生物絮团辅助下零换水长期培养的褶皱臂尾轮虫大规模生产及其在真鲷仔鱼培育中的应用

《Aquaculture》：Bioflocs-assisted mass culture of Brachionus plicatilis under prolonged zero-water exchange and its application to Pagrus major larviculture

本研究针对轮虫大规模培养中非离子氨(NH3)毒性和生物污染物导致的系统不稳定问题，通过29天实验评估了生物絮团(BF)在零换水条件下对褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)生产的促进作用。结果表明，BF×ZE处理组轮虫密度达到226-434 ind./mL，显著高于对照组，并能有效控制纤毛虫污染(7-25 vs 421-531 ind./mL)。BF通过硝化单胞菌(Nitrosomonas nitrosa)和绿弯菌门(Chloroflexota)细菌的氨氧化作用显著降低TAN和NH3浓度。将BF培养的轮虫投喂真鲷(Pagrus major)仔鱼14天后，其存活和生长未受负面影响。该研究为水产育苗提供了一种节水、低成本的轮虫稳定生产新策略。

　　

在水产养殖领域，轮虫作为海洋鱼类仔鱼的重要活体饵料，其稳定供应直接关系到育苗成败。然而，传统轮虫大规模培养面临诸多挑战：高密度养殖条件下，未摄食的饵料和轮虫代谢废物不断积累，导致非离子氨(NH₃)浓度升高，对轮虫产生毒性作用；同时，富营养化的水体环境极易滋生纤毛虫等生物污染物，与轮虫竞争食物和空间。为解决这些问题，养殖户通常采用频繁换水的批次培养法或投资高昂的循环水养殖系统(RAS)，前者劳动强度大，后者成本高昂。因此，开发一种低维护、成本效益高的轮虫稳定培养技术，对水产养殖业的可持续发展具有重要意义。

近期发表于《Aquaculture》的研究论文提出了一种创新解决方案。由长崎大学Mary Anne E. Mandario领衔的研究团队，探索了生物絮团技术(BFT)在轮虫大规模培养中的应用潜力。生物絮团技术以其通过微生物活动原位改善水质、减少换水需求的特性，在虾类和淡水鱼类养殖中已取得成功，但其在海洋轮虫和鱼类仔鱼培养中的应用尚属探索阶段。

研究人员通过两个关键实验验证其假设。首先进行了为期29天的褶皱臂尾轮虫大规模培养实验，设置三种处理：定期换水(WE)、零换水(ZE)以及生物絮团+零换水(BF×ZE)。随后，评估了用BF培养的轮虫投喂真鲷仔鱼，并在饲养水中添加BF对仔鱼14天存活和生长的影响。研究运用了细菌16S rRNA基因测序分析BF的微生物群落结构，并通过PICRUSt2软件预测了硝化功能基因的丰度。水质参数（如溶解氧、pH、温度、盐度、总氨氮TAN和NH₃浓度）被定期监测。轮虫密度、带卵雌体比例、纤毛虫密度以及仔鱼的存活率、体重、体长、形态指标等均被详细记录和分析。

细菌群落结构及硝化酶基因

对所用BF的细菌群落分析显示，其主要由假单胞菌门(Pseudomonadota, 38%)、绿弯菌门(Chloroflexota, 20%)、浮霉菌门(Planctomycetota, 15%)和拟杆菌门(Bacteroidota, 6%)组成。尽管已知的氨氧化细菌(AOB)硝化单胞菌(Nitrosomonas nitrosa)相对丰度仅为0.17%，但功能基因预测表明BF中含有编码氨单加氧酶(AMO)的amoCAB基因、羟胺氧化酶(HAO)的hao基因以及亚硝酸盐氧化还原酶(NXR)的nxrAB基因，提示BF具备完整的硝化潜力。

轮虫种群生长动态、生长率和体型

BF×ZE处理组的轮虫在经历约4天的较长延滞期后，进入指数生长期，并在第24至27天达到峰值密度(418-434 ind./mL)，显著高于WE和ZE处理组(69-131 ind./mL)。WE和ZE处理组则在第13天左右进入平台期。BF×ZE处理组的轮虫生长率(r)在培养后期(第15-29天)显著更高。然而，BF×ZE处理组的轮虫体型（甲壳长和宽）显著小于ZE处理组，可能与高密度下的食物竞争有关。

不同培养条件下带卵孤雌生殖雌体

培养初期(第8-11天)，BF×ZE处理组的带卵雌体比例较高。但在培养后期(第21-29天)，其带卵雌体比例(5-8%)显著低于WE和ZE处理组(7-22%)，这可能是高种群密度下生殖投入调整的结果。

TAN和NH₃浓度的变化

BF×ZE处理组成功将NH₃浓度维持在较低水平（第29天为0.08 mg/L），而ZE和WE处理组的NH₃浓度在第29天分别升至11.20 mg/L和6.56 mg/L。这表明BF中的微生物，特别是N. nitrosa，有效去除了水中的氨氮。

pH值的变化

BF×ZE处理组的pH值(7.10-8.02)在整个培养期间显著低于WE(8.19-8.76)和ZE(8.14-8.82)处理组，这与硝化过程产酸有关。

纤毛原生动物的密度

从第21天开始，BF×ZE处理组的纤毛虫密度(7-41 ind./mL)显著低于ZE处理组(228-469 ind./mL)和WE处理组(81-158 ind./mL)，表明BF能有效抑制纤毛虫的增殖。

真鲷仔鱼的存活和生长性能

投喂BF培养的轮虫并在BF补充的水中饲养的真鲷仔鱼，其14日龄存活率、干重、生物量和条件因子与对照组均无显著差异。其中，SV12+BF×BF处理组的存活率有更高趋势(60.83%)且变异系数更低，表明BF可能有助于提高饲养稳定性。轮虫的脂肪酸分析显示，BF培养并未改变其营养价值。

本研究得出结论，在轮虫大规模培养开始时单次接种BF，能在长达29天的零换水条件下，通过其特有的微生物群落（尤其是N. nitrosa和绿弯菌门细菌）有效调控水质，显著降低TAN和NH₃浓度，并抑制纤毛虫污染，从而显著提高轮虫的生产效率。此外，将BF培养的轮虫用于海洋鱼类（真鲷）仔鱼培育是可行的，且未观察到负面影响。这项研究为水产育苗业提供了一种简单、经济且环保的轮虫高密度稳定培养新方法，减少了水资源消耗和劳动强度，对促进水产养殖的可持续发展具有重要实践意义。未来研究可进一步探讨BF在海洋鱼类幼虫消化酶活性促进等方面的潜在作用。