Yaygın olarak Pasifik beyaz karidesi olarak bilinen Litopenaeus vannamei, yüksek et verimi, güçlü stres toleransı ve hızlı büyümesi nedeniyle değer verilen bir euryhaline türüdür. Çin'de yetiştirilen en önemli karides türlerinden biridir. Şu anda Çin'de L. vannamei için birincil tarım modelleri arasında açık hava havuzları, küçük sera havuzları ve yüksek-düzeyli havuzlar yer alıyor. Ancak yerli üretim hala pazar talebini karşılayamıyor, bu da önemli miktarda ithalat gerektiriyor. Dahası, küçük sera çiftçiliği gibi modellerin hızla yaygınlaşması, eksik teknik çerçeve, sık görülen hastalık salgınları ve atık suların arıtılmasındaki zorluklar gibi sorunları ortaya çıkardı. Kaynakların korunmasını ve sürdürülebilir kalkınmayı savunmanın arka planına karşı, yoğun, verimli ve çevre dostu bir tarım modeli olarak tanınan Devridaimli Su Ürünleri Sistemi (RAS), son yıllarda sektörde büyük ilgi gördü.
RAS, su ortamını aktif olarak düzenlemek için endüstriyel yöntemler kullanır. Düşük su tüketimi, küçük ayak izi, minimum çevre kirliliği özelliklerine sahiptir ve daha az hastalığa ve daha yüksek stok yoğunluğuna sahip yüksek-kaliteli, güvenli ürünler üretir. Üretimi büyük ölçüde coğrafya veya iklimle sınırlı değildir. Bu model, yüksek kaynak kullanım verimliliğine sahiptir ve su ürünleri yetiştiriciliği endüstrisinin sürdürülebilir kalkınmasına yönelik önemli bir yolu temsil eden yüksek yatırım ve yüksek çıktı ile karakterize edilir. Şu anda, L. vannamei'nin evsel çiftçiliği kıyı bölgelerinde yoğunlaşmış olup, öncelikle doğal deniz suyundan yararlanılmaktadır. Su kaynağı mevcudiyeti ve çevre düzenlemeleri nedeniyle kısıtlanan iç bölgeler, arz ve tüketici talebi arasında önemli bir uyumsuzlukla karşı karşıyadır. İç bölgelerde yapay deniz suyu kullanarak RAS'ın keşfedilmesi, yerel pazarlara tedarik sağlanması ve bölgesel ekonomik kalkınmanın desteklenmesi açısından büyük önem taşıyor. Bu deney, L. vannamei için iç kesimlerdeki bir ortamda başarıyla bir kapalı RAS inşa etti ve başarılı bir yetiştirme döngüsü gerçekleştirdi. Sistem inşası, yapay deniz suyu hazırlama ve çiftlik yönetimine ilişkin yöntem ve veriler, iç kesimlerde L. vannamei çiftçiliği için referans görevi görebilir.
1. Malzemeler ve Yöntemler
1.1 Malzemeler
Deneme, Sichuan Eyaleti Leiocassis longirostris Orijinal Yetiştirme Çiftliğinde gerçekleştirildi. Post-larva L. vannamei (P5 aşaması), Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd.'nin Huanghua Üssü'nden temin edildi ve sağlık durumları iyiydi. Kullanılan yem, Tongwei Group Co., Ltd.'nin "Xia Gan Qiang" markasıydı. Ana bileşenleri şunlardı: %44,00'den büyük veya eşit ham protein, %6,00'den büyük veya eşit ham yağ, %5,00'den az veya eşit ham lif ve %16,00'den az veya eşit ham kül.
1.2 Yapay Deniz Suyu Hazırlama
Kaynak suyu olarak kuyudan çıkan yeraltı suyu kullanıldı. Yapay deniz suyu hazırlığı için kullanılmadan önce sırasıyla dezenfeksiyon (ağartma tozu 30 mg/L, 72 saat boyunca havalandırılmış), artık klorun giderilmesi (sodyum tiyosülfat, 15 mg/L) ve detoksifikasyon [Etilendiamintetraasetik asit (EDTA, 10-30 mg/L)] ile işleme tabi tutuldu.
Ana madde olarak deniz tuzu kristalleri kullanılarak tuzluluğu 8 olan yapay deniz suyu hazırlandı; birincil bileşenleri şurada listelenmiştir:Tablo 1. Ca, Mg ve K elementlerini desteklemek için gıdada kullanılan- CaCl₂, MgSO₄ ve KCl kullanıldı. Hazırlandıktan sonra, toplam alkaliniteyi 250 mg/L'ye (CaCO₃ olarak) ayarlamak için gıda- kalitesinde NaHCO₃ kullanıldı ve pH'ı 8,2-8,4'e ayarlamak için sitrik asit monohidrat ile birlikte NaHCO₃ kullanıldı.
1.3 RAS İnşaatı
1.3.1 Genel Tasarım Konsepti
Bağımsız tasarımı entegre uygulamayla birleştiren L. vannamei için bir RAS, çok-aşamalı fiziksel arıtma ve biyofiltrasyon kullanılarak oluşturuldu. Karideslerin farklı aşamalardaki büyüme gereksinimlerine göre istikrarlı çalışma, ekonomik girdi ve verimli çıktı hedeflenerek ilgili sistem işletme stratejileri, su kalitesi ayarlama protokolleri ve bilimsel besleme stratejileri uygulandı.
1.3.2 Ana Proses Akışı ve Teknik Parametreler
Mevcut konteyner-tabanlı balık yetiştirme sistemi, kültür tankları, kompozit kabuk/partikül toplama cihazı (üç-yollu drenaj), biyofiltre, sirkülasyon pompaları vb.'den oluşan L. vannamei RAS'ı oluşturmak üzere değiştirildi. İşlem akışı şu şekilde gösterilmiştir:Şekil 1.
Sistemin toplam tasarlanan su hacmi 750 m³, su arıtma sistemi hacmi 150 m³ ve etkin kültür hacmi 600 m³'tür. Tasarlanan kültür yükü 7 kg/m³ idi. Temel teknik parametreler şu şekilde listelenmiştir:Tablo 2.
1.3.3 Yapısal Tasarım
Altı adet sekizgen kültür tankı iki sıra halinde düzenlenmiştir. Yönetim kolaylığı, çevresel istikrar ve yatırım maliyeti göz önüne alındığında tankların ana yapısı tuğla-betondu. Boyutlar şöyleydi: uzunluk 10,0 m, genişlik 10,0 m, derinlik 1,2 m, kesik kenarları 3,0 m. Tank başına etkin su hacmi 100 m³ idi. Tank tabanının merkezi drenaja doğru bir eğimi (%16) vardı (Şekil 2).
Üç-yollu drenaj cihazı, merkezi bir toplayıcı (ölü karides, kabuklar ve büyük parçacıklar için), dikey akışlı bir sedimantasyon toplayıcı (kırık kabuklar, orta boy parçacıklar, dışkılar için) ve bir sifon tarafı-drenaj toplama kutusundan (ince kabuklar ve küçük-küçük{-orta parçacıklar için) oluşuyordu (Şekil 2).
Şartlandırma tankının bir tarafında, kabukları ve parçacıkları tank çıkışından toplamak ve çıkarmak için plastik bir fırçalı ortam çerçevesi vardı. Bu tankta kalsiyum, magnezyum, toplam alkalilik ve pH ayarları yapılabilir. Tank hacmi 20 m³ olup, hidrolik tutma süresi 0,13 saattir.
Sirkülasyon pompası, enerji verimliliği için tek-kademeli bir pompa kullanılarak şartlandırma tankının diğer tarafına yerleştirildi. Karides ekolojisi ve yüküne dayanarak devridaim hızı günde 2-6 kez olarak tasarlandı. Pompa akış hızı 150 m³/saat, basma yüksekliği 10 m, güç 5,5 kW idi.
Fırça filtresi birkaç filtre torbasıyla donatıldı. Torbalar boru bağlantı parçaları aracılığıyla filtre girişine kelepçelerle sabitlenerek bağlandı. Atık su borular yoluyla torbalara girdi. Torbalar, 0,125 mm'den büyük parçacıkları etkili bir şekilde yakalayan plastik fırça ortamıyla doldurulmuş Polipropilenden (PP) yapılmıştır. Elastik ortam tankı, tank gövdesi (dikdörtgen, derinlik 2 m), ızgara çerçeveleri (yüzeye paralel) ve çerçevelere monte edilen elastik ortamdan oluşuyordu (Şekil 3). Ortam, tankın her tarafına dağılmış elyaf demetleri oluşturan, polyester filamentli çok sayıda çift halkalı plastik halkadan oluşuyordu. Çalışma prensibi, medyanın müdahalesi yoluyla yavaş-akışlı bir sedimantasyon etkisi yaratmayı ve yüzeyinde oluşan biyofilmi inorganik nitrojen ve fosforu absorbe etmek, ayrıştırmak ve dönüştürmek için kullanmayı içeriyordu.
Biyofiltre, tank gövdesini (dikdörtgen, derinlik 2 m), havalandırma bileşenlerini ve biyo-medyayı (Şekil 4). Havalandırma tertibatı hava dağıtım borularını içeriyordu. Hava üstten girip alttan çıkıyor ve tamamen karışık bir akış modeli oluşturuyor. Tank, Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörü (MBBR) ortamıyla dolduruldu. Hedeflenen nitrifikasyon iyileştirmesi ve alkalinite ayarı ile ortama çok sayıda nitrifikasyon bakterisi bağlanır, organik madde tüketilir ve amonyak ve nitrit giderimi sağlanır, böylece bir nitrifikasyon biyofiltresi oluşturulur. Giriş ve çıkış boruları karşıt taraflardaydı ve iç duvarda bir çıkış ızgarası vardı. Bu denemede, biyofiltrenin etkili hacmi, K5 ortamı kullanılarak %30'luk bir ortam doldurma oranıyla sistem kültür hacminin %25'ine ayarlandı.
Sistem havalandırması mekanik ve saf oksijen yöntemlerini birleştirdi. Çözünmüş Oksijen (DO) yüksek olduğunda, mekanik havalandırma öncelikliydi: O₂ transfer verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve gürültüyü azaltmak için yüksek-basınçlı bir girdap üfleyici ve difüzör olarak yüksek-kaliteli mikro gözenekli tüpler kullanmak. DO düşük olduğunda, saf oksijenle havalandırma eklendi: bir oksijen jeneratörü + mikro-kabarcıklı su pervanesi kullanılarak. Oksijen jeneratörü çıkış O₂ konsantrasyonu %90'ın üzerinde olup, pervanedeki bir nano-seramik disk aracılığıyla dağılmıştır. Yüksek yük altında, bir oksijen jeneratörü + oksijen konisi kombinasyonu, koni içinde oksijen-aşırı doymuş su oluşturmak için bir takviye pompası kullanılarak yardımcı havalandırma görevi görüyordu.
1.4 Su Kalitesi Ölçümü
Amonyak ve nitrit (N olarak) konsantrasyonları, bir Aokedan çok-parametreli su analizörü kullanılarak ölçülmüştür. Toplam Askıda Katı Madde (TSS), bir Hach DR 900 çok-parametreli analiz cihazı kullanılarak ölçüldü.
1.5 Çiftlik Yönetimi ve Sistem İşletimi
Duruşma 8 Ağustos 2022'de başladı ve 74 gün sürdü. Altı tankın tamamı stoklanmıştı. Stok boyutu 961 kişi/kg, yoğunluk yaklaşık 403 kişi/m³ olup toplam 241.800 post-larvaydı. Besleme sıklığı günde 6 kez olmuş ve günlük rasyon tahmini biyokütlenin yaklaşık %7,0'ından (erken) %2,5'ine (geç) düşmüştür.
Sistem dolaşımı stoklamadan 3 gün sonra-başlangıçta günde 2 döngüyle başladı, daha sonra günde 4 döngüye çıktı. Denemenin başlarında, günlük drenaj meydana geldi ve yalnızca drenaj ve buharlaşma nedeniyle kaybedilen su yenilendi. Daha sonra her beslemeyi (1 saat sonra) boşaltma işlemi izledi ve günlük su değişimi, erken-aşamadaki yenileme hacminin %10'unun altındaydı.
Başlangıçta mekanik havalandırma (vorteks üfleyici) kullanıldı. Daha sonra sistem yükünün artması nedeniyle, mekanik havalandırma, oksijen jeneratörü + nano-seramik disk ve oksijen jeneratörü + oksijen konisi kombinasyonu kullanıldı.
Tanklardaki DO, sıcaklık, pH, amonyak ve nitrit düzenli olarak ölçülmüştür. Karides büyümesi ve beslenmesi gözlemlendi ve kaydedildi.
1.6 Veri İşleme ve Analiz
Veriler WPS Office Excel kullanılarak düzenlendi. Grafikler Origin 2021 kullanılarak oluşturuldu.
Su değişim oranını (R), yem dönüşüm oranını (F) hesaplamak için aşağıdaki formüller kullanıldıCR) ve hayatta kalma oranı (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Burada: R günlük su değişim oranıdır (%/d); V₁ toplam değiştirilen su hacmidir (m³); V, toplam sistem su hacmidir (m³); t kültür günleridir (d). FCRyem dönüşüm oranıdır; W toplam besleme girdisidir (kg); Wₜ ve W₀ nihai hasat kütlesi ve ilk stoklama kütlesidir (kg). RShayatta kalma oranı (%); S, hasat edilen toplam sayıdır (bireyler); N, stoklanan toplam sayıdır (bireyler).
2. Sonuçlar
2.1 Su Değişimi
Deneme sırasında, günlük ortalama %1,8 değişim oranıyla toplam su değişimi 1.000 m³ oldu.
2.2 Amonyak ve Nitrit
Tanklardaki amonyak konsantrasyonu 1,3 mg/L'nin altında (5. gün hariç) ve nitrit konsantrasyonu 1,6 mg/L'nin altında kaldı; her ikisi de nispeten stabil seviyelerdeydi (Şekil 5).
Erken aşamada (ilk 15 gün), tank amonyağı hızla azalırken nitrit hızla arttı; bu, biyofiltrede biyofilm oluştuğunu ve amonyağın nitrite dönüştüğünü gösteriyor. Orta-aşamada (15-50 gün), beslemenin artmasıyla birlikte amonyak ve nitrit konsantrasyonları sabit kaldı; bu, biyofiltrede senkronize amonyak ve nitrit oksidasyonunun ve stabil sistem çalışmasının göstergesiydi. 50. günden sonra hem amonyak hem de nitrit, muhtemelen nitrifikasyon kapasitesinin arttığını ve daha olgun bir sistemi gösteren bir düşüş eğilimi gösterdi. Duruşma sona erdiğinde bu daha fazla doğrulanamadı.
Şekil 6biyofiltre giriş ve çıkışındaki amonyak eğilimlerinin benzer olduğunu ancak eğriler arasındaki boşluğun kademeli olarak genişlediğini ve amonyak gideriminin arttığını gösteriyor. Giriş ve çıkışa ilişkin nitrit eğrileri neredeyse örtüşüyordu ve genel bir artış eğilimi göstermiyordu; bu da sistemin nitrit oksidasyon kapasitesini sonuna kadar koruduğunu gösteriyor.
2.3 Çözünmüş Oksijen ve Toplam Alkalinite
Gösterildiği gibiŞekil 7Artan sistem yüküne rağmen, kombine havalandırma yöntemleri tank DO'sunu 6 mg/L'nin üzerinde tuttu. Ayrıca NaHCO₃ eklenerek toplam alkalilik 175–260 mg/L arasında tutuldu.
2.4 Toplam Askıda Katı Maddeler
Anahtar sistem noktalarındaki TSS konsantrasyonundaki eğilimler şu şekilde gösterilmektedir:Şekil 8. Dikey akışlı tortu toplayıcıya ve sifon yan kutusuna (üç-yollu drenajın bir parçası) gelen akıştaki TSS, tanklardaki TSS eğilimlerini yansıtıyordu. Genel TSS kademeli olarak arttı, orta-geç aşamalarda (35. günden sonra) stabil hale geldi ve birbirini izleyen tedavi aşamaları boyunca bir azalma eğilimi gösterdi.
2.5 Tarım Sonuçları
Toplam stok, 6 tankta ortalama 403 kişi/m³ yoğunlukta, ortalama 0,52 g boyutunda 241.800 post-larvadan oluşuyordu. 74 gün sonra toplam hasat 3.012,2 kg, ortalama büyüklük 15,82 g, ortalama hayatta kalma oranı %78,75, ortalama verim 5,02 kg/m³ oldu. Toplam yem girdisi 3.386,51 kg, F idiCR1.18. Hesaplanan maliyetler (tohum, yem, sağlık ürünleri, elektrik, yapay deniz suyu, dezenfeksiyon) toplamı 155.870,6 CNY oldu. Karides satışlarından elde edilen gelir 192.780,8 CNY oldu ve bu da döngüde 36.910,2 CNY kar elde edilmesini sağladı.
3. Tartışma
Son yıllarda RAS, L. vannamei çiftçiliği için oldukça umut verici bir yön haline geldi. Bu denemede kültür tankları, kompozit kabuk/partikül toplama, fırça filtresi, biyofiltre ve havalandırma ekipmanı içeren bir RAS oluşturuldu ve iç mekanda kapalı alanda tarımın bir döngüsü başarıyla yürütüldü.
Geleneksel RAS ile karşılaştırıldığında bu sistem daha basittir. Yapısal olarak, nispeten daha yüksek sabit ve bakım maliyetlerine sahip olan tamburlu filtreler ve protein skimmerler gibi ekipmanları hariç tuttu. Bunun yerine, parçacıklar ve çözünmüş kirleticiler için çok-düzeyli bir bileşik arıtma oluşturmak amacıyla daha basit su arıtma cihazları kullandı ve daha basit süreçler ve daha düşük maliyetle iyi su kalitesi kontrolü elde etti.
Sistem, farklı büyüme aşamalarına ve sistem yüklerine göre uyarlanmış çeşitli su kalitesi yönetim yöntemleri kullanarak, amonyak ve nitriti sırasıyla 1,3 ve 1,6 mg/L'nin altında ve ÇO'yu 6 mg/L'nin üzerinde tuttu ve sonuçta 5,02 kg/m³ verim elde etti. Bu, Yang Jing ve ark.'nın sonuçlarına yakındır. Ayrıca su arıtma sistemi, ortalama günlük döviz kurunu %1,8 seviyesinde kontrol altına alarak arıtma kapasitesini tam olarak kullandı ve maliyetleri önemli ölçüde azalttı.
RAS çevresel faydalar, ürün güvenliği ve daha az hastalık sunar. Ulaşım sınırlamaları nedeniyle L. vannamei iç kesimlerde büyük bir pazar potansiyeline sahiptir. L. vannamei için RAS'ın iç kesimlerde yürütülmesi sektör trendleriyle uyumludur. Mevcut iç su karides yetiştiriciliği esas olarak tatlı sularda yapılmaktadır ve verim ve kalite deniz çiftçiliğinin gerisinde kalmaktadır. Bu denemede yapay deniz suyunun kullanılması bu boşluğu kısmen giderdi. Bununla birlikte, yapay deniz suyunun mevcut yüksek maliyeti, suyun yeniden kullanımını sağlamak için azot ve fosforun giderilmesine yönelik RAS işlemlerinin optimize edilmesini gerektirmektedir; bu, maliyetleri azaltmanın etkili bir yoludur ve iç L. vannamei RAS için temel bir araştırma odağı olmalıdır.
FCRRAS performansı için önemli bir göstergedir. Son FCRBu denemedeki 1,18 oranı geleneksel yoğun tarımla karşılaştırılabilir düzeydedir. Kapalı bir sistem olarak RAS'ın avantajı girdilerin yeniden kullanılmasında yatmaktadır. Su arıtma kapasitesinin artırılmasına dayalı olarak F'yi düşürmek için hassas besleme stratejileri formüle etmekCRbir sonraki optimizasyon odağı olmalıdır.