12.6 生物氟氯化物技术（BFT）应用于水生物
12.6.1 导言
Biofloc 技术 (BFT) 被认为是水产养殖领域的新的 “蓝色革命” (Stokstad 2010)，因为养分可以在培养基中持续回收和再利用，受益于原位微生物生产以及最低或零水交换 (Avnimelech 2015)。 这些办法可能在该部门面临一些严重挑战，例如争夺土地和水以及排放到环境中的废水，其中含有过量的有机物质、氮化合物和其他有毒代谢物。
BFT 于 1970 年代初由法国海洋开发研究所法国海洋研究所（太平洋海洋中心）的 Aquacop 团队首次开发，其中有不同种类的虾，包括凡纳米龙虾、苯甲鱼和皮纳鱼（Emerenciano 等人，2011 年）。 在同一时期，Ralston Purina（一家美国私营公司）与 Aquacop 有关的技术应用于水晶河（美国）和塔希提岛，从而使人们更好地了解生物氟素对虾养殖的好处。 其他一些研究使得 BFT 的综合方法得以实现，并研究了水、动物和细菌之间的相互关系，将 BFT 与 “外部结肠” 进行比较，但现在应用于虾。 在 20 世纪 80 年代和 90 年代初，以色列和美国（瓦德尔海产养殖中心）分别在 BFT 开始与罗非鱼和太平洋白虾 L. vannamei 开展研发，其中环境问题、水资源限制和土地成本是促进研究的主要致病因素（埃梅伦恰诺等人，2013 年)。
** 图 12.5** Biofloc 技术 (BFT) 应用于巴西的海洋虾养殖 (a) 和墨西哥的罗非鱼养殖 (b) (资料来源：巴西 EMA-FURG 和毛里西奥 ·G· 埃梅伦恰诺)
第一个商业 BFT 业务开始于 1980 年代在法属波利尼西亚塔希提岛的 “Sopomer” 农场，2000 年代初在位于中美洲伯利兹的伯利兹水产养殖场（BAL）开始。 使用 1000 msup2/SUP 混凝土罐和 1.6 公顷内衬的种植池获得的产量约为每年 20—25 吨/公顷，苏波梅尔有两种作物，在巴尔分别为 11—26 吨/公顷。 最近，BFT 在亚洲、南美洲和中美洲以及美国、欧洲和其他地区的小型温室成功地扩大了大规模养虾。 在墨西哥、巴西、厄瓜多尔和秘鲁，BFT 至少在一个阶段（例如幼儿园阶段）的使用取得了巨大成功。 在商业规模的 _ 罗非鱼文化方面，墨西哥、哥伦比亚和以色列的农场正在使用 BFT，产量约为 7 至 30 千克/毫米/毫米/苏普/苏普（2015 年阿维尼米勒）（图 12.5b）。 此外，该技术已被使用（例如在巴西和哥伦比亚）生产罗非鱼青少年（\ ~30 克），以便在笼子或土池中进一步存货（Durigon 等人，2017 年）。 BFT 主要应用于虾养殖，并在一定程度上用于罗非鱼。 对其他物种进行了测试并展现了前景，例如：银鲶鱼（）（波利等人，2015 年）、鲤鱼（赵等人，2014 年）、食人鱼（白龙鱼）（Sgnaulin 等人，2018 年）、卡卡卡马（., 2011) 和其他甲壳动物物种，如 _ 大鼠（螃蟹等人，2010 年），巴西法兰西法兰西斯（艾梅伦恰诺等人，2012 年），F. 保伦西斯 _（巴列斯特等人，2010 年），— — — — — — 半松尾藻 — —（大型，2010 年），他人, 2011 年) 和蒙特顿 (阿诺德等人, 2006 年). 越来越多的大学和研究中心开展研究，特别是在成长管理、营养、繁殖、微生物生态学、生物技术和经济学等关键领域开展研究，从而显而易见。
#12.6.2 BFT 是如何工作的？
微生物在 BFT 系统中发挥着关键作用（马丁内斯-科尔多瓦等人，2015 年）。 维持水质，主要是通过控制细菌群落对自营养微生物的保持，采用高碳氮比 (C: N)，因为氮副产物很容易被异养细菌吸收。 在培养周期开始时，需要高碳氮比，以确保最佳的异养细菌生长，将这种能量用于其维持和生长（Avnimelech 2015）。 此外，其他微生物基团在 BFT 系统中也是至关重要的。 化学自营养细菌群落（即硝化细菌）在大约 20-40 天后稳定，可能会导致系统中氨同化的三分之二（Emerenciano 等人，2017 年）。 因此，应减少外部碳的添加，微生物消耗的碱度必须由不同的碳酸盐/碳酸氢盐来源取代 (Furtado 等人，2011 年)。 零或最少水交换的稳定性取决于细菌、微藻、真菌、原生动物、线虫、轮虫等群落之间的动态相互作用（MartinezCordoba 等人，2017 年）。 聚集物（bioflocs）是一种丰富的蛋白质脂质天然食物来源，由于有机物、物理基质和大量微生物之间的复杂相互作用，每天 24 小时可用（Kuhn 和 Bodman，2008 年；Ray 等人，2010 年）。 微生物生产形式的自然生产力在储罐、滚道或内衬池塘中起着三个主要作用：(1) 在维持水质方面，通过吸收氮化合物产生原位微生物蛋白；(2) 在营养方面，通过减少饲料来提高培养可行性转化率和饲料费用下降; (3) 与病原体竞争 (艾梅伦恰诺等人, 2013 年).
关于培养生物的水质，除了氧气以外，微粒有机物和有毒氮化合物的过量是生物氟化合物系统中的主要关切问题。 在这种情况下，氨氮去除的途径有三个：以较小的速度 (1) 通过藻类光自营养去除，并以较高的速率 (2) 氨氮的异养细菌直接转化为微生物生物量；(3) 自营细菌从氨转化为硝酸盐 (马丁内斯科尔多瓦等人, 2015 年). 这些系统中可用的硝酸盐以及在循环过程中积累的其他次要和主要营养物质可用作水生系统中植物生长的基质（Pinho 等人，2017 年）。
#12.6.3 水上乐器中的 BFT
BFT 在水生系统中的应用相对较新，尽管 Rakocy（2012 年）提到了一个商业性的罗非鱼试点项目。 表 12.2 总结了最近在水生系统中使用 BFT 的主要研究。
总体而言，结果表明，biofloc 技术可用于鱼类或虾类植物生产。 与其他传统水产养殖系统（如 RAS）相比，BFT 实际上提高了植物和鱼类产量，并提高了植物视觉质量（Pinho 等人，2017 年），但并非所有情况（拉赫曼 2010；Pinho 2018）。 Pinho 等人（2017 年）观察到，使用 BFT 系统的生菜产量高于清水再循环系统（图 12.6）。 这可能是由于
** 表 12.2** 世界各地在不同水生和植物物种的水生子系统中应用 BFT 的最新研究
表 海神 tr 类 = “标题” 水生物种/th 日 植物种 /th 日 主要成果 /th 日 参考资料 /th /tr /thead Tbody tr 类 = “奇数” TD罗非卡/TD td 莴苣 /td td 与传统的水培溶液相比，Biofloc 技术没有提高生菜产量 /td td 拉赫曼 (2010 年) /td /tr tr 类 = “偶数” TD罗非卡/TD td 莴苣 /td td 与清水再循环系统相比，采用 BFT 提高了生菜的产量和视觉质量 /td td 皮尼奥等人 (2017 年) /td /tr tr 类 = “奇数” TD-罗非鱼 (幼儿园) /td td 莴苣 /td td 在幼儿期（1—30 g）使用 * 罗非 * 的植物性能（生菜）受到生物氟氯化物废水的负面影响，而两个植物周期（每个 13 天）后的 RAS 废水相比。 与 BFT 相比，RAS 中的植物视觉方面更好 /td td 品霍 (2018 年) /td /tr tr 类 = “偶数” TD罗非卡/TD td 莴苣 /td td 与不使用 BFT 过滤器的处理相比，过滤元件（机械过滤器和生物过滤器）的存在对水生系统的生菜产生了积极影响 /td td 巴尔博萨 (2017 年) /td /tr tr 类 = “奇数” TD罗非卡/TD td 莴苣 /td td 低盐度（3 ppt）可以在水生物中使用 BFT 进行。 视觉和性能参数表明, 紫色品种的性能优于光滑和清脆的品种 /td td 伦茨等人 (2017 年) /td /tr tr 类 = “偶数” TD银鱼/td td 莴苣 /td td 在水生系统中使用 Bioflocs 可以提高生菜在与银鲶鱼的综合培养中的生产力 /td td 罗查等人 (2017 年) /td /tr tr 类 = “奇数” TD利亚斯纳米/i/td td /i /td td 不受 Is 的影响，含糊/i 综合水生产，同时也改善了养殖系统中的营养素（如氮）的利用。 /td td 皮涅罗等人 (2017 年) /td /tr /tbody /表格
** 图 12.6** 巴西圣卡塔琳娜州立大学 (UDESC) 的生物氟氯化物技术与 RAS 废水进行比较的实验性水生温室。 （资料来源：皮尼奥等人 2017 年）
较高的微生物活性。 然而，Rahman（2010 年）的研究没有观察到这一趋势，他将 BFT 系统中鱼类养殖的污水与生菜生产中的传统水培溶液进行了比较。 此外，皮尼奥
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** 图 12.7** 高盐度盐生植物 _ 与太平洋白虾相结合的水生产 _ 凡纳米生产 _ 成功应用生物氟化技术，巴西圣卡塔琳娜联邦大学 (UFSC)。 (资料来源：巴西土著人民委员会联合会)
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** 图 12.8** 使用 biofloc 技术生产与 _ 罗非鱼 _ 集成的水生菜（左）和悬浮固体积聚在生菜根部（右）。 巴博萨 (2017 年)
（2018）在最近的一项研究中发现，在育儿期（1—30 g）使用 Tilapi_ 的水生系统中生菜的生产性能受到生物氟氯化碳废水的负面影响，而 RAS 废水在 46 天内相比。 结果的差异表明需要在这一领域进行更多的研究。
BFT 可与低盐度水一起使用，例如与某些品种的生菜一起使用（Lenz 等人，2017 年），并且可以使用较高盐度的水，例如与太平洋白虾共同培养（皮涅罗等人，2017 年）（图 12.7）。 银鲶鱼 __ 也表现出很大的潜力，可以将水生生物与 BFT 结合起来（Rocha 等人，2017 年）。
使用 BFT，固体的浓度会严重影响根源，影响营养素吸收和氧气的可用性。 因此，产量可能会受到影响，但也会影响植物的视觉质量（例如生菜），这是消费者的一个重要标准。 考虑到这一点，固体管理是进一步研究的一个重要课题，其中考虑了应用 BFT 时固体（颗粒分数和溶解分数）在水生生态系统中的影响（图 12.8）。 此外，需要进行经济研究，比较各种水产养殖和植物种植系统所涉费用，并确定相对于不同地点和条件的适当性。