Vaxtarárangur og vatnsgæðastýringartækni ferskvatnsfiska í endurrásareldiskerfi
Með stöðugri aukningu á aukningu í fiskeldisiðnaði og sífellt strangari umhverfisverndarkröfum, standa hefðbundin fiskeldislíkön frammi fyrir fjölmörgum vandamálum eins og umhverfismengun, sóun á vatnsauðlindum og minnkandi vörugæði. Recirculating Aquaculture System (RAS), sem ný tegund af fiskeldisaðferðum, hefur kosti þar á meðal vatnsvernd, landsparnað, mikla þéttleika, umhverfisstýranleika og minni losun affallsvatns. Það er í takt við núverandi stefnumótandi kröfur á landsvísu um hringlaga hagkerfi og orkusparnað og minnkun losunar, sem táknar mikilvæga stefnu fyrir umbreytingu og þróun fiskeldisiðnaðarins og hefur orðið afgerandi fyrirmynd fyrir sjálfbæra þróun nútíma sjávarútvegs. Í RAS er fiskeldisvatninu endurflutt eftir að hafa farið í gegnum líkamlega síun, líffræðilega hreinsun, loftun, sótthreinsun og aðra meðhöndlun, sem krefst þess að kerfið viðhaldi stöðugt vatnsgæðaskilyrðum sem henta fyrir fiskvöxt. Sem beint umhverfi fyrir lifun fiska hafa sveiflur í ýmsum vatnsgæðabreytum bein áhrif á lífeðlisfræðilega virkni, efnaskiptavirkni og sjúkdómsþol fiska, sem kemur að lokum fram sem munur á vaxtarafköstum. Þess vegna hefur ítarleg könnun á innra sambandi á milli vatnsgæðastýringar og vaxtarframmistöðu ferskvatnsfiska í RAS verulega fræðilega og hagnýta þýðingu til að bæta skilvirkni fiskeldis og stuðla að heilbrigðri þróun iðnaðar.
1 Yfirlit yfir endurrásareldiskerfi
Fiskeldislíkanið með endurrás er eldisaðferð þar sem eldisvatni er endurflutt eftir meðhöndlun í gegnum eðlisfræðilega, efnafræðilega og líffræðilega síunarferla. Rannsóknir á endurrásarfiskeldistækni hófust fyrr erlendis. Á sjöunda áratugnum hófu lönd eins og Bandaríkin, Holland og Danmörk viðeigandi rannsóknir. Bandaríkin notuðu það fyrst og fremst til að rækta regnbogasilung, röndóttan bassa og svartan sjóbirting; Holland notaði það aðallega fyrir evrópskan áll og afrískan steinbít; Endurrása fiskeldiskerfi Danmerkur var hálf-lokað kerfi utandyra sem aðallega var notað til framleiðslu á regnbogasilungi.
Kína kynnti erlenda endurhringrásarfiskeldistækni og aðstöðu á níunda áratugnum. Vegna mikils fjárfestingar- og rekstrarkostnaðar var flest af innleiddu aðstöðunni fljótt yfirgefin. Árið 1988 hannaði og byggði Rannsóknastofnun fiskivéla og tækjabúnaðar kínversku fiskivísindaakademíunnar, sem byggir á vestur-þýskri tækni, fyrsta endurrásareldisverkstæði Kína. Undanfarin ár hafa kínverskir fræðimenn eins og Qu Keming lagt til há-, meðal- og lág-endurhringrásartæknilíkön fyrir fiskeldi sem byggðu á mismunandi þörfum ýmissa tegunda fiskeldisfyrirtækja og kynntu þau á strandsvæðum; Liu Bo frá Heilongjiang Provincial Fisheries Technology Extension Station lagði til „ílát“ endurrásar fiskeldistækni og líkön; Prófessor He Xugang frá Huazhong landbúnaðarháskólanum lagði til tjörn "núll-losun" grænt og skilvirkt "fangað" fiskeldislíkan.
Fiskeldislíkön með endurrás er aðallega skipt í gerðir eins og "kappakstursbraut", "ílát" og "fanga". Með því að taka „raceway“ fiskeldislíkanið sem dæmi, þá samanstendur það af rennsli-í gegnum tank, sorphirðusvæði, loftræstingaraðstöðu, fráviksaðstöðu, hreinsunarsvæði, votlendi og aðra hluti. Litla-vatns-líkamsvatnið-þrýsti fiskeldissvæðið samanstendur af rétthyrndum kerum sem taka 2%–5% af tjarnarsvæðinu. Undanfarin ár hefur innanlandsrennsli-í gegnum tanka almennt verið 20 m á lengd, 4 m á breidd og 2,5 m á hæð, með 1–2 geymum stilltum á hverja 6670 m² vatnshlot. Kjarnahlutinn er vatns{17}}þrýstiloftunarbúnaðurinn. Snemma útgáfur notuðu hjól fyrir vatnsþrýstibúnað og loftræstingartæki til súrefnisgjafar, en nú eru flestar notaðar -loftlyftubúnað sem samanstendur af blásurum, örgjúpum loftunarrörum og loftpúðum. Almennt eru tveir samtengdir sorpsöfnunartankar í kafi með rúmmáli 10 m³ byggðir fyrir hverja þrjá tanka, settir aftan á flæði-í gegnum tanka til að safna úrgangi frá ræktunarsvæðinu. Stóra -vistfræðilega hreinsunarsvæði vatns-líkamans tekur 95%–98% af tjarnarsvæðinu, með afvegaleiðum og vatnsdýpi yfir 2 m. Þetta svæði er fyrst og fremst með ræktunarsíu-fóðrandi fiska, með vatnaplöntuþekju stjórnað á 20%–30% af hreinsunarsvæðinu. Það er búið hjólaloftara, hjólaloftara, öldu-vélum o.s.frv., og örveruefnablöndur er bætt við eftir því sem við á.
2 Áhrif endurrásar fiskeldislíkans á vaxtarafköst ferskvatnsfiska
2.1 Vaxtarhraði
Fiskeldislíkanið með endurrás getur veitt tiltölulega stöðugt vaxtarumhverfi fyrir ferskvatnsfiska, sem hjálpar til við að bæta vaxtarhraða. Í hefðbundnu tjörnfiskeldi verða vatnsgæði mjög fyrir áhrifum af ytri umhverfisþáttum eins og hitastigi og úrkomu, sem geta auðveldlega valdið sveiflum í vatnsgæðum og haft áhrif á vöxt fiska. Í endurrásarfiskeldislíkaninu getur vatnsgæðaeftirlitskerfið viðhaldið tiltölulega stöðugum vatnsgæðabreytum eins og hitastigi vatns, uppleyst súrefni og pH-gildi, sem skapar viðeigandi vaxtarskilyrði fyrir fisk. Til dæmis, í "raceway" fiskeldislíkaninu, er hægt að stilla vatnsrennslishraðann í rennsli-í gegnum tankinn í gegnum vatns-þrýstiloftunarbúnað. Viðeigandi flæðihraði getur stuðlað að hreyfingum fiska, aukið líkamsrækt, aukið fóðurtöku og flýtt fyrir vexti.
2.2 Fóðurnýtingarhlutfall
Fiskeldislíkanið með endurrás getur bætt fóðurnýtingu ferskvatnsfiska. Í hefðbundnu fiskeldi, eftir að fóðri er skammtað, sekkur sumt fóður til botns án þess að það sé neytt og veldur sóun. Á meðan brotnar fóðrið sem sekkur til botns niður og myndar skaðleg efni sem hafa áhrif á vatnsgæði. Í endurrásarfiskeldislíkaninu, vegna áhrifa vatnsrennslis, er hægt að dreifa fóðri betur í vatnið, sem auðveldar neyslu fisksins og dregur þannig úr fóðursóun. Að auki geta meðhöndlunareiningar eins og lífsíur í endurrásareldiskerfinu fjarlægt lífrænt efni eins og fóðurleifar og saur úr ræktunarvatninu og dregið úr innihald skaðlegra efna eins og ammoníakköfnunarefnis og nítrítköfnunarefnis í vatninu. Þetta dregur úr áhrifum þessara skaðlegu efna á meltingar- og frásogsvirkni fiska og eykur þar með fóðurnýtingu.
2.3 Vörugæði
Fiskeldislíkanið með endurnýtingu hjálpar til við að bæta afurðagæði ferskvatnsfiska. Í hefðbundnu fiskeldi er fiskur næmur fyrir sýkingu af völdum sýkla eins og sníkjudýra og baktería, sem leiðir til sjúkdóma og hefur áhrif á gæði afurða. Í endurrásarfiskeldislíkaninu geta ráðstafanir eins og vatnsgæðaeftirlit og sótthreinsun í raun dregið úr fjölda sýkla í vatninu og dregið úr hættu á fisksjúkdómum. Á sama tíma dregur tiltölulega hreint vaxtarumhverfi fisks í endurrásarfiskeldislíkani úr framleiðslu á óæskilegri lykt eins og drullulykt, sem bætir bragð og gæði vörunnar.
3 Lykilfæribreytur og aðferðir við vatnsgæðaeftirlit í endurrásarfiskeldislíkani
3.1 Lykilfæribreytur
3.1.1 Uppleyst súrefni
Uppleyst súrefni er ein mikilvægasta vatnsgæðaþátturinn sem hefur áhrif á vöxt fiska. Fiskar þurfa nægilegt súrefni fyrir öndun meðan á vexti stendur. Ófullnægjandi uppleyst súrefni getur leitt til hægs vaxtar, minnkaðs ónæmis og jafnvel dauða. Almennt skal halda uppleystu súrefni í endurrásareldiskerfum yfir 5 mg/L.
3.1.2 Ammoníak köfnunarefni
Ammoníak köfnunarefni er eitt helsta mengunarefnið í fiskeldisvatni, aðallega upprunnið úr saur úr fiski og niðurbroti fóðurleifa. Ammoníak köfnunarefni er mjög eitrað fiskum, skaðar tálknvef, taugakerfi og ónæmiskerfi, hefur áhrif á vöxt og lifun. Halda skal styrk ammoníaksköfnunarefnis í endurnýtandi fiskeldiskerfum undir 0,5 mg/L.
3.1.3 Nítrít köfnunarefni
Nítrít köfnunarefni er milliefni sem framleitt er við nítrunar ammoníak köfnunarefnis og hefur ákveðnar eiturverkanir. Nítrít köfnunarefni sameinast blóðrauða í fiskablóði, dregur úr súrefnis-flutningsgetu þess og veldur súrefnisskorti og köfnun í fiski. Styrkur nítríts köfnunarefnis í fiskeldiskerfum með endurrás ætti að vera undir 0,1 mg/L.
3.1.4 pH-gildi
pH gildi er mikilvægur mælikvarði sem endurspeglar sýrustig eða basagildi vatns og hefur veruleg áhrif á vöxt fiska og lífeðlisfræðilega virkni. pH-gildi í endurrásareldiskerfum ætti að vera stjórnað á milli 7,0 og 8,5.
3.2 Vatnsgæðaeftirlitsaðferðir
3.2.1 Líkamlegt eftirlit
Líkamleg eftirlit felur aðallega í sér ráðstafanir eins og síun, botnfall og loftun. Síun er áhrifarík aðferð til að fjarlægja sviflausn og svifryk úr vatni. Algengur síunarbúnaður felur í sér örskjásíur og sandsíur. Botnfall notar þyngdarafl til að setja fastar agnir í vatnið til botns og hreinsar þar með gæði vatnsins. Loftun er mikilvæg leið til að auka uppleyst súrefni í vatni. Algengur loftræstibúnaður inniheldur blásara, hjólaloftara og hjólaloftara.
3.2.2 Efnaeftirlit
Efnaeftirlit felst aðallega í því að bæta efnafræðilegum efnum í vatnið til að stjórna vatnsgæðum. Til dæmis, þegar styrkur ammoníak köfnunarefnis og nítrít köfnunarefnis í vatni er of hár, er hægt að bæta við nítrandi bakteríublöndur til að stuðla að nítrunarviðbrögðum og draga úr innihaldi ammoníak köfnunarefnis og nítrít köfnunarefnis; þegar pH-gildi vatnsins er of lágt er hægt að beita brenndu kalki til að hækka pH-gildið.
3.2.3 Líffræðilegt eftirlit
Líffræðileg stjórn notar örverur, vatnaplöntur og aðrar lífverur til að hreinsa vatnsgæði. Örverur geta brotið niður lífræn efni í vatninu og umbreytt skaðlegum efnum eins og ammoníak köfnunarefni og nítrít köfnunarefni í skaðlaus efni. Algengar örveruefnablöndur eru ljóstillífandi bakteríur, Bacillus og nítrunargerlar. Vatnsplöntur geta tekið upp næringarefni eins og köfnunarefni og fosfór úr vatninu, dregið úr ofauðgun, en jafnframt búið til búsvæði og skyggni fyrir fiska. Algengar vatnaplöntur eru meðal annars vatnshyacinth, alligator illgresi og elodea.
4 Fylgni milli vaxtarárangurs ferskvatnsfisks og vatnsgæðaeftirlits í endurrásarfiskeldislíkani
4.1 Uppleyst súrefni og vaxtarárangur
Þegar uppleyst súrefni í vatni nægir virkar öndun fiska eðlilega, efnaskipti eru kröftug, fóðurneysla eykst og vaxtarhraði hraðar. Aftur á móti hægir á umbrotum og vaxtarhraði minnkar. Í endurrásarfiskeldislíkaninu halda sanngjarnar loftræstingarráðstafanir stöðugu magni uppleysts súrefnis í vatninu, veita fiskum gott öndunarumhverfi og stuðla að vexti þeirra og þroska.
4.2 Ammoníak köfnunarefni, nítrít köfnunarefni og vaxtarárangur
Ammoníak köfnunarefni og nítrít köfnunarefni eru eitruð efni í fiskeldisvatni sem skaða verulega vöxt og lifun fiska. Hár styrkur ammoníaksköfnunarefnis skaðar tálknvef fiska, hefur áhrif á öndunarstarfsemi; þær skaða einnig taugakerfi og ónæmiskerfi fiska, draga úr sjúkdómsþol þeirra. Í endurrásarfiskeldislíkaninu geta hreinsieiningar eins og lífsíur fjarlægt ammoníak köfnunarefni og nítrít köfnunarefni án tafar úr vatni, dregið úr eituráhrifum þeirra á fisk og tryggt heilbrigðan fiskvöxt.
4.3 pH gildi og vaxtarafköst
pH gildi hefur mikilvæg áhrif á vöxt fiska og lífeðlisfræðilega virkni. Mismunandi fisktegundir hafa mismunandi aðlögunarsvið fyrir pH gildi. Í endurrásarfiskeldislíkani er pH-gildi vatnsins reglulega prófað og samsvarandi aðlögunarráðstafanir gerðar á grundvelli prófunarniðurstaðna.
5 Þróunarstraumar og áskoranir í endurhringrás fiskeldislíkans
5.1 Greind og nákvæm þróunarstefna
Með þróun hlutanna Internets, stórra gagna og gervigreindartækni, er fiskeldislíkanið að endurnýta sig að þróast í átt að greind og nákvæmni. Með því að samþætta kerfi eins og netvöktun vatnsgæða, sjálfvirka fóðrun og búnaðarstýringu er hægt að ná fram rauntímastjórnun á ræktunarumhverfinu og sjálfvirkri stjórnun á framleiðsluferlinu.
5.2 Lág-leið til umhverfisverndar og sjálfbærrar þróunar
Fiskeldislíkanið með endurnýtingu uppfyllir kröfur um lága-kolefnisvernd og sjálfbæra þróun í gegnum vatnsvernd, orkusparnað og mengunarminnkun. Framtíðarviðleitni þarf að hámarka vatnsmeðferðarferla enn frekar, draga úr orkunotkun og kostnaði og bæta stöðugleika og rekstrarhæfni kerfisins. Til dæmis er hægt að nota endurnýjanlega orkugjafa eins og sólar- og vindorku til að útvega rafmagn, draga úr kolefnislosun; hægt er að nota örverueldsneytisfrumutækni til að ná fram orkunýtingu lífrænna efna í frárennslisvatni og byggja upp samþætt „fiskeldis-orku-umhverfisverndarkerfi.
5.3 Áskoranir og mótvægisaðgerðir
Núverandi fiskeldislíkan með endurnýtingu stendur enn frammi fyrir áskorunum eins og miklar fjárfestingar, tæknilega flókið og miklar stjórnunarkröfur. Nauðsynlegt er að efla tæknirannsóknir og þróun og samþætta nýsköpun til að draga úr kerfisbyggingu og rekstrarkostnaði; bæta staðlað kerfi og rekstrarforskriftir til að auka tæknistig bænda; og efla stefnumótun og fjárhagslega fjárfestingu til að stuðla að beitingu endurvinnslu fiskeldislíkana á landsbyggðinni.
6 Niðurstaða og horfur
Fiskeldislíkanið með endurnýtingu, með sanngjörnu vatnsgæðaeftirliti, viðheldur stöðugu magni helstu vatnsgæðaþátta eins og uppleysts súrefnis, ammoníakköfnunarefnis, nítrítköfnunarefnis og pH gildi. Þetta veitir gott vaxtarumhverfi fyrir ferskvatnsfiska, bætir vaxtarhraða þeirra, fóðurnýtingu og afurðagæði. Eins og er, í hagnýtri beitingu endurhringrásar fiskeldislíkans, eru enn vandamál eins og léleg skilvirkni úrgangssöfnunar vegna áhrifa uppbyggingar ræktunartanks á vatnsaflsfræðilega eiginleika og óstöðug meðferðarhagkvæmni lífsía. Framtíðarrannsóknir ættu að hámarka uppbyggingu ræktunartanks enn frekar til að bæta skilvirkni úrgangssöfnunar; efla rannsóknir á vaxtarstjórnun líffilmu og hagræðingu vatnsflæðis til að bæta meðferðarskilvirkni lífsía; sameina samtímis snjöllu tækni til að ná rauntíma vöktun og sjálfvirkri stjórn á vatnsgæðabreytum, sem efla enn frekar vísindalegt og nákvæmt eðli endurrásarfiskeldislíkans og stuðla að sjálfbærri þróun ferskvatnsfiskeldisiðnaðarins.