循环水养殖系统构建及其在黄颡鱼苗种培育中的应用

闵 瑞，梅 洁，徐 江，郭稳杰

（1.华中农业大学水产学院，武汉 430070；2.武汉百瑞生物技术有限公司，武汉 430070）

黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）隶属鲶形目（Siluriformes）鲿 科（Bagridae）黄 颡 鱼 属（Pelteobagrus），因肉质鲜美细腻、无脊间刺，受到广大消费者的欢迎，成为中国主要的淡水鱼特种养殖品种之一［1，2］。截至2020 年年底，中国淡水鱼养殖产量已达3 088.89 万t，其中黄颡鱼产量达56.55 万t，较去年同比增长2.85 万t，增长幅度为5.31%，在全国主要淡水养殖鱼类中排前列。目前，中国水产养殖工业化水平低，设施设备薄弱，多数繁育场一般只配备简易的厂房、鱼池、充气设备、进排水设施等生产所需的最基本条件，少有对苗种管理、生产、质量等实施监测和调控。导致鱼苗存活率很低，鱼苗损失严重［3］。并且，随着养殖产量的增加，养殖业对水资源无节制利用，导致养殖废水不断增多，使中国水产养殖产业面临一系列水污染与养殖产量之间的矛盾［4-6］。因此，亟待研究开发工厂化循环水繁育系统，使工厂化循环水养殖技术成为水产苗种培育及养殖的主要生产方式，从而解决水污染与养殖产量之间的矛盾，促进水产养殖业持续健康发展。

循环水养殖系统（Recirculating aquaculture systems，简称RAS）通过过滤、去味、去除氨氮、CO2去除、增氧、紫外杀菌消毒等，将养殖系统中的饵料残渣及代谢产物在线去除，从而实现养殖水体不断循环利用，是一种高效、资源节约的水产养殖系统［7，8］。循环水养殖系统作为一个封闭的循环系统，受天气和环境影响较小，可实现高密度养殖，同时还可对养殖过程中的各项水质指标进行有效控制，实现养殖污水的低排放或者零排放，大大降低养殖业对环境的污染程度，且养殖环境稳定能够实现养殖全过程的健康管理［9，10］。循环水养殖系统符合国家节能减排的发展战略，符合水产养殖可持续发展的战略方针，因此工厂化循环水养殖是水产养殖未来的发展方向，也是渔业现代化的重要标志［11，12］。目前，工厂化循环水养殖模式主要在海水养殖地区有一定范围的推广应用，在淡水鱼养殖方面的研究应用较少。本研究结合淡水养殖的特点，规划、设计并构建了一套循环水养殖系统，并研究其在黄颡鱼苗种培育中的应用。

1 材料与方法

1.1 循环水养殖系统的规划、设计与构建

根据淡水鱼养殖特点，本研究规划、设计并在百瑞生物技术有限公司构建了一套循环水养殖系统。该系统总面积1 350 m2，共设置了1 套源水处理系统和4 套独立的循环水系统，每套独立循环水系统包括1 个亲鱼池、2 个孵化桶、1 套苗种培育系统和8 个养殖池。循环水系统模拟图如图1 所示。

图1 循环水系统模拟图

1.2 源水处理系统的构建与应用

养殖车间用水采用地下井水，由于地下井水含有铁、锰等金属离子，系统需对源水进行处理。地下井水先经臭氧强氧化处理，再通过喷淋的方式流到曝气池，流入曝气池的井水还需经过至少0.5 h 的曝气，这样可以将水中的金属离子以氢氧化物絮状物的形式沉淀，然后再经砂滤池粗过滤和无阀砂滤细过滤，确保进入车间的每一滴水都能达到养殖水的要求。

1.3 苗种培育系统

苗种培育系统共构建4 套，每套系统含8 个圆形聚丙烯（PP）养殖桶，每个养殖桶有效水体为400 L，可独立进行排水和排污。

1.3.1 功能说明 养殖污水经旋污器初步去污后汇合至微滤机，经微滤机过滤、CO2去除、生物滤池去除氨氮、紫外线杀菌消毒、增氧后，再回到养殖池；养殖水按上述工艺流程（图2）不断循环，同时，根据实际养殖工艺的需要，每天定期补充适量新水。

图2 苗种培育系统工艺流程

1.3.2 系统特点 系统均采用模块化、集成化设计，既节约空间成本，又增加了设备的美观效果。系统自动化程度高，可靠性好，运行过程实现无人值守，主要表现为以下几点：①微滤机过滤、反冲洗与蛋白分离器的泡沫冲洗等功能的实现都采用全自动化运行，可节约人力、物力；②溶解氧、水温等重要参数可以在显示屏上实时观察，并具备自动报警功能；③系统内缺水时能够自动打开补水阀及时补水；④通过触摸屏可以对系统负载进行设置与调节。

1.4 调温系统的研发与应用

该调温系统为车间提供养殖水温度调控和车间室内温度调控，养殖水温调控按照生产工艺要求每小时提供20 m3的30 ℃热水，以确保车间生产需求。

系统采用水源热泵机组为车间养殖水提供热源的同时为空调系统提供冷热源，热泵机能效比（COP）设计为6。该系统采取全自动控制方式，系统自动控制各电动阀门，对水位、水温、空调状态实现自动控制，完全无人值守。

系统对设备的安全状态进行实时监控，确保出现安全问题时能够及时报警、停机。该系统采用3台压缩机，实现并联运行的同时又可独立控制，以确保生产安全。

1.5 养殖与投喂方法

试验采用黄颡鱼全雄1 号鱼苗，养殖在苗种培育系统的圆形桶中，养殖密度为1.5 万尾/m2。

工厂化循环水黄颡鱼育苗系统饲喂策略。试验投喂团状饲料，由甲鱼粉料与黄颡鱼粉料合成，比例按照1∶1进行配制；日投喂3次，时间为7：00、15：00、22：00，投喂间歇少量补充投喂，采取少量多次饲喂策略；投喂量设定为80%饱食，具体投喂量根据苗种摄食情况而定，采取定时不定量投喂策略；每日9：30对各试验缸进行吸污处理，保证系统水质清洁。

1.6 样品采集与检测指标

试验结束后，停止喂食，12 h 后每桶取50～100条鱼，称重并计数，从中取20 条中等偏上大小的黄颡鱼于5 mL 试管中，样品-20 ℃保存待测。主要指标与测定方法如下。

成活率=试验结束时鱼尾数/试验开始时鱼尾数×100%

日成活率=当天的活鱼数/前一天的活鱼数×100%

鱼均体长（mm）=鱼均末体长-鱼均初体长

鱼均增重（GW）=鱼均末重-鱼均初重

增重率（WGR）=鱼均增重/鱼均初重×100%

日增重（ADG）=鱼均增重/试验天数

鱼均采食量=（总投喂量-总残饵质量）/尾数

悬浮物、COD、CO2等在正式试验前和试验结束前分别监测。

用Excel 和SPSS 22.0 软件对数据进行统计分析和作图。

2 结果与分析

苗种培育初期每日换水30%，4日龄后开始微循环，循环量为150%。每日进行氨氮、亚硝酸盐测定，根据测定结果利用淡水小球藻调控水质。在培育期间，各水质参数比较稳定，溶解氧DO在5.0～7.0 mg/L，

pH 7.5～8.5，NH4+-N 的 变 化 范 围 为0.2～0.8 mg/L，NO2-N 的变化范围为0.05～0.15 mg/L。

黄颡鱼苗种培育期间水温始终维持在28～29 ℃。试验开始用轮虫和卤虫交替进行投喂，每日5～6 次；4 日龄增加投喂桡足类及枝角类；6 日龄开始投喂配合饲料；8 日龄开始投喂团状料（黄颡鱼粉料及甲鱼饲料）及配合饲料。8～10 日龄仔鱼成活率在95%以上；至16 日龄，稚鱼全长2.5 cm，体重0.14 g（图3 和图4），成活率在80%以上；18 日龄后，开始投喂黄颡鱼浮性饲料（规格为0.6～0.8 mm）。

图3 黄颡鱼鱼种在循环水养殖系统中的体长变化

图4 黄颡鱼鱼种在循环水养殖系统中的体重变化

3 小结与讨论

3.1 苗种微循环培育及幼鱼养殖系统

养殖池的流速、水位、充氧方式、中心管护苗网等均可调控，以满足苗种和幼鱼生长发育不同时期的水环境需要。并配备了独立的流水养殖进水管路，可满足育苗初期静水养殖需要。水位调节装置可实现在0.3～1.0 m 水位任意调节。

3.2 黄颡鱼养殖结果

在黄颡鱼苗种培育过程中，工业化循环水处理系统运行稳定，处理后的水质达到鱼苗生长要求。卵黄苗暂养密度达10 万尾/m2以上，仔鱼（8～20 mm）平均培育密度达1.5 万尾/m2，试验系统从水花（约9 mm）至夏花（约30 mm）阶段，苗种成活率在80%以上，而大多数养殖户在此阶段苗种成活率只有20%～30%，仅少数养殖户达50%～60%［13］。苗种成活率的提高在一定程度上能解决养殖户黄颡鱼养殖“发花”（鱼苗下塘）成活率不高的问题。

采用热泵系统不仅比采用锅炉降低运行成本，同时通过自动控制降低了人工费用，更重要的是避免了锅炉的空气污染，达到节能减排的目的。

国家中长期渔业科技发展规划（2006—2020年）的六大创新方向之一是渔业节能减排技术与重大装备开发，而工厂化循环水养殖模式是以养殖用水净化后循环利用为核心特征，节水、节电、节地，符合当前形势下国家提出的节能减排、循环经济、转变经济增长方式以及渔业科技发展规划的战略需求。虽然循环水养殖有诸多优点，但是目前循环水养殖系统的应用多在沿海地区进行海水养殖，本研究设计并构建了以黄颡鱼为例循环水系统，为淡水名优鱼类暨大规格苗种培育和高品质精准养殖于一体的现代种业示范基地奠定了基础，也为中国淡水鱼养殖步入工业化循环水养殖的现代渔业提供新的思路。