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了解水产饲料的氧气需求

克劳德·博伊德,博士 Sirirat 查维吉特库尔博士

适当的水产饲料质量,关键管理以最大程度减少溶解氧需求和压力水平

配制的水产饲料如果管理不当,会产生无法接受的需氧量,这会大大降低溶解氧水平,给养殖动物造成压力,并通过废水造成污染。 Darryl Jory摄影。

在给定量的水中,饲料可以大大增加水产养殖的产量。但是饲料还导致对氧气的需求,这可能导致养殖系统中的溶解氧浓度降低到令人无法接受的低水平,并导致接受水产养殖废水的水体受到污染。

水产养殖饲料的命运和氧气需求

食用的一部分饲料(通常在鱼类养殖中为5%至10%,在虾养殖中为20%至40%)不被食用(图1)。在养殖动物消耗的食物中,最小的一部分被从养殖动物转化为生物质并收获。大部分作为代谢产物排泄,主要是二氧化碳,氨和磷酸盐。未食用的食物和粪便被细菌和其他微生物分解成耕种动物产生的相同代谢产物。

代谢物是植物的营养物质,可刺激池塘或含有水产养殖网箱的水体中浮游植物的产生。浮游植物产生溶解的氧气,但在呼吸中使用氧气,当它们死亡并分解时,需要溶解的氧气(图1)。从长远来看,由浮游植物的光合作用产生的氧气用于浮游植物的呼吸或分解浮游植物或其残骸的生物的呼吸。

食物通常包含约10%的水(水分),10%的矿物质(灰分)和80%的有机物。有机物包含约50%的碳,食品中的碳浓度约为40%碳[[1千克饲料X 0.8千克有机物/千克饲料X 0.5碳的千克/有机物的千克)×100]。

收成时未包含或在生长期未从培养系统移出的动物中所含食物的有机和无机成分进入培养系统。有机碳被分解粪便和未食用食物的栽培物种和微生物氧化为二氧化碳。农场动物和微生物还会在水中排泄氨,氨会被某些细菌硝化为硝酸盐。

耕种物种以及细菌和其他腐烂生物对有机物的氧化是一个复杂的过程,涉及糖酵解和克雷布循环。但是,可以使用以下简单公式来计算饲料中有机物的潜在需氧量:

有机碳+ O2 ®一氧化碳 2 + H 2

碳的分子量为12而分子氧的分子量为2)为32。因此,氧化一公斤有机碳需要2.67(32/12)公斤氧气。

食品中氮的氨被硝化细菌氧化,使用以下汇总方程式:

NH 4+ + 2O2 ®NO 3 + 2H+ + H 2

一分子的氮重14克,两分子的氧重64克。因此,每个被氧化成硝酸盐的氨分子都需要两个分子氧。因此,每千克氧化氨氮需要4.57(64/14)千克分子氧。

由于不同水产养殖物种的典型FCE值存在差异,因此生产1千克养殖动物所需的饲料氧气需求差异很大。 Darryl Jory摄影。

计算潜在的氧气需求

由此可以得出,食物的潜在需氧量可以通过食物中的碳和氮的量减去栽培品种中这两种元素的量来计算,如下所示:

食物需氧量(kg O2/千克饲料)= [(饲料中碳的百分比/ 100)-(FCE)(栽培动物中的碳的百分比/ 100)] 2.67 + [(饲料中氮的百分比/ 100)-(FCE)(动物中的氮百分比耕种/ 100)] 4.57

d其中FCE =饲料转化效率(栽培种的净千克/施用的饲料千克)或1 /饲料转化率(FCR)。例如,如果食物中的碳含量为40%,氮含量为6%,而牲畜的碳含量为15%,氮含量为2.75%,且FCE为0.6,则需氧量食物将是:

食物需氧量(kg O2/千克饲料)= [40/100-0.6(15/100)] 2.67 + [6/100-0.6(2.75 / 100)] 4.57 = 0.828 + 0.199 = 1.03 。

饲料的需氧量将随饲料的组成,饲料转化效率(FCE)和栽培种的组成而变化。通常会稍微超过1.0公斤O2/ kg饲料的典型FCE值,如一些常见品种所示(表1)。但是,由于不同物种的典型FCE值不同,生产1公斤农场动物饲料的氧气需求差异很大。

博伊德,饲料需氧量,表1

物种 FCE FCR FOD(千克氧气/吨饲料)FOD(千克O2 / tm产量)
0.52.01.052.12
罗非鱼 0.571.71.021.73
大西洋三文鱼 0.771.31.051.36
虹鳟鱼0.831.21.031.24
太平洋白虾 0.671.51.001.50
1千克饲料的饲料需氧量(FUO)的平均值和标准差。

饲料转化效率的影响

饲料转化效率对每公斤饲料的饲料需氧量(FOD)的影响较小,如表2所示,该示例使用实例中的饲料成分和作物种类计算得出。以前。但是,FCE对生产单位重量作物物种所需的饲料量有重要影响。

将CSF从0.5增加到0.7(将FCR从2.0减少到1.43)将使生产5,000公斤作物的饲料用量从10,000减少到7,150公斤,并减少对谷物的总需求培养系统中的氧气为10,800 kg O2 至6,936 Kg O2。这将减少每生产单位所需的机械曝气量。这还将大大节省食品成本。

饲料的全部需氧量不会释放到接收水中,除非是网箱或网箱养殖。在池塘中,在池塘内部表达了相当大的氧气需求–通常约占食物需氧量的70-80%。在水循环和水道系统中,一些固体(未消化的食物和粪便)被清除并丢弃在陆地栖息地中。

博伊德,饲料需氧量,表2

FCE FCR (1 / FCE )食物需氧量(千克氧气/千克食物)应用饲料
(公斤)
培养系统中的氧气需求量(kg O2)
0.42.51.1312,50014,125
0.52.01.0810,00010,800
0.61.671.038,3508,498
0.71.430.977,1506,936
0.81.250.926,2505,750
在不同饲料转化效率(FCR)下,在水产养殖池塘中饲喂所产生的每日需氧量。假设所有FCE值下的鱼类产量为5,000千克。

观点

要减少一公斤食品固有的氧气需求,无法做很多事情。但是,通过改善CEF(或FCR),可以显着减少在水产养殖生产系统中生产1公斤水产养殖动物所需的饲料。这将减少每单位水产养殖产量施加的氧气需求并降低饲料成本。它还将减少每单位水产养殖产量受到污染的可能性。