Litopenaeus vannamei, almennt þekktur sem Kyrrahafsrækjan, er euryhaline tegund sem er metin fyrir mikla kjötuppskeru, mikla streituþol og öran vöxt. Það er ein mikilvægasta rækjutegundin sem ræktuð er í Kína. Sem stendur eru aðal búskaparlíkönin fyrir L. vannamei í Kína meðal annars útitjarnir, litlar gróðurhúsatjarnir og há-tjarnir. Hins vegar getur innlend framleiðsla enn ekki mætt eftirspurn á markaðnum, sem krefst mikils innflutnings. Þar að auki hefur hröð stækkun líkana eins og smágróðurhúsaræktunar afhjúpað vandamál eins og ófullnægjandi tæknilega umgjörð, tíð sjúkdómsbrot og áskoranir við að meðhöndla frárennslisvatn. Með hliðsjón af málsvari fyrir verndun auðlinda og sjálfbærrar þróunar hefur endurnýjun fiskeldiskerfisins (RAS), sem er viðurkennt sem öflugt, skilvirkt og umhverfisvænt eldislíkan, vakið víðtæka athygli í greininni á undanförnum árum.
RAS notar iðnaðaraðferðir til að stjórna vatnsumhverfinu á virkan hátt. Það hefur litla vatnsnotkun, lítið fótspor, lágmarks umhverfismengun og skilar hágæða, öruggum vörum með færri sjúkdómum og meiri þéttleika. Framleiðsla þess er að mestu ótakmörkuð af landafræði eða loftslagi. Þetta líkan státar af mikilli nýtingu auðlindanýtingar og einkennist af mikilli fjárfestingu og mikilli framleiðslu, sem er mikilvæg leið í átt að sjálfbærri þróun fiskeldisiðnaðarins. Eins og er, er innlend ræktun L. vannamei einbeitt í strandsvæðum, fyrst og fremst nýtur náttúrulegur sjór. Innanlandssvæði, sem takmarkast af framboði á vatni og umhverfisreglum, standa frammi fyrir verulegu misræmi milli framboðs og eftirspurnar neytenda. Að kanna RAS með því að nota gervi sjó í landsvæðum hefur mikla þýðingu fyrir að veita staðbundnum mörkuðum og stuðla að svæðisbundinni efnahagsþróun. Þessi tilraun tókst að smíða innandyra RAS fyrir L. vannamei í innlendum umhverfi og framkvæmdi árangursríka ræktunarlotu. Aðferðir og gögn sem varða kerfisgerð, tilbúið sjó og stjórnun eldisstöðva geta þjónað sem viðmiðun fyrir landbúnað L. vannamei.
1. Efni og aðferðir
1.1 Efni
Tilraunin var gerð á Leiocassis longirostris upprunalegu ræktunarbúi í Sichuan héraði. Post-lirfan L. vannamei (P5 stig) var fengin frá Huanghua stöð Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd., og voru við góða heilsu. Fóðrið sem notað var var "Xia Gan Qiang" vörumerkið frá Tongwei Group Co., Ltd. Helstu efnisþættir þess voru: hráprótein meira en eða jafnt og 44,00%, hráfita meira en eða jafnt og 6,00%, hrátrefjar minna en eða jafnt og 5,00% og hráaska minna en eða jafnt og 16,00%.
1.2 Gervisjávarundirbúningur
Grunnvatn úr brunni var notað sem upptökuvatn. Það var meðhöndlað í röð með sótthreinsun (bleikduft 30 mg/L, loftræst í 72 klst), klórafgangur (natríumþíósúlfat, 15 mg/L) og afeitrun [Ethylenediaminetetraediksýra (EDTA), 10-30 mg/L] áður en það var notað til gervisjávarframleiðslu.
Gervi sjór með seltu 8 var útbúinn með því að nota sjávarsaltkristalla sem aðalefni; Aðalhlutir þess eru skráðir íTafla 1. CaCl₂, MgSO₄ og KCl af fæðu-gráðu voru notuð til að bæta við Ca, Mg og K frumefni. Eftir undirbúning var NaHCO₃ af -matargráðu notað til að stilla heildar basagildi í 250 mg/L (sem CaCO₃), og NaHCO₃ ásamt sítrónusýrueinhýdrati var notað til að stilla pH í 8,2–8,4.
1.3 RAS Framkvæmdir
1.3.1 Heildarhönnunarhugmynd
Með því að sameina sjálfstæða hönnun og samþætt forrit, var RAS fyrir L. vannamei smíðað með því að nota margra- líkamlega meðferð og lífsíun. Samsvarandi kerfisrekstraraðferðir, aðlögunarreglur um vatnsgæði og vísindalegar fóðrunaraðferðir voru útfærðar í samræmi við vaxtarkröfur rækjunnar á mismunandi stigum, með það að markmiði að stöðugur rekstur, hagkvæmt inntak og skilvirk framleiðsla.
1.3.2 Aðalferlisflæði og tæknilegar breytur
Núverandi fiskeldiskerfi sem byggir á -gámum var breytt til að koma á L. vannamei RAS, sem samanstendur af ræktunartönkum, samsettri skel/agnasöfnunarbúnaði (þrjá-afrennsli), lífsíu, hringrásardælum o.s.frv. Ferlisflæðið er sýnt íMynd 1.
Heildarhönnuð vatnsmagn kerfisins var 750 m³, með vatnshreinsikerfi 150 m³ og virkt ræktunarrúmmál 600 m³. Hannað ræktunarálag var 7 kg/m³. Helstu tæknilegar breytur eru skráðar íTafla 2.
1.3.3 Byggingarhönnun
Átthyrndu ræktunartankunum sex var raðað í tvær raðir. Miðað við þægindi stjórnenda, umhverfisstöðugleika og fjárfestingarkostnað var aðalbygging tankanna múrsteinsteypa-. Stærðir voru: lengd 10,0 m, breidd 10,0 m, dýpt 1,2 m, með skurðarkantum 3,0 m. Virkt vatnsmagn á tank var 100 m³. Geymirbotninn hafði halla (16%) í átt að miðrennsli (Mynd 2).
Þriggja-afrennslisbúnaðurinn samanstóð af miðlægum safnara (fyrir dauðar rækjur, skel og stórar agnir), lóðréttri botnfallssafnara (fyrir brotnar skeljar, miðlungs agnir, saur) og -afrennslisbox á hlið (fyrir fínar skeljar og litlar-til{{3}Mynd 2).
Önnur hlið hreinsitanksins innihélt ramma úr plastbursta til að safna og fjarlægja skeljar og agnir úr losun tanksins. Hægt er að stilla kalsíum, magnesíum, heildar basa og pH í þessum tanki. Rúmmál tanks var 20 m³, með vökvasöfnunartíma upp á 0,13 klst.
Hringrásardælan var staðsett hinum megin við loftræstitankinn og notaði eins þrepa dælu til orkunýtingar. Byggt á vistfræði og álagi rækju var endurrásarhraði hannaður 2–6 sinnum á dag. Rennsli dælunnar var 150 m³/klst., lofthæð 10 m, afl 5,5 kW.
Bursta sían var búin nokkrum síupokum. Pokarnir voru tengdir með píputengi við síuinntakið, festir með klemmum. Frárennsli barst í pokana í gegnum rör. Pokarnir voru gerðir úr pólýprópýleni (PP), fyllt með plastburstaefni, sem stöðvaði í raun agnir stærri en 0,125 mm. Teygjanleg miðlunargeymirinn samanstóð af geyminum (rétthyrndur, dýpt 2 m), ristramma (samsíða yfirborðinu) og teygjanlegu miðli sem settur var upp á rammana (Mynd 3). Miðillinn samanstóð af fjölmörgum tvöföldum-hringum plasthringjum með pólýesterþráðum, sem mynduðu trefjabúnt sem dreift var um tankinn. Vinnuregla þess fól í sér að skapa hæg-flæði botnfallsáhrif með stöðvun miðilsins og nýta líffilmuna sem myndast á yfirborði þess til að gleypa, sundra og umbreyta ólífrænu köfnunarefni og fosfór.
Lífsían innihélt yfirbygging tanksins (rétthyrnd, dýpt 2 m), loftunaríhluti og líf-efni (Mynd 4). Í loftunarsamstæðunni voru loftdreifingarrör. Loft kom inn að ofan og var losað frá botninum og myndaði algjörlega blandað flæðimynstur. Tankurinn var fylltur með Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) miðli. Með markvissri aukningu á nítrunarefni og aðlögun basa, festist mikill fjöldi nítrunargerla við fjölmiðla, neytir lífrænna efna og fjarlægir ammoníak og nítrít, og myndar þannig nítrandi lífsíu. Inntaks- og úttaksrör voru á sitt hvorum hliðum, með úttaksskjá á innvegg. Í þessari tilraun var virka rúmmál lífsíunnar stillt á 25% af kerfisræktunarrúmmáli, með miðilsfyllingarhlutfalli 30%, með því að nota K5 miðil.
Kerfisloftun sameinaði vélrænar og hreinar súrefnisaðferðir. Þegar uppleyst súrefni (DO) var hátt, var vélræn loftun fyrst og fremst: Notkun há-hvirfilblásara og há-gæða örgjúpa rör sem dreifara til að hámarka O₂ flutningsskilvirkni og draga úr hávaða. Þegar DO var lágt var bætt við hreinni súrefnisloftun: með súrefnisgjafa + ör-kúluvatnsskrúfu. Súrefnisframleiðandinn gefur frá sér O₂ styrk yfir 90%, dreift um nanó-keramikskífu í skrúfunni. Við mikið álag þjónaði súrefnisframleiðandi + súrefniskeilur sem hjálparloftun, með því að nota örvunardælu til að búa til súrefnis-yfirmettað vatn í keilunni.
1.4 Vatnsgæðamæling
Styrkur ammoníaks og nítríts (sem N) var mældur með Aokedan fjölbreytu-vatnsgreiningartæki. Total Suspended Solids (TSS) voru mældar með því að nota Hach DR 900 fjöl-færibreytugreiningartæki.
1.5 Bústjórnun og kerfisrekstur
Réttarhöldin hófust 8. ágúst 2022 og stóðu í 74 daga. Allir sex tankarnir voru á lager. Stofnstærð var 961 einstaklingur/kg, þéttleiki um það bil 403 einstaklingar/m³, samtals 241.800 post-lirfur. Fóðrunartíðni var 6 sinnum á dag, þar sem dagskammtur minnkaði úr um 7,0% (snemma) í 2,5% (seint) af áætluðum lífmassa.
Kerfisdreifing hófst 3 dögum eftir að-birgðir voru á birgðum, upphaflega með 2 lotum á dag, eykst í 4 lotur á dag síðar. Snemma í tilrauninni átti sér stað dagleg tæming, aðeins áfyllingarvatn tapaðist vegna frárennslis og uppgufun. Síðar fylgdi tæming hverri fóðrun (einni klukkustund eftir), með daglegum vatnsskiptum undir 10% af áfyllingarrúmmáli á- byrjunarstigi.
Vélræn loftun (hringblásari) var notuð í upphafi. Vegna aukins kerfisálags síðar var notað sambland af vélrænni loftun, súrefnisgjafa + nanó-keramikdisk og súrefnisgjafa + súrefniskeilu.
DO, hitastig, pH, ammoníak og nítrít í tönkunum voru mæld reglulega. Vöxtur og fóðrun rækju var fylgst með og skráð.
1.6 Gagnavinnsla og greining
Gögnin voru skipulögð með WPS Office Excel. Línurit voru búin til með Origin 2021.
Eftirfarandi formúlur voru notaðar til að reikna út vatnsgengi (R), fóðurbreytingarhlutfall (FCR), og lifunarhlutfall (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Þar sem: R er daglegt vatnsgengi (%/d); V1 er heildarmagn skipts vatns (m³); V er heildarvatnsrúmmál kerfisins (m³); t eru menningardagar (d). FCRer fóðurbreytingarhlutfall; W er heildarfóðurinntak (kg); Wₜ og W₀ eru endanlegur uppskerumassi og upphafsmassi (kg). RSer lifun (%); S er heildarfjöldi uppskera (einstaklinga); N er heildarfjöldi á lager (einstaklingar).
2. Úrslit
2.1 Vatnsskipti
Á meðan á tilrauninni stóð voru heildarvatnsskipti 1.000 m³, með daggengi að meðaltali 1,8%.
2.2 Ammoníak og nítrít
Ammóníakstyrkur í tönkunum hélst undir 1,3 mg/L (nema dagur 5) og styrkur nítríts hélst undir 1,6 mg/L, bæði í tiltölulega stöðugu magni (Mynd 5).
Á byrjunarstigi (fyrstu 15 dagarnir) minnkaði ammoníak í tanki hratt á meðan nítrít jókst hratt, sem bendir til þess að líffilmu hafi myndast í lífsíunni og umbreytingu ammoníaks í nítrít. Á miðju-stigi (15–50 dagar), með aukinni fóðrun, hélst styrkur ammoníak og nítrít stöðugur, sem gefur til kynna samstillta ammoníak og nítrít oxun í lífsíu og stöðugri starfsemi kerfisins. Eftir 50. dag sýndu bæði ammoníak og nítrít lækkun, sem gæti gefið til kynna aukna nítrunargetu og þroskaðara kerfi. Þetta var ekki hægt að staðfesta frekar þar sem réttarhöldunum lauk.
Mynd 6sýnir að þróun ammóníaks í inntak og úttaki lífsíu var svipuð, en bilið milli ferlanna stækkaði smám saman, sem bendir til batnandi ammoníakfjarlægingar. Nítrítferlar fyrir inntak og úttak skarast næstum og sýndu ekki heildaraukningu, sem bendir til þess að kerfið hafi haldið nítrítoxunargetu þar til yfir lauk.
2.3 Uppleyst súrefni og heildarbasaleiki
Eins og sýnt er íMynd 7Þrátt fyrir aukið álag á kerfið héldu sameinuðu loftunaraðferðirnar DO tankinum yfir 6 mg/L. Ennfremur, með því að bæta við NaHCO₃, var heildar basagildi haldið á bilinu 175–260 mg/L.
2.4 Samtals svifefni
Þróun í styrk TSS á lykilpunktum kerfisins er sýnd íMynd 8. TSS í innstreymi til lóðrétta rennslissetsafnarans og sifon hliðarboxsins (hluti af þríhliða afrennsli) endurspeglaði TSS þróun í geymunum. Á heildina litið jókst TSS smám saman, stöðugt á miðju-síðstigi (eftir 35. dag) og sýndi minnkandi tilhneigingu í gegnum meðferðarstig í röð.
2.5 Búskaparniðurstöður
Heildarbirgðir voru 241.800 post-lirfur í meðalstærð 0,52 g, í 6 kerum með meðalþéttleika 403 einstaklinga/m³. Eftir 74 daga var heildaruppskeran 3.012,2 kg, meðalstærð 15,82 g, meðallifun 78,75%, meðaluppskera 5,02 kg/m³. Heildarfóðurálag var 3.386,51 kg, FCR1.18. Reiknaður kostnaður (fræ, fóður, heilsuvörur, rafmagn, gervisjór, sótthreinsun) nam alls 155.870,6 CNY. Tekjur af sölu rækju voru 192.780,8 CNY, sem skilaði hagnaði upp á 36.910,2 CNY fyrir lotuna.
3. Umræður
Á undanförnum árum hefur RAS orðið mjög vænleg stefna fyrir L. vannamei búskap. Þessi tilraun smíðaði RAS sem innihélt ræktunargeyma, samsetta skel/agnasöfnun, bursta síu, lífsíu og loftræstingarbúnað, og tókst að framkvæma eina lotu af ræktun innanhúss.
Í samanburði við hefðbundið RAS er þetta kerfi einfaldara. Byggingarlega séð sleppti það búnaði eins og trommusíum og próteinskímum, sem hafa tiltölulega hærri fasta- og viðhaldskostnað. Þess í stað notaði það einfaldari vatnsmeðferðartæki til að búa til fjölþrepa samsetta meðhöndlun fyrir agnir og uppleyst mengunarefni, til að ná góðri vatnsgæðastjórnun með einfaldari ferlum og lægri kostnaði.
Með því að nota ýmsar vatnsgæðastjórnunaraðferðir sem eru sérsniðnar að mismunandi vaxtarstigum og kerfisálagi, hélt kerfið ammoníaki og nítríti undir 1,3 og 1,6 mg/L, í sömu röð, og DO yfir 6 mg/L, og náði að lokum uppskeru upp á 5,02 kg/m³. Þetta er nálægt niðurstöðum frá Yang Jing o.fl. Ennfremur stýrði vatnshreinsikerfinu meðaltali daggengis í 1,8%, fullnýtti meðhöndlunargetu þess og lækkaði kostnað verulega.
RAS býður upp á umhverfisávinning, vöruöryggi og færri sjúkdóma. Vegna takmarkana á flutningum hefur L. vannamei mikla markaðsmöguleika innanlands. Framkvæmd RAS fyrir L. vannamei innanlands er í takt við þróun iðnaðarins. Núverandi rækjueldi við landið er fyrst og fremst ferskvatn, þar sem uppskera og gæði eru eftirbátar sjávareldi. Með því að nota gervisjó í þessari tilraun var að hluta til tekið á þessu bili. Hins vegar, núverandi hár kostnaður við gervi sjó, krefst þess að hámarka RAS ferla til að fjarlægja nitur og fosfór til að gera vatn kleift að endurnýta, sem er áhrifarík leið til að draga úr kostnaði og ætti að vera lykilrannsóknaráhersla fyrir L. vannamei RAS.
FCRer mikilvægur mælikvarði á RAS frammistöðu. Lokakeppni FCRaf 1,18 í þessari tilraun er sambærilegt við hefðbundinn gjörrækt. Sem lokað kerfi liggur kostur RAS í endurnotkun inntaks. Byggt á því að auka vatnsmeðferðargetu, móta nákvæmar fóðuraðferðir til að lækka FCRætti að vera næsta hagræðingaráherslan.