A Litopenaeus vannamei, közismert nevén a csendes-óceáni fehér garnéla, egy eurihalin faj, amelyet nagy húshozamáért, erős stressztűrő képességéért és gyors növekedéséért értékelnek. Ez az egyik legfontosabb Kínában tenyésztett garnélarák. Jelenleg Kínában az L. vannamei elsődleges gazdálkodási modelljei közé tartoznak a szabadtéri tavak, a kis üvegházhatású tavak és a magas-szintű tavak. A hazai termelés azonban továbbra sem tudja kielégíteni a piaci keresletet, ezért jelentős importra van szükség. Ezenkívül az olyan modellek gyors terjeszkedése, mint a kisméretű üvegházhatású gazdálkodás, olyan problémákat tárt fel, mint a hiányos műszaki keret, a gyakori járványkitörések és a szennyvíz kezelésével kapcsolatos kihívások. Az erőforrások megőrzését és a fenntartható fejlődést szorgalmazó háttérben az intenzív, hatékony és környezetbarát gazdálkodási modellként elismert Recirkulációs Akvakultúra Rendszer (RAS) az elmúlt években széles körű figyelmet kapott az iparágban.
A RAS ipari módszereket alkalmaz a vízi környezet aktív szabályozására. Alacsony vízfogyasztással, kis helyigénnyel, minimális környezetszennyezéssel rendelkezik, és kiváló-minőségű, biztonságos termékeket eredményez kevesebb betegséggel és nagyobb állománysűrűséggel. Termesztését nagyrészt nem korlátozza a földrajzi vagy az éghajlati viszonyok. Ez a modell magas erőforrás-felhasználási hatékonysággal büszkélkedhet, és magas befektetések és nagy teljesítmény jellemzi, ami kulcsfontosságú utat jelent az akvakultúra-ipar fenntartható fejlődése felé. Jelenleg a L. vannamei hazai tenyésztése a tengerparti területekre összpontosul, elsősorban természetes tengervizet használva. A vízforrások rendelkezésre állása és a környezetvédelmi előírások által korlátozott szárazföldi régiókban jelentős eltérés mutatkozik a kínálat és a fogyasztói kereslet között. A belterületi területeken a mesterséges tengervíz felhasználásával végzett RAS feltárása nagy jelentőséggel bír a helyi piacok ellátása és a regionális gazdasági fejlődés elősegítése szempontjából. Ez a kísérlet sikeresen épített beltéri RAS-t L. vannamei számára szárazföldi környezetben, és sikeres termesztési ciklust hajtott végre. A belvízi L. vannamei tenyésztéshez referenciaként szolgálhatnak a rendszerépítéssel, a mesterséges tengervíz-előkészítéssel és a telepgazdálkodással kapcsolatos módszerek és adatok.
1. Anyagok és módszerek
1.1 Anyagok
A kísérletet a Szecsuán tartomány Leiocassis longirostris eredeti tenyésztelepén végezték. A poszt-L. vannamei lárvát (P5 állapot) a Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd. Huanghua Bázisáról szerezték be, és jó egészségnek örvendtek. A felhasznált takarmány a Tongwei Group Co., Ltd. "Xia Gan Qiang" márkája volt. Fő összetevői a következők voltak: nyersfehérje 44,00 vagy annál nagyobb, nyers zsír 6,00% vagy nagyobb, nyersrost legfeljebb 5,00% és nyershamu legfeljebb 16,0%.
1.2 Mesterséges tengervíz előkészítés
Forrásvízként kútból származó talajvizet használtak. Egymás után fertőtlenítéssel (30 mg/l fehérítőpor, 72 órán keresztül levegőztetve), maradék klór eltávolításával (nátrium-tioszulfát, 15 mg/L) és méregtelenítéssel [Etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA), 10-30 mg/L] kezelték, mielőtt mesterséges tengervíz-készítésre használták volna.
A 8-as sótartalmú mesterséges tengervizet fő összetevőként tengeri sókristályok felhasználásával állítottuk elő; fő összetevői vannak felsorolva1. táblázat. Élelmiszer-minőségű CaCl2-t, MgSO₄-ot és KCl-t használtak a Ca-, Mg- és K-elemek kiegészítésére. Az elkészítést követően élelmiszer-minőségű NaHC03-val 250 mg/l-re (CaCO3-ként) állítottuk be a teljes lúgosságot, NaHCO₃-val és citromsav-monohidráttal pedig a pH-t 8,2-8,4-re állítottuk be.
1.3 RAS konstrukció
1.3.1 Általános tervezési koncepció
A független tervezést integrált alkalmazással ötvözve többlépcsős fizikai kezelés és bioszűrés felhasználásával létrehoztak egy RAS-t az L. vannamei számára. A megfelelő rendszer-működési stratégiákat, vízminőség-beállítási protokollokat és tudományos takarmányozási stratégiákat a garnélarák növekedési igényei szerint valósítottuk meg különböző szakaszokban, a stabil működés, a gazdaságos ráfordítás és a hatékony termelés érdekében.
1.3.2 Fő folyamatfolyamat és műszaki paraméterek
Egy meglévő konténer{0}}alapú haltenyésztési rendszert módosítottak az L. vannamei RAS létrehozására, amely tenyésztartályokból, kompozit héj/részecskegyűjtő berendezésből (három-utas vízelvezetés), bioszűrőből, keringető szivattyúkból stb. áll. A folyamat folyamata a1. ábra.
A rendszer teljes tervezett víztérfogata 750 m³, a vízkezelő rendszer térfogata 150 m³, a effektív tenyésztérfogat pedig 600 m³. A tervezett tenyésztési terhelés 7 kg/m³ volt. A legfontosabb műszaki paraméterek listája a következő helyen található:2. táblázat.
1.3.3 Szerkezeti tervezés
A hat nyolcszögletű tenyésztőtartály két sorban volt elhelyezve. Figyelembe véve a kezelés kényelmét, a környezeti stabilitást és a beruházási költségeket, a tartályok fő szerkezete tégla{1}}beton volt. Méretek a következők voltak: hosszúság 10,0 m, szélesség 10,0 m, mélység 1,2 m, vágott élekkel 3,0 m. A tartályonkénti effektív vízmennyiség 100 m³ volt. A tartály alja lejtős volt (16%) a központi lefolyó felé (2. ábra).
A három-utas vízelvezető berendezés egy központi gyűjtőből (elhalt garnélák, héjak és nagy részecskék számára), egy függőleges áramlású ülepítő gyűjtőből (törött héjak, közepes részecskék, széklet) és egy szifonoldali-lefolyógyűjtő dobozból (finom héjak és kis{2}}részecskék{3}}közeg számára) állt.2. ábra).
A kondicionáló tartály egyik oldalán egy műanyag kefés hordozókeret található, amely összegyűjti és eltávolítja a héjakat és a részecskéket a tartályból. Ebben a tartályban a kalcium, a magnézium, a teljes lúgosság és a pH beállítása elvégezhető. A tartály térfogata 20 m³ volt, a hidraulikus visszatartási idő 0,13 óra.
A keringető szivattyú a kondicionáló tartály másik oldalán volt, egy{0}}fokozatú szivattyúval az energiahatékonyság érdekében. A garnélarák ökológiája és terhelése alapján a recirkulációs sebességet napi 2-6 alkalommal tervezték. A szivattyú áramlási sebessége 150 m³/h, emelőmagasság 10 m, teljesítmény 5,5 kW.
A kefeszűrőt több szűrőzsákkal szerelték fel. A zsákokat csőszerelvényeken keresztül a szűrő bemenetéhez csatlakoztattuk, bilincsekkel rögzítve. A szennyvíz csöveken bejutott a zsákokba. A zacskók polipropilénből (PP) készültek, műanyag ecsettel töltöttek, és hatékonyan elfogták a 0,125 mm-nél nagyobb részecskéket. Az elasztikus közegtartály a tartálytestből (téglalap alakú, 2 m mély), rácskeretekből (a felülettel párhuzamosan) és a keretekre szerelt rugalmas közegből állt (3. ábra). A közeg számos dupla-gyűrűs műanyag gyűrűt tartalmazott poliészter szálakkal, amelyek a tartályban elosztott szálkötegeket alkottak. Működési elve az volt, hogy a közeg elfogása révén lassú áramlású ülepítő hatást hoz létre, és a felületén képződött biofilmet felhasználja a szervetlen nitrogén és foszfor elnyelésére, lebontására és átalakítására.
A bioszűrő tartalmazta a tartálytestet (téglalap alakú, 2 m mély), a levegőztető alkatrészeket és a bio{1}}közeget (4. ábra). A levegőztető egység levegőelosztó csöveket tartalmazott. A levegő felülről lépett be és alulról szabadult ki, teljesen vegyes áramlási mintát hozva létre. A tartályt Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) közeggel töltötték meg. A nitrifikálószer célzott fokozásával és a lúgosság beállításával nagyszámú nitrifikáló baktérium kötődik a közeghez, szerves anyagokat fogyasztva, és eléri az ammónia és nitrit eltávolítását, így nitrifikáló bioszűrőt hoz létre. A bemeneti és kimeneti csövek ellentétes oldalon voltak, a belső falon pedig egy kimeneti szűrővel. Ebben a kísérletben a bioszűrő effektív térfogatát a rendszertenyészet térfogatának 25%-ára állítottuk be, 30%-os tápközeg-töltési arány mellett, K5 táptalaj használatával.
A rendszer levegőztetése kombinált mechanikus és tiszta oxigén módszerekkel. Amikor az oldott oxigén (DO) értéke magas volt, a mechanikus levegőztetés volt az elsődleges: nagy-nyomású örvénylégfúvó és jó-minőségű mikroporózus csövek használata diffúzorként az O₂ átviteli hatékonyság maximalizálása és a zaj csökkentése érdekében. Amikor a DO alacsony volt, tiszta oxigén levegőztetést egészítettek ki: oxigéngenerátor + mikro{5}}buborékos vízpropeller. Az oxigéngenerátor kimenő O₂-koncentrációja 90% feletti, a propellerben lévő nano{8}}kerámia korongon keresztül diszpergálva. Nagy terhelés mellett egy oxigéngenerátor + oxigénkúp kombináció szolgált segédlevegőztetésként, egy nyomásfokozó szivattyú segítségével oxigén{11}}túltelített víz létrehozására a kúpban.
1.4 Vízminőség mérés
Az ammónia és a nitrit (mint N) koncentrációját Aokedan több-paraméteres vízelemzővel mérték. Az összes lebegő szilárd anyagot (TSS) Hach DR 900 multi-paraméteres elemzővel mértük.
1.5 Farm menedzsment és rendszer üzemeltetés
A tárgyalás 2022. augusztus 8-án kezdődött, és 74 napig tartott. Mind a hat harckocsit feltöltötték. Az állomány mérete 961 egyed/kg, sűrűsége körülbelül 403 egyed/m³, összesen 241 800 lárva után. Az etetési gyakoriság napi 6-szor volt, a napi adag a becsült biomassza körülbelül 7,0%-áról (korai) 2,5%-ára (késői) csökkent.
A rendszer keringése a készletezés után 3 nappal -indult, kezdetben napi 2 ciklussal, majd később 4 ciklusra nőtt. A kísérlet elején napi leürítés történt, csak a vízelvezetés és a párolgás miatt elveszett vizet pótolták. Később minden etetés után ürítés következett (1 óra után), a napi vízcsere a korai stádiumú utánpótlás mennyiségének 10%-a alatt volt.
Kezdetben mechanikus levegőztetést (örvényfúvó) alkalmaztak. A későbbi megnövekedett rendszerterhelés miatt mechanikus levegőztetés, oxigéngenerátor + nano-kerámia tárcsa és oxigéngenerátor + oxigénkúp kombinációját alkalmazták.
A tartályokban lévő DO-t, hőmérsékletet, pH-t, ammóniát és nitritet rendszeresen mértük. Megfigyeltük és feljegyeztük a garnélarák növekedését és táplálkozását.
1.6 Adatfeldolgozás és -elemzés
Az adatokat a WPS Office Excel segítségével rendeztük. A grafikonok az Origin 2021 használatával készültek.
A következő képleteket használtuk a vízcsere (R) és a takarmányátalakítási arány (FCR), és a túlélési arány (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
ahol: R a napi vízcsere árfolyam (%/d); V1 a kicserélt víz teljes térfogata (m3); V a rendszer teljes vízmennyisége (m³); t a kultúra napjai (d). FCRa takarmányátalakítási arány; W a teljes takarmánybevitel (kg); Wₜ és W₀ a végső betakarítási tömeg és a kezdeti állománytömeg (kg). RSa túlélési arány (%); S az összes betakarított szám (egyedek); N a raktáron lévők teljes száma (egyedek).
2. Eredmények
2.1 Vízcsere
A próba során a teljes vízcsere 1000 m³ volt, az átlagos napi cserearány 1,8%.
2.2 Ammónia és nitrit
A tartályokban az ammóniakoncentráció 1,3 mg/l alatt maradt (kivéve az 5. napot), a nitrit koncentrációja pedig 1,6 mg/l alatt maradt, mindkettő viszonylag stabil szinten.5. ábra).
A korai szakaszban (az első 15 napban) a tartályban lévő ammónia gyorsan csökkent, míg a nitrit gyorsan nőtt, jelezve a biofilm kialakulását a bioszűrőben és az ammónia nitritté való átalakulását. A középső -stádiumban (15-50 nap), megnövekedett táplálás mellett az ammónia és a nitrit koncentrációja stabil maradt, ami szinkronizált ammónia és nitrit oxidációt jelez a bioszűrőben és stabil rendszerműködést. Az 50. nap után mind az ammónia, mind a nitrit csökkenő tendenciát mutatott, ami valószínűleg a megnövekedett nitrifikációs kapacitásra és egy érettebb rendszerre utal. Ezt nem tudták tovább megerősíteni, mivel a tárgyalás véget ért.
6. ábraazt mutatja, hogy az ammónia trendjei a bioszűrő bemeneti és kimeneti nyílásában hasonlóak voltak, de a görbék közötti rés fokozatosan nőtt, ami az ammónia eltávolításának javulását jelzi. A bemeneti és kimeneti nitritgörbék csaknem átfedték egymást, és nem mutattak általános növekvő tendenciát, ami arra utal, hogy a rendszer a végéig fenntartotta a nitrit oxidációs kapacitását.
2.3 Oldott oxigén és teljes lúgosság
Ahogy az ábrán látható7. ábraA növekvő rendszerterhelés ellenére a kombinált levegőztetési módszerek a tartály DO-ját 6 mg/l felett tartották. Továbbá NaHCO₃ hozzáadásával a teljes lúgosság 175-260 mg/L között maradt.
2.4 Összes lebegő szilárd anyag
A TSS-koncentráció trendjeit a kulcsfontosságú rendszerpontokon a következő ábra mutatja be8. ábra. A függőleges áramlású üledékgyűjtőbe és a szifon oldaldobozába beáramló TSS (a három-utas vízelvezetés része) tükrözte a TSS-trendeket a tartályokban. A teljes TSS fokozatosan nőtt, a középső -késői szakaszokban (a 35. nap után) stabilizálódott, és az egymást követő kezelési szakaszok során csökkenő tendenciát mutatott.
2.5 Gazdálkodási eredmények
A teljes állomány 241 800 poszt{2}}lárva volt, átlagosan 0,52 g-os méretben, 6 tartályban, átlagosan 403 egyed/m³ sűrűséggel. 74 nap elteltével a teljes betakarítás 3012,2 kg, az átlagos méret 15,82 g, az átlagos túlélés 78,75%, az átlagtermés 5,02 kg/m³. A teljes takarmánybevitel 3386,51 kg volt, FCR1.18. A kalkulált költségek (vetőmag, takarmány, egészségügyi termékek, áram, mesterséges tengervíz, fertőtlenítés) összesen 155 870,6 CNY-t tettek ki. A garnélarák értékesítéséből származó bevétel 192 780,8 CNY volt, ami 36 910,2 CNY nyereséget eredményezett a ciklusban.
3. Megbeszélés
Az elmúlt években a RAS a L. vannamei tenyésztésének ígéretes irányává vált. Ez a kísérlet egy RAS-t épített fel, amely tenyésztartályokat, kompozit héj/részecskegyűjtőt, kefeszűrőt, bioszűrőt és levegőztető berendezést tartalmazott, és sikeresen lebonyolított egy beltéri, beltéri gazdálkodási ciklust.
A hagyományos RAS-hoz képest ez a rendszer egyszerűbb. Szerkezetileg kihagyta az olyan berendezéseket, mint a dobszűrők és a fehérjefelszívók, amelyeknek viszonylag magasabbak a fix és karbantartási költségei. Ehelyett egyszerűbb vízkezelő eszközöket használt a részecskék és oldott szennyezőanyagok több-szintű összetett kezeléséhez, így egyszerűbb eljárásokkal és alacsonyabb költségekkel jó vízminőség-ellenőrzést ért el.
A különböző növekedési szakaszokhoz és rendszerterhelésekhez szabott vízminőség-kezelési módszerek alkalmazásával a rendszer 1,3 és 1,6 mg/L alatt tartotta az ammónia és nitrit mennyiségét, a DO értéket pedig 6 mg/L felett, így végül 5,02 kg/m³ hozamot ért el. Ez közel áll a Yang Jing et al. Továbbá a vízkezelő rendszer 1,8%-ra szabályozta az átlagos napi árfolyamot, teljes mértékben kihasználva a tisztítási kapacitást és jelentősen csökkentve a költségeket.
A RAS környezeti előnyöket, termékbiztonságot és kevesebb betegséget kínál. A szállítási korlátok miatt az L. vannamei nagy piaci potenciállal rendelkezik belföldön. A RAS lebonyolítása az L. vannamei számára belföldön igazodik az iparági trendekhez. A jelenlegi szárazföldi garnélarák-tenyésztés elsősorban édesvízi, a hozam és a minőség elmarad a tengeri tenyésztéstől. A mesterséges tengervíz használata ebben a kísérletben részben orvosolta ezt a hiányosságot. A mesterséges tengervíz jelenlegi magas ára azonban szükségessé teszi a RAS-eljárások optimalizálását a nitrogén- és foszforeltávolítás érdekében, hogy lehetővé váljon a víz újrafelhasználása, ami hatékony módja a költségek csökkentésének, és kulcsfontosságú kutatási fókuszt kell képeznie a szárazföldi L. vannamei RAS számára.
FCRfontos mutatója a RAS teljesítményének. Az utolsó FCR1,18 ebben a kísérletben a hagyományos intenzív gazdálkodáshoz hasonlítható. Zárt rendszerként a RAS előnye a bemenetek újrafelhasználása. A vízkezelési kapacitás növelése, pontos táplálkozási stratégiák kidolgozása alapján az F csökkentése érdekébenCRa következő optimalizálási fókusznak kell lennie.