在生物絮团系统中，最佳养殖密度，可以平衡了高虾产量与可控的水质和良好的生长性能。
本研究评估了每立方米200至800尾的养殖密度对生物絮团系统中南美白对虾生产性能的影响。
生物絮团技术 （BFT） 是一种很有前途的可持续水产养殖系统，它利用微生物群落将有毒的含氮废物转化为微生物蛋白，同时改善水质并提供补充营养。这种方法具有明显的优势，包括：明显降低换水率 （<10%）、提高养分利用效率，以及通过竞争性排除病原体增强生物安全性。
尽管有这些好处，但在优化BFT系统中的养殖密度方面仍然存在关键知识差距，这是一个直接影响生产力、水质和经济可行性的关键参数。以前的研究受到以下因素的限制：小规模实验设计不能反映养殖条件，试验持续时间短，不足以捕捉完整的生长周期，密度梯度窄（通常≤600尾/立方米），以及对氮动力学及其管理影响的不完整评估。这些限制阻碍了商业规模BFT实施的实用指南的制定，特别是关于产量和有害氮控制之间密度依赖性的权衡。
本文分享一项最新研究，养殖密度对水质、有害氮控制和南美白对虾，在换水受限的生物絮团系统中南美白对虾生产性能的影响。
一、研究设置：
1、这项研究是在12个生物絮团系统中进行的——混凝土水箱，6×6×1米，带有注水器和30立方米的水量的循环泵——具有相同的物理条件，位于带有半遮阳塑料薄膜盖的温控温室中。水源是天然海水，在使用前经过沙子过滤和氯化处理。为了加速生物絮团物的开发，每个系统都接种了来自上一个生产周期来源的成熟生物絮团水体。
2、该试验使用完全随机设计来评估四种养殖密度处理（每立方米200、400、600和800尾，分别表示为D200、D400、D600 和 D800），分别总共产生12个实验单元。
3、健康的南美白对虾虾苗来自一个育苗池，根据四种养殖密度选择平均体重为0.36±0.14克 （平均±S.D.） 的个体，并将其投放到试验系统中。精确称重和分配密度比生物量以达到目标负载（D200、D400、D600和D800分别为2.16、4.32、6.48和8.64kg/tank），根据重量测量，与目标的差异为<2%。
4、56天的试验期包括从虾苗到上市规格的关键成长期。使用温室气候控制系统将水温保持在28.0±2.0摄氏度，并在整个试验期间通过连续曝气确保溶解氧浓度高于每升5.0毫克。
二、结果与讨论：
1、在管理投入中观察到明显的密度依赖性模式。换水率与养殖密度成比例增加，同样，糖蜜和碳酸钠的使用量也显示出密度依赖性增加，D800的使用量最高（每个水箱分别为41.8公斤和每个水箱57.3公斤）。在试验期间，由于虾的养殖密度从200尾/立方米增加到800尾/立方米，所需的换水率、糖蜜使用量和碳酸钠使用量分别增加了1217%、160%和321%。
2、溶解氧 （DO）、pH值、总氨氮（TAN） 和亚硝酸盐氮 （NO2—N） 受到养殖密度的显著影响。密度从200尾/立方米增加到尾/立方米，DO和pH值分别从6.7mg/L下降到5.1mg/L和7.6到7.3，而TAN和亚硝酸盐氮浓度分别从0.23mg/L增加到0.96mg/L和0.47mg/L到1.68 mg/L。值得注意的是，TAN和亚硝酸盐氮的阈值效应在600尾/立方米以上明显恶化。在试验期间，随着虾的养殖密度增加，DO和pH值分别下降了24%和4%，而TAN和亚硝酸盐氮浓度分别增加了317%和257%。
3、关于生物絮团物控制和氮动力学，总悬浮固体 （TSS） 最初表现出类似的增加趋势，然后在不同的养殖密度下趋于稳定（图1）。当养殖密度从200尾/立方米增加到800尾/立方米时，TSS保持较高。为了将D200、D400、D600和D800的TSS分别维持在200、300、400和500毫克/升的目标范围内，换水率与养殖密度成比例调整。
图1：在四种养殖密度下生物絮团系统中总悬浮固体的时间动力学。
4、氮化合物的动力学表现出明显的密度依赖性波动（图2）。在试验的早期到中期，TAN和亚硝酸盐氮的浓度分别增加然后下降，然后在所有系统中保持在几乎低于1.0毫克/升的水平，直到试验结束（图2a、b）。在峰值阶段，当系统的养殖密度较高时，TAN和亚硝酸盐氮的浓度明显升高且持续时间更长。
5、值得注意的是，在D800中，TAN在第3周达到2.3毫克/升的峰值，其浓度高于1.0 毫克/升持续了3周以上，而亚硝酸盐氮在第4周达到峰值，为每升4.2毫克，其浓度高于1.0毫克/升持续了4周以上（图2a，b）. 硝酸盐氮的浓度 （NO3–-N） 和总氮 （TN） 在试验的早期和中期波动性增加，后来在所有系统中表现出不规则的波动（图2c、d）。当系统的养殖密度较高时，硝态氮和TN积累量显著增加。
图2：在四种养殖密度下生物絮团系统中各种氮类型的时间动态。
6、虾的生长性能在不同养殖密度之间差异很大。虽然产量从D200的每立方米3.62公斤增加到D800的每立方米9.09公斤，但个别生长指标有所下降。收获体重从D200的19.14克下降到D800的14.12克，而大小变化从D200的14.03%增加到D800的23.90%。比生长速率从D200的每天7.10%下降到D800的每天6.62%，存活率从D200的94.6%下降到D800的79.8%。饲料转化率随密度的增加而恶化，从1.12±0.03 （D200） 上升到1.29±0.05 （D800）。在试验期间，由于虾的养殖密度从200尾/立方米增加到800尾/立方米，收获体重、比生长率和存活率分别下降了36%、7%和19%，而规格变化、产量和饲料转化率分别增加了70%、151% 和 15%。
7、在56天的试验期内，在基于生物絮团的系统中观察到系统管理投入的明显增加，南美白对虾的养殖密度更高。换水率增加以维持四种养殖密度的目标TSS水平，这反映了饲料的大量投入和高密度下代谢废物的积累。同样，糖蜜和碳酸钠的添加量明显增加，表明微生物对氮转化和pH调节的需求更大。这些发现与其他研究人员的发现一致，他们报告了在超过500尾/立方米的系统中具有类似的pH值不稳定性。
8、关键水质参数在虾的养殖密度之间表现出明显差异。DO浓度在整个密度梯度中逐渐下降，而尽管持续缓冲，但pH值的维持变得越来越具有挑战性。这些结果证实了先前关于高密度虾下生物絮团系统的耗氧量和pH稳定性的研究。
图3：在南美白对虾56天试验期间，基于生物絮团的系统养殖密度与生产性能之间关系的二次多项式回归分析。（a） 水产养殖产量与养殖密度之间的关系;（b） 成活率与养殖密度之间的关系;（c） 收获体重与养殖密度之间的关系;（d） 收获规格变化与养殖密度之间的关系;（e） 比生长速率与放养密度之间的关系;（f） 饲料转化率与养殖密度之间的关系。
9、将水质参数维持在最佳范围内所需的管理强度随着虾的养殖密度的增加而增加。我们的数据表明，运营复杂性和资源需求在600尾/立方米以上不成比例地增加。这些结果对商业运营具有重要意义，因为它们表明，必须仔细权衡高密度下的生产收益与呈指数级增长的管理需求。这些见解对于在生产规模上实施生物絮团技术的虾农特别有价值。
通过对所有监测参数进行综合评价，该研究确定了513尾/立方米和529尾/立方米作为最佳养殖密度，两者均在400-600尾/立方米的验证范围内。
三、研究观点：
本研究评估了养殖密度 （200–800尾/立方米） 对基于生物絮团的系统中的南美白对虾生产性能的影响，表明较高的密度慢慢学增加了有害的氮波动和作需求，同时损害了虾的生长和饲料效率。最佳密度范围为400–600尾/立方米可以平衡产量 （6.74–8.43 kg/立方米） 具有可控的水质，为虾农优化生产可持续性提供了实用指南。
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