Litopenaeus vannamei, yang biasanya dikenali sebagai udang putih Pasifik, ialah spesies euryhaline yang dihargai kerana hasil dagingnya yang tinggi, toleransi tekanan yang kuat, dan pertumbuhan pesat. Ia adalah salah satu spesies udang yang paling penting yang diternak di China. Pada masa ini, model pertanian utama untuk L. vannamei di China termasuk kolam luar, kolam rumah hijau kecil dan kolam-tinggi. Walau bagaimanapun, pengeluaran domestik masih tidak dapat memenuhi permintaan pasaran, memerlukan import yang ketara. Selain itu, perkembangan pesat model seperti pertanian rumah hijau kecil telah mendedahkan isu seperti rangka kerja teknikal yang tidak lengkap, wabak penyakit yang kerap dan cabaran dalam merawat air sisa efluen. Berlatarbelakangkan usaha menyokong pemuliharaan sumber dan pembangunan mampan, Sistem Akuakultur Recirculating (RAS), yang diiktiraf sebagai model pertanian yang intensif, cekap dan mesra alam, telah mendapat perhatian meluas dalam industri sejak beberapa tahun kebelakangan ini.
RAS menggunakan kaedah perindustrian untuk mengawal selia persekitaran air secara aktif. Ia menampilkan penggunaan air yang rendah, jejak yang kecil, pencemaran alam sekitar yang minimum dan menghasilkan-produk berkualiti tinggi, selamat dengan penyakit yang lebih sedikit dan kepadatan stok yang lebih tinggi. Pengeluarannya sebahagian besarnya tidak terhad oleh geografi atau iklim. Model ini mempunyai kecekapan penggunaan sumber yang tinggi dan dicirikan oleh pelaburan yang tinggi dan pengeluaran yang tinggi, mewakili laluan penting ke arah pembangunan mampan industri akuakultur. Pada masa ini, pertanian domestik L. vannamei tertumpu di kawasan pantai, terutamanya menggunakan air laut semula jadi. Wilayah pedalaman, yang dikekang oleh ketersediaan sumber air dan peraturan alam sekitar, menghadapi ketidakpadanan yang ketara antara bekalan dan permintaan pengguna. Meneroka RAS menggunakan air laut buatan di kawasan pedalaman mempunyai kepentingan yang besar untuk membekalkan pasaran tempatan dan menggalakkan pembangunan ekonomi serantau. Eksperimen ini berjaya membina RAS dalaman untuk L. vannamei dalam persekitaran pedalaman dan menjalankan kitaran penanaman yang berjaya. Kaedah dan data mengenai pembinaan sistem, penyediaan air laut buatan, dan pengurusan ladang boleh menjadi rujukan untuk pertanian L. vannamei pedalaman.
1. Bahan dan Kaedah
1.1 Bahan
Percubaan dijalankan di Ladang Pembiakan Asli Leiocassis longirostris Wilayah Sichuan. Sisa-larva L. vannamei (peringkat P5) diperoleh daripada Pangkalan Huanghua Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd., dan berada dalam keadaan sihat. Suapan yang digunakan ialah jenama "Xia Gan Qiang" daripada Tongwei Group Co., Ltd. Komponen utamanya ialah: protein mentah Lebih besar daripada atau sama dengan 44.00%, lemak mentah Lebih besar daripada atau sama dengan 6.00%, gentian mentah Kurang daripada atau sama dengan 5.00%, dan abu mentah Kurang daripada atau sama dengan 16.00%.
1.2 Penyediaan Air Laut Buatan
Air bawah tanah dari perigi digunakan sebagai sumber air. Ia dirawat secara berurutan dengan pembasmian kuman (serbuk peluntur 30 mg/L, berudara selama 72 jam), penyingkiran sisa klorin (natrium tiosulfat, 15 mg/L), dan detoksifikasi [asid Ethylenediaminetetraacetic (EDTA), 10–30 mg/L] sebelum digunakan untuk penyediaan air laut tiruan.
Air laut tiruan dengan kemasinan 8 telah disediakan menggunakan kristal garam laut sebagai bahan utama; komponen utamanya disenaraikan dalamJadual 1. CaCl₂, MgSO₄ dan KCl gred makanan{1}}digunakan untuk menambah unsur Ca, Mg dan K. Selepas penyediaan,-gred NaHCO₃ makanan telah digunakan untuk melaraskan jumlah kealkalian kepada 250 mg/L (sebagai CaCO₃), dan NaHCO₃ bersama-sama asid sitrik monohidrat digunakan untuk melaraskan pH kepada 8.2–8.4.
1.3 Pembinaan RAS
1.3.1 Konsep Reka Bentuk Keseluruhan
Menggabungkan reka bentuk bebas dengan aplikasi bersepadu, RAS untuk L. vannamei telah dibina menggunakan-rawatan fizikal berbilang peringkat dan penapisan bio. Strategi operasi sistem yang sepadan, protokol pelarasan kualiti air, dan strategi pemakanan saintifik telah dilaksanakan mengikut keperluan pertumbuhan udang pada peringkat yang berbeza, bertujuan untuk operasi yang stabil, input ekonomi dan pengeluaran yang cekap.
1.3.2 Aliran Proses Utama dan Parameter Teknikal
Sistem penternakan ikan berasaskan kontena sedia ada-diubah suai untuk mewujudkan L. vannamei RAS, yang terdiri daripada tangki kultur, peranti pengumpul cangkerang/zarah komposit (saliran tiga-hala), biofilter, pam edaran, dll. Aliran proses ditunjukkan dalamRajah 1.
Jumlah isipadu air reka bentuk sistem ialah 750 m³, dengan isipadu sistem rawatan air 150 m³ dan isipadu kultur berkesan 600 m³. Beban kultur yang direka adalah 7 kg/m³. Parameter teknikal utama disenaraikan dalamJadual 2.
1.3.3 Reka Bentuk Struktur
Enam tangki kultur segi lapan disusun dalam dua baris. Memandangkan kemudahan pengurusan, kestabilan alam sekitar dan kos pelaburan, struktur utama tangki adalah bata-konkrit. Dimensi ialah: panjang 10.0 m, lebar 10.0 m, kedalaman 1.2 m, dengan tepi potong 3.0 m. Isipadu air berkesan bagi setiap tangki ialah 100 m³. Bahagian bawah tangki mempunyai cerun (16%) ke arah longkang tengah (Rajah 2).
Peranti saliran tiga-terdiri daripada pengumpul pusat (untuk udang mati, cengkerang dan zarah besar), pengumpul pemendapan aliran menegak (untuk cengkerang pecah, zarah sederhana, najis) dan kotak pengumpul longkang -sifon (untuk cengkerang halus dan kecil-ke-zarah sederhana) (Rajah 2).
Satu sisi tangki penyaman mengandungi bingkai media berus plastik untuk mengumpul dan mengeluarkan cengkerang dan zarah daripada pelepasan tangki. Pelarasan untuk kalsium, magnesium, jumlah kealkalian dan pH boleh dibuat dalam tangki ini. Isipadu tangki ialah 20 m³, dengan masa pengekalan hidraulik 0.13 jam.
Pam edaran terletak di bahagian lain tangki penyaman, menggunakan pam-satu peringkat untuk kecekapan tenaga. Berdasarkan ekologi dan beban udang, kadar peredaran semula direka pada 2-6 kali sehari. Kadar aliran pam ialah 150 m³/j, kepala 10 m, kuasa 5.5 kW.
Penapis berus dilengkapi dengan beberapa beg penapis. Beg disambungkan melalui kelengkapan paip ke salur masuk penapis, diikat dengan pengapit. Efluen memasuki beg melalui paip. Beg-beg itu diperbuat daripada Polipropilena (PP), diisi dengan media berus plastik, dengan berkesan memintas zarah yang lebih besar daripada 0.125 mm. Tangki media elastik terdiri daripada badan tangki (segi empat tepat, kedalaman 2 m), bingkai grid (selari dengan permukaan), dan media elastik yang dipasang pada bingkai (Rajah 3). Media itu terdiri daripada banyak cincin plastik-ganda dengan filamen poliester, membentuk berkas gentian yang diedarkan ke seluruh tangki. Prinsip kerjanya melibatkan penciptaan-kesan pemendapan aliran perlahan melalui pemintasan media dan menggunakan biofilem yang terbentuk pada permukaannya untuk menyerap, mengurai dan mengubah nitrogen dan fosforus tak organik.
Penapis bio termasuk badan tangki (segi empat tepat, kedalaman 2 m), komponen pengudaraan dan bio-media (Rajah 4). Pemasangan pengudaraan termasuk paip pengedaran udara. Udara masuk dari atas dan dilepaskan dari bawah, mewujudkan corak aliran bercampur sepenuhnya. Tangki itu diisi dengan media Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Dengan peningkatan nitrifier disasarkan dan pelarasan kealkalian, sejumlah besar bakteria nitrifikasi melekat pada media, memakan bahan organik dan mencapai penyingkiran ammonia dan nitrit, sekali gus membina penapis bio nitrifikasi. Paip masuk dan keluar berada di sisi bertentangan, dengan skrin alur keluar di dinding dalam. Dalam percubaan ini, volum berkesan biofilter ditetapkan pada 25% daripada volum kultur sistem, dengan nisbah isian media sebanyak 30%, menggunakan media K5.
Pengudaraan sistem menggabungkan kaedah oksigen mekanikal dan tulen. Apabila Oksigen Terlarut (DO) adalah tinggi, pengudaraan mekanikal adalah utama: menggunakan-peniup pusaran tekanan tinggi dan-tiub mikroporous berkualiti tinggi sebagai peresap untuk memaksimumkan kecekapan pemindahan O₂ dan mengurangkan hingar. Apabila DO adalah rendah, pengudaraan oksigen tulen ditambah: menggunakan penjana oksigen + mikro-kipas air buih. Kepekatan O₂ keluaran penjana oksigen melebihi 90%, tersebar melalui cakera seramik nano-dalam kipas. Di bawah beban tinggi, gabungan penjana oksigen + kon oksigen berfungsi sebagai pengudaraan tambahan, menggunakan pam penggalak untuk menghasilkan air{11}tepu oksigen dalam kon.
1.4 Pengukuran Kualiti Air
Kepekatan ammonia dan nitrit (sebagai N) diukur menggunakan penganalisis air berbilang{0}}parameter Aokedan. Jumlah Pepejal Terampai (TSS) diukur menggunakan penganalisis berbilang-parameter Hach DR 900.
1.5 Pengurusan Ladang dan Operasi Sistem
Perbicaraan bermula pada 8 Ogos 2022, selama 74 hari. Kesemua enam tangki telah diisi. Saiz stok ialah 961 individu/kg, ketumpatan lebih kurang 403 individu/m³, berjumlah 241,800-post larva. Kekerapan pemakanan adalah 6 kali/hari, dengan catuan harian berkurangan daripada kira-kira 7.0% (awal) kepada 2.5% (lewat) daripada anggaran biojisim.
Peredaran sistem bermula 3 hari selepas-stok, pada mulanya pada 2 kitaran/hari, meningkat kepada 4 kitaran/hari kemudian. Pada awal percubaan, penyaliran harian berlaku, hanya menambah air yang hilang kepada saliran dan penyejatan. Kemudian, penyaliran diikuti setiap penyusuan (1 jam selepas itu), dengan pertukaran air harian di bawah 10% daripada- volum penambahan semula peringkat awal.
Pengudaraan mekanikal (vortex blower) digunakan pada mulanya. Disebabkan oleh peningkatan beban sistem kemudiannya, gabungan pengudaraan mekanikal, penjana oksigen + nano-cakera seramik dan penjana oksigen + kon oksigen telah digunakan.
DO, suhu, pH, ammonia, dan nitrit dalam tangki diukur dengan kerap. Pertumbuhan dan pemberian makanan udang diperhatikan dan direkodkan.
1.6 Pemprosesan dan Analisis Data
Data disusun menggunakan WPS Office Excel. Graf telah dibuat menggunakan Origin 2021.
Formula berikut digunakan untuk mengira kadar pertukaran air (R), nisbah penukaran makanan (FCR), dan kadar kelangsungan hidup (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Di mana: R ialah kadar pertukaran air harian (%/d); V₁ ialah jumlah isipadu air yang ditukar (m³); V ialah jumlah isipadu air sistem (m³); t ialah hari budaya (d). FCRialah nisbah penukaran makanan; W ialah jumlah input suapan (kg); Wₜ dan W₀ ialah jisim tuaian akhir dan jisim stok awal (kg). RSialah kadar survival (%); S ialah jumlah bilangan yang dituai (individu); N ialah jumlah bilangan yang disimpan (individu).
2. Keputusan
2.1 Pertukaran Air
Semasa percubaan, jumlah pertukaran air ialah 1,000 m³, dengan purata kadar pertukaran harian sebanyak 1.8%.
2.2 Ammonia dan Nitrit
Kepekatan ammonia dalam tangki kekal di bawah 1.3 mg/L (kecuali hari ke-5), dan kepekatan nitrit kekal di bawah 1.6 mg/L, kedua-duanya pada tahap yang agak stabil (Rajah 5).
Pada peringkat awal (15 hari pertama), tangki ammonia berkurangan dengan cepat manakala nitrit meningkat dengan cepat, menunjukkan pembentukan biofilem dalam biofilter dan penukaran ammonia kepada nitrit. Pada pertengahan-peringkat (15–50 hari), dengan peningkatan penyuapan, kepekatan ammonia dan nitrit kekal stabil, menunjukkan pengoksidaan ammonia dan nitrit yang disegerakkan dalam biofilter dan operasi sistem yang stabil. Selepas hari ke-50, kedua-dua ammonia dan nitrit menunjukkan arah aliran menurun, mungkin menunjukkan kapasiti nitrifikasi yang dipertingkatkan dan sistem yang lebih matang. Ini tidak dapat disahkan lebih lanjut kerana perbicaraan berakhir.
Rajah 6menunjukkan bahawa aliran ammonia dalam salur masuk dan alur keluar biofilter adalah serupa, tetapi jurang antara lengkung secara beransur-ansur melebar, menunjukkan penyingkiran ammonia bertambah baik. Keluk nitrit untuk masuk dan keluar hampir bertindih dan tidak menunjukkan trend peningkatan keseluruhan, mencadangkan sistem mengekalkan kapasiti pengoksidaan nitrit sehingga akhir.
2.3 Oksigen Terlarut dan Kealkalian Keseluruhan
Seperti yang ditunjukkan dalamRajah 7, walaupun beban sistem meningkat, kaedah pengudaraan gabungan mengekalkan DO tangki melebihi 6 mg/L. Tambahan pula, dengan menambah NaHCO₃, jumlah kealkalian dikekalkan antara 175-260 mg/L.
2.4 Jumlah Pepejal Terampai
Trend dalam kepekatan TSS pada titik sistem utama ditunjukkan dalamRajah 8. TSS dalam aliran masuk ke pengumpul sedimen aliran menegak dan kotak sisi sifon (sebahagian daripada-saliran tiga hala) mencerminkan aliran TSS dalam tangki. Keseluruhan TSS meningkat secara beransur-ansur, menjadi stabil semasa pertengahan-peringkat akhir (selepas hari ke-35) dan menunjukkan aliran menurun melalui peringkat rawatan berturut-turut.
2.5 Hasil Pertanian
Jumlah stok ialah 241,800 tiang-larva pada saiz purata 0.52 g, merentas 6 tangki pada ketumpatan purata 403 individu/m³. Selepas 74 hari, jumlah tuaian ialah 3,012.2 kg, saiz purata 15.82 g, purata kemandirian 78.75%, purata hasil 5.02 kg/m³. Jumlah input suapan ialah 3,386.51 kg, FCR1.18. Kos yang dikira (benih, makanan, produk kesihatan, elektrik, air laut buatan, pembasmian kuman) berjumlah 155,870.6 CNY. Hasil daripada jualan udang ialah 192,780.8 CNY, menghasilkan keuntungan sebanyak 36,910.2 CNY untuk kitaran tersebut.
3. Perbincangan
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, RAS telah menjadi hala tuju yang sangat menjanjikan untuk pertanian L. vannamei. Percubaan ini membina RAS termasuk tangki kultur, pengumpulan cengkerang/partikel komposit, penapis berus, biopenapis dan peralatan pengudaraan, dan berjaya menjalankan satu kitaran pertanian dalaman di pedalaman.
Berbanding dengan RAS tradisional, sistem ini lebih mudah. Dari segi struktur, ia mengetepikan peralatan seperti penapis dram dan skimmer protein, yang mempunyai kos tetap dan penyelenggaraan yang agak tinggi. Sebaliknya, ia menggunakan peranti rawatan air yang lebih ringkas untuk mencipta-berbilang peringkat rawatan komposit untuk zarah dan bahan pencemar terlarut, mencapai kawalan kualiti air yang baik dengan proses yang lebih mudah dan kos yang lebih rendah.
Dengan menggunakan pelbagai kaedah pengurusan kualiti air yang disesuaikan dengan peringkat pertumbuhan dan beban sistem yang berbeza, sistem mengekalkan ammonia dan nitrit masing-masing di bawah 1.3 dan 1.6 mg/L, dan DO melebihi 6 mg/L, akhirnya mencapai hasil 5.02 kg/m³. Ini hampir dengan keputusan daripada Yang Jing et al. Tambahan pula, sistem rawatan air mengawal purata kadar pertukaran harian kepada 1.8%, menggunakan sepenuhnya kapasiti rawatannya dan mengurangkan kos dengan ketara.
RAS menawarkan faedah alam sekitar, keselamatan produk dan lebih sedikit penyakit. Disebabkan oleh had pengangkutan, L. vannamei mempunyai potensi pasaran yang besar di pedalaman. Menjalankan RAS untuk L. vannamei pedalaman sejajar dengan aliran industri. Penternakan udang darat semasa adalah terutamanya air tawar, dengan hasil dan kualiti ketinggalan berbanding penternakan marin. Menggunakan air laut buatan dalam percubaan ini sebahagiannya menangani jurang ini. Walau bagaimanapun, kos tinggi semasa air laut buatan memerlukan pengoptimuman proses RAS untuk penyingkiran nitrogen dan fosforus untuk membolehkan penggunaan semula air, yang merupakan cara yang berkesan untuk mengurangkan kos dan harus menjadi tumpuan penyelidikan utama untuk L. vannamei RAS pedalaman.
FCRadalah penunjuk penting untuk prestasi RAS. F. akhirCRsebanyak 1.18 dalam percubaan ini adalah setanding dengan pertanian intensif tradisional. Sebagai sistem tertutup, kelebihan RAS terletak pada penggunaan semula input. Berdasarkan peningkatan kapasiti rawatan air, merumuskan strategi pemakanan yang tepat untuk menurunkan FCRsepatutnya menjadi tumpuan pengoptimuman seterusnya.