Litopenaeus vannamei، المعروف باسم الجمبري الأبيض المحيط الهادئ، هو نوع من الأنواع مغذية الملوحة تقدر قيمتها بإنتاجها العالي من اللحوم، وتحملها القوي للإجهاد، ونموها السريع. وهو أحد أهم أنواع الجمبري المستزرع في الصين. في الوقت الحالي، تشتمل نماذج الاستزراع الأساسية لنبات L. vannamei في الصين على الأحواض الخارجية، وبرك الدفيئة الصغيرة، والبرك-العالية المستوى. ومع ذلك، لا يزال الإنتاج المحلي غير قادر على تلبية الطلب في السوق، مما يستلزم واردات كبيرة. علاوة على ذلك، كشف التوسع السريع لنماذج مثل الزراعة الدفيئة الصغيرة عن قضايا مثل الإطار الفني غير المكتمل، وتفشي الأمراض بشكل متكرر، والتحديات في معالجة مياه الصرف الصحي السائلة. على خلفية الدعوة إلى الحفاظ على الموارد والتنمية المستدامة، حظي نظام إعادة تدوير تربية الأحياء المائية (RAS)، المعترف به كنموذج زراعي مكثف وفعال وصديق للبيئة، باهتمام واسع النطاق في الصناعة في السنوات الأخيرة.
تستخدم RAS الأساليب الصناعية لتنظيم البيئة المائية بشكل فعال. ويتميز باستهلاك منخفض للمياه، وبصمة صغيرة، والحد الأدنى من التلوث البيئي، وينتج منتجات آمنة-عالية الجودة مع عدد أقل من الأمراض وكثافة تخزين أعلى. إنتاجها غير مقيد إلى حد كبير بالجغرافيا أو المناخ. ويتميز هذا النموذج بكفاءة عالية في استخدام الموارد ويتميز باستثمارات عالية وإنتاجية عالية، مما يمثل طريقًا حاسمًا نحو التنمية المستدامة لصناعة تربية الأحياء المائية. وفي الوقت الحالي، تتركز تربية أسماك L. vannamei في المناطق الساحلية، وذلك باستخدام مياه البحر الطبيعية في المقام الأول. وتواجه المناطق الداخلية، التي تقيدها توافر مصادر المياه واللوائح البيئية، عدم تطابق كبير بين العرض وطلب المستهلكين. إن استكشاف RAS باستخدام مياه البحر الاصطناعية في المناطق الداخلية له أهمية كبيرة لتزويد الأسواق المحلية وتعزيز التنمية الاقتصادية الإقليمية. نجحت هذه التجربة في بناء RAS داخلي لـ L. vannamei في بيئة داخلية وأجرت دورة زراعة ناجحة. يمكن أن تكون الأساليب والبيانات المتعلقة ببناء النظام، وإعداد مياه البحر الاصطناعية، وإدارة المزرعة بمثابة مرجع لزراعة L. vannamei الداخلية.
1. المواد والأساليب
1.1 المواد
أجريت التجربة في مزرعة Leiocassis longirostris للتربية الأصلية بمقاطعة سيتشوان. تم الحصول على يرقة L. vannamei (المرحلة P5) من قاعدة Huanghua التابعة لشركة Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd.، وكانت بصحة جيدة. كان العلف المستخدم هو العلامة التجارية "Xia Gan Qiang" من شركة Tongwei Group Co., Ltd. وكانت مكوناته الرئيسية هي: البروتين الخام أكبر من أو يساوي 44.00%، والدهون الخام أكبر من أو يساوي 6.00%، والألياف الخام أقل من أو يساوي 5.00%، والرماد الخام أقل من أو يساوي 16.00%.
1.2 تحضير مياه البحر الاصطناعية
تم استخدام المياه الجوفية من البئر كمصدر للمياه. تمت معالجته بشكل تسلسلي بالتطهير (مسحوق تبييض 30 مجم / لتر، تهوية لمدة 72 ساعة)، وإزالة الكلور المتبقي (ثيوكبريتات الصوديوم، 15 مجم / لتر)، وإزالة السموم [حمض إيثيلين ثنائي أمين رباعي أسيتيك (EDTA)، 10-30 مجم / لتر] قبل استخدامه لتحضير مياه البحر الاصطناعية.
تم تحضير مياه البحر الاصطناعية بملوحة 8 باستخدام بلورات ملح البحر كمكون رئيسي؛ يتم سرد مكوناته الأساسية فيالجدول 1. تم استخدام العناصر الغذائية-CaCl₂ وMgSO₄ وKCl لتكملة عناصر Ca وMg وK. بعد التحضير، تم استخدام درجة الطعام NaHCO₃ لضبط القلوية الكلية إلى 250 مجم/لتر (مثل CaCO₃)، وتم استخدام NaHCO₃ مع مونوهيدرات حامض الستريك لضبط الرقم الهيدروجيني إلى 8.2-8.4.
1.3 بناء رأس
1.3.1 مفهوم التصميم الشامل
من خلال الجمع بين التصميم المستقل والتطبيق المتكامل، تم إنشاء RAS لـ L. vannamei باستخدام -معالجة فيزيائية متعددة المراحل والترشيح الحيوي. وتم تنفيذ استراتيجيات تشغيل النظام المقابلة، وبروتوكولات تعديل جودة المياه، واستراتيجيات التغذية العلمية وفقًا لمتطلبات نمو الجمبري في مراحل مختلفة، بهدف التشغيل المستقر، والمدخلات الاقتصادية، والإنتاج الفعال.
1.3.2 تدفق العملية الرئيسية والمعايير الفنية
تم تعديل نظام الاستزراع السمكي المعتمد على الحاوية- لإنشاء L. vannamei RAS، الذي يتكون من خزانات استزراع، وجهاز تجميع القشرة/الجزيئات المركبة (تصريف ثلاثي-)، ومرشح حيوي، ومضخات تدوير، وما إلى ذلك. يظهر تدفق العملية فيالشكل 1.
كان إجمالي حجم المياه المصمم للنظام 750 مترًا مكعبًا، مع حجم نظام معالجة المياه 150 مترًا مكعبًا وحجم الاستزراع الفعال 600 مترًا مكعبًا. كان حمل الاستزراع المصمم 7 كجم/م3. يتم سرد المعلمات التقنية الرئيسية فيالجدول 2.
1.3.3 التصميم الهيكلي
تم ترتيب خزانات الثقافة الستة المثمنة في صفين. مع الأخذ في الاعتبار سهولة الإدارة، والاستقرار البيئي، وتكلفة الاستثمار، كان الهيكل الرئيسي للخزانات مصنوعًا من الطوب-الخرسانة. الأبعاد هي: الطول 10.0 م، العرض 10.0 م، العمق 1.2 م، مع حواف مقطوعة 3.0 م. وكان حجم المياه الفعال لكل خزان 100 متر مكعب. كان لقاع الخزان ميل (16%) باتجاه المصرف المركزي (الشكل 2).
يتكون جهاز الصرف -ثلاثي الاتجاهات من مجمع مركزي (للروبيان الميت، والأصداف، والجسيمات الكبيرة)، ومجمع ترسيب التدفق العمودي (للأصداف المكسورة، والجزيئات المتوسطة، والبراز)، وصندوق تجميع الصرف الجانبي -السيفون (للأصداف الدقيقة والجزيئات الصغيرة-إلى-المتوسطة) (الشكل 2).
يحتوي أحد جوانب خزان التكييف على إطار وسائط فرشاة بلاستيكية لجمع وإزالة القذائف والجزيئات من تفريغ الخزان. يمكن إجراء تعديلات على الكالسيوم والمغنيسيوم والقلوية الكلية ودرجة الحموضة في هذا الخزان. كان حجم الخزان 20 مترًا مكعبًا، مع زمن احتجاز هيدروليكي قدره 0.13 ساعة.
تم وضع مضخة التدوير على الجانب الآخر من خزان التكييف، وذلك باستخدام مضخة مرحلة واحدة- لتحقيق كفاءة الطاقة. واستنادا إلى بيئة الجمبري والحمل، تم تصميم معدل إعادة التدوير بمعدل 2-6 مرات / يوم. كان معدل تدفق المضخة 150 م³/ساعة، الرأس 10 م، القدرة 5.5 كيلووات.
تم تجهيز مرشح الفرشاة بعدة أكياس مرشح. تم توصيل الأكياس عبر تجهيزات الأنابيب بمدخل الفلتر، وتم تثبيتها بمشابك. دخلت النفايات السائلة إلى الأكياس عبر الأنابيب. كانت الأكياس مصنوعة من مادة البولي بروبيلين (PP)، ومملوءة بوسائط فرشاة بلاستيكية، وتعترض بشكل فعال الجزيئات الأكبر من 0.125 ملم. يتكون خزان الوسائط المرنة من جسم الخزان (مستطيل، عمق 2 م)، وإطارات شبكية (موازية للسطح)، ووسائط مرنة مثبتة على الإطارات (الشكل 3). تتكون الوسائط من العديد من الحلقات البلاستيكية-المزدوجة مع خيوط البوليستر، والتي تشكل حزمًا من الألياف موزعة في جميع أنحاء الخزان. يتضمن مبدأ عمله إنشاء تأثير ترسيب تدفق بطيء- عبر اعتراض الوسائط واستخدام الأغشية الحيوية المتكونة على سطحه لامتصاص وتحلل وتحويل النيتروجين والفوسفور غير العضوي.
يشتمل الفلتر الحيوي على جسم الخزان (مستطيل، عمق 2 متر)، ومكونات التهوية، والوسائط الحيوية (-)الشكل 4). تشتمل مجموعة التهوية على أنابيب توزيع الهواء. يدخل الهواء من الأعلى ويتم إطلاقه من الأسفل، مما يخلق نمط تدفق مختلط تمامًا. تمت تعبئة الخزان بوسائط مفاعل الأغشية الحيوية ذات السرير المتحرك (MBBR). من خلال تعزيز النتروجين المستهدف وتعديل القلوية، يتم ربط أعداد كبيرة من البكتيريا الآزوتية بالوسائط، وتستهلك المواد العضوية وتحقق إزالة الأمونيا والنتريت، وبالتالي بناء مرشح حيوي آزوتي. كانت أنابيب الدخول والخروج على الجانبين المتقابلين، مع شاشة مخرج على الجدار الداخلي. في هذه التجربة، تم تعيين الحجم الفعال للمرشح الحيوي بنسبة 25% من حجم ثقافة النظام، مع نسبة تعبئة الوسائط بنسبة 30%، باستخدام وسائط K5.
يجمع نظام التهوية بين طرق الأكسجين الميكانيكية والنقية. عندما كان الأكسجين المذاب (DO) مرتفعًا، كانت التهوية الميكانيكية أساسية: استخدام منفاخ دوامي عالي الضغط- وأنابيب مسامية صغيرة عالية الجودة-كناشرات لزيادة كفاءة نقل O₂ وتقليل الضوضاء. عندما يكون DO منخفضًا، يتم تكملة تهوية الأكسجين النقي: باستخدام مولد أكسجين + مروحة فقاعات مائية صغيرة -. يخرج مولد الأكسجين تركيز O₂ أعلى من 90%، ويتم توزيعه عبر قرص سيراميك نانو - في المروحة. في ظل الحمل العالي، يتم استخدام مولد الأكسجين + مجموعة مخروط الأكسجين كتهوية مساعدة، وذلك باستخدام مضخة معززة لتكوين ماء زائد -أكسجين في المخروط.
1.4 قياس جودة المياه
تم قياس تركيزات الأمونيا والنتريت (في صورة N) باستخدام محلل مياه متعدد المعلمات من Aokedan. تم قياس إجمالي المواد الصلبة المعلقة (TSS) باستخدام محلل المعلمات المتعدد Hach DR 900.
1.5 إدارة المزرعة وتشغيل النظام
بدأت المحاكمة في 8 أغسطس 2022، واستمرت 74 يومًا. تم تخزين جميع الدبابات الست. كان حجم المخزون 961 فردًا/كجم، والكثافة حوالي 403 فردًا/م3، بإجمالي 241,800 يرقة بعد. كان تكرار التغذية 6 مرات في اليوم، مع انخفاض الحصة اليومية من حوالي 7.0% (مبكرًا) إلى 2.5% (متأخرًا) من الكتلة الحيوية المقدرة.
بدأ تداول النظام بعد 3 أيام من-التخزين، في البداية بمعدل دورتين/يوم، ثم زاد إلى 4 دورات/يوم لاحقًا. في وقت مبكر من التجربة، حدث تصريف يومي، ولم يكن هناك سوى تجديد للمياه المفقودة بسبب الصرف والتبخر. في وقت لاحق، تم التجفيف بعد كل تغذية (بعد ساعة واحدة)، مع تبادل يومي للمياه أقل من 10% من حجم التجديد في المرحلة المبكرة.
تم استخدام التهوية الميكانيكية (منفاخ دوامة) في البداية. نظرًا لزيادة حمل النظام لاحقًا، تم استخدام مجموعة من التهوية الميكانيكية ومولد الأكسجين + قرص سيراميك نانو- ومولد الأكسجين + مخروط الأكسجين.
تم قياس درجة الحرارة ودرجة الحموضة والأمونيا والنتريت في الخزانات بشكل منتظم. تمت ملاحظة وتسجيل نمو وتغذية الجمبري.
1.6 معالجة البيانات وتحليلها
تم تنظيم البيانات باستخدام WPS Office Excel. تم إنشاء الرسوم البيانية باستخدام Origin 2021.
تم استخدام الصيغ التالية لحساب معدل صرف الماء (R)، ونسبة تحويل العلف (Fسي آر) ، ومعدل البقاء (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
Fسي آر = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
حيث: R هو معدل صرف المياه اليومي (%/d)؛ V₁ هو إجمالي حجم المياه المتبادلة (م³)؛ V هو إجمالي حجم مياه النظام (م³)؛ ر هي أيام الثقافة (د). فسي آرهي نسبة تحويل الأعلاف؛ W هو إجمالي مدخلات التغذية (كجم)؛ Wₜ وW₀ هما كتلة الحصاد النهائية وكتلة التخزين الأولية (كجم). رSهو معدل البقاء على قيد الحياة (٪)؛ S هو العدد الإجمالي الذي تم حصاده (الأفراد)؛ N هو العدد الإجمالي المخزن (الأفراد).
2. النتائج
2.1 تبادل المياه
خلال التجربة، بلغ إجمالي تبادل المياه 1000 متر مكعب، بمتوسط سعر صرف يومي قدره 1.8%.
2.2 الأمونيا والنتريت
ظل تركيز الأمونيا في الخزانات أقل من 1.3 ملجم / لتر (باستثناء اليوم 5)، وظل تركيز النتريت أقل من 1.6 ملجم / لتر، وكلاهما عند مستويات مستقرة نسبيًا (الشكل 5).
في المرحلة المبكرة (أول 15 يومًا)، انخفضت أمونيا الخزان بسرعة بينما زاد النتريت بسرعة، مما يشير إلى تكوين الغشاء الحيوي في الفلتر الحيوي وتحويل الأمونيا إلى نتريت. في المرحلة المتوسطة - (15-50 يومًا)، مع زيادة التغذية، ظلت تركيزات الأمونيا والنتريت مستقرة، مما يشير إلى تزامن الأمونيا وأكسدة النتريت في المرشح الحيوي وتشغيل النظام المستقر. بعد اليوم 50، أظهر كل من الأمونيا والنتريت اتجاها نزوليا، مما قد يشير إلى قدرة النترجة المحسنة ونظام أكثر نضجا. ولم يتسن التأكد من ذلك أكثر مع انتهاء المحاكمة.
الشكل 6يوضح أن اتجاهات الأمونيا في مدخل ومخرج الفلتر الحيوي كانت متشابهة، لكن الفجوة بين المنحنيات اتسعت تدريجيًا، مما يشير إلى تحسن إزالة الأمونيا. تتداخل منحنيات النتريت للمدخل والمخرج تقريبًا ولم تظهر اتجاهًا متزايدًا بشكل عام، مما يشير إلى أن النظام حافظ على قدرة أكسدة النتريت حتى النهاية.
2.3 الأكسجين المذاب والقلوية الكلية
كما هو مبين فيالشكل 7على الرغم من زيادة حمل النظام، حافظت طرق التهوية المجمعة على مستوى أعلى من 6 ملغم/لتر في الخزان. علاوة على ذلك، بإضافة NaHCO₃، تم الحفاظ على القلوية الكلية بين 175-260 ملجم/لتر.
2.4 إجمالي المواد الصلبة العالقة
تظهر الاتجاهات في تركيز TSS عند نقاط النظام الرئيسية فيالشكل 8. يعكس TSS في التدفق إلى مجمع رواسب التدفق العمودي والصندوق الجانبي للسيفون (جزء من الصرف -ثلاثة اتجاهات) اتجاهات TSS في الخزانات. زاد إجمالي TSS تدريجيًا، واستقر خلال المراحل المتوسطة-المتأخرة (بعد اليوم 35)، وأظهر اتجاهًا تنازليًا خلال مراحل العلاج المتعاقبة.
2.5 نتائج الزراعة
بلغ إجمالي المخزون 241,800 يرقة-بمتوسط حجم 0.52 جم، عبر 6 خزانات بمتوسط كثافة 403 أفراد/م3. بعد 74 يومًا، بلغ إجمالي الحصاد 3012.2 كجم، ومتوسط الحجم 15.82 جم، ومتوسط البقاء 78.75%، ومتوسط الإنتاج 5.02 كجم/م3. بلغ إجمالي مدخلات العلف 3,386.51 كجم، Fسي آر1.18. وبلغ إجمالي التكاليف المحسوبة (البذور، والأعلاف، والمنتجات الصحية، والكهرباء، ومياه البحر الاصطناعية، والتطهير) 155,870.6 يوان صيني. بلغت الإيرادات من مبيعات الجمبري 192,780.8 يوان صيني، مما أدى إلى ربح قدره 36,910.2 يوان صيني للدورة.
3. المناقشة
في السنوات الأخيرة، أصبح RAS اتجاهًا واعدًا للغاية لزراعة L. vannamei. قامت هذه التجربة ببناء RAS بما في ذلك خزانات الاستزراع، وجمع الأصداف/الجسيمات المركبة، ومرشح الفرشاة، والمرشح الحيوي، ومعدات التهوية، وأجرت بنجاح دورة واحدة من الزراعة الداخلية الداخلية.
بالمقارنة مع RAS التقليدي، هذا النظام أبسط. ومن الناحية الهيكلية، فقد حذفت معدات مثل مرشحات الأسطوانة وكاشطات البروتين، التي لها تكاليف ثابتة وصيانة أعلى نسبيًا. وبدلاً من ذلك، استخدمت أجهزة أبسط لمعالجة المياه لإنشاء معالجة مركبة متعددة-مستويات للجسيمات والملوثات الذائبة، مما أدى إلى تحقيق مراقبة جيدة لجودة المياه من خلال عمليات أبسط وتكلفة أقل.
من خلال استخدام طرق مختلفة لإدارة جودة المياه مصممة خصيصًا لمراحل النمو المختلفة وأحمال النظام، حافظ النظام على نسبة الأمونيا والنتريت أقل من 1.3 و1.6 ملجم/لتر، على التوالي، والأكسجين المذاب أعلى من 6 ملجم/لتر، مما حقق في النهاية عائدًا قدره 5.02 كجم/م3. وهذا قريب من النتائج التي توصل إليها يانغ جينغ وآخرون. علاوة على ذلك، سيطر نظام معالجة المياه على متوسط سعر الصرف اليومي ليصل إلى 1.8%، مستفيدًا بشكل كامل من قدرته على المعالجة وخفض التكاليف بشكل كبير.
يقدم RAS فوائد بيئية، وسلامة المنتج، وعدد أقل من الأمراض. نظرًا للقيود المفروضة على وسائل النقل، تتمتع L. vannamei بإمكانيات كبيرة في السوق الداخلية. يتماشى إجراء RAS لـ L. vannamei الداخلي مع اتجاهات الصناعة. ويتم استزراع الجمبري الداخلي حاليا في المياه العذبة في المقام الأول، مع تأخر الإنتاج والجودة عن الاستزراع البحري. إن استخدام مياه البحر الاصطناعية في هذه التجربة قد عالج هذه الفجوة جزئيًا. ومع ذلك، فإن التكلفة العالية الحالية لمياه البحر الاصطناعية تتطلب تحسين عمليات RAS لإزالة النيتروجين والفوسفور لتمكين إعادة استخدام المياه، وهي طريقة فعالة لخفض التكاليف وينبغي أن تكون محورًا بحثيًا رئيسيًا لـ L. vannamei RAS الداخلية.
Fسي آريعد مؤشرًا مهمًا لأداء RAS. النهائي فسي آر1.18 في هذه التجربة يمكن مقارنتها بالزراعة المكثفة التقليدية. كنظام مغلق، تكمن ميزة RAS في إعادة استخدام المدخلات. استنادًا إلى تعزيز قدرة معالجة المياه، وصياغة استراتيجيات تغذية دقيقة لخفض Fسي آرينبغي أن يكون التركيز الأمثل المقبل.