综述:室内养殖系统中凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)循环水养殖系统(RAS)和生物絮团技术(BFT)的系统分析

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Aquacultural Engineering 3.6

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  本文聚焦室内凡纳滨对虾养殖,对比循环水养殖系统(RAS)和生物絮团技术(BFT)。分析两者在效率、可持续性、经济可行性等方面的优劣,探讨面临的挑战,提出未来研究方向,为可持续养殖提供参考,值得相关领域关注。

  

引言


水产养殖是对鱼类、贝类、海藻等水生生物的养殖活动。从 2001 年到 2018 年,其平均年增长率达 5.30%,已成为全球增长最快的食品生产部门。凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)因消费者需求大、适应颗粒饲料、市场价值高且耐盐范围广,在多个国家广泛养殖,是全球养殖最广泛的甲壳类动物,占全球甲壳类水产养殖产量的 53%。

然而,凡纳滨对虾养殖面临诸多挑战。疾病管理困难,如台湾 1987 - 1988 年、厄瓜多尔 2000 年因病原微生物导致产量大幅下降。传统使用抗生素控制疾病的方法不仅效果不佳,还会引发微生物耐药性,且抗生素残留会影响人体健康。同时,废水处理、饲料原料短缺、优质种质资源获取受限等问题也亟待解决。此外,全球水资源短缺问题日益严重,迫切需要节水、高效且环保的养殖系统。

循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture Systems,RAS)通过外部生物过滤器、固体过滤器和紫外线消毒等方式,循环利用水,维持稳定的养殖环境,减少用水和环境影响,全年可控养殖,还能提高养分循环、控制疾病等。生物絮团技术(Biofloc Technology,BFT)则利用有益微生物将养殖废物转化为富含蛋白质的絮团,刺激凡纳滨对虾的免疫反应,提高其消化酶活性和免疫力,成本效益高且环保。

文献检索与筛选


本研究遵循 Xiao 和 Watson(2019)的建议,采用系统全面的文献综述方法,依据 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta - Analyses)框架,在 Scopus 和 PubMed 两个数据库进行检索,确保综述过程的透明性和科学性。

RAS 和 BFT 的发展简史


RAS 的基础研究始于 20 世纪 50 年代的日本,距今已有 65 年以上的历史,但目前仍处于发展早期。近 40 年来,RAS 不断发展,相关技术如鱼菜共生技术也在持续研发。20 世纪 70 年代,德国的实验证明了其可行性。BFT 作为一种创新的水产养殖方法,近年来在提高养殖效率、生物安全性和废水循环利用方面发挥了重要作用。

RAS 和 BFT 的优势、劣势、成本及应用比较


RAS 是基于陆地的高度可控系统,利用机械和生物过滤维持最佳水质,适合缺水地区或排放法规严格的区域,可实现高密度养殖。但 RAS 需要大量的初始投资和运营成本,依赖先进设备,且能耗较高,在发展中国家应用受限。

BFT 通过有益微生物增强凡纳滨对虾的免疫力,促进生长,提高饲料转化率,降低养殖成本,且环保。然而,BFT 系统中微生物平衡较难维持,水体透明度较差,对养殖管理技术要求较高。

RAS 和 BFT 面临的挑战


RAS 主要应用于发达国家,其设备昂贵,安装和运营成本高,需要专业的技术人员进行操作和维护。BFT 在实际应用中,微生物群落的稳定性和活性受多种因素影响,如碳源种类和 C:N 比,这增加了养殖管理的复杂性。

RAS 和 BFT 的未来建议


虽然 RAS 和 BFT 面临挑战,但技术的进步为克服这些障碍提供了可能。未来应加强对物联网(IoT)、人工智能(AI)、大数据、云计算、5G、自动识别系统、高分辨率卫星图像、机器学习、原位传感器网络和机器人等现代技术的应用研究,将其整合到 RAS 和 BFT 系统中,提高系统的智能化和自动化水平,降低成本,提高养殖效益和可持续性。

结论


RAS 和 BFT 为室内凡纳滨对虾养殖提供了可行的选择,各有优劣。选择哪种系统取决于管理经验、生产目标和可用资源等因素。未来研究需要关注商业规模应用的监管框架,评估对环境和人类健康的长期影响,优化系统设计和操作参数,以实现 RAS 和 BFT 在凡纳滨对虾养殖中的最佳应用。

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