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我国鲆鲽类循环水养殖设施与疾病防控技术研究进展

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2024-12-02 05:05

我国鲆鲽类循环水养殖设施与疾病防控技术研究进展
Research Progress on Culture Equipment and Diseases Controlling of the Flounder under Circulating Water Conditions in China

1. 引言

鲆鲽类的种属分类是指硬骨鱼纲，鲆科和鲽科鱼类。我国较早开展工厂化养殖技术应用的海水鱼类是鲆鲽类，其中最具有代表性的是大菱鲆。大菱鲆是在1992年由中国水产科学研究院黄海水产研究所雷霁霖院士从英国引进并经过多年的驯化和探索，于1999年成功地培育出国内第一批大菱鲆苗，为国内规模化养殖以及未来的发展奠定了基础 [1] [2] 。国内大菱鲆养殖从“设施大棚 + 地下海水”开始，后经逐步提高完善养殖系统水平，现已经由开放式或半开放式循环水养殖向封闭式循环水工厂化养殖方向发展。海水鱼类全封闭式循环水养殖系统是目前国际上先进的养殖模式，也是鱼类养殖产业未来发展的重要方向。

通过10余年的努力，我国的海水鲆鲽类工厂化循环水养殖系统技术已经逐步走向成熟，目前国内使用和推广的循环水养殖系统已达到80多万m2，但在系统的稳定性和运行成本以及操作维护等方面还存在着一些问题，特别是在净化效率、生物净化系统构建和稳定性等方面，影响了向规模化的推广速度。

在循环水系统养殖鲆鲽类的生长和生理研究等方面，因为鲆鲽类在循环水养殖条件下受到密度等因素的胁迫，生长以及生理特性会有显著变化，可能导致循环水养殖优势不能得到全面发挥。同时由于在循环水养殖条件下养殖鱼类的密度加大，鲆鲽类养殖管理过程中的疾病防控显得更加重要。

本文对国内鲆鲽类的工厂化循环水养殖系统装备、生长生理特性以及病害防控进行初步的报道和综述，期望为我国鲆鲽类工厂化循环养殖发展提供参考和借鉴。

2. 鲆鲽类循环水养殖设备设施研究和发展状况

当前我国大部分水产品的养殖还处在传统养殖模式下，封闭式循环水养殖是必然的发展趋势，其中以鲆鲽类为代表。工厂化循环水养殖与流水养殖相比，在节地、节水、排放可控以及高密度集约化养殖等方面有显著的优点。在技术经济高速发展的推动下，以大菱鲆为代表的鲆鲽类优质品种抢占了工厂化养殖的先机，我国鲆鲽类养殖的工厂化已经具备了一定的技术基础和养殖规模 [3] 。鲆鲽类养殖工业化的一个重要标志是循环水养殖系统中设施设备的发展。

2.1. 生物过滤

在封闭式循环水产养殖系统中生物过滤器对维持系统水质稳定起着核心的作用 [4] 。生物滤器主要有浸没式(submerged)，滴流式(trickliny)，生物圆桶式(biodrums)，生物圆盘状(biodisk)，流化床(fluidized beds)和念珠式(beadfitters)过滤器等。国内外对于生物滤器中的化学过程以及反应原理的研究已经比较透彻。美国循环水养殖系统的研究和运用主要有微珠生物滤器，柱子系列过滤器，流化砂床过滤器以及移动床生物滤器等。

目前国内鲆鲽类循环水养殖系统主要是以立体弹性填料为主的浸没式生物滤池。近几年我国在各个方面都加大了研究力度，并取得了一定的成就。秦继辉等人在2012年设计了抽屉式生物滤器应用于漠斑牙鲆(Paralichthys lethostigma)封闭式循环水养殖系统 [5] 。在国家鲆鲽类产业体系的支持下，中国水产科学研究院渔业机械研究所倪琦研究员的研究团队为解决这一技术难题设计了两条路线。首先，设计使用了多级固定生物过滤技术，即在传统的过滤模式上进行改良，通过多级过滤器串联，合理布气，提供合适的有氧环境，同时将泡沫分离技术整合在生物过滤中。第二，学习和引进美国的新型漩涡式流化沙床生物过滤技术。流化沙床的表面积非常高，可以达到4000~20,000 m2/m3，具有使硝化细菌稳定附着的效果。该过滤器的处理效果高、处理能力大，氨氮降解能力可达0.4~0.5 kg/(d m3)。

2.2. 物理过滤

目前在鲆鲽类循环水养殖系统中物理过滤环节设备最常见的主要有微滤机、泡沫分离器和弧形筛三种。国内微滤机最常用的网目规格为200目，宿墨等 [6] 研究也表明200目滤网的技术经济效果最好。梁友等 [7] 研究表明：在循环水养殖系统中弧形筛筛缝间隙为0.25 mm效果最好，可以有效去除循环水水中0.3 mm以上的固体颗粒，筛除率高达90%，同时可以达到增加溶解氧、提高pH值、降低化学需氧量(COD)的目的。泡沫分离技术稳定，该技术可以有效去除养殖水体中的微小颗粒物质和可溶性有机物。在实际生产中微滤机的设备造价较高，而且容易损耗。

2.3. 杀菌、消毒和增氧设施设备

封闭式循环水养殖系统中除物理过滤器和生物过滤器之外，杀菌、消毒以及气体交换环节也很重要。在鲆鲽类循环水养殖系统中杀菌消毒主要依靠臭氧和紫外线。两种方式杀菌消毒效果都很好，紫外线波长为253．7 nm时杀灭细菌效果最佳，而臭氧一般在1 mV/L以下。相较于紫外线杀菌装置，臭氧容易造成残留，不易控制最佳浓度，所以紫外线装置使用最广泛。有些企业如烟台市莱州明波水产有限公司使用臭氧杀菌或者臭氧+紫外杀菌两种方式结合使用，通常臭氧消毒环节会与泡沫分离环节结合。在鲆鲽类循环水养殖中使用鼓风机或者液氧来增加水中溶解氧。国外近年来使用比较广泛的是低压溶氧器，国内也有使用。但目前国内应用最主要的还是液氧增氧。国外系统主要采用滴、淋结合的吹脱去除二氧化碳，国内对此研究处于起步阶段。在循环水养殖系统中各环节会有交互作用，比如生物过滤器对微小颗粒有截留作用，泡沫分离器也可以达到增氧目的，臭氧杀菌也可以和泡沫分离器相结合使用。所以，目前国内开始研发一体式过滤净化机，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所在这个方面取得了初步成果 [8] 。

3. 循环水系统下养殖鲆鲽类的生长及生理特性

3.1. 生长特点

目前的研究表明，在工业化循环水养殖条件下鲆鲽类的生长主要受到养殖密度和水循环率的影响。2003年王波等人研究表明循环水养殖条件下大菱鲆生长旺盛期在2龄，日生长最快可达13.52 g/d，体重生长拐点年龄为1.3984 [9] 。2005年马爱军等人的研究结果表明大菱鲆幼鱼在低密度条件下生长与密度正相关，达到一定密度以后呈负相关。而朱建新等人的研究结果表明生长与密度负相关。根据文献报道，循环水养殖条件下鲆鲽类的饲料转化率与密度呈负相关 [10] [11] 。总之，结合各项研究表明高密度会对大菱鲆的生长带来诸多负面影响，有专家从种群内个体竞争原理给出了解释，例如高淳仁等2004年的研究认为，循环水率的增加可以改善水质，减小水中有害物质对鲆鲽类的胁迫作用，从而提高生长速度，但对饵料系数影响不大 [12] 。2010年田喆等人的研究结果证实了养殖密度对饵料系数影响不大。但是实际生产中的最佳养殖密度和最佳水循环率还需要进一步研究 [13] 。

3.2. 生理特性

国内对于鲆鲽类在循环水条件下生理特性的研究刚刚起步。而国外在该领域已经有一定研究，并提出了养殖动物福利(welfare)的概念，根据法国科学家Jean-Paul Blancheton的研究结果表明，在循环水养殖中，保证水质的条件下大菱鲆的高密度养殖不会造成身体机能的降低，也不会造成胸鳍和背鳍的损坏，但是会造成尾鳍的缺失 [14] 。而朱建新等在2011年的研究结果表明：养殖密度对大菱鲆的免疫指标酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)及肝脏的脏器系数的影响不大 [11] 。不同水质条件下大菱鲆消化酶活性以及免疫机能的系统研究还很欠缺。王峰等(2012)在循环水养殖半滑舌鳎的试验中，在平均养殖密度15．07 ± 0.22 kg/m3的条件下，观测半滑舌鳎的呼吸频率，发现摄食后的呼吸频率显著高于摄食前。检测养殖水体中溶氧、氨氮、亚硝酸氮等24 h内摄食和代谢的变化发现：半滑舌鳎摄食前、后的呼吸频率平均值分别为27.3次/min和34.7次/min；投喂前、后2.5 h内，水中溶氧一直处于下降趋势，在摄食2.5 h后，水中溶氧处于稳定的上升趋势；投喂后，氨氮、亚硝酸氮浓度显著增高，2.5 h后达到峰值，随后缓慢降低，在下次投喂前0.5 h达到最低值。说明半滑舌鳎摄食活动对循环水养殖水质的影响呈现规律性 [15] 。

4. 循环水系统养殖鲆鲽类的疾病防控

4.1. 鲆鲽类循环水养殖中的主要疾病

鲆鲽类主要感染的疾病，按致病源总体上可以分为3大类，即病毒性疾病、细菌性疾病和寄生虫病。尽管循环水养殖是一个相对封闭的养殖环境，但近年来循环水养殖系统的应用结果发现，循环水系统的养殖池、弧形筛、曝气池、生物滤池等各环节仍然存在大量病原菌 [16] 。由于循环水养殖的高密度特性，一旦疾病暴发会带来严重的经济损失。

4.1.1. 病毒性疾病

我国养殖鲆鲽类病毒性疾病主要为大菱鲆病毒性红体病和皮疣病 [17] ，另外还有发生在牙鲆等鲆鲽类的淋巴囊肿病、病毒性神经坏死病、传染性胰腺坏死病、疱疹病毒病、呼肠弧病毒病等 [18] 。2004年史成银、王印庚等首先在我国报道了虹彩病毒(Turbot reddish body iridovirus, TRBIV)对大菱鲆的感染 [19] 。2005年史成银、王印庚等进一步对该病的症状、病原和流行情况等进行了报道 [20] ，报道确定该病是一种病毒性感染症，其病原是大菱鲆红体病虹彩病毒(Turbot reddish body iridovirus, TRBIV)，为进一步开展该病的病理学研究和防治工作提供参考。秦蕾、王印庚等 [21] 对该病的病理学也进行了的研究报道，揭示了我国虹彩病毒感染大菱鲆的病理学特点，该病的病理学特点是在病鱼的脾脏、肾脏、肠、肝脏、鳃、心脏和皮肤等器官组织内出现嗜碱性的肿大细胞。病毒感染导致患病大菱鲆多个器官组织发生了不同程度的病理变化，其中以脾脏组织的病理变化最为显著，表现为造血组织的严重坏死。

近几年国内越来越重视大菱鲆病毒性疾病病原学的研究，取得了一定的成果，并逐步向病理学研究延伸，开始致力于研究、分析和确定疾病的发病原因和发病机理，阐明疾病的发生本质的研究，为大菱鲆疾病的诊断和防治提供更好更准确的科学依据 [22] 。

4.1.2. 细菌性疾病

目前我国鲆鲽类工厂化养殖常见的细菌性疾病病原主要有弧菌(Vibrio sp.)、爱德华氏菌(Edwardsiella sp.)、气单胞菌(Aeromonas sp.)等 [23] 。较多报道的细菌性疾病是中鳗弧菌病(Vibrio anguillarum)和迟钝爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)。烂鳍病在鲆鲽类养殖过程中最为常见，它是由鳗弧菌引起的细菌性疾病。大菱鲆从鱼苗期到亲鱼期都可能感染，鱼苗期更易感染。鲆鲽类产业体系疾病防控岗位科学家张元兴教授带领部分硕士和博士研究生在2012年6至9月间在本体系的主要试验站如烟台地区等进行了一次较为系统的鲆鲽类病害情况调研，总计采集样品200余份，鉴定病原128个，主要病原种类为细菌性疾病，其中绝大多数为弧菌(105个，82%)，其次为迟钝爱德华氏菌(18个，14%)以及假单胞菌(4个，3%)，目前确定了超过30种主要致病原细菌。生理生化、表型和毒力基因型等初步结果显示，迟钝爱德华氏菌菌株存在非常明显的多样性，包括血清型、运动型(主要是鞭毛)、质粒谱、抗性谱、主要毒力基因型和致病特性等。

4.1.3. 寄生虫病

在鲆鲽类养殖中，目前国内对大菱鲆寄生虫疾病研究报道较多的是盾纤毛虫病和刺激隐核虫病 [24] 。车轮虫(Trichodina spp.)也是鲆鲽类养殖中常见的寄生虫。当前海水养殖中已报道有70种车轮虫，这是一种世界性分布的寄生原生纤毛虫类。多见于鱼的体表及鳃，对苗种及幼鱼危害较大。特别是高密度集约化养殖及小水体密度偏高的鱼池中，一年四季均有此病的发生。如治疗不及时，亦可导致大量死鱼的情况发生。除了上述的原生动物类的寄生虫外，粘孢子虫类(Myxosoma)也可引发鲆鲽类的疾病。粘孢子虫寄生于体表、鳃、鳍等处，或寄生于肌肉、脑颅内，有的寄生于诸如膀就、输尿管、胆囊等脏器中。寄生于内脏的微孢子虫(Microsporidia)、格留虫[Glugea(Nosema)Stephani]，当看到脏器上有乳白色粒状肿瘤物时，就可初步确诊。由于车轮虫、粘孢子虫类、微孢子虫、格留虫引发的工厂化养殖鲆鲽鱼疾病是近3年来在辽宁、河北、山东等一些小型养殖场发现的，国内尚未见到相关报道

4.2. 鲆鲽类循环水养殖中病害主要防控措施及研究现状

工厂化循环水养殖出现之后使得鲆鲽类养殖密度有了飞跃，但同时也带来了鱼类病害防治的课题。工厂化循环水养殖中，要重点对弧形筛污物、曝气池泡沫、养殖池壁污物进行清除，工具和池体及时采用KMnO4溶液浸泡消毒可以减少细菌滋生的有机物温床，有效防治病害的发生 [16] 。随着更多的病原以及病理学研究，鲆鲽类疾病的研究不断深入。刘朝阳等 [25] 报道显示，颗粒饲料携带的细菌可以直接导致鲆鲽类病害发生，比如大菱鲆白便症。叶海斌等研究了三甲氧苄氨嘧啶对盾纤毛虫病治疗效果 [26] ；王印庚等比较了7种消毒剂对大菱鲆烂鳍病致病菌的杀灭效果 [27] ，并首次提出复方中草药在病害防治中的应用。2010年梁利国等 [28] 进一步开展了中草药对鲆鲽类弧菌的抑制和杀灭效果，并获得几种弧菌的最小抑制浓度和最小杀菌浓度分别是0.78~6.25 mg/ml和3.12~12.5 mg/ml。王印庚等 [29] 研究并报道了不同中草药对大菱鲆黑瘦症病原菌的杀菌效果，通过比较治疗效果得到了治疗黑瘦症的方法。另外张文青等报道了中草药对嗜水气单胞菌的抑制作用 [30] 。

对于鲆鲽类病害的预防办法，一是提高鱼类机体的免疫能力，二是减少环境水体中病毒、细菌的存在，减少病毒感染鱼体的机会。

目前国内提高鱼体免疫能力的措施一方面是注重苗种选育，选择生长快、抗逆性强的新品种；另一方面是开发渔用疫苗，渔用疫苗是控制鲆鲽类疾病的一种有效手段，能提高鲆鲽类特异性免疫水平，同时能提高鱼类机体的应激能力。国内近两年在渔用疫苗研究方面有所进展，分别在2011年和2012年获得鳗弧菌疫苗和迟钝爱德华氏菌弱毒化疫苗 [22] 。张元兴教授的研究团队2009年以前完成了鳗弧菌减毒靶标的设计和减毒活疫苗株的构建，获得了减毒活疫苗株MAVA6203。完成了鳗弧菌减毒活菌疫苗免疫效力评价，采用浸泡免疫方法获得2个月免疫保护率80%以上 [30] 。国内近几年的主要研究成果是逐步确定鲆鲽类各种疾病的病原，建成养殖大菱鲆疾病病原库以及远程疾病诊断平台等，不断加大疾病防控的力度。

在循环水养殖中，病原菌来源主要是饲料与不健康苗种携带细菌。生产中一定要严把苗种选育以及饲料质量关，从根本上降低鲆鲽类疾病的发生率，同时开发无菌鲆鲽类专用饲料，减少细菌、病害携带带来经济损失。2013年陈君等率先对鲆鲽鱼类循环水养殖系统中病原菌的分布和消除效果进行系统性报道，为建立循环水健康养殖工艺提供理论参考 [16] 。

对于鲆鲽类病害除了做好预防外，治疗也是很重要的一方面。目前研究主要集中在从分子层面阐明疾病的发生的本质，为诊断和治疗提供更好的依据。莫照兰等在2013年的报道了采用多重PCR技术快速检测和鉴定迟钝爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)的方法 [31] 。同时越来越多的研究开始致力于新型的治疗方法如：引入复方中草药作为特效治疗药物，并获得了一定的成果。张元兴研究团队2009年进行了鲆鲽类养殖疾病防治专用中草药的研制开发和中草药对鲆鲽类免疫增强效果的研究 [32] [33] ，共选用了30种中草药单方针对鲆鲽类养殖的5种常见病原菌进行抑制杀灭实验。试验结果显示，其中的21种中草药对爱德华氏菌、大菱鮃弧菌、溶藻弧菌和鲨鱼弧菌有不同抑制作用，形成了21种鲆鲽类养殖适用的无公害中药单方。再通过正交试验设计，对这21种中草药进行优化、配伍，形成了一种鲆鲽类养殖细菌性疾病防治的中草药复方。

5. 小结

随着鲆鲽类循环水养殖系统各个环节的进一步研发与完善，快速生长的大菱鲆苗种、全雌牙鲆苗种等优良品种的大力推广、弧菌疫苗的研发成功以及鲆鲽类专用饲料的推出，推动了我国工厂化循化水养殖的稳步发展。2011年全国鲆鲽类工厂化循环水养殖面积增加了到300,000 m2，2015年增加到800,000 m2。鲆鲽类养殖模式正在逐步走向转型，由传统的流水模式向全封闭高效节能型的养殖模式转化。未来鲆鲽类养殖模实现循环水养殖系统的智能化、数字化、自动化、一体化是必然趋势。

基金项目

山东省自主创新及成果转化专项(2014ZZCX07102)，农业部财政专项“海峡两岸冷水性鱼类养殖技术合作与示范”。