人工基质与生物絮团技术（BFT）联合应用于罗氏沼虾集约化养殖的效果评价

《Aquacultural Engineering》：The associated use of artificial substrates and biofloc system in the intensive culture of Macrobrachium rosenbergii

为解决罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）在传统池塘养殖中资源消耗大、水质易恶化及高密度下生存率低等问题，研究人员在64天的室内试验中，设置了传统（TPS）与生物絮团（BFT）系统，并引入人工基质，系统评估了二者单独及联用对水质、浮游生物组成和虾生长性能的影响。研究结果表明，人工基质能改善水质（降低TAN和NO2--N），BFT系统与基质联用（BFT-S）显著提高了虾的存活率和产量，并增加了原生动物和轮虫的丰度。该研究为罗氏沼虾的可持续集约化养殖提供了新的、有前景的养殖模式参考。

　　

在全球对甲壳类水产品需求不断增长的今天，罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）作为一种重要的淡水经济虾类，其养殖业面临着巨大的挑战。传统的池塘养殖模式，需要广阔的水域面积和大量的水体交换，这不仅消耗了宝贵的水资源和土地资源，而且在追求高产量的集约化养殖过程中，高密度放养往往导致水质迅速恶化。水质恶化会引发氨氮、亚硝酸盐等有害物质积累，增加换水成本和病原体引入的风险，直接威胁虾的健康与存活。更棘手的是，罗氏沼虾本身具有较强的领地性和社会等级行为，在空间有限的集约化养殖环境中，争斗、残食和应激现象频发，进一步限制了其养殖密度和整体生产效率。如何在有限的资源条件下，实现罗氏沼虾的绿色、高效、稳定养殖，成为产业亟待破解的难题。

为了应对这些挑战，水产养殖领域近年来发展出两种备受关注的技术路径。一种是生物絮团技术（Biofloc Technology, BFT），其核心在于通过调控水体的碳氮比（C:N），刺激异养细菌等微生物群落生长，将养殖动物排泄的氨氮等废物迅速同化为微生物蛋白，形成所谓的“生物絮团”。这些絮团不仅能净化水质，其本身富含的蛋白质、脂质等营养成分，还能被具有杂食性或碎屑食性的养殖动物（如罗氏沼虾）摄食，作为补充饲料，从而提高饲料利用率和系统稳定性。另一种是人工基质的应用。在养殖水体中悬挂或放置特定材料（如聚乙烯网片），可以大幅增加养殖系统的表面积。这些基质一方面为虾提供了额外的栖息和庇护空间，缓解因密度过高导致的领地冲突和应激，尤其是在其脆弱的蜕壳期；另一方面，基质表面会附着生长丰富的“周丛生物”（Periphyton），包括藻类、细菌和微型动物，它们能进一步吸收水中的营养物质，改善水质，同时也为虾提供了天然饵料。尽管BFT和人工基质各自在虾类养殖中已显示出积极效果，但将二者结合使用，探索其协同效应，特别是对罗氏沼虾这种特殊行为习性物种在水质调控、浮游生物群落动态及生长性能方面的综合影响，此前的研究尚不充分。为了填补这一知识空白，由Betsi Susana Boada Mata等人组成的研究团队，在《Aquacultural Engineering》期刊上发表了一项严谨的室内对照试验研究。

为了系统探究人工基质与养殖系统（BFT vs. 传统）的单独及联合效应，研究人员设计了一个为期64天的2×2因子试验。核心的关键技术方法包括：1. 试验设计与处理设置：设立了四个处理组，各设三个重复，包括传统生产系统无基质（TPS）、传统生产系统有基质（TPS-S）、生物絮团系统无基质（BFT）和生物絮团系统有基质（BFT-S）。虾的初始放养密度为41尾/平方米。2. BFT系统构建与管理：在BFT和BFT-S组中，通过每日添加糖蜜维持碳氮比（C:N）为6:1，以促进异养细菌生长，形成并维持生物絮团。系统运行期间不换水，仅补充蒸发损失，并利用来自罗非鱼BFT养殖系统的成熟絮团作为接种物。3. 人工基质的应用：使用聚乙烯网片作为人工基质，其总面积相当于池底面积的252%，垂直固定于水层中，以最大化附着表面积。4. 水质与生物群落监测：定期监测水温、溶解氧、pH、总氨氮（TAN）、亚硝酸盐氮（NO₂^--N）、硝酸盐氮（NO₃^--N）等关键水质指标。并在试验初期、中期和末期，系统采集水样、底泥及基质样本，对浮游植物、浮游动物、底栖生物及周丛生物（附着在基质上的生物群落）进行鉴定、计数和分类分析。5. 虾生长性能与生物学评估：试验结束时，测定虾的最终体重、存活率、产量、特定生长率（SGR）等生长指标。此外，还对虾按性别、雄性形态（蓝螯、橙螯、小雄虾）和雌性成熟阶段进行了详细分类，并评估了其健康状况。

3.1. 水质

研究结果显示，所有处理的水温和溶解氧均保持在适合罗氏沼虾生长的范围内。人工基质的引入对水质产生了显著的积极影响。在总氨氮（TAN） 浓度上，有基质的处理组（TPS-S和BFT-S）比其对应的无基质组（TPS和BFT）更低，其中TPS-S的TAN浓度显著低于TPS。这表明基质为氨氧化细菌和底栖微藻提供了附着场所，促进了氨氮的转化和吸收。在亚硝酸盐氮（NO₂^--N） 方面，TPS组的浓度最高，而添加了基质的TPS-S以及两个BFT处理组的浓度均显著更低，显示出基质和BFT系统均能有效促进亚硝酸盐向硝酸盐的氧化。硝酸盐氮（NO₃^--N） 在BFT处理中积累较高，这与BFT系统中持续的硝化作用有关，但其浓度远低于对虾的安全限值。此外，BFT处理组的总悬浮固体（TSS） 和正磷酸盐（PO₄^3-） 浓度均显著高于传统系统，这反映了BFT系统中微生物（生物絮团）的大量繁殖和有机物分解产物的积累，研究后期通过安装沉淀池来管理TSS浓度。

3.2. 浮游生物组成

在浮游植物方面，蓝藻门（Cyanophyta）和硅藻门（Bacillariophyta）是各处理中的优势类群，系统类型和基质的存在对总丰度无显著影响。然而，在周丛植物（附着在基质上的植物群落） 中，硅藻门是底栖周丛生物的优势类群，而蓝藻门是基质上周丛生物的优势类群，证实了人工基质成功促进了附着生物群落的发育。在浮游动物方面，BFT处理组（无论有无基质）的总丰度、原生动物和轮虫的数量均显著高于传统系统处理组。这归因于BFT系统中有机物和细菌密度高，为这些以细菌和有机碎屑为食的微生物提供了丰富的食物来源。在周丛动物（附着在基质上的动物群落） 中，BFT-S组的轮虫占主导地位，而TPS-S组的原生动物占主导，显示了不同系统环境对附着动物群落结构的塑造作用。

3.3. 虾生长

在生长性能上，出现了有趣的“权衡”现象。传统系统处理组（TPS和TPS-S）的虾在最终体重、周增重率（WGR）和特定生长率（SGR） 上均显著高于BFT系统处理组。然而，在存活率上，结果恰恰相反：BFT处理组显著高于传统系统处理组，其中BFT-S处理的存活率高达96.75%，为所有处理中最高。产量则同时受到系统和基质的正向影响，在TPS-S和BFT-S这两个含有基质的处理中产量最高。这表明，虽然BFT系统下单只虾的生长速度略慢，但极高的存活率结合基质的增效作用，最终能获得更高的总生物量产出。饲料转化率（FCR） 在各处理间无显著差异。

3.4. 雄性和雌性虾的分类

对收获的虾进行生物学分类发现，传统系统处理组（TPS和TPS-S）中雌虾比例较高，而BFT-S处理中“性别未定”（体型较小）的个体比例最高，这与该组存活率高、个体生长相对较慢的结果相符。在所有处理中，小雄虾（SM） 都是雄性中的优势形态。具有攻击性的蓝螯雄虾（BC） 在BFT处理中比例最高，橙螯雄虾（OC） 在TPS处理中比例最高，这可能与不同系统的竞争压力有关。此外，TPS-S和BFT处理中不健康（有残缺或坏死迹象）的虾比例相对较高，可能与高密度下的应激有关。

综合讨论与结论，本研究清晰地揭示了人工基质与BFT系统在罗氏沼虾集约化养殖中各自的价值及其协同增效的潜力。结论指出，在两种养殖系统中添加占池底面积252%的人工基质，能有效改善水质，特别是降低总氨氮（TAN）和亚硝酸盐氮（NO₂^--N）水平，并显著提高了虾的产量和存活率。传统生产系统（TPS）在促进个体生长（最终体重、WGR、SGR）方面表现更优，但代价是较低的存活率。相比之下，生物絮团系统（BFT）虽然在个体生长上略有逊色，却能凭借其稳定的水质环境和生物絮团提供的额外食物来源，实现极高的存活率。当BFT与人工基质结合时（BFT-S），不仅存活率达到顶峰，系统内原生动物和轮虫等可作为优质天然饵料的浮游动物丰度也显著增加，形成了一个更复杂、更稳定的微型生态系统。

这项研究的重要意义在于，它通过严格的对照实验，为解决罗氏沼虾集约化养殖中的核心矛盾——高密度、高产出与水质恶化、种内争斗之间的平衡——提供了一套切实可行的“组合拳”方案。研究表明，没有一种“万能”的最优系统，养殖者可以根据生产目标进行选择：若追求单只虾的规格和上市价格，可优先考虑优化后的传统系统（搭配基质）；若追求最高的存活率、系统稳定性和总产量，并倾向于更可持续的、少换水的养殖模式，则BFT系统搭配人工基质是更理想的选择。该研究为罗氏沼虾养殖业的转型升级提供了重要的科学依据和实践指导，展示了通过系统工程技术整合，实现环境友好型高效水产养殖的可能性。当然，研究者也谨慎指出，这些结论基于64天的室内试验，其长期效果和经济可行性仍需在商业化生产规模中进行进一步验证。