养虾产量不高，就是溶氧不足？

天然水源中的溶解氧不足以支持高密度的水产养殖，因此，人工曝气已越来越多地用于增加氧气供应。目前，机械曝气已成为防止以饲料为基础的养殖模式中，溶解氧水平低的标准做法。

                               
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一、传统的增氧机，难以满足现代化的养殖

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目前，池塘养殖常用的增氧机类型主要有叶轮式、水车式和桨轮式增氧机。研究表明，叶轮式曝气器的曝气效率在常用曝气器中最高，为2.098kg O2/kW·h。但一般必须固定在池塘中的一点，曝气面积被限制在一定范围内，在较大的养殖池中曝气效果较差。



与其他增氧机相比，水车增氧机的优势在于，通过转动水体，推动水流，将高溶解氧的水和低溶解氧的水一起混合，大大改善了鱼虾的摄食情况。研究表明，在容积>5000立方米的大型池塘中使用桨轮增氧机更为经济。



然而，随着养殖密度的大幅提高，以及一些优质水产品对水质的要求越来越高，传统曝气机难以对水进行高效曝气。传统曝气机的增氧效率低，制约了水产养殖产量的进一步提高。因此，试验和推广高效增氧技术，改善池塘水质，减少病害发生，进一步提高养殖产量具有重要意义。

                               
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近年来，微纳气泡（MNB）技术由于其具有增氧表面积大等特点，在地表水修复、医学、食品科学、农业等许多领域引起了很多关注。研究表明，MNB技术可以在一定程度上改善水体微生物群落组成，进而恢复水体。然而，很少有研究将纳米气泡技术应用于水产养殖生产。



益生菌是水产养殖生产中常用的微生物产品，可作为饲料添加剂和改善水质。随着对益生菌研究的增加，对这一概念的理解得到了扩展。早期的工作表明，益生菌特别适应在动物肠道中繁殖，这对宿主微生物的健康有益。后来的研究发现，环境中也存在这样的微生物，它们可以改变环境，使其更适合动物生活。目前，用于水产养殖的益生菌或潜在益生菌主要包括：放线菌 、拟杆菌、厚壁菌、变形菌和酵母等。

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二、微纳气泡（MNB）技术在现代养殖当中的作用！

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目前对虾养殖多采用高密度养殖方式，耗氧量是一个相当大的因素。这对于虾类的成活率有较大影响。在缺氧条件下，水环境中的厌氧微生物也会变得活跃，对有机物进行厌氧发酵，产生许多发酵中间体，如：硫化氢、甲烷和氨，这对养殖动物具有毒性。



高密度养殖中后期有机质的积累往往导致水质不稳定。而且，大量的有机物会减少益生菌的种类，降低水环境中微生物群落的稳定性，对水产养殖产生负面影响。同时，当病原体在环境中显着增加时，虾会摄入病原体，从而破坏虾肠道中的微生物群落。研究表明，溶解氧含量显着影响底泥中磷的释放，厌氧条件下磷的释放明显高于好氧条件。但水中溶解氧含量的增加会对这些厌氧微生物产生一定的抑制作用，有助于营造适宜的繁殖环境。

                               
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在之前的一项研究中，Kurita等人开发了一种基于MNB技术的利用“空化”冲击波根除小型浮游甲壳类动物的新方法。然而，关于MNB技术对虾塘水体和沉积物微生物群及环境因素影响的研究较少。我们的目标是通过高通量测序检查这些变化，然后进行群落多样性、物种丰富度和生物信息学途径分析。该信息对于制定生态策略，以防止对虾养殖环境中病原菌增加非常重要。



三、研究实现


1、该实验在中国辽宁省盘锦市一家养殖场进行，试验时间为14周。采用两个相邻南美白对虾池塘，作为对照组（SGC）和实验组（SGO），每个池的面积为500平方米（水的深度0.8m）。



2、实验组安装功率为1 kW的纳米气泡增氧机，对照组安装功率为1 kW的普通涡轮增氧机。每个池塘养殖密度为40尾对虾/平方米，且两组池塘投喂一样的商业饲料


四、研究的结果和讨论


1、增氧机的使用不仅增加了水中的溶解氧含量，而且充分抑制了厌氧菌的生长，防止池水变质，威胁水生生物的生存环境。目前，大多数常用的增氧机都存在铺设成本高、增氧面积固定、能耗高等局限性。相比之下，纳米气泡增氧机释放的微纳米气泡不会增加，也不会出现气泡漂浮现象，增氧效率更高。

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2、据我们所知，这项研究首次描述了纳米气泡增氧机对南美白对虾的影响。我们的研究结果表明，与普通增氧机相比，纳米气泡增氧机的应用在一定程度上改变了水体和底泥微生物群落的结构。α多样性分析结果表明，水体和沉积物中微生物群落组成存在显着差异。Simpson、Shannon和Pielou_e指数表明，纳米气泡增氧机（CC组和GG组）增加了水体中微生物群落的多样性、丰富度和同质性。同时，水体中在纳米增氧机的影响下，水体当中的病原体的丰度降低。



3、α多样性分析结果表明，两组对虾样本肠道菌群的整体丰富度和多样性没有显着差异。然而，我们发现肠道菌群的物种组成分布非常奇特。在物种组成分析中发现，实验组（SGO）各优势属的丰度显着高于对照组（SGC）。层次聚类热图分析结果表明，由于纳米曝气器的作用，肠道有益菌、红杆菌、示波螺旋体和粪杆菌的活性均有所提高，这将明显的提高对虾的抗病能力。

                               
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4、纳米增氧机可以使用多种气体介质，例如氢气 (H2 )、氮气 (N2 ) 和臭氧 (O3 )。然而，现有研究表明，纳米增氧机通常与臭氧结合使用，以杀死水体中的病原菌。Jhunkeaw等人首次证明了臭氧和纳米气泡对淡水中的病原菌具有相似的消毒效率。本试验以空气为气体介质，有效降低了淡水养殖中南美白对虾的潜在病原菌。因此，我们推测，纳米增氧机在使用空气介质时，还可以杀死水体和沉积物中的一些致病菌。





五、研究的结论和观点



池塘水体、沉积物和虾肠道微生物群落的变化，都会影响南美白对虾。我们的研究结果表明，随着实验时间的增加，水中微生物群落多样性逐渐降低，但由于通过纳米气泡增氧机加氧的影响，实验组的生物多样性始终高于对照组，这是因为纳米增氧机具有更好的增氧效果，当纳米气泡破裂时，会产生大量的羟基自由基，降解水中的一些污染物，从而净化水体，为鱼虾提供更适宜生长的环境。



此外，根据聚类分析热图，纳米气泡增氧器甚至在一定程度上影响了养殖池水、底泥、虾肠中微生物群落的物种组成，增加了部分益生菌的比例。鉴于所获得的结果，我们证明了纳米气泡增氧机有助于改善南美白对虾的养殖。  

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