循環(huán)海水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的氮循環(huán)通路【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文系列</b></p><p><b>　　開題報告</b></p><p><b>　　海洋生物資源與環(huán)境</b></p><p>　　循環(huán)海水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的氮循環(huán)通路</p><p>　　一、選題的背景與意義</p>&l

2、t;p>　　循環(huán)水養(yǎng)殖(Recirculating aquaculture)，其主要特征是水體的循環(huán)利用，它不同于普通的工廠化養(yǎng)殖，其綜合運用機械、電子、化學、自動化信息技術等先進技術和工業(yè)化手段，控制養(yǎng)殖生物的生活環(huán)境，進行科學管理，從而擺脫土地和水等自然資源條件限制，是一種高密度、高單產、高投入、高效益的養(yǎng)殖方式。其特點是在相對封閉的空間內，利用曝氣、沉淀、過濾等手段迅速除去養(yǎng)殖對象的代謝產物和餌料殘渣，使水質得以凈化以實現(xiàn)重

3、復利用，在少量添加補充水的前提下，利用流水從事小水體高密度的水生生物的強化培育。與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式相比，其主要技術特點表現(xiàn)在：一是用水量少，且養(yǎng)殖用水可循環(huán)利用，利用率高達90%以上。特別是對沿海地下海水資源起到很好的保護作用，有利于合理開發(fā)和利用地下水。二是節(jié)能，使用循環(huán)水養(yǎng)殖可以節(jié)約能60%~80%。三是占地少，可節(jié)約土地2 /3左右。四是養(yǎng)殖環(huán)境不受外界環(huán)境的變化，一年四季均可養(yǎng)殖，生長速度快，養(yǎng)殖密度高，生產周期短，單位耗水養(yǎng)殖產量

4、大。五是餌料利用率高，餌料系數(shù)低。。六是做到少排放或零排放，且能集中處理，對環(huán)境無壓力或小。七是消毒設備切斷病源，養(yǎng)殖過程不用藥物，可生產</p><p>　　氮不僅是養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中物質循環(huán)的重要元素，也是養(yǎng)殖水體內較常見的限制初級生產力的營養(yǎng)元素，其在水體中含量和比例往往會引起浮游植物群落結構和藻類生長的變化，也會導致沉積物營養(yǎng)鹽的和積累變化，最終影響生態(tài)系中能量的利用和轉化，對于養(yǎng)殖水體來說，保持穩(wěn)定的浮游植

5、物群落結構和數(shù)量是提高養(yǎng)殖產量的重要內容和手段，所以了解養(yǎng)殖水體中氮的存在形態(tài)、遷移轉化以及平衡，為保持養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的相對穩(wěn)定提供依據(jù)，可以促進水產養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展；同時氮也是作為水產養(yǎng)殖自身污染的重要指標。水產養(yǎng)殖用水多取自于天然水域，故良好的水域生態(tài)環(huán)境是水產養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的根本基礎。若依然采用高密度、高換水率的傳統(tǒng)養(yǎng)殖方法，甚至有的還濫用藥物，養(yǎng)殖廢水基本不做任何處理便直接排入天然水域，致使部分江、湖、海水域遭受富營養(yǎng)化污染日益加

6、劇。有關水產養(yǎng)殖對于環(huán)境的污染問題已引起全球關注。為改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖技術與模式，目前國內外均開展了集約化循環(huán)水養(yǎng)殖模式的研究。隨著集約化水產養(yǎng)殖業(yè)的興起，人們?yōu)榱俗非蟾弋a、高效，往往投入大量的富含氮營養(yǎng)物質的餌料和肥料，養(yǎng)殖密度高和物質投入量多勢必造成養(yǎng)殖水體中代謝廢物和殘餌等污染物含量的增加，導致養(yǎng)殖水域</p><p>　　二、研究的基本內容與擬解決的主要問題：</p><p>　?。ㄒ唬?/p>

7、研究的基本內容</p><p>　　1.研究大型海藻在循環(huán)水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的作用：</p><p>　　研究系統(tǒng)中藻類介入，藻類對氮通路動態(tài)比例的影響。在系統(tǒng)中添加龍須菜循環(huán)養(yǎng)殖后測定氮比例變動。</p><p>　　2.研究系統(tǒng)中貝類的添加對氮平衡的影響：</p><p>　　研究系統(tǒng)中添加濾食性貝類后氮通路的各動態(tài)比例變化。在系統(tǒng)中添加毛蚶循

8、環(huán)養(yǎng)殖后測定氮比例變動。</p><p>　　3.單位時間循環(huán)次數(shù)（流量）對氮平衡的影響：</p><p>　　在溫度為24℃，循環(huán)次數(shù)為3、6和9次/h時，研究循環(huán)次數(shù)對氮收支的影響，并建立氮收支模型。</p><p>　?。ǘM解決的主要問題</p><p>　　1.氨氮、亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮等各形態(tài)氮在系統(tǒng)中的存在形式及轉化與循環(huán)路線

9、。</p><p>　　2.恒定溫度下龍須菜的有無對系統(tǒng)中氮動態(tài)比例的影響。</p><p>　　3.恒定溫度下毛蚶的有無對系統(tǒng)中氮動態(tài)比例的影響。</p><p>　　三、研究的方法與技術路線：</p><p>　?。ㄒ唬嶒炘O計方法：</p><p>　　1.有大型藻類和貝類試驗</p><p&

10、gt;　　在溫度在溫度24℃，循環(huán)次數(shù)為9次/h，光照強度為4000-4500lux，每天測定3種形式氮的含量；每14天測定魚的體重、魚體氮含量、顆粒物的含量（包括沉淀和懸?。┖驮孱惛芍嘏c貝類干重。</p><p>　　測定水中的總氮、NO3-、NO2-和氨態(tài)氮用全自動間斷化學分析儀-Easychem Plus；魚體和飼料中的氮用凱氏定氮儀測定；魚體和飼料中氮測定方法參照《海洋監(jiān)測規(guī)范》、《養(yǎng)殖水環(huán)境化學實驗》。

11、</p><p>　　2. 無大型藻類和無貝類試驗</p><p>　　在溫度在溫度24℃，循環(huán)次數(shù)為9次/h，光照強度為4000-4500lux，每天測定3種形式氮的含量；每7天測定排泄率，排糞率；每14天測定魚的體重、魚體氮含量、顆粒物的含量（包括沉淀和懸?。?。</p><p>　　3.有貝類但是沒有大型藻類循環(huán)試驗</p><p>　　

12、在溫度在溫度24℃，循環(huán)次數(shù)為9次/h，光照強度為4000-4500lux，每天測定3種形式氮的含量；每7天測定排泄率，排糞率；每14天測定魚的體重、魚體氮含量、顆粒物的含量（包括沉淀和懸?。┖拓愵惛芍?。</p><p>　　4.有大型藻類但是沒有貝類循環(huán)試驗</p><p>　　在溫度在溫度24℃，循環(huán)次數(shù)為9次/h，光照強度為4000-4500lux，每天測定3種形式氮的含量；每7天測

13、定排泄率，排糞率；每14天測定魚的體重、魚體氮含量、顆粒物的含量（包括沉淀和懸?。┖驮孱惛芍亍?lt;/p><p><b>　　(二) 技術路線：</b></p><p>　　四、研究的總體安排與進度：</p><p>　　2010年9月～ 2008年10月 </p><p>　　查找相關資料，初步訂立實驗計劃。&l

14、t;/p><p>　　2010年10月～2010年12月 </p><p>　　實驗循環(huán)水養(yǎng)魚裝置的設置和建立，實驗前期準備工作。</p><p>　　2010年12月～2011年3月 </p><p>　　各個實驗組的餌料中、總氮魚體同化、水中溶解、藻類吸收的總氮、貝類利用的總氮的測定。</p><p>　

15、　2011年3月～2011年4月 </p><p>　　整理數(shù)據(jù)，撰寫論文，翻譯外文文獻，論文定稿，準備答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻：</b></p><p>　　[1] 歐陽結明.硝化細菌在水產養(yǎng)殖中的應用[J].科學養(yǎng)魚,2005,10: 79-79.</p><p>　　[2] 喬順風.水

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27、789~811.</p><p>　　[28] Andrew P.Rees,et al. Carbon,nitrogen and phosphorus budgets within a mesoscale eddy: comparison of mass balance with in vitro determinations[J]. Deep-Sea Research II , 2001, 48:859-872

28、.</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　海洋生物資源與環(huán)境</b></p><p>　　循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的氮循環(huán)研究現(xiàn)狀</p><p>　　摘要：氮是構成生物蛋白質和核酸的主要元素，其生物化循環(huán)過程非常復雜，循環(huán)性能極為完善。氮是水體中動植物的重要組成

29、元素之一，水體中氮的含量和分布狀態(tài)對漁業(yè)養(yǎng)殖的產量和質量具有深遠的影響，因而研究漁業(yè)水體中氮的轉化和平衡具有重要意義。本文綜述了循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氮循環(huán)通路的過程以及轉化形式及氮元素在水體中的各種存在形式對水體中生物的毒性，有利于提高水產養(yǎng)殖的經濟效益，改善漁業(yè)水質，同時降低漁業(yè)廢水的污染程度。</p><p>　　關鍵詞：循環(huán)水,硝化細菌,氮循環(huán)，毒性</p><p>　　氨氮物質是養(yǎng)殖水

30、體最主要的營養(yǎng)成分。適量施肥增加濃度，是培育浮游生物天然活餌、增加溶氧，保障健康高效養(yǎng)殖的便捷有效途徑。符合生態(tài)養(yǎng)殖發(fā)展模式：若氨氮積累過量，會直接影響?zhàn)B殖生物的生長，甚至還會出現(xiàn)急性氨中毒等重度危害現(xiàn)象為達到高產高效目的。又不出現(xiàn)養(yǎng)殖損失，就要求熟練觀測水質理化因子狀態(tài)與變化趨勢。主動調節(jié)水質，優(yōu)化餌料結構。使養(yǎng)殖生物處于最優(yōu)的生存與生長環(huán)境，將傳統(tǒng)的“以魚為中心”轉移到“以水為中心”的觀念上來[1]。硝化細菌(nitrifying)

31、是一種好氣性細菌，在有氧的水中或砂層中生長，并在氮循環(huán)水質凈化過程中扮演著很重要的角色。屬于白營性細菌的一類，包括亞硝酸菌屬(nitrosomonas)及硝酸菌屬(nitrobacter) [2]。</p><p>　　1水體中氮來源與存在形式</p><p>　　1.1水體中氮素的來源</p><p>　　自然狀態(tài)下水體氮素的來源：①一些固氮藻類及固氮細菌能把大

32、氣層中的氮氣轉變?yōu)橛行У孩隰~類等水生動物的最終代謝產物主要為氨態(tài)氮(NH)，其次為尿素和尿酸：③藻類細胞自溶與有機碎屑沉積物的礦化作用。使以顆粒狀結合著的有機氮以NH一N的形式釋放到水體中：④地面涇流及域外污水串用帶來的氮的污染問題也愈加突出，等等對自然狀態(tài)的氮素來源構成及轉化過程應清楚把握和準確運用，才能不悖其水體物質轉化循環(huán)規(guī)律，達到健康高效生態(tài)養(yǎng)殖的目的。[3]</p><p>　　1.2水體中氮存在形式

33、</p><p>　　氮是一切藻類必須的一種營養(yǎng)元素，也是養(yǎng)殖水體內一種限制初級生產力的營養(yǎng)元素。在天然水體內，氮一般以-3至+5九種不同價態(tài)成單質(N2)、無機物(NH3、NH+4、NO-2：、NO-3等)及有機物(如尿素、氨基酸、蛋白質)等形式存在，在生物及非生物因素的共同作用下，它們在水體內不斷地遷移、轉化，構成一個復雜的動態(tài)循環(huán)，對養(yǎng)殖生產有很大影響[4]。</p><p><

34、;b>　　2氨及硝態(tài)氮的毒性</b></p><p>　　2.1分子氨及其毒性</p><p>　　氨氮(NH3一N)是水體中無機氮的主要存在形式，通常氨主要以NH4+離子狀態(tài)存在，并包括未電離的氨水合物(NH3·H2O)。其二者的含量主要取決于水的pH值和水體溫度。pH值增加，分子氨NH的比率增大，隨水溫的升高也稍有增加。pH值接近10時幾乎都以分子氨NH3的

35、形式存在。水合氨(NH3·H2O)能通過生物表面滲入體內，滲入的數(shù)量決定于水與生物體液pH值的差異[5]。</p><p>　　關于氨的毒性，以前常以總氨(NH3+NH4+)的濃度表示，然而在pH值等水質條件不同時，即使總氨量一樣，毒性也可能相差很大，而用分子氨濃度表示毒性，就更為確切。滲進生物體內的分子氨(NH3)，將血液中血紅蛋白分子的Fe2+氧化成為Fe3+，降低血液的載氧能力，使呼吸機能下降。氨

36、主要是侵襲粘膜，特別是魚鰓表皮和腸粘膜，其次是神經系統(tǒng)，使魚類等水生動物的肝。腎系統(tǒng)遭受破壞；引起體表及內臟充血，嚴重的發(fā)生肝昏迷以致死亡[6]。即使是低濃度的氨，長期接觸也會損害鰓組織，出現(xiàn)鰓小片彎曲、粘連或融合現(xiàn)象。</p><p>　　2.2亞硝酸鹽及其毒性</p><p>　　亞硝酸鹽是硝化反應不能完全進行的中間產物。此時，水體溶氧缺乏，水性偏酸，加重了亞硝酸鹽的毒性此外在秋冬季節(jié)

37、，池塘水溫的突然變化，也會阻礙硝化細菌的作用，使亞硝酸鹽的濃度增高。亞硝酸鹽的作用機理主要是通過生物的呼吸[7]。由鰓絲進入血液，與血紅蛋白結合形成高鐵血紅蛋白。血紅蛋白的主要功能是運輸氧氣，而高鐵血紅蛋白不具備這種功能，從而導致養(yǎng)殖生物缺氧，甚至窒息死亡。一般情況下，當水體中亞硝酸鹽濃度達到0．1mg／L，就會對養(yǎng)殖生物產生危害[8]。</p><p>　　2.3硝酸鹽氮及其危害</p><

38、p>　　一般認為硝酸鹽對水生動物沒有不良影響，其實在水體硝酸鹽的濃度較高(60mg／L)時間較長時，也有一定的危害[9]。較高濃度的硝酸態(tài)氮，如果不能及時被微生物或植物吸收轉化為其他形式帶走，一直會處于三態(tài)氮的動態(tài)循環(huán)中，一旦水體溶氧不足，隨時都會轉入反硝化過程，又以氨氮、亞硝酸鹽的形式危害水生動物。溫室大棚缺乏光照的育苗與養(yǎng)殖水體，排污換水不及時氨氮不易脫離出水體，誘發(fā)出種種病害，致使太多的養(yǎng)殖與育苗生產不成功或失敗。我國漁業(yè)水

39、質標準中規(guī)定分子氨濃度≤0．02mg／L，對魚類生長、繁殖等生命活動不會產生影響。在養(yǎng)殖水體中分子氨濃度介于0．02～0．2mg／L的，仍在魚類可忍受的安全范圍內[10]。肥水魚塘氨氮總量(以氮計算)正常范圍認為是0．05～O．15mg／L，超過0．3mg／L時就構成污染，超過0．5mg／L時對魚類的毒性較大[11]。</p><p>　　2.4綜合的毒性效應</p><p>　　養(yǎng)殖水體

40、溶氧低、氨氮和亞硝鹽氮濃度高，三者協(xié)同作用，是誘發(fā)以致導致魚類等水體生物中毒、發(fā)病、死亡的主要因素。除此，其他因素也不可忽視。水體pH值過高時，離子氨(NH4+)轉化為分子氨(NH3)，其毒性增大。在pH值低于6．5時，水體呈酸性，酸性水能使魚類血液的pH值下降，造成血紅蛋白運輸氧的功能發(fā)生障礙，致使魚體組織內缺氧，形成生理性缺氧癥。此時盡管水中溶氧量正常，魚仍然會浮頭呆滯，表現(xiàn)出缺氧狀態(tài)。若pH值過低時，水體中S2-、CN-、HCO3

41、-等轉變?yōu)槎拘院軓姷腍2S、HCN(氰化物)、CO2等物質形式，增強各種有害因子的協(xié)同效應[12]。此現(xiàn)象在夏秋高溫高濕季節(jié)的密養(yǎng)水體會經常發(fā)生，造成缺氧死魚，甚至可能導致整池魚蝦覆滅，即使能被解救出來的個體，2～3天內也難以恢復正常生命活動，持續(xù)呆滯懶動，嚴重影響攝食和生長[13]。</p><p>　　3水體中氮循環(huán)及轉化</p><p>　　3.1水體中的氮素循環(huán)</p>

42、<p>　　構成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)是：生物體內有機氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。自然水體中的氮來自水生動植物尸體及排泄物的積累及腐敗，含氮有機化合物通過營腐生細菌分解成氨氮、硫化氫等小分子無機物，然后由各種自養(yǎng)型微生物主要為硝化細菌的作用，轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，這三種氮素一方面被藻類和水生植物吸收，另一方面硝酸鹽在缺氧條件下被反硝化細菌通過脫氮作用將硝態(tài)氮轉化為氮氣逸出水體，大氣中的氮被固氮菌利用重新

43、回到水體[14]。由于各種微生物的生長繁殖速度不同，在整個氮素轉化過程中，從含氮有機物到氨氮的轉化是由多種異養(yǎng)微生物來擔任，而這類微生物的生長繁殖較快，因此這過程時間較短；從氨氮到亞硝酸鹽轉化由亞硝化細菌擔任，亞硝化菌的生長繁殖速度為18min一個世代，因此其轉化的時問也較短；從亞硝酸鹽到硝酸鹽是由硝化細菌擔任，硝化菌的生長速度相對較慢，其繁殖速度為18h一</p><p>　　個世代，因此由亞硝酸鹽轉化到硝酸鹽

44、的時間就長很多，亞硝態(tài)氮的有效分解需要12d甚至更長的時間[15]。</p><p>　　3.2循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的氮循環(huán)的特點</p><p>　　氮的存在形式有無機態(tài)氮和有機態(tài)氮兩類，無機態(tài)氮有溶解氮氣、銨態(tài)氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮等，而有機態(tài)氮主要包括氨基酸、蛋白質和腐殖酸等[16]。非離子氨的濃度太高會引起養(yǎng)殖生物中毒。在循環(huán)水養(yǎng)殖中，由于氮沒有向環(huán)境中排放，若不做氮的去除，大量的氮

45、都會在循環(huán)系統(tǒng)中積累，引起自身的污染，影響?zhàn)B殖對象的生長。循環(huán)水系統(tǒng)中氮的循環(huán)大多數(shù)變化都是生物化學變化，而且在每一個步驟一般都伴隨著氮的化合價的改變，從氨氮的-3價到硝酸鹽氮的+5價[17]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中各種形態(tài)氮之間的動態(tài)循環(huán)及轉化見（圖1）。</p><p>　　圖1 循環(huán)水系統(tǒng)中氮循環(huán)及流向</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

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55、 洪華生,曹文志,岳世平,等.九龍江河口生物地球化學元素通量的初步模擬[J].海洋環(huán)境科學,1989,8(2):2-8.</p><p>　　[25] Gantes, P., Caro, A.S.,F.Momo,et al. An approximation to the nitrogen and phosphorus budgets in floating soils of a subtropical peat

56、land (Iberá, Argentina) [J]. Ecological Modelling,2005, 186:77-83.</p><p>　　[26] Hein L.Toward improved environmental and social management of Indian shrimp farming[J].Environ Manage,2002(29):349～359.&l

57、t;/p><p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p>　　循環(huán)海水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的氮循環(huán)通路</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　引言2</

58、b></p><p><b>　　1材料與方法3</b></p><p>　　1.2實驗設備及控制條件4</p><p>　　1.3實驗設計4</p><p>　　1.4實驗方法與步驟4</p><p>　　1.5各組分含氮量的測定4</p><p&g

59、t;　　1.5.1蛋白質含氮量測定4</p><p>　　1.5.2水體中氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和總氮的測定5</p><p>　　1.6主要實驗儀器5</p><p>　　1.7數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計5</p><p><b>　　2結果6</b></p><p>　　2.1各實驗

60、組的日攝食量變化6</p><p>　　2.2各實驗組pH的動態(tài)變化6</p><p>　　2.3各實驗組水體中的氨氮變化7</p><p>　　2.4各實驗組亞硝酸鹽的變化8</p><p>　　2.5各實驗組硝酸鹽變化8</p><p>　　2.6各組的三態(tài)總氮變化9</p>&

61、lt;p>　　2.7系統(tǒng)氮輸入量10</p><p>　　2.8系統(tǒng)氮輸出各分量10</p><p>　　2.8.1魚體N增值量10</p><p>　　2.8.2貝類N增值量11</p><p>　　2.8.3水體中的顆粒有機氮11</p><p>　　2.8.4水中溶解性無機氮12&l

62、t;/p><p>　　2.9氮通路通式及實際氮收支12</p><p><b>　　3討論13</b></p><p>　　3.1循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的pH變化及其調控技術13</p><p>　　3.2循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)內的三態(tài)氮平衡13</p><p>　　3.3飼養(yǎng)密度對氮收支各通路的影

63、響14</p><p><b>　　4小結14</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p>　　摘要：本文通過研究在10ind、15ind、20ind和25ind養(yǎng)殖密度下，循環(huán)海水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的氮循環(huán)通路。結果表明：

64、循環(huán)系統(tǒng)中氮的主要輸入來源為餌料的投入，主要輸出方式有魚體同化，水體溶解的無機氮和顆粒有機氮。在水體中三態(tài)氮的相互轉化離不開硝化細菌的作用。同時pH對水體的影響極為重要，在循環(huán)水系統(tǒng)中要時刻保持pH值的穩(wěn)定，以適合魚類生長，減少氨氮、亞硝態(tài)氮的毒性作用。不同養(yǎng)殖密度中餌料氮給系統(tǒng)輸入的氮，隨養(yǎng)殖密度的增加而升高。</p><p>　　關鍵詞：循環(huán)水；氮循環(huán)；氮收支；氮平衡；養(yǎng)殖密度</p><

65、p>　　ABSTRACT: This thesis has studied in Circulating seawater Fish culture system, the nitrogen cycle paths in 10ind,15ind,20ind and 25ind breeding density. It found that in Circulatory system, the main input source o

66、f nitrogen input in feed, fish assimilation, and water dissolved inorganic nitrogen and particulate organic nitrogen is the main output. Between the three nitrogen in the water can not be separated into the role of nitri

67、fying bacteria. pH of the water body is extremely important, In the</p><p>　　KEYWORDS: Recycled water; Nitrogen cycle; Nitrogen budget; Nitrogen balance; Breeding density</p><p><b>　　引言<

68、;/b></p><p>　　循環(huán)水養(yǎng)殖(Recirculating aquaculture)系統(tǒng)是把現(xiàn)代工程原理和方法應用到水產養(yǎng)殖工程上，它的興起和發(fā)展只經歷了短短的三十多年，有關的設計理論和方法還很不成熟，但不影響循環(huán)水養(yǎng)殖的發(fā)展[1]。循環(huán)水養(yǎng)殖的主要特征是水體的循環(huán)利用，在相對封閉的空間內，利用曝氣、沉淀、過濾等手段迅速除去養(yǎng)殖對象的代謝產物和餌料殘渣，使水質得以凈化以實現(xiàn)重復利用。其與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模

69、式相比有很多優(yōu)點[2]：（1）循環(huán)水養(yǎng)殖用水量少，只少量添加補充水的前提下實現(xiàn)水體重復利用率達90％以上。特別對沿海地區(qū)地下水資源起到很好的保護作用。（2）循環(huán)水養(yǎng)殖占地少，可以節(jié)約2/3左右的土地。（3）養(yǎng)殖環(huán)境可控制，受外界環(huán)境因素的影響小，養(yǎng)殖生物生長速度快，養(yǎng)殖密度高，生產周期短，單位耗水養(yǎng)殖產量大.（4）餌料利用率高。（5）基本能做到少排放或零排放，且能集中處理，對環(huán)境壓力小或無壓力。（6）用物理消毒設備切斷病源，養(yǎng)殖過程不用

70、藥物，可實現(xiàn)綠色安全養(yǎng)殖。</p><p>　　在自然界，氮元素以分子態(tài)（氮氣）、無機結合氮和有機結合氮三種形式存在。大氣中含有大量的分子態(tài)氮。但是絕大多數(shù)生物都不能夠利用分子態(tài)的氮，只有象豆科植物的根瘤菌一類的細菌和某些藍綠藻能夠將大氣中的氮氣轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮（硝酸鹽）加以利用。植物只能從土壤中吸收無機態(tài)的銨態(tài)氮（銨鹽）和硝態(tài)氮（硝酸鹽），用來合成氨基酸，再進一步合成各種蛋白質。動物則只能直接或間接利用植物合成的有

71、機氮（蛋白質），經分解為氨基酸后再合成自身的蛋白質。在動物的代謝過程中，一部分蛋白質被分解為氨、尿酸和尿素等排出體外，最終進入土壤或水體。動植物的殘體中的有機氮則被微生物轉化為無機氮（氨態(tài)氮和硝態(tài)氮），從而完成生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)[3]。</p><p>　　循環(huán)水系統(tǒng)中氮的循環(huán)大多數(shù)變化都是生物化學變化，而且在每一個步驟一般都伴隨著氮的化合價的改變，從氨氮的-3價到硝酸鹽氮的+5價[4]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中各種形態(tài)氮

72、之間的動態(tài)循環(huán)及轉化如圖1所示。</p><p>　　圖1 循環(huán)水系統(tǒng)中氮循環(huán)及流向</p><p>　　Fig.1 Circulating water system and the flow of the nitrogen cycle</p><p>　　氮不僅是養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中物質循環(huán)的重要元素，也是養(yǎng)殖水體內較常見的限制初級生產力的營養(yǎng)元素，其在水體中含量和比例

73、往往會引起浮游植物群落結構和藻類生長的變化，也會導致沉積物營養(yǎng)鹽的積累變化，最終影響生態(tài)系中能量的利用和轉化，對于養(yǎng)殖水體來說，保持穩(wěn)定的浮游植物群落結構和數(shù)量是提高養(yǎng)殖產量的重要內容和手段，所以了解養(yǎng)殖水體中氮的存在形態(tài)、遷移轉化以及平衡，可為保持養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的相對穩(wěn)定提供依據(jù)。同時氮也是作為水產養(yǎng)殖自身污染的重要指標。</p><p>　　有研究表明魚類養(yǎng)殖池中90%以上的營養(yǎng)物質來自餌料的投入，而這些營養(yǎng)物

74、質中僅有很少一部分被同化，其余均以可溶性或非可溶性狀態(tài)留在養(yǎng)殖水體中。大量營養(yǎng)物質的輸入一旦超過水體的同化能力，便會造成養(yǎng)殖環(huán)境惡化，同時也會威脅魚類生長[5]。</p><p>　　目前國內已有許多針對循環(huán)水氮利用及氮收支的研究。如：循環(huán)水養(yǎng)殖羅非魚中的氮循環(huán)研究[6]、養(yǎng)殖密度對異育銀鯽氮和能量收支的影響[7]、中國明對蝦精養(yǎng)池塘氮收支[8]、凡納濱對蝦室內封閉式養(yǎng)殖水質變化與氮收支[9]、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中小

75、球藻對三態(tài)氮的吸收能力[10] 、對蝦養(yǎng)殖池塘氮磷收支[11]等。本研究采用循環(huán)海水養(yǎng)殖石斑魚，研究了不同飼養(yǎng)密度模式下的氮循環(huán)通路，為深入研究循環(huán)水養(yǎng)殖中的氮循環(huán)和氮平衡提供參考資料。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p><b>　　實驗場所及實驗材料</b></p><p>　　實驗在寧海岳

76、井洋漁業(yè)開發(fā)有限公司進行。實驗用點帶石斑魚（Epinephelus coioides）取自公司養(yǎng)殖池，選擇體色正常、健壯無傷、攝食正常的個體，體重8g～13g，共75尾用于實驗，按實驗設計要求隨機分養(yǎng)于4個實驗用循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中適應馴化。飼料為中山市統(tǒng)一企業(yè)有限公司生產的石斑魚擠壓沉性配合餌料，粒徑5mm～7mm。</p><p>　　貝類濾清槽采用殼長規(guī)格0.3mm～0.5mm的毛蚶。</p>&l

77、t;p><b>　　實驗設備及控制條件</b></p><p>　　實驗用循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)由養(yǎng)魚槽、貝類濾清槽和多級過濾桶三部分裝置組成。級子ong養(yǎng)殖密度高，生產周期短，單位耗水養(yǎng)殖產量大。養(yǎng)魚槽和貝類槽的規(guī)格為74 cm×54 cm×42cm，實際起始水量180L，兩個水槽以塑料管連通，過濾桶的進水管連接貝類槽，出水管連接養(yǎng)魚槽，通過過濾裝置使兩個水槽的水保持循環(huán)

78、，循環(huán)次數(shù)為9次/h。在養(yǎng)魚水槽四周遮光處理，避免石斑魚受驚干擾。過濾桶容量25L，填裝多級濾料，實際裝水10L。</p><p>　　養(yǎng)殖系統(tǒng)中用電熱棒維持水溫24℃。鹽度1.019，pH7.43～7.95。放入實驗魚前在循環(huán)水系統(tǒng)中加入海水復合硝化活菌素。在每個養(yǎng)殖系統(tǒng)中置氣頭1個，不間斷充氣，保證水中溶氧充足。</p><p><b>　　實驗設計</b><

79、;/p><p>　　本實驗分4個實驗組，分別放養(yǎng)不同尾數(shù)的石斑魚。 </p><p>　　1#實驗組——養(yǎng)殖魚水槽放養(yǎng)10尾石斑魚</p><p>　　2#實驗組——養(yǎng)殖魚水槽放養(yǎng)15尾石斑魚</p><p>　　3#實驗組——養(yǎng)殖魚水槽放養(yǎng)20尾石斑魚</p><p>　　4#實驗組——養(yǎng)殖魚水槽放養(yǎng)25尾石斑魚<

80、/p><p>　　實驗周期進行14d。期間不添水，不換水。通過測定養(yǎng)殖前后水體中的無機氮、投喂的餌料含氮量、石斑魚生長氮、毛蚶生長氮、結束時的顆粒有機氮（包括懸浮和沉淀的排泄物、餌料殘渣、細菌菌團等），根據(jù)氮平衡公式確定循環(huán)海水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的氮元素通路及分配。</p><p><b>　　實驗方法與步驟</b></p><p>　　實驗開始前稱量每尾

81、魚體重， 4個組魚體重分別為108.4g、181.5g、208.4g和232.3g。開啟過濾器使循環(huán)系統(tǒng)運轉，調節(jié)溫度使各實驗組養(yǎng)殖水槽達到實驗要求，實驗魚放養(yǎng)于養(yǎng)殖槽中適應7d后開始進行實驗。 實驗期間，每天7:00和下午16:00投餌，1小時后撈出未吃完的剩余顆粒餌料，記錄攝食數(shù)量。同時每天記錄水的pH值、溫度、采集養(yǎng)殖魚水槽內的水樣，水樣抽濾后滴加三氯甲烷固定，水樣瓶密封儲存在冰柜中待測定。</p><p>

82、;　　實驗結束時稱量魚體重，收集水體中的顆粒有機物。并抽取魚樣、毛蚶樣和4個實驗組的水樣，待含氮量測定。</p><p><b>　　各組分含氮量的測定</b></p><p><b>　　蛋白質含氮量測定</b></p><p>　　將實驗結束后所的餌料、魚樣、毛蚶及顆粒有機物樣品烘干研磨，稱取一定量的實驗樣品，各樣品稱

83、量3份。</p><p>　　將各試樣加入消化爐試管中，同時在試管中加入0.2g硫酸銅，2g硫酸鉀，10mL濃硫酸，將試管放入硝化爐中消化。消化爐溫度自200℃開始，每半小時升高50℃，直至溫度升至450℃。當消化爐溫度到達450℃時持續(xù)消化觀察溶液變?yōu)槌吻澹ǔ吻逡簽闇\藍色），同時管壁上無黑色油漬為止。溶液澄清后繼續(xù)消化半小時，以保證消化完全后關閉消化爐，將試管移出消化爐靜置冷卻。</p><

84、p>　　在消化爐消化過程中，用電子天平稱量200g 氫氧化鈉放入燒杯中，加1000mL水，配置成濃度為40%的氫氧化鈉溶液以待消化試管冷卻后供全自動定氮儀使用。用1000mL的量筒接1000mL的蒸餾水，將8.3mL的濃鹽酸加入蒸餾水中，稀釋后的鹽酸以待定氮后滴定溶液。用從烘干箱中取出的干燥Na2CO3標定鹽酸濃度，記錄標定數(shù)據(jù)。</p><p>　　當消化試管冷卻后依次將試管安放入全自動定氮儀定氮，定氮后

85、的液體用鹽酸滴定，記錄滴定數(shù)據(jù)。</p><p>　　水體中氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和總氮的測定</p><p>　　將每天采集的水樣用全自動水質間斷分析儀測定水中的氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽含量，記錄實驗數(shù)據(jù)。水樣中的總氮測定使用等物質量過硫酸鉀消解法[12]</p><p><b>　　主要實驗儀器</b></p><p&g

86、t;　　KDN-08C消化爐，ATN-300全自動定氮儀，全自動水質間斷分析儀（EASYCHEM PLUS），EL104電子天平，酸式滴定管</p><p><b>　　數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計</b></p><p>　　所有實驗數(shù)據(jù)均采用Excel軟件進行統(tǒng)計和分析。</p><p>　　滴點鹽酸濃度按公式按公式（1）計算</p>&l

87、t;p><b>　　mx×1000</b></p><p>　　C1=—————————————……………（1） </p><p>　?。╒1－V0）×52.99－1/2Mx</p><p>　　式中mx——干燥碳酸鈉的質量，單位為克（g）</p><p>　　V1——滴定使用鹽酸的體積，單位為

88、毫升（mL）</p><p>　　V0——空白鹽酸的體積，單位為毫升（mL）</p><p>　　Mx——碳酸鈉的物質的量</p><p>　　固體蛋白質含氮量按公式（2）計算</p><p><b>　　C1×V×14</b></p><p>　　mN=——————————…

89、…………（2） </p><p><b>　　m×1000</b></p><p>　　式中C1——滴定鹽酸的濃度，單位為毫升（mL）</p><p>　　V——滴定使用鹽酸的體積，單位為毫升（mL）</p><p>　　m——稱取試樣的質量，單位為克（g）</p><p><b&

90、gt;　　結果</b></p><p>　　各實驗組的日攝食量變化</p><p>　　圖2不同飼養(yǎng)密度下各實驗組每日攝食量變化</p><p>　　Fig.2 the different stocking density of daily food intake in each experimental group changes</p>

91、<p>　　實驗期間實計各實驗組日攝食量如圖2所示。由圖2可見各實驗組魚在第1d攝食量為實驗期間的最高，分別為1.38g、2.07g、2.62g和2.90g，隨后從第2d~4d攝食量較少。在第7d和第8d又出現(xiàn)一個攝食量高值，第9d后開始攝食量為0。</p><p>　　各實驗組pH的動態(tài)變化</p><p>　　實驗期間實測各實驗組水體中pH如圖3所示。由圖3可見，</

92、p><p>　　圖3 不同飼養(yǎng)密度下各養(yǎng)殖水體pH變化</p><p>　　Fig.3 the different stocking density of changes in water pH</p><p>　　各實驗組的初始pH值分別為10ind實驗組7.88、15ind實驗組7.8、20ind組7.76、25ind實驗組7.72，實驗期間各實驗組的pH值都大致上

93、呈現(xiàn)相同的變化趨勢，在實驗開始的前2d呈現(xiàn)出稍許的下降，降幅在10%左右，此后立即出現(xiàn)反彈，四組均超越初始值，第5d~7d呈現(xiàn)高位波動，此后各組的pH值均呈直線下降，并趨于一致。在第13d達到低谷，第14d再次回升。比較各實驗組的pH值發(fā)現(xiàn)，10ind密度試驗組的pH始終高于其他三組，而飼養(yǎng)密度最高的25ind組pH值最低。</p><p>　　各實驗組水體中的氨氮變化</p><p>　

94、　在試驗期間各實驗組水體中氨氮變化情況見圖4。由圖4觀察可見，在試驗期間各實驗</p><p>　　圖4 不同飼養(yǎng)密度下養(yǎng)殖水體的氨氮變化</p><p>　　Fig.4 the different stocking density of changes in water ammonia </p><p>　　組氨氮變化都有很大的波動，大體上出現(xiàn)2d~4d一個波動。

95、其中10ind實驗組變化波動最為明顯，在變化波動過程中各實驗組達到最大值的天數(shù)都不相同。各組變化中都在第10d和第11d這兩天達到實驗期間的最高值，且從第7d開始氨氮濃度高位波動值均高于前期。結合圖3還可見，從第7d開始，pH開始下降，氨氮平均高位波動值上升。而第13d開始pH值開始回升后，氨氮值趨于下降。</p><p>　　各實驗組亞硝酸鹽的變化</p><p>　　在試驗期間各實驗組

96、水體中硝酸鹽變化情況如圖5所示，由圖5觀察可見，除了20ind</p><p>　　圖5 不同飼養(yǎng)密度下水體亞硝酸鹽變化</p><p>　　Fig.5 the different stocking density of changes in water Nitrite</p><p>　　實驗組出現(xiàn)異常高峰外，各實驗組亞硝酸鹽變化波動很小，與圖3比較可見亞硝酸鹽濃

97、度幾乎也是2~4d出現(xiàn)一個高峰值，當氨氮濃度在低峰值時，亞硝酸鹽出現(xiàn)高峰值。20ind實驗組起始值高于其余各組，從第0d下降，到第3d達到試驗期間最低值。第4d升高后又下降到平穩(wěn)值，從第8d后開始上升，到第10d達到試驗期間的最高值后下降，第12d后再次上升第13d上升到和第4d差別不大的值。10ind、15ind和25ind實驗組波動相對很小，在40ppd范圍內，其中25ind實驗組起始值較其他兩組高，10ind實驗組在第5d達到試驗

98、期間小波動的最高值，15ind實驗組在第9d達到試驗期間小波動的最高值。在第14d時3個實驗組亞硝酸濃度的高低分別為25ind實驗組、15ind實驗組和10ind實驗組。</p><p><b>　　各實驗組硝酸鹽變化</b></p><p>　　根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)處理在試驗期間各實驗組水體中硝酸鹽變化情況如圖6所示。</p><p>　　圖6

99、不同飼養(yǎng)密度下水體硝酸鹽變化</p><p>　　Fig.6 the different stocking density of changes in water Nitrate</p><p>　　由圖6觀察可見，各實驗組在試驗期間起始值都低于2000ppb，在第0d~第3d開始上升，10ind實驗組和20ind實驗組在第4d~6d基本持平，15ind實驗組和25ind實驗組分別在第4d

100、和第5d出現(xiàn)一個下降，變動在1200ppb~1500ppb范圍。各實驗組在第8d都出現(xiàn)上升，上升大小分別為25ind＞20ind＞15ind＞10ind，其中25ind實驗組上升了4500ppb上升范圍最大，各實驗組在第9d都達到實驗期間的最高值，其后開始出現(xiàn)下降，25ind實驗組下降幅度同樣最明顯，在第8d后出現(xiàn)的波動中10ind實驗組波動值范圍最小。各實驗組試驗期間總體硝酸鹽濃度＜10mg/L，實驗結束后小于5mg/L。</p

101、><p><b>　　各組的三態(tài)總氮變化</b></p><p>　　根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)處理在實驗期間各實驗組水體三態(tài)氮變化如圖7所示。由圖7觀察</p><p>　　圖7不同飼養(yǎng)密度下水體三態(tài)氮變化</p><p>　　Fig.7 the different stocking density of changes in wa

102、ter the three nitrogen</p><p>　　可見各實驗組實驗期間三態(tài)氮濃度在0d～11d基本上都呈不斷上升態(tài)勢，由1170.1ppb～6465.2ppb、最高上升至6465.2ppb。各組三態(tài)氮濃度與飼養(yǎng)密度大致成正相關，即密度越高水體中每日的三態(tài)氮也越高。結合圖6可以發(fā)現(xiàn)，由于三態(tài)氮中硝酸鹽占主導地位，因此硝酸鹽濃度變化直接左右著三態(tài)總氨的變動，當硝酸鹽濃度大范圍變動時，三態(tài)氮濃度也隨之出

103、現(xiàn)相同變動。</p><p><b>　　系統(tǒng)氮輸入量</b></p><p>　　各實驗組實驗期間根據(jù)測定魚類總攝食量計算得到總氮輸入見表1。根據(jù)表1可見，</p><p>　　表1 不同飼養(yǎng)密度總攝食量及總輸入氮</p><p>　　Tab.1 the different Stocking density of fi

104、sh the total food consumption and the total input of nitrogen</p><p>　　隨著養(yǎng)殖密度的增加，總攝食量也隨著提高，循環(huán)系統(tǒng)中總氮輸入量隨之升高，各實驗組單位體重攝食量為0.041。結合圖2、圖3、圖4可見，水中三態(tài)氮總量也同樣升高。</p><p><b>　　系統(tǒng)氮輸出各分量</b></p&

105、gt;<p><b>　　魚體N增值量</b></p><p>　　各實驗組實驗期間魚體總增重及氮含量見表2。表中結果顯示，魚體同化氮以10ind組</p><p>　　表2 不同飼養(yǎng)密度魚體增重及含氮量</p><p>　　Tab.2 the different Stocking density of fish weight a

106、nd nitrogen content</p><p>　　最高，為28.6%，隨著養(yǎng)殖密度繼續(xù)增加，魚類同化氮反而下降為28.5%。</p><p><b>　　貝類N增值量</b></p><p>　　各實驗組實驗期間貝類總增重及氮含量見表3。由表3可見，貝類的同化氮只占系統(tǒng)氮組成的5.9%～13.5%，且魚類的養(yǎng)殖密度與毛蚶的同化氮之間無

107、顯著相關。</p><p>　　表3 不同飼養(yǎng)密度貝類總增重及含氮</p><p>　　Tab.3 the different Stocking density of shellfish total weight gain and nitrogen</p><p><b>　　水體中的顆粒有機氮</b></p><p>

108、　　各實驗組實驗期間水中顆粒有機氮的含氮量測定結果見表4。實驗結束時系統(tǒng)中的顆粒有機氮包含懸浮顆粒和沉淀的有機顆粒，約占體系的40%~45%。表中結果顯示隨著飼養(yǎng)密度的提高，攝食量增加，水體中的懸浮顆粒也呈上升趨勢。</p><p>　　表4不同飼養(yǎng)密度水中顆粒有機氮的含氮量</p><p>　　Tab.4 the different Stocking density of the nit

109、rogen content of particulate organic nitrogen in water</p><p><b>　　水中溶解性無機氮</b></p><p>　　各實驗組實驗期間水中溶解性無機氮含氮量測定結果見表5。由表5可見水體無機</p><p>　　表5不同飼養(yǎng)密度水中溶解性無機氮的含氮量</p>&l

110、t;p>　　Tab.5 the different Stocking density of the nitrogen content of dissolved inorganic nitrogen in water</p><p>　　氮存量是氮循環(huán)系統(tǒng)中的重要輸出之一，約占體系氮組成的1/4左右。</p><p>　　氮通路通式及實際氮收支</p><p>