Performance de croissance et technologie de contrôle de la qualité de l'eau des poissons d'eau douce dans le système d'aquaculture en recirculation
Avec l'amélioration continue de l'intensification de l'industrie aquacole et des exigences de plus en plus strictes en matière de protection de l'environnement, les modèles d'aquaculture traditionnels sont confrontés à de nombreux problèmes tels que la pollution de l'environnement, le gaspillage des ressources en eau et la baisse de la qualité des produits. Le système d'aquaculture en recirculation (RAS), en tant que nouveau type de méthode d'aquaculture, présente des avantages tels que la conservation de l'eau, l'économie de terres, une densité de peuplement élevée, la contrôlabilité environnementale et la réduction des rejets d'eaux résiduaires. Il s'aligne sur les exigences stratégiques nationales actuelles en matière d'économie circulaire, de conservation de l'énergie et de réduction des émissions, représentant une direction importante pour la transformation et le développement de l'industrie aquacole et est devenu un modèle crucial pour le développement durable des pêcheries modernes. Dans RAS, l'eau de l'aquaculture est recirculée après avoir subi une filtration physique, une purification biologique, une aération, une désinfection et d'autres traitements, obligeant le système à maintenir en permanence des conditions de qualité de l'eau adaptées à la croissance des poissons. En tant qu'environnement direct pour la survie des poissons, les fluctuations de divers paramètres de qualité de l'eau affectent directement les fonctions physiologiques, l'efficacité métabolique et la résistance aux maladies des poissons, se manifestant finalement par des différences dans les performances de croissance. Par conséquent, une exploration approfondie de la relation intrinsèque entre le contrôle de la qualité de l'eau et les performances de croissance des poissons d'eau douce dans la RAS revêt une importance théorique et pratique significative pour améliorer l'efficacité de l'aquaculture et promouvoir un développement sain de l'industrie.
1 Aperçu du système d'aquaculture en recirculation
Le modèle d'aquaculture en recirculation est une méthode agricole dans laquelle l'eau de culture est recirculée après traitement par des processus de filtration physiques, chimiques et biologiques. La recherche sur la technologie de l’aquaculture en recirculation a commencé plus tôt à l’étranger. Dans les années 1960, des pays comme les États-Unis, les Pays-Bas et le Danemark ont lancé des études pertinentes. Les États-Unis l’utilisaient principalement pour l’élevage de la truite arc-en-ciel, du bar rayé et du bar noir ; les Pays-Bas l'utilisaient principalement pour l'anguille européenne et le poisson-chat africain ; Le système de processus d'aquaculture en recirculation du Danemark était un système semi-fermé extérieur -principalement utilisé pour la production de truite arc-en-ciel.
La Chine a introduit des technologies et des installations étrangères d’aquaculture en recirculation dans les années 1980. En raison des coûts d’investissement et d’exploitation élevés, la plupart des installations introduites ont été rapidement abandonnées. En 1988, l'Institut de recherche sur les machines et instruments de pêche de l'Académie chinoise des sciences de la pêche, s'appuyant sur la technologie ouest-allemande, a conçu et construit le premier atelier de production aquacole en recirculation de Chine. Ces dernières années, des chercheurs chinois tels que Qu Keming ont proposé des modèles technologiques d'aquaculture en recirculation de niveau élevé, moyen et faible-basés sur les différents besoins des différents types d'entreprises aquacoles et les ont promus dans les zones côtières ; Liu Bo, de la station provinciale de vulgarisation technologique des pêches du Heilongjiang, a proposé une technologie et des modèles d'aquaculture en recirculation en « conteneurs » ; Le professeur He Xugang de l'Université agricole de Huazhong a proposé un modèle d'aquaculture « captive » vert et efficace en étang « sans rejet-.
Les modèles d'aquaculture en recirculation sont principalement divisés en types tels que « raceway », « conteneur » et « captif ». En prenant le modèle d'aquaculture « raceway » comme exemple, il se compose d'un réservoir à flux continu, d'une zone de collecte des déchets, d'installations d'aération, d'installations de dérivation, d'une zone de purification, d'une zone humide et d'autres composants. La petite zone d'aquaculture-eau-plan d'eau-poussant se compose de réservoirs rectangulaires, occupant 2 % à 5 % de la superficie de l'étang. Ces dernières années, les spécifications des réservoirs à écoulement domestique sont généralement de 20 m de long, 4 m de large et 2,5 m de haut, avec 1 à 2 réservoirs installés pour 6 670 m² de plan d'eau. Le composant principal est l'équipement d'aération par poussée d'eau. Les premières versions utilisaient des dispositifs à turbine pour pousser l'eau et des dispositifs d'aération pour l'oxygénation, mais la plupart utilisent désormais des équipements de levage à air composés de soufflantes, de tubes d'aération microporeux et de déflecteurs. Généralement, deux réservoirs de collecte de déchets immergés interconnectés d'un volume de 10 m³ sont construits pour trois réservoirs, placés à l'extrémité arrière des réservoirs à flux-pour collecter les déchets de la zone de culture. La zone d'épuration écologique du grand plan d'eau-- occupe 95 à 98 % de la superficie de l'étang, avec des digues de dérivation et une profondeur d'eau supérieure à 2 m. Cette zone élève principalement des poissons filtreurs-, avec une couverture de plantes aquatiques contrôlée à 20 % à 30 % de la zone de purification. Il est équipé d'aérateurs à roues à aubes, d'aérateurs à turbine, de machines à faire des vagues, etc., et des préparations microbiennes sont ajoutées selon les besoins.
2 Effets du modèle d'aquaculture en recirculation sur les performances de croissance des poissons d'eau douce
2.1 Taux de croissance
Le modèle d'aquaculture en recirculation peut fournir un environnement de croissance relativement stable pour les poissons d'eau douce, ce qui contribue à améliorer les taux de croissance. Dans l'aquaculture traditionnelle en étang, la qualité de l'eau est fortement affectée par des facteurs environnementaux externes tels que la température et les précipitations, qui peuvent facilement provoquer des fluctuations de la qualité de l'eau et affecter la croissance des poissons. Dans le modèle d'aquaculture en recirculation, le système de contrôle de la qualité de l'eau peut maintenir des paramètres de qualité de l'eau relativement stables tels que la température de l'eau, l'oxygène dissous et la valeur du pH, créant ainsi des conditions de croissance appropriées pour les poissons. Par exemple, dans le modèle d'aquaculture « raceway », la vitesse d'écoulement de l'eau dans le réservoir à écoulement -à travers le réservoir peut être ajustée grâce à un équipement d'aération par poussée d'eau-. Une vitesse d'écoulement appropriée peut favoriser le mouvement des poissons, améliorer leur condition physique, augmenter leur consommation alimentaire et accélérer leur croissance.
2.2 Taux d'utilisation des aliments pour animaux
Le modèle d'aquaculture en recirculation peut améliorer le taux d'utilisation alimentaire des poissons d'eau douce. Dans l'aquaculture traditionnelle, une fois la nourriture distribuée, une partie de la nourriture coule au fond sans être consommée, provoquant ainsi du gaspillage. Pendant ce temps, les aliments qui coulent au fond se décomposent pour produire des substances nocives, affectant la qualité de l'eau. Dans le modèle d'aquaculture en recirculation, grâce à l'effet du débit d'eau, les aliments peuvent être mieux dispersés dans l'eau, ce qui facilite la consommation des poissons, réduisant ainsi le gaspillage d'aliments. De plus, les unités de traitement telles que les biofiltres dans le système d'aquaculture à recirculation peuvent éliminer les matières organiques telles que les aliments résiduels et les excréments de l'eau de culture, réduisant ainsi la teneur en substances nocives telles que l'azote ammoniacal et l'azote nitrite dans l'eau. Cela réduit l'impact de ces substances nocives sur les fonctions digestives et d'absorption des poissons, améliorant ainsi le taux d'utilisation des aliments.
2.3 Qualité du produit
Le modèle d’aquaculture en recirculation contribue à améliorer la qualité du produit des poissons d’eau douce. Dans l'aquaculture traditionnelle, les poissons sont susceptibles d'être infectés par des agents pathogènes tels que des parasites et des bactéries, ce qui entraîne l'apparition de maladies et affecte la qualité du produit. Dans le modèle d'aquaculture en recirculation, des mesures telles que le contrôle de la qualité de l'eau et la désinfection peuvent réduire efficacement le nombre d'agents pathogènes dans l'eau, réduisant ainsi le risque de maladies des poissons. Dans le même temps, l'environnement de croissance relativement propre des poissons dans le modèle d'aquaculture en recirculation réduit la production d'odeurs indésirables telles que l'odeur boueuse, améliorant ainsi le goût et la qualité du produit.
3 Paramètres clés et méthodes de contrôle de la qualité de l’eau dans le modèle d’aquaculture en recirculation
3.1 Paramètres clés
3.1.1 Oxygène dissous
L'oxygène dissous est l'un des paramètres importants de la qualité de l'eau qui affectent la croissance des poissons. Les poissons ont besoin de suffisamment d'oxygène pour respirer pendant leur croissance. Un manque d’oxygène dissous peut entraîner un ralentissement de la croissance, une diminution de l’immunité et même la mort. En règle générale, l'oxygène dissous dans les systèmes d'aquaculture à recirculation doit être maintenu au-dessus de 5 mg/L.
3.1.2 Azote ammoniacal
L'azote ammoniacal est l'un des principaux polluants de l'eau d'aquaculture, provenant principalement des excréments de poisson et de la décomposition des aliments résiduels. L'azote ammoniacal est hautement toxique pour les poissons, endommageant les tissus branchiaux, le système nerveux et le système immunitaire, affectant ainsi la croissance et la survie. La concentration d’azote ammoniacal dans les systèmes d’aquaculture à recirculation doit être contrôlée en dessous de 0,5 mg/L.
3.1.3 Azote nitrite
L'azote nitrique est un produit intermédiaire produit lors de la nitrification de l'azote ammoniacal et présente une certaine toxicité. L'azote nitrique se combine à l'hémoglobine dans le sang du poisson, réduisant sa capacité de transport d'oxygène-et provoquant une hypoxie et une suffocation chez le poisson. La concentration d’azote nitrique dans les systèmes d’aquaculture à recirculation doit être contrôlée en dessous de 0,1 mg/L.
3.1.4 Valeur pH
La valeur du pH est un indicateur important reflétant l’acidité ou l’alcalinité de l’eau et a des effets significatifs sur la croissance et les fonctions physiologiques des poissons. La valeur du pH dans les systèmes d'aquaculture à recirculation doit être contrôlée entre 7,0 et 8,5.
3.2 Méthodes de contrôle de la qualité de l'eau
3.2.1 Contrôle physique
Le contrôle physique comprend principalement des mesures telles que la filtration, la sédimentation et l'aération. La filtration est une méthode efficace pour éliminer les matières en suspension et les particules de l’eau. Les équipements de filtration couramment utilisés comprennent les filtres à micro-écrans et les filtres à sable. La sédimentation utilise la gravité pour déposer les particules solides dans l'eau jusqu'au fond, purifiant ainsi la qualité de l'eau. L'aération est un moyen important d'augmenter l'oxygène dissous dans l'eau. Les équipements d'aération couramment utilisés comprennent les soufflantes, les aérateurs à roue à aubes et les aérateurs à turbine.
3.2.2 Contrôle chimique
Le contrôle chimique consiste principalement à ajouter des agents chimiques à l’eau pour réguler la qualité de l’eau. Par exemple, lorsque les concentrations d'azote ammoniacal et d'azote nitrique dans l'eau sont trop élevées, des préparations de bactéries nitrifiantes peuvent être ajoutées pour favoriser les réactions de nitrification et réduire la teneur en azote ammoniacal et en azote nitrique ; lorsque la valeur du pH de l’eau est trop basse, de la chaux vive peut être appliquée pour augmenter la valeur du pH.
3.2.3 Contrôle biologique
La lutte biologique utilise des micro-organismes, des plantes aquatiques et d'autres organismes pour purifier la qualité de l'eau. Les micro-organismes peuvent décomposer la matière organique présente dans l’eau, transformant ainsi les substances nocives telles que l’azote ammoniacal et l’azote nitrique en substances inoffensives. Les préparations microbiennes couramment utilisées comprennent les bactéries photosynthétiques, les Bacillus et les bactéries nitrifiantes. Les plantes aquatiques peuvent absorber des nutriments tels que l’azote et le phosphore présents dans l’eau, réduisant ainsi l’apparition d’eutrophisation, tout en fournissant des habitats et de l’ombre aux poissons. Les plantes aquatiques courantes comprennent la jacinthe d’eau, l’alligator et l’élodée.
4 Corrélation entre les performances de croissance des poissons d'eau douce et le contrôle de la qualité de l'eau dans le modèle d'aquaculture en recirculation
4.1 Oxygène dissous et performances de croissance
Lorsque l’oxygène dissous dans l’eau est suffisant, la respiration du poisson fonctionne normalement, son métabolisme est vigoureux, sa consommation alimentaire augmente et son taux de croissance s’accélère. A l’inverse, le métabolisme ralentit et le taux de croissance diminue. Dans le modèle d'aquaculture en recirculation, des mesures d'aération raisonnables maintiennent des niveaux stables d'oxygène dissous dans l'eau, offrant ainsi un bon environnement respiratoire aux poissons et favorisant leur croissance et leur développement.
4.2 Azote ammoniacal, azote nitrique et performances de croissance
L'azote ammoniacal et l'azote nitrite sont des substances toxiques présentes dans l'eau d'aquaculture qui nuisent gravement à la croissance et à la survie des poissons. Des concentrations élevées d’azote ammoniacal endommagent les tissus branchiaux des poissons, affectant ainsi la fonction respiratoire ; ils endommagent également le système nerveux et le système immunitaire des poissons, réduisant ainsi leur résistance aux maladies. Dans le modèle d'aquaculture en recirculation, les unités de traitement telles que les biofiltres peuvent éliminer rapidement l'azote ammoniacal et l'azote nitrique de l'eau, réduisant ainsi leurs effets toxiques sur les poissons et assurant une croissance saine des poissons.
4.3 Valeur du pH et performances de croissance
La valeur du pH a un impact important sur la croissance et les fonctions physiologiques des poissons. Différentes espèces de poissons ont différentes plages d'adaptation pour la valeur du pH. Dans le modèle d'aquaculture en recirculation, la valeur du pH de l'eau est régulièrement testée et des mesures d'ajustement correspondantes sont prises sur la base des résultats des tests.
5 Tendances de développement et défis du modèle d’aquaculture en recirculation
5.1 Direction du développement intelligent et précis
Avec le développement de l’Internet des objets, du big data et des technologies d’intelligence artificielle, le modèle d’aquaculture en recirculation évolue vers l’intelligence et la précision. En intégrant des systèmes tels que la surveillance en ligne de la qualité de l'eau, l'alimentation automatique et le contrôle des équipements, il est possible de réaliser une régulation en temps réel de l'environnement de culture et une gestion automatisée du processus de production.
5.2 Voie de protection de l'environnement et de développement durable à faible-carbone
Le modèle d'aquaculture en recirculation répond aux exigences de protection de l'environnement à faible-carbone et de développement durable grâce à la conservation de l'eau, aux économies d'énergie et à la réduction de la pollution. Les efforts futurs doivent optimiser davantage les processus de traitement de l’eau, réduire la consommation et les coûts d’énergie et améliorer la stabilité et l’opérabilité du système. Par exemple, des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne peuvent être utilisées pour fournir de l’électricité, réduisant ainsi les émissions de carbone ; La technologie des piles à combustible microbiennes peut être utilisée pour réaliser l'utilisation énergétique de la matière organique présente dans les eaux usées, en créant un système intégré de « aquaculture-énergie-protection de l'environnement ».
5.3 Défis et contre-mesures
Le modèle actuel d'aquaculture en recirculation est toujours confronté à des défis tels qu'un investissement élevé, une complexité technique et des exigences de gestion élevées. Il est nécessaire de renforcer la recherche et le développement technologiques et l'innovation intégrée pour réduire les coûts de construction et d'exploitation des systèmes ; améliorer le système standard et les spécifications opérationnelles pour améliorer le niveau technique des agriculteurs ; et renforcer le soutien politique et les investissements financiers pour promouvoir l’application de modèles d’aquaculture en recirculation dans les zones rurales.
6 Conclusion et perspectives
Le modèle d'aquaculture en recirculation, grâce à un contrôle raisonnable de la qualité de l'eau, maintient des niveaux stables de paramètres clés de la qualité de l'eau tels que l'oxygène dissous, l'azote ammoniacal, l'azote nitrite et la valeur du pH. Cela fournit un bon environnement de croissance pour les poissons d'eau douce, améliorant leur taux de croissance, leur taux d'utilisation des aliments et la qualité des produits. Actuellement, dans les applications pratiques du modèle d'aquaculture en recirculation, il existe encore des problèmes tels qu'une mauvaise efficacité de collecte des déchets en raison de l'impact de la structure du réservoir de culture sur les caractéristiques hydrodynamiques et une efficacité de traitement instable des biofiltres. Les recherches futures devraient optimiser davantage la structure des réservoirs de culture pour améliorer l’efficacité de la collecte des déchets ; renforcer la recherche sur la régulation de la croissance des biofilms et l'optimisation de la circulation de l'eau pour améliorer l'efficacité du traitement des biofiltres ; simultanément, combiner des technologies intelligentes pour réaliser une surveillance en temps réel - et un contrôle automatique des paramètres de qualité de l'eau, améliorant ainsi la nature scientifique et précise du modèle d'aquaculture en recirculation et promouvant le développement durable de l'industrie de la pisciculture d'eau douce.