含4个玻璃养殖缸(上下2层);每个养殖缸有效水体为120 L,可独立进排水和排污.

(2)养殖系统二:共2套;每套含有养殖缸20个(上下层)、每个养殖缸有效水体为210 L.

(3)养殖系统三:1套;共含10个圆形聚丙烯(PP)养殖桶.每个养殖桶有效水体为400 L,可独立进排水和排污.

(4)养殖系统四:1套;共含3个大型圆形PP养殖槽,每个大型养殖槽有效水体1800 L.

(5)养殖系统五(淡水): 2套标准配置斑马鱼饲养系统,每套饲养系统包含15个8 L全透明聚碳酸酯(PC)养殖盒.水质控制系统包括:UV紫外线杀菌器、数字温控系统+1KW钛金属加热器、超静音增氧系统、T5三基色白光照明系统+不锈钢反光罩,10组自动定时启闭.

水产养殖动物病害循环水养殖系统共计有效养殖水体17-18 m3,主要承担水产动物疾病学的实践教学任务.涉及的5套养殖系统能够承担鱼、虾、贝等多种海南常见海水动物以及模式动物斑马鱼的养殖,可为上述水产动物的病原性微生物分离、鉴定及防治措施实施提供理想场地,保证了相关实验的开展.

图2 水产养殖动物病害学教学循环水养殖系统示意图

1.4 鱼类增养殖学循环水养殖系统(图3)

该循环水系统包括鱼类循环水养殖室、微藻培养室和水产动物营养与饲料养殖室三个部分.

图3 鱼类增养殖学教学循环水养殖系统示意图

(1)鱼类循环水养殖室:共有2种不同的养殖系统

包括2套中型养殖槽养殖系统和1套大型养殖系统.其中每套中型养殖系统由8个中型PP养殖槽,每个养殖槽有效水体为500 L;大型养殖槽养殖系统由4个大型PP养殖槽,每个养殖槽有效水体950 L.

(2)微藻养殖室:

共有3个培养架,分别用做微藻原种保存以及微藻的二级和三级扩大培养.

(3)水产动物营养与饲料养殖室:

该养殖系统由22个162 L的养殖缸组成,并包括1套独立水质处理系统.

鱼类增养殖学、微藻培养、水产动物营养与饲料教学循环水养殖系统共计有效养殖水体15-16 m3,主要承担鱼类增养殖学、水产动物遗传与育种学、生物饵料培养及水产动物营养与饲料相关实践教学任务.该系统构建了适合于海南特色名贵海水鱼类—石斑鱼的养殖系统,能够保证鱼类的正常生长,为养殖鱼类辨别、亲鱼催产、胚胎发育观察及不同配方饲料养殖效果比较等相关实验和实习的开展提供了条件.此外,微藻养殖室能够开展生物饵料培养实验教学中的单细胞藻类的分离和培养,并可为贝类相关实验提供饵料.

2 循环水养殖系统在水产养殖学专业实践教学应用效果

2.1 水产养殖学本科专业实验和实习教学

自2014年养殖系统建成并运行后,该系统已承担了我校水产养殖专业本科生贝类增养殖学、水产养殖动物病害学、鱼类增养殖学、水产养殖动物营养与饲料学、生物饵料培养和水产动物遗传与育种学,6门专业必修课,共计74课时实验课程,以及水产鱼类、虾蟹增养殖学实习,海藻栽培和贝类增养殖学实习和水产动物疾病学实习3门专业实践教学活动,占所有专业实践教学的1/2左右.如图4所示为循环水养殖系统实地设施及实验.从教学效果上,该系统为实验的顺利开展提供了优质的实验动物和实验场地,提高了实验的可操作性和成功率,激发了学生的兴趣.以贝类人工受精及胚胎发育观察实验为例(图5).该实验主要目的是判断贝类性腺雌雄、掌握贝类人工受精技术以及观察贝类受精卵发育过程.受条件限制,传统做法主要是直接购买市场出售的近江牡蛎,然而市售牡蛎生殖腺发育状态较差,性成熟比例仅为50%,很难满足实验要求.此外,因没有专业的养殖设备,胚胎发育实验一般在1 L烧杯中进行,畸形率高达45%.贝类循环水养殖实验室建成后,牡蛎、马氏珠母贝和砗磲贝等均可在该养殖系统中正常生长.在该实验实施过程中,可提前1周从贝类养殖场提前挑选性腺发育良好个体运至实验室暂养,通过控制饵料及光照等条件刺激性腺发育,为实验提供充足优良材料.实验期间,性成熟实验牡蛎高达90%以上.另外,在该养殖系统中,温度、饵料、溶氧等水质因子稳定可控,可为贝类胚胎发育提供稳定的环境,胚胎发育畸形率仅为15%.

图4 部分循环水养殖设施

图5 循环水与传统牡蛎胚胎发育实验对比

2.2 创新实验实施

图6 循环水养殖与传统创新实践优劣比较

为支持学生参与科学研究,强化实践教学环节,学校鼓励本科生依托教师项目、实验室以及实习基地开展创新实验、毕业设计等科研工作[11].我院专任教师研究方向主要包括健康养殖技术、贝类繁育、鱼类繁育、虾蟹养殖、藻类养殖、水生动物营养等.多数项目以鱼、虾、贝、藻等水生动植物为材料,实验实施均需一定的养殖场地.循环水养殖实验室建成前,相关实验工作需在校外教学实习基地(多为合作企业)进行.但校外基地生产和基础条件差,且学生遇到问题不能及时沟通,因此限制了学生的积极性.循环水养殖系统建成后,有效解决了上述问题,学生参与度和积极性显著提高.如图6,通过对2012级和2013级150名本科生调查发现,约70%学生认为循环水养殖系统对他们的创新实践活动有积极促进作用.

自2014年该系统建成后,循环水养殖系统已为3届水产养殖本科生创新实验开展提供了条件,其成果先后2次荣获“创青春”全国大学生创业大赛创业计划竞赛铜奖,荣获2014-2016年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目7项、省级7项.此外,学生以第一发明人获得实用新型专利1项.

3 总结

工厂化循环水养殖系统具有节约资源、环境友好以及产品安全可控等优点,是世界水产养殖业的重要发展方向之一[12-13].学校建成的热带特色循环水养殖系统,已在多门水产养殖专业实验课程教学活动中获得了较好的效果,提高了学生的实践动手能力.我们相信,随着系统运行和管理的不断完善,其将在水产养殖工程技术、养殖水环境化学等更多专业课程实践教学活动中发挥重要作用[14-16].

[1]库夭梅,温小波.水产养殖学专业实践教学改革的探索与思考[J].中国农业教育, 2004(3): 39-40.

[2]赵文,蒲红宇.通过生产实习实现水产养殖学专业理论教学内容的应用型转变[J].中国农业教育, 2008(4): 54-55+38.

[3]黄进强,刘哲,蔡原,等.水产养殖学专业实验与实习教学结合的实践与思考[J].实验室科学, 2011, 14(1): 177-179.

[4]杨道兵,陶鹏,杨秀芹.水产类本科实验教学改革的目标与措施[J].高等农业教育, 2012(8): 64-67.

[5]周述波,贺立静,林伟.植物生理学三位一体教学模式改革探讨[J].琼州学院学报, 2010, 17(5): 82-83+86.

[6]张曼,李文红,程光平,等.面向产业的水产本科卓越人才培养的探索与实践—以广西大学水产养殖专业为例[J].安徽农业科学, 2015, 43(1): 300-302.

[7]刘其根,胡梦红.地方本科院校水产养殖专业学生培养方向的定位与实践—以上海海洋大学为例[J].教育教学论坛, 2015(16): 55-56.

[8]刘鹰.欧洲循环水养殖技术综述[J].渔业现代化, 2006(6): 47-49+38.

[9]Rijn J V.Waste treatment in recirculating aquaculture systems[J].Aquacultural Engineering, 2013(53): 49-56.

[10]中华人民共和国国家标准—渔业水质标准：GB11607-89[J].环境保护, 1989(12): 25-27.

[11]周永灿,陈国华, 陈雪芬,等.热带海洋水产养殖学专业产学研实践教学体系的构建与应用[J].实验技术与管理,2013,30(3): 19-23.

[12]刘宝良,雷霁霖,黄滨,等.中国海水鱼类陆基工厂化养殖产业发展现状及展望[J].渔业现代化, 2015, 42(1): 1-5+10.

[13]郑兴,崔云亮, 姚瑶,等.5种生物滤料挂膜期间氨氮去除效果的比较[J].琼州学院学报, 2015, 22(2): 80-84.

[14]陈京华,胡苗峰,刘金梅.水产养殖工程学教学内容改革[J].考试周刊, 2016(4): 13+98.

[15]王华,杨凤,王伟,等.基于养殖水环境化学研究型实验的本科生创新能力培养[J].实验室科学, 2013,16(6): 174-175+179.

[16]史云峰,赵牧秋.浅析生态学专业学生创新创业能力培养体系的构建[J].琼州学院学报, 2014, 21(2): 121-124.

(编校：何军民)

Recirculating Mariculture System—its Establishment and Applicationon Undergraduate Practice Teaching in Aquaculture

LIU Chun-sheng, GUO Wei-liang, GU Zhi-feng, WAN Yi, SUN Yun

(a.Central Laboratory of Marine Biology；b.College of Marine Science, Hainan University, Haikou 570228, China)

Aquaculture science is a subject with eminent character of application and practice.In order to enlarge the intramural practice teaching resources of aquaculture science, the recirculating mariculture system which is based on the characteristic of tropical marine areas of Hainan and oriented to the demands of teaching was designed and constructed.The recirculating mariculture system, including outdoor storing water system and aquaculture farming system, was used for shellfish aquaculture and aquatic animal diseases teaching, and for culture and enhancement of fish.The system can be used in 6 kinds of experiment courses, including Shellfish Aquaculture, Aquaculture Animal Disease, Fish Aquaculture, Aquatic Animal Nutrition and Feed Science, Live Food Cultivatology, Genetics and Breeding of Aquatic Animals.Consequently, the system provides students with high-level experiment and practice settings, resolving the poor adaptation of student due to the conflict between teaching and product demands, and enhancing students’ hands-on ability.

aquaculture science; practice teaching; recirculating mariculture system

格式：刘春胜,郭伟良,顾志峰,等.循环水养殖系统构建及其在水产养殖学专业实践教学中的应[J].海南热带海洋学院学报,2017，24(2)：124-128.

2017-03-10

海南省自然基金项目(20163054)

刘春胜(1984-),男,山东潍坊人,海南大学海洋学院讲师,硕士,研究方向为热带海洋贝类养殖技术.

孙云(1985-),女,山东烟台人,海南大学海洋学院教授,博士,研究方向为鱼类病原微生物防治.

S969

A

2096-3122(2017) 02-0124-05

10.13307/j.issn.2096-3122.2017.02.24