简介上篇（生物絮团养虾系列）（生物絮团 对虾）

简介上篇（生物絮团养虾系列）

"《生物絮团养虾系列之上篇：技术发展与起源探究》

一、生物絮团技术的发展

在 20 世纪 80 年代，全球各地的养虾场大多采用粗养或半精养池塘的方式来进行管理运营。 那时呀，虾苗（PL）的放养密度相当低，仅仅处于 2 - 5 PL/m2 的范围，相应地，产量也不高，仅仅在 0.05 - 0.1 kg/m2 之间徘徊。 而且呢，每日的水交换量却很高，有的甚至高达 100%，不过通常也保持在 10% - 15% 左右。

每当遇到水质出现问题的时候，比如氨含量过高、溶解氧含量偏低、藻类疯狂繁殖，又或者是疾病、寄生虫爆发等情况，养殖户们往往采取的做法就是用新泵送过来的 “清洁水” 去替换掉大部分的劣质水，试图以此将那些水质问题 “冲走”。 然而，这种做法却存在很大的弊端呀，它会把水质问题传导到当地的环境之中，对周围水生生态系统的健康状况造成损害，同时也会影响到下游水产养殖场抽取的进水质量呢。 很显然，这样的水质管理方式是不可持续的，长此以往，必然会引发一系列的环境和养殖问题呀。

也正是因为这样的管理方式存在诸多隐患，许多流通系统逐渐朝着更小的池塘方向发展了。 可没想到的是，这一变化随后竟给 20 世纪 90 年代的全球虾类养殖业带来了沉重的打击呢。 在那个时期，出现了不少令人头疼的疾病问题，比如：

在厄瓜多尔陶拉河地区的池塘中，虾被陶拉综合症病毒（TSV）感染了，而且这种病毒还迅速传播到了该国的其他地区，造成了大面积虾类患病的糟糕局面。

白斑综合症病毒（WSSV）最初是在亚洲出现的，在 1995 年的时候抵达了美国，之后还继续在墨西哥以及许多其他国家兴风作浪，给当地的虾养殖业带来了极大的困扰。

还有早期死亡综合症（EMS），也被称作急性肝胰腺坏死病（AHPND），它于 2009 年在中国开始出现，随后便逐渐蔓延到了泰国、越南以及墨西哥等地，让养殖户们苦不堪言呀。

这些疾病的肆虐，自然而然地引起了人们对生物安全方面的更大关注，生物安全问题也由此成为了虾类生产者们最为关注的核心问题之一了。 为了控制疾病的爆发，养殖户们常见的应对措施就是添加一个安全的储存库，用来隔离那些没有患病的亲鱼，希望以此来阻断疾病的传播途径。 除此之外呀，许多农场也开始着手处理进水问题了，一些比较成熟的农场更是大刀阔斧地对传统的流通系统进行了重大的重新配置，将其改为水回用系统，这与当时的传统做法相比，可谓是实现了巨大的突破呀。

在同一时期呢，美国也在努力发展可行的海虾养殖业。 不过，美国的新兴海虾产业面临着诸多需要克服的障碍呀。 其中，最为关键的一个问题就是生长季节有限，这在很大程度上限制了虾类的养殖规模和产量。 而且呀，劳动力成本、能源成本偏高，合适的沿海土地又比较缺乏，再加上美国有着比许多虾生产国更为严格的环境法规，这些因素综合起来，进一步加剧了其在海虾养殖行业的竞争挑战呢。

鉴于全年池塘养殖的发展潜力比较有限，于是乎，研究的重点就转向了具有成本效益的循环水产养殖系统（RAS）。 这个系统有着独特的优势，它能够实现以更高的生物量（> 5 kg /m2）进行养殖，并且可以做到最少的水交换。 而要实现这一目标呀，也推动了许多相关领域的进步呢。 比如说，特别推动了开发更能耐受高放养密度的转基因商业虾品种的研究，促使先进的曝气设备和技术不断革新，让高效的氨管理程序得以完善，还催生出了专门配制的适合在高密度封闭系统中使用的制造干饲料等等。

就拿转基因虾来说吧，经过多代的选择性育种，成功培育出了太平洋白虾凡纳滨对虾无特定病原体（SPF）种群呢。 从那以后呀，这个物种就成为了世界各地池塘以及封闭系统中养殖的主要虾类品种了。 可以说，这些优良的遗传品系，正是现代水产养殖系统能够实现更高产量的关键所在呀。

循环水产养殖系统（RAS）有着多种分类方式哦。 其中，有一种分类方法对于我们当前了解相关内容是很有用的，它区分了两类不同的养殖方式：一类是那些将目标物种与生物处理过程分开饲养的方法，另一类则是把目标物种饲养在与生物处理生物体相同的水体积中的方法。

在第一类当中，包含了典型的 “清水” 和 IMTA（综合多营养水产养殖）系统。 这两个系统都设有单独的隔间，主要用于养成以及去除溶解的无机氮哦。 “清水” 系统会使用传统的生物过滤器（就像 Timmons 和 Ebeling 在 2013 年所介绍的那样），而 IMTA 系统则是利用大型藻类和双壳类动物来完成基本的水处理任务（正如 Samocha 等人在 2015 年所阐述的那样）。

在第二类中呢，目标物种是和那些能够去除氨以及回收废物的生物体一起饲养的。 这些生物体可能是所谓绿水系统中浮游植物的混合物，又或者是 “褐水” 系统中微生物群落的絮凝体。 而我们这本手册所探讨的主题 —— 生物絮凝系统，就属于后一种类型啦。

二、生物絮团的起源

一般来讲呀，絮凝其实是一种物理过程哦。 在一些比较有利的条件下，悬浮在流体当中的那些小颗粒就会聚集在一起，进而聚结形成聚集体呢。 这种现象很早就被应用在废水处理领域了，而且呀，在食品加工行业，特别是在啤酒和奶酪的生产过程中，它有着更为悠久的历史呢。

在流行科学文献当中，最早提及现在被水产养殖界称作 “生物絮团” 内容的，大概可以追溯到 1964 年 11 月号的《科学美国人》杂志上发表的一篇题为 “食物泡沫” 的短文哦。 这篇短文可是有着重要的意义呢，它为我们揭示了海洋食物网中以前未曾被重视的一条途径：那就是波浪产生的气泡刺激了富含有机物聚集体的形成呀。 文章中还指出，溶解在海水中的大量有机化学物质的分子，会大量地粘附在 “气泡” 的二维边界层上，它们相互聚集，最终形成有机物质团块，而这些团块就会被海洋动物种群中那些体型最小的成员给吃掉呢。 并且呀，文中还提到，海洋中有机物的数量至少要比所有活浮游生物的数量多出 50 倍之多呢。

不过呢，虽然发现了这样一个自然过程，但当时现代水产养殖本身还处于刚刚起步的阶段呀，所以这个自然过程并没有立刻就被应用到生物絮团水产养殖当中去哦。

生物絮团技术在水产养殖领域的首次应用之一，是在 20 世纪 70 年代初，地点是在塔希提岛的 IFREMER - COP（也就是法国海洋开发研究所，太平洋海洋中心）研究设施呢（Emerenciano 等人在 2013 年对此有相关记载哦）。 这项开创性的工作呀，重点关注的是太平洋白虾、斑节对虾、香蕉虾、墨吉对虾以及西蓝虾在生物絮团条件下的生产适应性情况（就像 Aquacop 在 1975 年、Sohier 在 1986 年所研究的那样）。

随后呢，西部蓝虾和太平洋白虾在塔希提岛以及美国水晶河的 Aquacop 式系统中成功实现了养殖，这一成果有力地证明了在生物絮团中生产健康虾是具有可行性的（这一点 Bob Rosenberry 也有提及哦）。

这些创新的系统有着独特的作用呢，它们促进了由虾蜕皮碎片、没被吃掉的饲料以及粪便等组成的悬浮聚集体的发展，同时呀，还吸引了附着的异养和化能自养细菌、微藻、蓝细菌，甚至微型和大型无脊椎动物群落在此聚集。 而最终呈现出来的效果就是，在那些运行良好的生物絮团单元当中，这些生物体能够有效地回收废物，并且还可以为虾提供补充饲料呢（就像 Ray 和 Lotz 在 2014 年所阐述的那样）。 这样一来呀，既省去了对专用生物过滤器的需求，又能够减少配方饲料的使用量，可谓是一举两得呢。

大约在法国开展这项工作的同时呀，美国的罗尔斯顿普瑞纳公司也开始着手开发海虾养殖系统了哦。 Bob Rosenberry 在对 Harvey Persyn 的采访中所提供的信息，对他们早期使用生物絮凝培养物的工作进行了总结呢。 他们通过使用手工饲料来开展受控营养研究，结果发现，在水交换量最少的水箱中，虾的生长表现反而更好哦。 而且呀，后续使用含有示踪染料的饮食进行测试的时候还发现，饲料在不到 30 分钟的时间内就能够通过虾的身体了呢。 虾生长性能的改善表明，虾会主动去消耗那些由丝状细菌、真菌以及其他小生物定殖的未消化谷物碎片组成的粪便和絮凝物哦。 这项工作还表明，絮凝物起到了微型生物过滤器的作用，能够对含氮废物进行解毒呢。 另外呀，在培养箱中添加糖的话，还可以刺激虾所消耗的细菌的生长呢。

除了上述这些团队之外呀，还有其他的一些团体也在致力于推进生物絮团水产养殖的发展哦。 比如说，史蒂文?瑟夫林（Steven Serfling）和他当时的商业伙伴多米尼克?门多拉（Dominick Mendola）博士，他们潦草地记下了一些水产养殖概念，而正是这些概念，引发了 “生物絮凝” 虾养殖的试验呢。 然后呀，他们在 20 世纪 70 年代末建立了一个零交换、集约化、生物絮团虾养殖系统，这个系统所取得的产量可是相当惊人的，大约能达到 22.5 吨 / 公顷 / 年呢。 要知道，在当时那个年代，当代的生产方法所达到的产量仅仅只有这个产量的十分之一呀，所以当时报道出来的这个产量水平实在是太高了，以至于很多人都不敢相信这是真的呢。 也正因如此，他们没能成功吸引到投资者呀。 不过，虽然 Serfling 和 Mendola 走在了时代的前面，当时没有得到广泛认可，但幸运的是，随着时间的推移，养虾业最终还是接纳了他们的很多想法，尤其是那些与生物絮团虾生产相关的想法呢。

1980 年的时候，FREMER 启动了一项研究计划，旨在通过深入研究生物絮团动力学的细节，来进一步推进之前所取得的初步成功哦。 在这项综合研究当中，除了其他一些主题之外，还着重探讨了絮凝细菌与水质之间的关系，以及生物絮凝中饲养的虾的营养生理学等方面的内容呢。

从那之后呀，人们对生物絮团的兴趣持续在蔓延开来。 尽管之前已经有过相关研究了（就像上面提到的 Persyn 的研究那样），但 Leber 和 Pruder（1988 年）的研究表明，在富含有机物、超富营养化的池塘水中饲养，并且随意饲喂商业饲料的幼虾，比起那些饲喂相同饲料，但维持在缺乏自然生产力的清澈井水中的虾，生长速度要快 48% - 89% 呢。 霍普金斯等人也证明了，高的生产率是可以通过低水交换率来实现的，而且还可以通过强化曝气的方式来进一步提高产量哦。

在 20 世纪 90 年代初呀，太平洋白虾开始在美国南卡罗来纳州布拉夫顿的 Waddell 海水养殖中心进行养殖（就像 Hopkins 等人在 1993 年所记录的那样），同时，在以色列的室外池塘中也开始养殖罗非鱼了（Avnimelech 等人在 1992 年、1994 年对此有相关记载哦）。

另外呀，超集约化户外生物絮团虾养殖的首批商业应用之一，是在 1988 年的塔希提岛的 Sopomer 工厂呢。 这个工厂在 1000 米的混凝土水箱中，通过有限的水交换，实现了一年两季的生产，每公顷的产量能达到 20 - 25 吨哦（Garen 和 Aquacop 在 1993 年有相关报道，Bob Rosenberry 也通过个人通讯的方式提及过此事呢）。

正是得益于许多研究团队和商业团体的不懈努力呀，无论是室外池塘还是室内水道的生物絮团技术，都在不断地取得进步呢。 而我们这本手册主要涉及的是室内生物絮凝系统，不过呢，对室外生物絮凝池做一个简要的描述，也能够为我们提供丰富的信息，接下来我们就对此展开讨论哦。 "

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