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控制氨氮和亚硝酸盐,碳源添加多少合适?

发表时间:2023/10/13 15:57:47  浏览次数:1489  
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一、氨氮

氨氧化细菌(AOB)在系统中的建立通常需要4-6周的时间,一旦稳定下来,氨浓度应接近于零。为了保证生物的健康,建议总氨氮(TAN)维持在3毫克/升以下。但在我们的育苗池中,在大约30盐分的盐度下,即使氨浓度稍高,虾也能生存。然而,在低盐度环境(2-4盐分)中,氨浓度最好保持在1毫克/升以下。

1、氨氮监测

如果虾放置在一个已经有了稳定硝化细菌种群的育苗池中,每周的监测已经足够。这个频率应持续3周。但当氨浓度超过2毫克/升时,每日监测是必要的。同时,定期地添加有机碳可以助力硝化细菌的发展,这样可以预防高氨浓度的风险。

只要连续3-4天内氨浓度低于1毫克/升,并且伴随着硝酸盐的上升,就表示硝化细菌已经在系统中健康繁衍。此后,每周监测即可。

二、亚硝酸盐

高盐度时,盐度为30.8-32.0,建议NO2-N浓度维持在10毫克/升以下。然而,在我们的实验中,当pH值为6.9-7.1,以及温度为29.6-31.2°C时,虾在21.5至34.3毫克/升(NO2-N)的浓度下仍然能够健康生存长达8天。这些高浓度对虾的生长可能有影响,但从良好的生存率看来,不太可能有严重的不利效果。同样地,当在低盐度条件下操作时,NO2-N的浓度不应超过1毫克/升,以降低虾的生理压力和死亡风险。

1、亚硝酸盐监测

与氨氮相似,当虾被放入一个已经有了稳定硝化细菌群体的育苗池中,并且没有亚硝酸盐的浓度增长,每周的监测即可。但当开始放入生物幼体(PL)时,鉴于硝化细菌的慢速增长,可能需要延长每周的监测时间。如果NO2-N浓度超过5毫克/升,建议每日监测。当连续3-4天内NO2-N浓度保持在1毫克/升以下时,每周监测足矣。

三、 硝酸盐

在盐度为11盐分的条件下,最好将NO3-N的浓度维持在220毫克/升以下。而在盐度为30盐分的条件下,最好将其维持在400毫克/升以下,这些建议根据Kuhn等人在2010年的研究。

四、氨氮亚盐控制

在我们的育苗和养殖系统中,采用混合营养生物絮团来管理含氮废物。这些系统包含健康的硝化细菌和异养细菌群落,以及少量微藻。当有机碳供应充足时,异养细菌将虾类排泄物中的氨氮转化为细菌生物质(Avnimelech,1999)。

但当硝化细菌未建立完全的新水时,可能需要补充有机碳,以防止氨氮的积累。不过,一旦硝化细菌建立起来,有机碳的供应应该受到减少,此时虾类产生的氨氮的大约1/3将被转化为细菌和藻类生物质,而其余的2/3将供硝化细菌使用(Ebeling等人,2006年)。

需要特别注意的是,与异养细菌在最佳条件下每天繁殖多达五次不同,硝化细菌的生长速率大约只有每天一次(USEPA,1993)。其他研究者(如Crab等人,2012年;Eding等人,2006年;Hargreaves,2006年)报告了异养细菌的生长速率和单位底物的生物质产量(每0.5克生物质碳/每克底物碳)要比硝化细菌高出约十倍。因此,在没有接种硝化细菌的情况下,培养硝化细菌需要特别的关注和管理。

1、控制方法

氨的控制可以通过减少或停止投喂来减少,或者通过添加有机碳来实现。有机碳的添加使异养细菌能够将氨的大部分(例如,>1/3)转化为生物质(Hari等人,2004年)。有机碳添加应根据需要进行,例如在氨或亚硝酸盐浓度较高或存在藻类爆发时,但并不意味着要将氨氮亚盐降至0,将氨浓度保持在3毫克/升以下即可。

让我们以一个示例来说明:假设在一刚开始运行的系统中,它们被喂食含有50%蛋白质的干饲料,每份饲料100克。这将向系统中添加8克氮(100克 × 0.5 = 50克蛋白质/6.25 = 8克氮)。如果其中的一半氮(4克)以氨的形式排泄,并且除了饲料之外没有其他有机碳来源,那么异养细菌将只消耗由饲料产生的氨的1/3(或1.33克)。另外的2/3(2.66克)将留给硝化细菌氧化。

由于新水中硝化细菌的库存较低,而且它们生长缓慢,它们将无法代谢所有存在的氨。这会导致氨浓度上升。尽管这种氨可以通过添加碳源持续转化为异养细菌生物质,但更好的方法是部分氨氮留给硝化细菌的增殖所需营养,因此有机碳的添加应限制在代谢10%到50%的氨上(2.66克)。

有机碳的补充是基于每消耗单位氨需要6单位碳的假设进行的。因此,如果使用白糖(含碳量:42% 质量分数)作为碳源,那么需要9.5克糖来将25%的氨转化为异养细菌生物质:(2.66克× 0.25 / 0.42)× 6 = 9.5克。

另一方面,如果使用糖蜜作为碳源(含碳24% 质量分数),则所需量为16.625克:(2.66克× 0.25 / 0.24)× 6 = 16.625克。由于糖蜜主要以液体形式销售,因此将其测量为体积更加方便。液体糖蜜的比重为1.3克/毫升,因此提供16.625克碳所需的体积为16.625克× 3.205毫升/克 = 53.283毫升。当使用液体糖蜜时,重要的是在将其分散在整个槽中之前在水中混合它。

白糖比糖蜜更容易使用,而且杂质较低。有些糖蜜用于牛饲料中,其中可能添加了尿素。将这种含氮的糖蜜添加到虾类养殖系统中可能会引入额外的氮,抵消去氨的效果。

虽然白糖和糖蜜产生类似的效果,但白糖不会像糖蜜那样导致水变浑浊,这可能增加了在早期培养阶段发生藻类爆发的风险。此外,与糖蜜相比,葡萄糖会导致更高的水透明度,并且可能改变微生物群落的组成。您还可以考虑其他碳源,如乳糖和各种形式的淀粉,它们的氮含量较低。理想情况下,应选择氮含量较低的碳源,以改善C:N比。

添加有机碳后不久,溶解氧可能会显着下降,特别是如果一次性添加所有碳的话。因此,施用碳后可能需要加大曝气。如果下午水温高,则安排在清晨补充。

(来源:循环水养殖系统。西南渔业网对内容略有修改)

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