میگوی سفید اقیانوس آرام (Litopenaeus Vannamei) مطالعه آزمایشی RAS: پرورش موفق داخلی با آب دریای مصنوعی در داخل چین|عملکرد 5.02 کیلوگرم در متر مکعب

Litopenaeus vannamei که معمولاً به عنوان میگوی سفید اقیانوس آرام شناخته می شود، یک گونه یوریهالین است که به دلیل عملکرد گوشت بالا، تحمل استرس قوی و رشد سریع ارزش دارد. این یکی از مهمترین گونه های میگو است که در چین پرورش می یابد. در حال حاضر، مدل‌های کشاورزی اولیه برای L. vannamei در چین شامل حوضچه‌های روباز، حوضچه‌های گلخانه‌ای کوچک و حوضچه‌های{3}در سطح بالا است. با این حال، تولید داخلی هنوز نمی تواند نیاز بازار را برآورده کند و واردات قابل توجهی را ضروری می کند. علاوه بر این، گسترش سریع مدل‌هایی مانند کشاورزی گلخانه‌ای کوچک، مسائلی مانند چارچوب فنی ناقص، شیوع بیماری‌های مکرر، و چالش‌هایی در تصفیه فاضلاب پساب را آشکار کرده است. در پس زمینه حمایت از حفظ منابع و توسعه پایدار، سیستم آبزی پروری چرخشی (RAS) که به عنوان یک مدل کشاورزی فشرده، کارآمد و سازگار با محیط زیست شناخته می شود، در سال های اخیر توجه گسترده ای را در صنعت به خود جلب کرده است.

RAS از روش های صنعتی برای تنظیم فعال محیط زیست آب استفاده می کند. این محصول دارای مصرف کم آب، ردپای کوچک، حداقل آلودگی زیست محیطی است و محصولاتی با کیفیت بالا و ایمن با بیماری های کمتر و تراکم ذخیره سازی بالاتر تولید می کند. تولید آن تا حد زیادی توسط جغرافیا یا آب و هوا محدود نیست. این مدل دارای راندمان بالای استفاده از منابع است و با سرمایه گذاری بالا و خروجی بالا مشخص می شود که نشان دهنده مسیری حیاتی به سمت توسعه پایدار صنعت آبزی پروری است. در حال حاضر، کشاورزی خانگی L. vannamei در نواحی ساحلی متمرکز است و عمدتاً از آب طبیعی دریا استفاده می کند. مناطق داخلی، که توسط در دسترس بودن منبع آب و مقررات زیست محیطی محدود شده اند، با عدم تطابق قابل توجهی بین عرضه و تقاضای مصرف کننده روبرو هستند. کاوش RAS با استفاده از آب دریا مصنوعی در مناطق داخلی اهمیت زیادی برای تامین بازارهای محلی و ترویج توسعه اقتصادی منطقه ای دارد. این آزمایش با موفقیت یک RAS داخلی برای L. vannamei در یک محیط داخلی ساخت و یک چرخه کشت موفق را انجام داد. روش‌ها و داده‌های مربوط به ساخت سیستم، آماده‌سازی آب دریا مصنوعی و مدیریت مزرعه می‌تواند به عنوان مرجعی برای کشاورزی داخلی L. vannamei باشد.

1. مواد و روش ها

1.1 مواد

این آزمایش در مزرعه پرورش اصلی Leiocassis longirostris استان سیچوان انجام شد. پست-لارو L. vannamei (مرحله P5) از پایگاه Huanghua در Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd. تهیه شد و از سلامت خوبی برخوردار بود. خوراک مورد استفاده نام تجاری "Xia Gan Qiang" از Tongwei Group Co., Ltd. بود. اجزای اصلی آن عبارت بودند از: پروتئین خام بیشتر یا مساوی 44.00٪، چربی خام بیشتر یا مساوی 6.00٪، فیبر خام کمتر یا مساوی 5.00٪، و خاکستر خام کمتر از 16.0 یا برابر.

1.2 آماده سازی مصنوعی آب دریا

از آب زیرزمینی چاه به عنوان منبع آب استفاده می شد. قبل از اینکه از آن برای آماده سازی مصنوعی استفاده شود، به طور متوالی با ضد عفونی (پودر سفید کننده 30 میلی گرم در لیتر، هوادهی به مدت 72 ساعت)، حذف کلر باقیمانده (تیوسولفات سدیم، 15 میلی گرم در لیتر) و سم زدایی [اتیلن دی آمین تتراستیک اسید (EDTA)، 10 تا 30 میلی گرم در لیتر] برای آماده سازی مصنوعی، درمان شد.

آب دریا مصنوعی با شوری 8 با استفاده از کریستال های نمک دریا به عنوان ماده اصلی تهیه شد. اجزای اصلی آن در فهرست شده استجدول 1. برای تکمیل عناصر کلسیم، منیزیم و پتاسیم از گریدهای CaCl2، MgSO4 و KCl استفاده شد. پس از آماده‌سازی، از NaHCO3 با گرید غذا برای تنظیم قلیائیت کل به 250 میلی‌گرم در لیتر (به عنوان CaCO3) و از NaHCO3 به همراه مونوهیدرات اسید سیتریک برای تنظیم pH در 8.2-8.4 استفاده شد.

1.3 ساخت و ساز RAS

1.3.1 مفهوم طراحی کلی

با ترکیب طراحی مستقل با کاربرد یکپارچه، یک RAS برای L. vannamei با استفاده از درمان فیزیکی چند مرحله‌ای و بیوفیلتراسیون ساخته شد. استراتژی‌های عملیات سیستم مربوطه، پروتکل‌های تنظیم کیفیت آب و استراتژی‌های تغذیه علمی با توجه به نیازهای رشد میگو در مراحل مختلف با هدف عملکرد پایدار، ورودی اقتصادی و خروجی کارآمد اجرا شدند.

1.3.2 جریان فرآیند اصلی و پارامترهای فنی

یک سیستم پرورش ماهی مبتنی بر ظرف{0}}برای ایجاد L. vannamei RAS، متشکل از مخازن کشت، دستگاه جمع‌آوری پوسته/ذرات مرکب (زهکشی سه‌طرفه)، فیلتر زیستی، پمپ‌های گردش خون، و غیره اصلاح شد. جریان فرآیند در زیر نشان داده شده است.شکل 1.

حجم کل آب طراحی شده سیستم 750 متر مکعب، با حجم سیستم تصفیه آب 150 متر مکعب و حجم کشت موثر 600 متر مکعب بود. بار کشت طراحی شده 7 کیلوگرم بر متر مکعب بود. پارامترهای فنی کلیدی در فهرست شده اندجدول 2.

1.3.3 طراحی سازه

شش مخزن کشت هشت ضلعی در دو ردیف قرار گرفتند. با در نظر گرفتن راحتی مدیریت، ثبات محیطی و هزینه سرمایه گذاری، ساختار اصلی مخازن آجری{1}}بتنی بود. ابعاد عبارت بودند از: طول 10.0 متر، عرض 10.0 متر، عمق 1.2 متر، با لبه های برش 3.0 متر. حجم آب موثر در هر مخزن 100 متر مکعب بود. کف مخزن دارای شیب (16%) به سمت زهکش مرکزی بود.شکل 2).

دستگاه زهکشی سه طرفه شامل یک جمع کننده مرکزی (برای میگوهای مرده، پوسته و ذرات درشت)، یک جمع کننده رسوب دهی عمودی (برای پوسته های شکسته، ذرات متوسط، مدفوع) و یک جعبه جمع آوری سیفونی (برای پوسته های ریز و ذرات کوچک-تا{3})شکل 2).

یک طرف مخزن تهویه حاوی یک قاب برس پلاستیکی برای جمع آوری و حذف پوسته ها و ذرات از تخلیه مخزن بود. تنظیمات کلسیم، منیزیم، قلیائیت کل و pH را می توان در این مخزن انجام داد. حجم مخزن 20 m³، با زمان نگهداری هیدرولیک 0.13 ساعت بود.

پمپ گردش خون در طرف دیگر مخزن تهویه قرار داشت و از یک پمپ تک مرحله‌ای-برای بهره‌وری انرژی استفاده می‌کرد. بر اساس اکولوژی و بار میگو، نرخ گردش مجدد ۲ تا ۶ بار در روز طراحی شد. دبی پمپ 150 m³/h، هد 10 متر، قدرت 5.5 کیلو وات بود.

فیلتر براش مجهز به چندین کیسه فیلتر بود. کیسه ها از طریق اتصالات لوله به ورودی فیلتر متصل شدند و با گیره ها محکم شدند. پساب از طریق لوله ها وارد کیسه ها می شد. کیسه ها از پلی پروپیلن (PP) ساخته شده بودند که با برس پلاستیکی پر شده بود و ذرات بزرگتر از 0.125 میلی متر را به طور موثر رهگیری می کرد. مخزن مدیا الاستیک شامل بدنه مخزن (مستطیل شکل، عمق 2 متر)، قاب های شبکه ای (موازی با سطح) و رسانه های الاستیک نصب شده روی قاب ها (شکل 3). این رسانه شامل حلقه‌های پلاستیکی دو حلقه‌ای متعدد با رشته‌های پلی استر بود که دسته‌های الیافی را تشکیل می‌داد که در سرتاسر مخزن توزیع شده بودند. اصل کار آن شامل ایجاد یک اثر ته نشینی با جریان آهسته از طریق رهگیری رسانه و استفاده از بیوفیلم تشکیل شده روی سطح آن برای جذب، تجزیه و تبدیل نیتروژن معدنی و فسفر است.

بیوفیلتر شامل بدنه مخزن (مستطیل شکل، عمق 2 متر)، اجزای هوادهی، و بیو{1}}مدیا (شکل 4). مجموعه هوادهی شامل لوله های توزیع هوا بود. هوا از بالا وارد شده و از پایین آزاد می شود و یک الگوی جریان کاملاً مخلوط ایجاد می کند. مخزن با رسانه راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) پر شد. با افزایش هدفمند نیتریفایر و تنظیم قلیایی، تعداد زیادی از باکتری های نیتریفیک کننده به محیط متصل می شوند، مواد آلی را مصرف می کنند و به حذف آمونیاک و نیتریت دست می یابند، بنابراین یک بیوفیلتر نیتریف کننده ساخته می شود. لوله های ورودی و خروجی در دو طرف مخالف بودند و یک صفحه خروجی روی دیوار داخلی قرار داشتند. در این کارآزمایی، حجم موثر بیوفیلتر با استفاده از محیط کشت K5 روی 25 درصد حجم کشت سیستم، با نسبت پر شدن محیط 30 درصد تنظیم شد.

هوادهی سیستم ترکیبی از روش های مکانیکی و اکسیژن خالص است. هنگامی که اکسیژن محلول (DO) بالا بود، هوادهی مکانیکی اولیه بود: استفاده از یک دمنده گردابی با فشار بالا و-لوله‌های میکرو متخلخل با کیفیت بالا به عنوان پخش کننده برای به حداکثر رساندن راندمان انتقال O2 و کاهش نویز. هنگامی که DO کم بود، هوادهی با اکسیژن خالص تکمیل شد: با استفاده از یک ژنراتور اکسیژن + پروانه آب حبابی میکرو. غلظت O2 خروجی ژنراتور اکسیژن بالای 90% از طریق یک دیسک نانو{8}}سرامیکی در پروانه پراکنده می شود. تحت بار زیاد، ترکیبی از ژنراتور اکسیژن + مخروط اکسیژن به عنوان هوادهی کمکی با استفاده از یک پمپ تقویت کننده برای ایجاد اکسیژن{11}}آب فوق اشباع در مخروط عمل می کند.

1.4 اندازه گیری کیفیت آب

غلظت آمونیاک و نیتریت (به عنوان N) با استفاده از یک آنالایزر چند پارامتری Aokedan اندازه گیری شد. کل جامدات معلق (TSS) با استفاده از یک آنالایزر چند پارامتری Hach DR 900 اندازه گیری شد.

1.5 مدیریت مزرعه و عملیات سیستم

محاکمه در 8 آگوست 2022 آغاز شد و 74 روز به طول انجامید. هر شش تانک انبار شده بود. اندازه جوراب ساق بلند 961 عدد/کیلوگرم، تراکم تقریباً 403 عدد در متر مکعب، مجموعاً 241800 پست{9}}لارو بود. دفعات تغذیه 6 بار در روز بود، با جیره روزانه از حدود 7.0٪ (اوایل) به 2.5٪ (در اواخر) از زیست توده برآورد شده کاهش می یابد.

گردش سیستم 3 روز پس از انبار{1}}شروع شد، ابتدا با 2 سیکل در روز، که بعداً به 4 چرخه در روز افزایش یافت. در اوایل کارآزمایی، تخلیه روزانه اتفاق افتاد، فقط آب از دست رفته در زهکشی و تبخیر دوباره پر می شد. بعداً تخلیه آب به دنبال هر تغذیه (1 ساعت بعد) همراه با تبادل آب روزانه کمتر از 10٪ از حجم{8}}پر کردن مجدد مرحله اولیه بود.

در ابتدا از هوادهی مکانیکی (ویرتکس دمنده) استفاده شد. با توجه به افزایش بار سیستم بعداً، ترکیبی از هوادهی مکانیکی، ژنراتور اکسیژن + نانو-دیسک سرامیکی و ژنراتور اکسیژن + مخروط اکسیژن استفاده شد.

DO، دما، pH، آمونیاک و نیتریت در مخازن به طور منظم اندازه گیری شد. رشد و تغذیه میگو مشاهده و ثبت شد.

1.6 پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها

داده ها با استفاده از WPS Office Excel سازماندهی شدند. نمودارها با استفاده از Origin 2021 ایجاد شدند.

فرمول های زیر برای محاسبه نرخ تبادل آب (R)، ضریب تبدیل خوراک (F_CRو میزان بقا (R_S):

R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)

F_CR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)

R_S = 100% × S / N ... (3)

جایی که: R نرخ تبادل آب روزانه (%/d) است. V1 حجم کل آب مبادله شده (m3) است. V حجم کل آب سیستم (m³) است. t روزهای فرهنگ (d) است. اف_CRنسبت تبدیل خوراک است. W کل ورودی خوراک (کیلوگرم) است. Wₜ و W₀ توده برداشت نهایی و توده جوراب اولیه (کیلوگرم) هستند. آر_Sمیزان بقا (%) است. S تعداد کل برداشت شده (افراد) است. N تعداد کل انبار شده (افراد) است.

2. نتایج

2.1 تبادل آب

در طول آزمایش، کل تبادل آب 1000 متر مکعب با میانگین نرخ مبادله روزانه 1.8٪ بود.

2.2 آمونیاک و نیتریت

غلظت آمونیاک در مخازن زیر 1.3 میلی گرم در لیتر (به جز روز 5) و غلظت نیتریت زیر 1.6 میلی گرم در لیتر باقی ماند، هر دو در سطوح نسبتاً پایدار (شکل 5).

در مرحله اولیه (15 روز اول)، آمونیاک مخزن به سرعت کاهش یافت در حالی که نیتریت به سرعت افزایش یافت، که نشان دهنده استقرار بیوفیلم در بیوفیلتر و تبدیل آمونیاک به نیتریت است. در مرحله میانی (15 تا 50 روز)، با افزایش تغذیه، غلظت آمونیاک و نیتریت ثابت ماند، که نشان دهنده اکسیداسیون آمونیاک و نیتریت هماهنگ در بیوفیلتر و عملکرد سیستم پایدار است. پس از روز 50، هر دو آمونیاک و نیتریت روند نزولی را نشان دادند، که احتمالاً نشان دهنده ظرفیت نیتریفیکاسیون افزایش یافته و یک سیستم بالغ تر است. با پایان یافتن کارآزمایی نمی‌توان این موضوع را تأیید کرد.

شکل 6نشان می دهد که روند آمونیاک در ورودی و خروجی بیوفیلتر مشابه بود، اما شکاف بین منحنی ها به تدریج افزایش یافت، که نشان دهنده بهبود حذف آمونیاک است. منحنی‌های نیتریت برای ورودی و خروجی تقریباً همپوشانی داشتند و روند افزایشی کلی را نشان ندادند، که نشان می‌دهد سیستم ظرفیت اکسیداسیون نیتریت را تا پایان حفظ کرده است.

2.3 اکسیژن محلول و قلیاییت کل

همانطور که در نشان داده شده استشکل 7با وجود افزایش بار سیستم، روش های هوادهی ترکیبی DO مخزن را بالای 6 میلی گرم در لیتر حفظ کردند. علاوه بر این، با افزودن NaHCO3، قلیاییت کل بین 175-260 میلی گرم در لیتر حفظ شد.

2.4 کل جامدات معلق

روند غلظت TSS در نقاط کلیدی سیستم در نشان داده شده استشکل 8. TSS در جریان ورودی به جمع کننده رسوب جریان عمودی و جعبه جانبی سیفون (بخشی از زهکشی سه طرفه) روند TSS را در مخازن منعکس می کند. به طور کلی TSS به تدریج افزایش یافت، در مراحل اواسط-پایان (بعد از روز 35) تثبیت شد و روند کاهشی را در مراحل متوالی درمان نشان داد.

2.5 نتایج کشاورزی

کل جوراب ساقه بلند 241800 لارو پست- با اندازه متوسط ​​0.52 گرم، در 6 تانک با تراکم متوسط ​​403 فرد در متر مکعب بود. پس از 74 روز، کل برداشت 3012.2 کیلوگرم، متوسط ​​اندازه 15.82 گرم، میانگین بقا 78.75 درصد، متوسط ​​عملکرد 5.02 کیلوگرم در متر مکعب بود. کل خوراک ورودی 3386.51 کیلوگرم بود_CR1.18. هزینه های محاسبه شده (بذر، خوراک، محصولات بهداشتی، برق، آب دریا مصنوعی، ضد عفونی) در مجموع 155870.6 یوان است. درآمد حاصل از فروش میگو 192780.8 یوان بود که منجر به سود 36910.2 یوان برای چرخه شد.

3. بحث

در سال های اخیر، RAS به یک جهت بسیار امیدوار کننده برای کشاورزی L. vannamei تبدیل شده است. این کارآزمایی یک RAS شامل مخازن کشت، جمع آوری پوسته/ذرات مرکب، فیلتر برس، بیوفیلتر و تجهیزات هوادهی ساخت و یک چرخه کشاورزی داخلی را با موفقیت انجام داد.

در مقایسه با RAS سنتی، این سیستم ساده تر است. از نظر ساختاری، تجهیزاتی مانند فیلترهای درام و کفگیرهای پروتئینی را حذف کرد که هزینه های ثابت و نگهداری نسبتاً بالاتری دارند. در عوض، از دستگاه‌های تصفیه آب ساده‌تر برای ایجاد یک تصفیه ترکیبی چند سطحی برای ذرات و آلاینده‌های محلول- استفاده کرد و با فرآیندهای ساده‌تر و هزینه کمتر، به کنترل کیفیت آب خوب دست یافت.

با استفاده از روش‌های مختلف مدیریت کیفیت آب متناسب با مراحل مختلف رشد و بارهای سیستم، سیستم آمونیاک و نیتریت را به ترتیب کمتر از 1.3 و 1.6 میلی‌گرم در لیتر و DO را بالای 6 میلی‌گرم در لیتر حفظ کرد و در نهایت به بازده 5.02 کیلوگرم بر متر مکعب رسید. این به نتایج یانگ جینگ و همکاران نزدیک است. علاوه بر این، سیستم تصفیه آب با استفاده کامل از ظرفیت تصفیه آن و کاهش قابل توجه هزینه ها، میانگین نرخ ارز روزانه را تا 1.8 درصد کنترل کرد.

RAS مزایای زیست محیطی، ایمنی محصول و بیماری های کمتری را ارائه می دهد. با توجه به محدودیت های حمل و نقل، L. vannamei دارای پتانسیل بالایی در بازار داخلی است. اجرای RAS برای L. vannamei در داخل کشور با روندهای صنعت همسو است. پرورش میگوی داخلی کنونی عمدتاً آب شیرین است و عملکرد و کیفیت آن نسبت به پرورش دریایی عقب مانده است. استفاده از آب دریا مصنوعی در این آزمایش تا حدی این شکاف را برطرف کرد. با این حال، هزینه بالای فعلی آب دریای مصنوعی بهینه سازی فرآیندهای RAS برای حذف نیتروژن و فسفر برای فعال کردن استفاده مجدد از آب را ضروری می کند، که راهی موثر برای کاهش هزینه ها است و باید یک تمرکز تحقیقاتی کلیدی برای L. vannamei RAS داخلی باشد.

F_CRیک شاخص مهم برای عملکرد RAS است. فینال F_CR1.18 در این آزمایش با کشاورزی فشرده سنتی قابل مقایسه است. به عنوان یک سیستم بسته، مزیت RAS در استفاده مجدد از ورودی نهفته است. بر اساس افزایش ظرفیت تصفیه آب، تدوین استراتژی های تغذیه دقیق برای کاهش F_CRباید تمرکز بعدی بهینه سازی باشد.