罗非鱼是我国主要的淡水养殖鱼类,因其不耐低温,在我国大部分地区无法自然越冬,为了能在温度适宜时快速培育到上市规格,保障次年罗非鱼养殖的经济效益,每年必须提供大量的优质越冬苗种,传统流水式越冬成本高,对环境影响大,温度不好控制,而封闭式养殖模式可以弥补这些缺点,循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture System,RAS)与基于零换水模式的生物絮凝养殖系统(Bio-floc Technology,BFT)为常用的封闭养殖模式。本研究通过利用循环水系统和生物絮凝系统进行吉富罗非鱼(GIFT Oreochromis niloticus)的低温越冬养殖实验以及大规格苗种的培育,对养殖过程中的水质指标、鱼的生长指标进行监测,对两种系统养殖水体及鱼的肠道菌群结构进行鉴定,对系统氮磷收支情况和养殖成本进行分析,较全面的评价了两种模式养殖吉富罗非鱼越冬及温度控制的效果。1.生物絮凝与循环水系统中罗非鱼越冬期暂养及氮、磷收支的研究为了研究循环水与生物絮凝系统低温养殖罗非鱼的效果,利用RAS与BFT养殖系统比较了低温养殖期间的生长情况、水质变化、养殖成本以及系统氮磷收支的情况,实验分为RAS组与BFT组,经过64 d的养殖。结果显示,RAS组罗非鱼的存活率为97±2%,显著高于BFT组的66±3%;BFT组的饲料系数为1.31±0.03,显著低于RAS组的1.43±0.03;越冬期间RAS与BFT氨氮平均浓度分别为1.56±0.76和1.58±0.56 mg/L,无显著差异;RAS组亚硝酸氮平均浓度为0.47±0.29 mg/L,显著高于BFT组的0.09±0.04 mg/L;两组硝酸盐均持续积累,RAS组最终达到了118.4±0.92 mg/L,BFT为336.91±21.44 mg/L。RAS系统在用电量、用水量和投喂量方面都高于BFT系统。两组最主要的氮磷输入途径是投喂饲料,分别为94±0%,95±0%与82±4%,81±3%,其次为放养的鱼苗,RAS组养殖对象分别占氮磷输入的6±0%与5±0%,BFT组占15±4%与13±3%;两组氮磷收获鱼中的氮磷分别占RAS组氮磷总输入的37±4%与25±3%,BFT组的48±5%与31±1%,是主要的输出途径,RAS组的输出途径还包括排水、粪便,BFT组包括养殖过程中产生的絮体;BFT组氮磷相对利用率分别为40±4%和23±2%,略大于RAS组的33±4%和22±3%,但差异性不显著(P>0.05);RAS组中有60~67%和72~77%的氮磷,BFT组有46~56%的氮与67~70%的磷被遗失到环境中,RAS组要显著高于BFT组(P<0.05)。本部分研究结果表明,BFT模式能够有效提高养殖对象氮磷利用率,RAS与BFT系统均能够实现罗非鱼的低温养殖并维持稳定的水质,BFT运行成本低于RAS。2.基于高通量测序技术分析两种吉富罗非鱼越冬养殖模式水体、肠道的菌群结构利用高通量测序技术检测两种吉富罗非鱼越冬养殖模式中水体、生物滤池和养殖鱼的肠道、鳃的微生物,得到了各样品中菌群组成与分布的情况,各样品有效序列覆盖率均超过99%,测序结果真实可靠。结果显示,依据Chao1指数和Simpson指数可知,RAS组水体微生物丰富度要大于BFT组,但多样性要小于BFT组,BFT组絮体微生物丰富度和多样性均随养殖时间的增加而增加,RAS组则相反;BFT组肠道微生物多样性和丰富度均小于RAS组,但鳃丰富度小于RAS组,多样性则相反。RAS组初期养殖水体中的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),丰度达到了75%,其余为放线菌门(Actinobacteria)9%和厚壁菌门(Firmicutes)7%,优势菌属为副球菌属(Paracoccus)34%和甲基杆菌属(Methylobacterium)14%;BFT组絮体初期厚壁菌门(Firmicutes)为优势菌门,丰度达到了86%,其余均不足10%,末期为绿弯菌门(Chlorofiexi)43%、变形菌门(Proteobacteria)26%、拟杆菌门(Bacteroidetes)12%,属水平方面,养殖初期以芽孢杆菌属(Bacillus)为主,达到86%,而养殖末期芽孢杆菌属丰度下降到3%,最高的是一种未分类的暖绳菌科(norank-f-Caldilineaceae)为40%,黄杆菌属(Flavobacterium)丰度为2%;鱼的肠道中优势菌RAS组为放线菌门(Actinobacteria)20%,优势菌属为一支属于绿弯菌门(Chlorofiexi)的未分类菌norank-o-JG30-KF-CM45丰度为25%,BFT组为变形菌门(Proteobacteria)35%,优势菌属为芽孢杆菌属(Bacillus)16%、鲸杆菌属(Cetobacterium)13%;RAS组生物滤池中,养殖初期硝化螺旋菌属(Nitrospira)为优势菌属,丰度10%,养殖后期硝化螺旋菌属比例下降到1%,最优势菌属为异常球菌属27%。结果表明,RAS和BFT系统中执行自养硝化过程的功能菌同为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化螺旋菌属(Nitrosospira),且因低温导致丰度降低,影响了RAS系统生物滤池的硝化效果;BFT系统中进行异养同化功能的主要为芽孢杆菌属和绿弯菌门,并且在BFT系统中发现了黄杆菌属,表明其中存在反硝化脱氮现象;BFT养殖模式相对于RAS模式肠道有益菌群丰度更高。3.生物絮凝与循环水养殖模式培育罗非鱼大规格鱼种的研究为了研究RAS与BFT系统能否使罗非鱼在越冬期结束后达到快速生长的要求,实验分为RAS组与BFT组,进行为期67 d的养殖,测定养殖过程中的水质与鱼的生长情况。结果显示,RAS组与BFT组增重率和特定增长率分别为871±33%、3±0%/d和659±63%、3±0%/d,RAS组显著高于BFT组;在水质控制方面,RAS组氨氮和亚硝酸盐从养殖初期到实验结束均维持在较低水平,而BFT组在初期氨氮和亚硝酸盐有升高的趋势,峰值分别达到了4.53±0.72 mg/L和6.68±1.8 mg/L,分别在第3天和第6天下降到较低水平,而硝酸盐两组均呈现不断积累的趋势。结果表明,RAS系统养殖罗非鱼生长速度要高于BFT系统,且养殖成本高于BFT系统;RAS系统在水质控制方面略优于BFT系统。4.生物絮凝养殖系统(BFT)投喂频率对罗非鱼养殖影响的研究为了研究在BFT系统中罗非鱼的最适投饵频率开展本实验,实验分为3组,A组2次/d、B组3次/d和C组4次/d,每组3个平行,实验过程中检测水质、絮体与鱼的生长情况。A、B、C三组在鱼的增重率、特定增长率和饵料系数方面均差异不显著,但A组在增重率和特定增长率方面都略大于其他两组,饵料系数也小于其他两组;水质方面,三组前期均出现氨氮和亚硝酸盐升高的现象,C组两项指标的峰值均显著大于A、B两组,为31.65±5.65 mg/L和6.88±1.86 mg/L,后期均下降到较低水平,硝酸盐、磷酸盐、总氮和总磷均不断积累;总固体悬浮物(Total Suspended Solid,TSS)的增长速度A、B、C三组无差异,最终分别达到了1815.67±50.95、1846±89.82和1880.67±39.37 mg/L,Fv-30先升高后降低,后期稳定在150 ml/L左右,絮体性质稳定。结果表明,在BFT系统中投喂频率对鱼的生长、水质稳定和絮体稳定无显著影响,但每天投喂2次相对其他两组略有优势。