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1 材料與方法
1. 1 實驗用水
實驗用水為凡納濱對蝦( Litopenaeus vannamei)養殖污水,水質見表 1。
1. 2 實驗裝置
1. 2. 1 曝氣生物濾池
裝置示意圖如圖 1 所示。為了便于觀察濾柱內水流狀態和微生物生長情況以及反沖洗時濾料的運動狀態,選用透明的有機玻璃柱作為試驗濾柱。有機玻璃柱高 120 cm,直徑 10 cm,內裝陶粒填料高度 115 cm,進水箱容積100 L 的水槽,由恒流泵把水打入 BAF 底部或上部,在出水口進行采樣。生物陶粒濾料購自江西省某公司,具體參數如表 2 所示。試驗裝置采用空氣泵通過 8 cm 氣盤石進行曝氣,曝氣部位位于柱子的中下部,目的是營造一段厭氧/缺氧區,提高污水的可生化性,在硝化的同時能實現部分反硝化。另外厭氧部分有利于聚磷菌對污水中易于降解的有機基質的儲備和對磷的釋放。
1. 2. 2 啟動方式
本生物濾池采用的是自然富集培菌掛膜法,即向 BAF 中貯滿養殖污水悶曝 3 d,每天更換一次養殖污水,然后采用連續進水連續曝氣的方式進行生物膜的培養,約 3 周后掛膜成功。
1. 3 分析項目與方法
試驗階段,水力停留時間( HRT) 為 4 h,氣水體積比為3∶ 1,溫度為25 ~30 ℃。每3 d 采樣一次實驗所分析的項目包括化學耗氧量( COD) 、氨氮( NH3- N) 、硝酸鹽氮( NO-3- N) 、亞硝酸鹽氮( NO-2- N) 、無機氮( DIN) 、活性磷酸鹽( PO4-P) 等。COD 采用重鉻酸鉀法; NH3- N 采用納氏試劑比色法; NO-3- N 采用酚二磺酸分光光度法;NO-2- N 采用重氮 - 偶氮光度法; PO4- P 采用鉬銻抗分光光度法; DIN 為 NH3- N、 NO-3- N、NO-2- N 含量的總和。
2 結果與分析
2. 1 UBAF 和 DBAF 對 COD 的去除效果
UBAF 和 DBAF 的 COD 去除效果隨時間變化見圖 2。系統進水 COD 變化幅度為 7. 62 ~ 8. 20 mg/L,平均濃度為 7. 85 mg/L。開始 6 d 去除效果不好,這是因為在起始階段系統尚未穩定。6 d 以后系統表現出穩定的 COD 去除效果,UBAF 出水 COD 濃度穩定在 4. 30 mg/L 左右,平均去除率約 45. 2%;DBAF 出水 COD 濃度穩定在 4. 94 mg / L 左右,平均去除率約37. 0%,有機物經過 UBAF 和 DBAF 系統均沒有取得預期較高的去除效果,這可能與水產養殖污水中 COD 含量相對較低有關。COD 的去除主要靠異養菌的作用,生物陶粒表面的生物絮凝作用也可以有效地截留部分有機物。下向流的水流方向向下,已經附著在填料上的生物膜在運行時有可能隨水流一起流出,再加上溝流或短流現象存在,從而影響對 COD 的去除效果,而上向流水流方向和曝氣方向均為向上,可以有效地抑制該現象的產生。所以,從整體的運行效果來看,上向流的COD 去除率略高于下向流去除率。兩者出水 COD均比較穩定,說明 BFA 處理養殖污水均具有一定的耐沖擊負荷的能力。
2. 2 UBAF 和 DBAF 對氨氮的去除效果
氨對水生生物的毒性很強,在循環水養殖水處理中快速降低氨氮濃度是非常關鍵的。UBAF和DBAF 的氨氮去除效果隨時間變化見圖 3。系統進水 NH3- N 變化幅度為 0. 62 ~ 0. 65 mg /L,平均濃度為 0. 63 mg / L,比較穩定。UBAF 出水NH3- N 濃度平均值為 0. 07 mg / L,平均去除率88. 9% ; DBAF 出水 NH3- N 濃度平均值為 0. 15mg / L,平均去除率 76. 1% ,UBFA 工藝對 NH3- N的去除效果明顯好于 DBAF,說明即使在低進水NH3- N 負荷條件下,UBAF 組合工藝仍然可保證較高去除率。但是二者出水 NH3- N 的值均不是很穩定,變化幅度較大。在相同的進水水質條件下,UBAF 工藝對 NH3- N 的去除之所以優于 DBAF 工藝,是由于該工藝本身所特有的氣水同向流特性,在濾料層中形成較好的均分和推流作用,拓展了濾床的作用空間,使曝氣更加均勻,從而增加溶解氧的傳遞和對生物膜的穿透力,增加了活性生物膜的比例,相對 DBAF 而言更有利于處于生態競爭劣勢的硝化菌繁殖。本系統較高的 NH3- N 去除率也得益于進水相對較低的有機物負荷,反應器內溶解氧較充分,能滿足硝化菌和異氧菌的最大需要,兩菌之間的競爭不明顯。氨氮的去除主要依靠濾料上自養性硝化菌的硝化作用實現的,系統對氨氮的截留作用很小。
2. 3 UBAF 和 DBAF 對硝酸鹽氮的去除效果
UBAF 和 DBAF 的硝酸鹽氮去除效果隨時間變化見圖 4。從圖 4 可以看出,進水 NO-3- N 變化幅度為0. 54 ~ 0. 59 mg / L,平均濃度為0. 57 mg / L,比較穩定。UBAF 出水 NO-3- N 濃度穩定在 0. 23 mg / L 左右,平均去除率58. 5%; DBAF 出水 NO-3- N 濃度穩定在 0. 29 mg/L 左右,平均去除率 48. 7%。盡管 BFA 工藝對養殖污水 NO-3- N 的去除效果一般,但已經明顯高于其他文獻所報道的去除效果[8],推測系統在凈化水產養殖污水的過程有著與其他污水凈化完全不同的過程和機理,養殖污水中除了富含 N、P 營養素外,還存在著大量細菌、原生動物、浮游生物等微型生物,這些微生物的同化作用( 增殖為有機氮) 使得 NO-3- N 大量消耗,降低了出水中 NO-3- N 的含量。再加上反硝化細菌將NO-3- N 還原為 N2,使得 NO-3- N 增加的量小于NO-3- N 消耗的量,總體濃度下降,去除率為正值。UBAF 出水端溶解氧濃度較低,兼性反硝化菌利用硝酸根和亞硝酸根離子中的氧進行呼吸,還原硝酸鹽和亞硝酸鹽。同時,反硝化菌體內某些酶系統組分在低溶解氧條件下,進行反硝化反應過程,NO-3- N 去除率較高; 而 DBAF 出水端溶解氧偏高,反硝化菌利用水中的氧進行呼吸,在反硝化菌體內硝酸鹽還原酶的合成過程中氧成為電子受體,阻礙硝酸鹽的還原[9],NO-3- N 去除率較低。
2. 4 UBAF 和 DBAF 對亞硝酸鹽氮的去除效果
亞硝酸鹽是水產養殖過程中產生的有毒物質,也是強烈的致癌物質,是水產養殖的重要致病根源,是衡量養殖水質好壞的重要指標之一。UBAF和 DBAF 的亞硝酸鹽氮去除效果隨時間變化見圖5。系統 進 水 NO-2- N 變 化 幅 度 為 0. 23 ~0. 27 mg / L,平均濃度為 0. 24 mg / L, 比較穩定。UBAF 出 水 NO-2- N 濃 度 變 化 幅 度 為 0. 04 ~0. 06 mg / L, 平 均 去 除 率 78. 8% ; DBAF 出 水NO-3- N濃度為 0. 085 ~ 0. 104 mg / L,平均去除率61. 8% ,去除效果均中等。NO-2- N 沒有 100% 去除說明生長緩慢、時代周期長的硝化細菌的積累還不夠或工作效率低下,硝化過程受阻。開始 6 d 硝酸鹽菌的生長速率和轉化能力沒有達到最佳,去除效果不佳。整個處理過程出水濃度變化較大,可能因為影響 NO-2- N 去除效果的因素較多( 比如溶解氧、溫度、pH 值等)[10],特別是硝化細菌易受環境條件的影響,任何一個因素的改變都會造成NO-2- N 濃度改變。由于氨氧化細菌和硝化細菌在比增殖速率和氧飽和常數等方面的不同,使其在生物膜中處于不同的空間位置[11],在生物膜體系中,異養菌和氨氧化細菌對氧的爭奪能力都強于硝化細菌,故硝化細菌的代謝優勢區域只能存在于亞硝酸鹽濃度和溶解氧較高,而有機物和氨氮濃度較低的區域。試驗沒有出現文獻[12 -13]報道的亞硝酸氮的積累現象,這可能與進水氨氮和有機物濃度較低,溶解氧濃度較高等有關。
2. 5 UBAF 和 DBAF 對無機氮的去除效果
無機氮為 NH3- N、NO-3- N、NO-2- N 含量的總和,綜合反映了系統對氮的處理效果。UBAF和 DBAF 的無機氮去除效果隨時間變化見圖 6。從圖 6 可以看出,系統進水 DIN 平均濃度為1. 44 mg / L( 其中 NO-3- N 占 39. 6% 、NH3- N 占43. 8% 、NO-2- N 占 16. 6% ) ,UBAF 出水 DIN 平均濃度為 0. 36 mg/L( 其中 NO-3- N 占 65. 9% 、NH3- N 占 19. 8% 、NO-2- N 占 14. 3% ) ,平均去除 率 75. 3%; DBAF 出 水 DIN 平 均 濃 度 為0. 53 mg / L( 其中 NO-3- N 占 54. 3% 、NH3- N 占28. 5% 、 NO-2- N 占 17. 2% ) , 平 均 去 除 率63. 0% ,去除效果均中等。結果表明,出水 DIN中的主要組成為 NO-3- N,是影響 DIN 去除率的重要因素,DIN 較好的去除效果應歸功于系統較好的反硝化作用和微生物同化作用。
2. 6 UBAF 和 DBAF 對活性磷酸鹽的去除效果
UBAF 和 DBAF 的活性磷酸鹽去除效果隨時間變化見圖 7。圖 7 中,進出水水樣的活性磷酸鹽的濃度具有相似的變動趨勢。進水水樣中活性磷酸鹽的濃度為0. 243 ~ 0. 285 mg / L,平均進水活性磷酸鹽濃度為0. 263 mg / L; UBAF 出水活性磷酸鹽濃度變化幅度為 0. 179 ~ 0. 212 mg/L,平 均 去 除 率 25. 1%;DBAF 出水活性磷酸鹽濃度為 0. 152 ~ 0. 219 mg / L,平均去除率 28. 4%,總體來說去除效果均不太理想,這主要是因為進水中的有機磷經微生物氧化分解后轉化為了磷酸鹽,而 BAF 對磷酸鹽去除率又不高造成的。關于生物除磷的機理,一般認為除磷是通過聚磷菌的生物聚磷作用或生物誘導的化學沉淀作用。在本系統中利用聚磷菌的聚磷作用除磷的可能性較小,而通過生物誘導的化學沉淀來實現磷的去除的可能性也不大,決定了這種利用陶粒為填料的生物濾池的除磷效果很差。從圖 7 可以看出,DBAF 的除磷效果要略微好于 UBAF,這與其他污染物的去除規律不同,可能因為 DBAF 水流向下,使陶粒的堆積更加致密,強化了截留作用; UBAF 中陶粒處于微懸浮狀態,其間的空隙不易被生物膜填充,同時水流的沖刷也不斷地將部分生物膜剝落,截留作用較弱。前 6 d 由于 DBAF 的堆積還不夠致密,所以去除率小于UBAF。由于脫氮和除磷是一對不可調和的矛盾,隨著硝化菌及反硝化菌的繁殖,它們對聚磷菌的拮抗關系逐漸凸顯,也抑制了聚磷菌的生長繁殖,在脫氮和除磷相結合的系統中對除磷是不利的。在 BAF系統中也存在同樣的問題,即在脫氮過程中同步除磷效果較差,磷的最終去除是通過富含磷的剩余污泥的排放。有效的除磷方法是通過投加化學試劑( 如無機絮凝劑和石灰石) 使磷形成不溶性的沉淀物除去。
2. 7 BAF 應用于循環水養殖的可行性分析
國外學者 Losordo 等[14]提出循環水養殖所必須達到的一些主要的水質指標。其水質要求如下: 氨氮 0. 02 ~ 0. 5 mg/L,亞硝酸氮≤0. 2 mg/L,生化需氧量( BOD) ≤5 mg/L,硝酸氮≤1 000 mg/L,pH 6 ~ 9。GB3838 - 2002 《地表水環境質量標準》Ⅲ類水標準限值( 主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、泅游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區) 為: COD≤20mg / L; 氨氮≤1 mg / L; 總磷≤0. 2 mg / L; 硝酸氮≤10 mg/L。上向流式曝氣生物濾池采用氣水平行上向流,防止氣泡在濾層中的凝結,氧利用率高,持續在整個濾池高度上提供正壓條件,可更好地避免溝流或短流,從試驗結果可以看出,上向流曝氣生物濾池( UBAF) 的出水水質可以達到以上要求,滿足循環回用的要求。經改進后可應用于循環水養殖的水處理。
8.科學投餌 選用優質南美白對蝦專用飼料進行投喂,幼蝦階段(體長3.0~5.0厘米),飼料蛋白質含量37%~40%;養成蝦階段(體長6.0~12.0厘米),飼料蛋白質含量35%~37%。蝦病暴發期間喂料時應添加中草藥、對蝦多維等。飼料沿池塘四周平臺及以上淺水區均勻投撒,以1小時吃完為宜。適當饑餓,可以提高飼料效率和對蝦自身的免疫力,可每周停料1次。陰雨悶熱等不良天氣適當減少或停止投喂,嚴防飼料過剩。
南美白對蝦有晝伏夜出的習性,因此一天的投餌量應集中在日出和日落后,一般早晚投餌量占日投餌量的75%左右,中午占25%左右。蝦苗個體小于3厘米,根據池內浮游生物量的多少控制投餌量,每天每10萬尾蝦苗投喂1千克左右專用飼料;蝦體3~10厘米日投餌量為全池蝦重量的6%~8%,分3次投喂,時間分別為7∶00、18∶00和23∶00;10厘米以上時,日投餌量為蝦重量的4%~5%,分4次投喂,分別為7∶00、13∶00、19∶00和23∶00。
9.水質調控和底質改良 水質不僅影響對蝦的健康,更關系到養蝦的成敗。水質調控手段包括:
(1)增氧設施調控。為了保證池水的溶解氧濃度,一般要求凌晨2∶00~6∶00必須開啟充氣泵,中午開啟充氣泵2~3小時,陰雨天和悶熱天增加開啟充氣泵的時間和次數或者全天開啟,大霧天氣后半夜要開啟充氣泵。
(2)微生物制劑調控。光合細菌可以有效吸收利用氨態氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒物質,降解有機酸等小分子有機物,枯草芽孢桿菌可以有效降解排泄物、殘餌、有機碎屑等大分子有機物。因此在養殖期間可經常性的潑灑光合細菌、枯草芽孢桿菌、E米菌等有益微生物制劑。
(3)化學藥物調控。大棚養殖后期由于殘餌和排泄物增多,綠藻和硅藻數量急劇增加,水體顏色會逐漸變深,應采取適量換水或施用生石灰控制微藻;水體中氨氮過高可以使用卓越降解靈和靈活100,降低水中氨氮水平;亞硝酸鹽過高時,可使用卓越降解靈和亞硝快克;加氧化劑如卓越氧吧或卓越納米氧等,可將硫化氫氧化成硫酸鹽而去除。池水pH值低于7.5時,使用生石灰處理,按每立方米8~10克量,遵循“少量多次”原則,連用3天,盡量減少對蝦應激反應;pH值高于9.0時,先更換20~30厘米的池水,然后用卓越凈水王處理或潑灑紅糖(667平方米1千克),連用3天,隨后使用卓越活菌王穩定pH值。
10.病害預防 南美白對蝦的病害主要集中發生在3個時期,第一個集中暴發期發生在5月下旬和6月上旬的梅雨季節,蝦體個體在6.0~8.0厘米之間,如不重視投餌的數量和質量,極易導致蝦體營養不良、體質較差、引發病害。第二個集中暴發期發生在7月中下旬的陰雨多發期,蝦體規格8.0~10.0厘米,此時連續陰雨,氣壓變化幅度較大,日平均水溫達到23~26℃,正是南美白對蝦蝦病頻繁暴發時期。第三個集中暴發期發生在8月底到9月上旬的臺風多發季節,此時蝦池內水質老化,殘餌和排泄物增多,底質嚴重惡化,病原菌數量大大增加,極易引起發病死亡現象,應及時排污。
1.1池塘進水
清整后的池塘,在3月底注入15‰~30‰的海水,進水時在進水口使用60目錐形網進行過濾,防止進入野雜魚等敵害生物。
1.2施肥
池塘進水后即開始施肥,培養單細胞藻類,施肥以肥效大且持久的有機肥為主,有機肥中以雞糞最好,一般施雞糞1500~3000kg/hm2。
2輪蟲養殖管理
2.1輪蟲引種
施肥10d以后,當池塘水色呈淺綠或淺茶褐色時,表明池塘內單細胞藻類繁殖起來,這時要及時引入輪蟲種源,一般池塘放入活輪蟲3.75kg/hm2左右即可。
2.2日常管理
引種10d后輪蟲即可快速繁殖,當日出前后發現輪蟲起浮,水面呈現紅色時,可以開始適量收獲。為防止輪蟲群體突然消亡,應每隔5~7d施肥一次,施尿素15~30kg/hm2。另外,橈足類和枝角類是輪蟲的天然敵害,如果池塘內發現橈足類和枝角類開始繁殖,可以按0.3~0.5mg/L的濃度施用90%的晶體敵百蟲進行殺滅。
3蝦苗放養
3.1蝦苗選擇
一是選擇優質健康的南美白對蝦蝦苗,要求體長1cm以上,體表干凈透明,肝區顏色深,胃腸飽滿,溯水性強,反應敏捷。二是蝦苗池鹽度與養殖池鹽度相差不超過5個千分點。
3.2放養時間
輪蟲收獲到6月中旬結束,最晚在6月底前要將南美白對蝦苗放養到池塘內。
3.3放養密度
輪蟲與南美白對蝦綜合養殖的池塘面積大,一般沒有增氧設施,養殖輪蟲經常施肥,池塘水質富營養化程度高,不適宜高密度養殖南美白對蝦。因此,南美白對蝦放養密度要控制在7.5萬~15萬尾/hm2。
4對蝦養殖管理
由于養殖池塘水質肥,輪蟲等自然餌料生物豐富,蝦苗放養密度低等原因,對蝦養殖不用人工投喂餌料,養殖管理的重點是高溫期防止對蝦缺氧浮頭。主要方法是經常巡塘,一旦發現對蝦浮頭,立即投入增氧藥品。
5效益情況
關鍵詞: 南美白對蝦;淡水養殖;高產
南美白對蝦自1999年池塘淡水養殖獲得成功以來,養殖效益明顯,且南美白對蝦殼薄肉嫩、出肉率高,深受廣大消費者歡迎。現將其淡水養殖技術介紹如下。
1選址
選水源好、無污染的區域,即淡水資源豐富,河道水流能經常供給,至少在5~10月份能充足提供;工廠較少,河道水質好,無環境污染,且進排水順暢。
2池塘面積和設置
池塘面積0.53hm2左右,既便于管理,又節省成本。面積過小,塘埂多,挖塘費用增加;面積過大,養殖管理不便,不易做到準確投喂飼料和準確觀察到蝦的吃食情況,喂料過多會造成浪費,過少則使蝦的食料不足。池塘深3m以上,水深2.5m左右。設置單獨的進排水系統,既可防病,又可調控水質。配備增氧設置,一般0.53hm2池塘設置增氧泵3只,每只15KW。
3放養前準備
3.1池塘清整
對老塘和魚塘改造的蝦塘,要進行排水清淤,保證池塘淤泥不超過10cm;池塘最好曝曬1周以上,要防止池底積水,但池泥也要保持一定的濕度。
3.2藥物消毒
放苗前20d左右,放池水不高于20cm,對池塘進行藥物消毒,以殺滅病菌和野食魚類。消毒藥物可用生石灰1 800 kg/hm2,或漂白粉(25%~32%有效氯)150kg/hm2,或菜籽餅300kg/hm2,2種類型消毒藥物不能同時使用,且必須間隔一段時間。
3.3進水肥水
放苗前8d左右可進水,進水時在進水口用70~80目篩網過濾,預防野食魚類及其卵進入,進水到50cm左右時進行肥水,一般用肥水王7.5kg/hm2、復合肥75kg/hm2,偏酸性的池塘用熟化干燥的雞糞效果較好,用量750kg/hm2左右,使水色呈黃綠色或黃褐色,透明度在35cm左右。肥水后劃塘面1/20用塑料布圍起來,配制成鹽度2‰的水等待放苗。肥水放苗后看水肥情況,池塘逐步加水,每次10~20cm。
4放養密度及規格
放養密度控制在75~105萬尾/hm2。蝦苗過少,浪費蝦塘資源;蝦苗過多,存量絕對值上升,水質很難控制。大量投喂飼料會導致水質破壞,大量換水致使水質很難穩定,容易發病。投放上述密度,產量可達4 500~6 000kg/hm2。蝦苗規格在體長1cm左右較好。蝦苗體質檢驗:取準備購蝦苗的池水,將毛巾浸濕,擰干后攤開,放入10只左右蝦苗,合上毛巾,10min后放回池水,若蝦苗成活率在90%以上,說明蝦苗體健質好,可購苗放養。
5日常管理
5.1水質管理
在蝦體長5cm前以水育肥為主,如水質清澈,要投喂有機肥、無機肥或生物制劑,努力使其水肥。蝦體長5cm后,要掌握水質透明度,一般控制在40cm左右。通過換水,適當投放沸石粉控制水質,使水質清爽。每15d要潑灑1次石灰水,使水質呈微堿性,利于蝦蛻殼補充鈣。至于定期消毒,以掌握控制水體穩定為目標,盡量少消毒。
5.2投料
當蝦體長2cm后開始投喂飼料,以每天每萬尾50g為開始基點,飼料投放量以觀察網內吃食為準,把1%飼料放在觀察網內,盡量做到準確,然后根據實際情況增減投放飼料量。
5.3巡查
在中后期必須做到勤巡查,觀察蝦塘是否缺氧,是否有單獨游蝦,如有游蝦說明蝦已發病,必須及時治療。同時還要防止野食魚類和有害動物的侵擾。
6病害防治
主要以調控好水質來預防蝦病發生,盡量控制水質穩定。如發生疾病,應掌握2個原則:一是發現細菌性疾病,可通過消毒、投喂藥餌來控制;二是發現病毒性疾病,必須及時早治,如已到后期,還是早捕為好,以免遭受大的損失。
6.1細菌性疾病
6.1.1紅腿病。附肢變紅色,特別是游泳足最明顯,頭胸甲地區呈淡黃色。防治方法:用大蒜素按飼料量的1‰~2‰,加入少量清水攪勻,拌入飼料,待藥液吸收后即可投喂,連喂 5d能收效,以后按15d為1個周期投喂。同時潑灑含氯消毒劑殺滅蝦體及水體中病菌,并用漂白粉1~2g/m3殺菌。
6.1.2爛眼病。病蝦一般伏于水草或池邊水底,有時浮于水面旋轉翻滾。初期眼球腫脹,逐漸由黑變褐,以后潰爛,嚴重者整個眼球爛掉,只剩眼柄。防治方法:經常采用光合細菌、益生素等改良水體,保持良好水質;疾病發生后,全池潑灑溴氯海因2次,每次用量0.3g/m3,同時內服氧氟沙星,添加
量為0.1%,連續投喂3~4d。
6.1.3爛鰓病。病蝦鰓絲呈灰色,腫脹變脆,然后從尖端向基部潰爛,潰爛壞死部分發生皺縮、脫落。防治方法參照紅腿病。
(錦州市海洋與漁業科學研究所,遼寧 錦州 121007)
摘要:以中國對蝦為養殖對象,通過在其養殖環境中施加不同濃度復合微生態制劑進行池塘底質的檢測和分析,探討了復合微生態制劑對養殖池塘底質改良作用。試驗選用了4個池塘,經60 d的養殖,結果表明,在相同的外界環境條件下,各處理池塘底質中有機質和總碳含量低于對照組,高濃度的微生態制劑組施加量有更好的效果。通過檢測底質中異養菌和弧菌數量表明,復合微生態制劑可以降低池塘底質中異養菌和弧菌的數量,有效抑制有害菌的生長。
關鍵詞 :中國對蝦;微生態制劑;底質改良;異養菌
《河北漁業》2015年第6期(總第258期)研究與探討
作者簡介:王亞維(1960.1.30-),男,高級工程師。13384168967@163.com
池塘養殖是我國水生動物養殖的主要方式,養殖池塘底質好壞是養殖成敗的關鍵因素之一,它直接影響水生動物的生長和成活。因此,做好池塘底質改良,保持池塘系統的生態平衡在池塘養殖中極其重要。
本文通過在池塘養殖環境中施加復合微生態制劑進行池塘底質改良試驗,探討了復合微生態制劑對養殖池塘底質改良效果,為健康養殖提供經驗和依據。
1材料與方法
1.1試驗材料
養殖苗種是育苗場自產蝦苗。復合微生態制劑產品來自于中國水產科學研究院黃海水產研究所,主要成分為枯草芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、乳酸桿菌。
1.2試驗方案
本試驗于2012年7月15日至9月5日在錦州市海水苗種繁育中心四個對蝦養殖池中進行, D1為不施加復合微生態制劑的對照池塘,W2、W3、W4為施加復合微生態制劑試驗池塘;在W2、W3 、W4池塘投撒不同濃度的復合微生態制劑,使各池塘水體內菌量依次為10×103、100×103、1 000×103 CFU/mL。試驗期間每7 d施加一次,共投撒了9次。
1.3試驗方法:理化指標的測定
每10 d采集池塘底質表層(0~5 cm)樣品,采泥器為柱狀有機玻璃采泥器,采集的樣品迅速帶回實驗室分裝到袋中,于-80 ℃冰箱保存待測定。
運用元素分析儀測定底質總有機碳(TOC),以重鉻酸鉀容量法測定有機質含量。
1.4底質異養細菌及弧菌計數
運用平板涂布法測定樣品異養菌總數和弧菌數量,沉積物樣品帶回實驗室用無菌水進行梯度稀釋培養,取 0.1 mL 菌懸液分別涂布于 2216E 培養基和TCBS培養基上,28 ℃下恒溫培養 48 h,對長出 30~300 之間單菌落的平板計數,用CUF 即計數菌落形成單位數。
2實驗結果
2.1微生態制劑對中國對蝦養殖池塘底質改良效果
從圖1可以看出,隨著養殖時間的延長,底質總碳的含量明顯增加,對照組的總碳累積,增加幅度較大,試驗組與對照組差異顯著。
從圖2可以看出,養殖池底泥中有機物含量總體上呈現為對照高于試驗組,最低值出現在9月份W4組, 養殖池底泥中有機物 2.024%。對照組底泥的有機物含量變化趨勢比較平穩,上下波動不大;試驗組隨著投撒微生態制劑濃度增高有機質含量降低。
2.2微生態制劑對中國對蝦養殖池塘底質異養細菌及弧菌數量影響
圖3和圖4結果顯示, 在養殖的過程中,池塘底質異養菌和弧菌的數量波動性均較大,各個試驗組中池塘底質中細菌數量的變動趨勢相似,總體上細菌數量是前期開始逐漸升高,8月15日達最高值,到養殖末期又減少,期間略有波動。
3討論
養殖池塘底質好壞是養殖成敗的關鍵因素之一。因此在池塘養殖中利用微生態制劑控制池塘內穩定的生物菌群,避免有機物在養殖池的沉積,維持池塘底質良好生態環境[1]為水產養植生物創造最佳的生長條件。
已有學者研究了復合微生態制劑對魚池的處理效果,結果表明3 cm厚的污泥幾乎全被分解[2] (李卓佳等,1999),這與本試驗的結果一致。試驗中發現,養殖池底泥中有機物含量總體上呈現為對照組高于試驗組,對照組底泥的有機物含量變化趨勢比較平穩,上下波動不大;試驗組隨著投撒微生態制劑濃度增高有機質含量降低,這說明高濃度微生態制劑的使用能降解池塘底質的有機物。
郭平和許美美(1994)研究證明在對蝦養殖環境中大量增加的異養菌中,大部分是有害菌。在養殖過程中,餌料的投入及生物體的生長代謝產生的殘餌和糞便在養殖系統內逐漸積累,引起養殖系統內有機物濃度和營養鹽不斷增加。而養殖環境中營養鹽和有機物正是細菌生長繁殖的關鍵條件,因此在養殖周期中細菌數量會發生有規律的變化[3]。本試驗表明了異養菌前期數量增長稍微顯緩慢,后期隨著有機質的積累出現了跳躍式的增長,復合微生態制劑可以降低水中及底泥中異養菌和弧菌的數量,有益菌迅速繁殖,成為優勢種群,抑制有害菌的生長,試驗結果表明,復合微生態制劑可以有效改善養殖池塘底質。
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(1.錦州市大筆架山特別保護區管理局,遼寧 錦州 121007;2. 錦州市海水苗種繁育中心,遼寧 錦州 121007)
摘要:通過池塘的選擇和維修消毒,采取加強水質調控、病害防治、投放健康苗種、降低苗種密度等措施,采取無公害立體粗放養殖模式,取得良好效益。
關鍵詞 :無公害立體養殖;池塘改造;健康苗種
對蝦、海蜇、雜色蛤立體養殖節約水體空間,投資少,時間短,見效快。90年代對蝦疾病的爆發對養殖戶經濟利益造成了很大影響。“黃海2號”對蝦是黃海研究所選育的具有抗病毒特性的中國對蝦新品種,在海水養殖中備受青睞。筆者在錦州大有六支路養殖基地經過幾年的試驗,采用多品種立體混養方式,加強病害防治取得了較好的成效,積累了一定經驗。
1養殖池塘的選擇與條件
1.1池塘位置
池塘選擇在風浪小,潮流暢通,海水交換好,容易排灌的地區,且不受雨水及工廠排污影響,泥沙底質無滲漏。
1.2池塘規格
選擇長方形、東西走向、面積約13.3 hm2的4口池塘,每口池塘大約3.3 hm2左右。
1.3蓄水池
作用是存儲養殖用水,經沉淀、凈化、消毒降低病原微生物及病原體,改善水質,后再進入養殖池中,蓄水池為總養殖水體的四分之一。蓄水池可適當繁殖水草、挺水植物。
2池塘處理
2.1池塘修整
池塘處理修整是養殖的一個技術關鍵,對苗種的成活率、生長速度和體制強弱都有很大關系,池塘秋季收獲完成后把水排掉,用高壓水槍盡量沖洗,去除池內沉積物和淤泥,排出池外封閉閘門,翻松池底進行風吹日曬,進水前一個月維修堤壩,堵塞塘堤上的漏洞,查看閘門是否完好。
2.2池塘消毒
修整后的池塘還要進行消毒處理,消滅病原體和有害生物。晴天上午無風,用生石灰消毒,用1 500~2 250 kg/hm2,可干撒,也可化漿全池潑灑,凡是有水位的地方都要潑灑,并且要潑均勻,休藥期為7~10 d。
2.3設置屏障
可在池塘四周水深30 cm以下設置圍網(彩條布或10目篩網),高出水面30 cm,防止海蜇淺灘,閘門口用60目篩絹網圍一個半圓6~8 m長,高度超出養殖用水面50 cm,防止苗種在換水時逃跑。
3養殖用水
待藥性消失后進水,為防止敵害生物入池,須用60目篩絹網做成錐形大網袋濾水。水源應不含有害元素,鹽度為20%~30%,pH為7.6~8?5,溶解氧5 mg/L以上,水深1.2~1.5 m。養殖池在放苗后的過程中不再進行大量交換水體,養殖前期不換水。為保持水位只添加水不排水,力求使用水質改良劑,有益微生物和單細胞藻類的培養,換水時用蓄水池水,少量換水每天換水量不超過15%。
在池塘中移植橈足類,藻鉤蝦,輪蟲、鹵蟲等生物餌料可提高苗種的成活率,還可降低費用,保持透明度為30~40 cm,水色呈黃綠色,黃褐色。
4苗種的放養
4.1蝦苗
選擇好的蝦苗(黃海2號)
防止帶病原,經檢疫合格的蝦苗,肉眼觀察蝦苗群體整齊,肌肉飽滿透明,附肢完整,無損傷與畸形,胃腸充滿食物,活力強,體表無寄生物,體長大于1.0~1.2 cm。4月底-5月初可放養蝦苗60 000尾/hm2。
4.2海蜇
選擇傘徑4~5 cm海蜇,生存能力強,要求苗大小一致,無損傷,無畸形,環肌收縮力強,傘徑內無氣泡的,顏色以白、紅色均可。5月上旬水溫17 ℃以上可放苗600~750只/hm2。
4.3雜色蛤
要求大小均勻、活力強、無損傷、無錯殼、無臭味的苗種,規格為400粒/ kg,在4月底放養750 kg/hm2。
5日常管理
5.1投餌
先期一個月不投喂餌料,遼西地區盛產藍蛤,以投喂鮮活藍為主,輪蟲、鹵蟲等為輔,切記投放前餌料應沖洗干凈或消毒再喂。盡量少用配合餌料,定期投放微生物制劑(如乳酸菌、芽孢桿菌、光合細菌等)增加苗種的免疫功能。
5.2攝食情況
掌握苗種攝食特點,準確合理的投餌是提高養殖產量的關鍵。每天投2次,早7:00-8:00,晚17:00-18:00點投喂,觀察苗種攝食情況調節投喂量,投喂后很快被吃光,就應增加投喂量,反之,如果在下次投喂之前,池內仍有殘余料,就應減少投喂量。
5.3巡池
在整個養殖過程中,每天早、中、晚各巡池一次,密切注意,觀察對蝦是否有患病和狀態不好的:海蜇粘在圍網不動的,雜色蛤有無錯殼或死亡的。環境突變,防止意外事故發生;檢查閘門是否漏水,堤壩是否有漏洞,圍網是否有破損;觀察水色是否正常等,做到及時處理。
6收貨
5月放的海蜇苗經過50 d左右的生長,已達到5 kg/只,用拉網法捕獲出售,成活率在80%以上,養殖過程中放二茬苗,平均產量在1 500 kg/hm2。
9月末可以收獲對蝦,用拉網法捕獲,一般2~3次大部分蝦可以收獲,后期排水法收獲,平均產量1 500 kg/hm2。
雜色蛤排完池水后用人工挖去法收獲,平均產量7 500 kg/hm2。
平均產值達到13.5萬~15萬元/hm2,可獲利7.5萬~9萬元/hm2。
7總結
“養殖必先養水,養水則先養土”。池塘養殖關鍵技術是:養殖池保持不低于1.5 m,控制好水質,投放健康的苗種,降低投苗密度,以粗養養殖模式,做好定期投放底質改良劑,以改良底質為中心的水管理,繁殖天然餌料,少用配合飼料,取消單一養殖模式,利用水體空間無公害養殖。
關鍵詞:福州長樂市;南美白對蝦;養殖模式;高產穩產;探討
中圖分類號:S968.22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2013)-06-0251-2
0 引言
對蝦是我國主要水產養殖品種之一,我國主要養殖對蝦品種有凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei Boone)(俗稱南美白對蝦)、斑節對蝦、中國對蝦、日本對蝦4種,目前福州長樂地區主要養殖對象為南美白對蝦。白對蝦是世界上3大經濟蝦類之一,原產于南美洲,是世界上養殖產量最高的蝦種之一,它具有生長速度快,營養需求低,環境適應能力快以及抗病能力強等優點,該蝦肉質鮮美,口感好,深受市場歡迎。
1 白對蝦簡介
南美白對蝦學名凡納濱對蝦,屬節肢動物門、甲殼綱、十足目、游泳亞目、對蝦科、對蝦屬、是廣溫廣鹽性熱帶蝦類。俗稱:又稱白肢蝦、白對蝦(white shrimp),以前翻譯為萬氏對蝦,外形酷似中國對蝦、墨吉對蝦,平均壽命至少可以超過32個月。成體最長可達23cm,甲殼較薄,正常體色為淺青灰色,全身不具斑紋。步足常呈白堊狀,故有白肢蝦之稱。
1.1 對蝦生物學特性
1.1.1 分類地位及分布 南美白對蝦學名凡納濱對蝦,屬節肢動物門、甲殼綱、十足目、游泳亞目、對蝦科、對蝦屬、是廣溫廣鹽性熱帶蝦類。南美白對蝦原產于美洲太平洋沿岸水域,主要分布秘魯北部至墨西哥灣沿岸,以厄瓜多爾沿岸分布最為集中。
1.1.2 食性及生活環境 在自然界是偏向肉食性的雜食性,以小型甲殼類或橈足類生物為主食,人工養殖條件下,對水環境的要求為:(1)水溫要求:適溫為25℃~32℃。(2)鹽度要求:其鹽度適應范圍為5‰~45‰,最適鹽度范圍為10‰~30‰。(3)pH值:在自然界對蝦對pH值的適應范圍為7.3~8.6,最適pH為8.0±0.34溶氧:可忍耐的最低溶氧值為1.2mg/L。但在養殖過程中要求水體溶氧值大于4.0mg/L,不得少于2.0mg/L;(4)水色:水色以油綠色或紅棕色為佳。
1.1.3 生長和繁殖 蝦的生長速度與兩大因素有關:一是蛻殼頻率,即每次蛻殼的間隔時間;二是成長增殖率,即每次蛻完殼后到下次蛻殼前所能增加的體重。環境因子、營養狀況及體質等都會影響其生長。
1.2 白對蝦的價值
1.2.1 白對蝦的營養價值 蝦營養豐富,且其肉質松軟,易消化,對身體虛弱以及病后需要調養的人是極好的食物。每100克對蝦所含營養素豐富。
1.2.2 白對蝦的經濟價值 可以簡單的說生長快、個體大、產量高。對蝦養殖業的發展極大地帶動了沿海地區的經濟。
2 白對蝦的養殖模式
2.1 高位池精養模式
2.1.1 高位池模式 高位池主要是指在海邊養蝦的池塘地勢高于海平面,與低位池相對而言,一般要求隨時可以排干蝦池水。對蝦高位池養殖模式又稱提水式精養模式,是在海水線以上的沙灘建造養殖池開展對蝦養殖,較傳統的灘涂圍墾挖池養殖模式最大的區別就是將養殖池建在海岸線以上的沙灘上,不論、低潮都能把池內水體排干,高位池的養殖技術要求比較高,所以,人們稱高位養殖是一項高投入、高風險、高回報的養殖模式。
2.1.2 福州長樂地區高位池 高位池約占對蝦總養殖面積的50%左右,大多靠近海邊,養殖用水為過濾海水和地下水,一般打井取水至少10米深,地下水也有一定的鹽度,養殖場規模以10~40畝居多,蝦池一般200~600平米大小,有獨立的進排水系統,池底挖成鍋底形,有控制閥門便于排污,水深保持80~120cm,在角落配備2~4臺水車式增氧機,中央有時添加納米增氧棒,能大幅度地提高養殖密度,畝放養密度達到20~30萬尾,多為直接放養,也有中間培育,也有一放多捕的情況。
2.2 地膜池半精養模式
2.2.1 地膜池 在對蝦養殖池中鋪設地膜的最大優點就是易于清理。眾所周知,一般對蝦養殖池經過多年養殖后,其底質均受到不同程度的污染,造成蝦池老化,而這正是一個引發對蝦病害的潛在誘因。在養殖池底鋪設地膜,加之配套中央排污系統,一方面,既有利于養殖過程中及時排出沉降于池底的污物;另一方面,又有利于對蝦收成后對養殖池進行徹底的清洗、消毒,一般用高壓水槍就可輕易將粘附于池底的污物清除,再加上一定時間的曝曬及帶水消毒即可把養殖池清理干凈,及時進行下一茬的對蝦養殖。因此,地膜式養殖對延長對蝦養殖池塘的使用壽命,實施有效的對蝦養殖的底質、水質管理具有良好的促進作用。另外,由于鋪設的地膜一般為黑色,養殖的環境水色較深而蝦體色較深,煮熟后更加鮮紅美觀,因此鋪地膜池養殖的南美白對蝦深受加工廠歡迎而售價高。
2.2.2 福州長樂地區地膜池 本地地膜池數量不是很多,約占5%~10%左右,一般1~2畝一口,有的是水泥池改造而成,有的是土塘改造而成。匯聚了水泥高位池條件易控的優點和土塘廉價的優點,在對蝦難養的情況下,個人認為未來幾年本地地膜池數量和面積會有所增加。
2.3 土塘混養模式
2.3.1 蝦魚混養 2011年馬尾區推廣無公害生態健康養蝦模式7000多畝,并在養殖中推廣魚蝦混養和“有益微生物在池塘養殖中應用”技術,有效解決了水產養殖中水環境的惡化、底質老化、病害多等問題,大大提高了對蝦成活率和產量,實現對蝦畝產量在500公斤以上。許多養殖戶畝產凈效益超過1萬元。蝦魚混養維持水體中生態平衡,草魚和胡子鯰可以攝食病蝦弱蝦,極大減少和避免蝦病發生,雖不是高產,但穩產。由于魚的活動,增加了水質活力,改善了水環境條件,改變了浮游植物種群組成,創造了對蝦生長的最適環境條件;魚對病蝦有攻擊力,減少了病原體的快速繁殖和傳播,控制了病原體數量的增加,使健康蝦受到了后天免疫,增加了蝦的抗病能力。
2.3.2 蝦貝混養 蝦貝混養的原理是根據對蝦與貝類不同生活特點,采取適當的措施,使其在同一水體中形成共生關系。利用貝類濾食特點,充分利用蝦類殘餌、浮游生物、底棲生物及微生物,有利于調節生態平衡,凈化水質,促進各品種生長。用蝦池進行對蝦與花蛤混養是投資風險小、產量高、經濟效益。福州地區可能有一定收效。
2.3.3 其他混養 其他混養如蝦魚貝同時混養或者其他豬蝦混養等,原理同上,都是加快池塘中物質和能量的流通速率,并提高轉化效率。
3 討論
苗種。俗話說:苗好好一半。由于養殖需要的大部分親蝦需由東南亞或南美洲進口,從而帶進一些新的疾病和病原。另外養殖過程中濫用藥物萬一暴發疾病則很難控制。
技術支持。在養殖戶那里由于精力有限,不能按時測量水質變化情況,或者不能及時注意一些細微的變化,因此需要種苗、飼料、藥品等供應商為養殖戶做好售后服務,技術推廣部門加強日常技術指導。
鋪膜技術。因為對蝦有晝伏夜出的習性,白天活動較夜晚弱,攝食也會相對弱一些,高位池養殖之所以晚上不投喂是因為晚上沒有陽光,池塘缺少氧氣,晚間投喂的話蝦采食之后需要消耗大量的氧氣,殘餌和糞便也要消耗部分氧氣,浮游植物呼吸作用也要消耗氧氣,容易造成缺氧浮頭。結合這個習性,可以考慮在塑料大棚的外部或是內部安裝一層可放可收的黑色膜,在白天投喂餌料之后放下黑色薄膜半個小時,促進對蝦攝食,提高飼料轉化效率,降低成本。
增氧條件。有研究表明池塘溶解氧主要來自浮游植物光合作用產氧,而增氧機作用只占不到10%,納米管水下增氧效果還可以,可以考慮多增加水下增氧設備。這方面可以向漳浦養殖戶學習,他們有上中下3層增氧設備,而且有的養殖戶每天喂4次料換4次水,畝產量達萬斤,值得學習。
新的養殖模式。主要是集合土塘養殖低廉的建造成本和養殖過程的低污染;外加結合高位池養殖的高技術、設備、養殖理念以及高密度等方面的優勢,以達到降低養殖成本和提高養殖效益;新的養殖模式必須要從場地的選擇、建設到養成的日常管理都要重新設計和規劃,從而形成新的一種養殖模式。
在當前普通的養殖模式下,白對蝦養殖技術上要求越來越高,環境條件越來越差,2012年在行業內被稱為最艱難的一年,傳統的養蝦模式已經不足以符合社會科學養殖的要求。對蝦混養中包括的一種養殖模式很值得關注——魚蝦混養。這種通過清除病蝦同時又可以提供魚的輔助產量,不僅提高了經濟效益,而且這種生物防治的方法可以取代以往大量使用生物化學藥品的傳統控制病害的方法,可真正意義上的實現高效生態健康養殖的目標。
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生活中,我們常聽到有“胖友”提到身材問題感嘆到:“沒辦法呀,我是喝涼水都長肉”。注意觀察不難發現,有些人長長的白白胖胖,看起來卻不壯實,身上的肉不但又多又軟,還缺乏彈性。究其原因,是由于陽虛體質的人缺乏陽氣,陽氣不足會致身體各個臟腑器官的功能減退,使身體產生的廢棄物無法正常排出,導致肥胖。因此,陽虛體質的人如何想減肥,應先溫補脾腎、化濕通陽,補足了陽氣,這樣減肥才能迅速見效。
想要補陽氣,飲食上就要多吃補陽的食物,如人參、核桃、姜、肉桂、花生、羊肉、雞肉等,少吃金銀花、苦茶等清熱食品。如果想運動與飲食相結合,那么首選做些“慢運動”,如散步、慢跑、太極拳、舞蹈等。
醫者調理小食方
珍珠燒蘿卜
準備材料:水溶珍珠粉10克,白蘿卜、胡蘿卜各200克,姜5 克,料酒、蔥各適量,鹽4克,味精2克,植物油35毫升。
制作方法:白蘿卜、胡蘿卜去皮,洗凈,切3厘米長的塊;姜切片;蔥 切段。將炒鍋置武火上燒熱,加入植物油,燒六成熱時,下入姜、蔥爆香,隨即下人胡蘿卜、白蘿卜、水溶珍珠粉、料酒、水適量,燒煮熟,加入鹽、味精即成。
食法:每日1次,佐餐食用。
功效:珍珠粉具有清心安神,清肝明目之功效,白蘿卜具有行氣導滯,消食化積之功效,胡蘿卜可健脾和胃,本方可理氣解郁,和胃安神。
手腳冰涼
陽虛體質者因其具有畏寒的特點,也被稱怕冷派。
主要表現為人遇寒冷則感覺身體發涼,但多穿衣或在室內則不感覺冷,平素較正常人怕冷者即畏寒。有些人冬天氣候寒冷時穿的比常人多,夏天天氣炎熱卻對空調敬而遠之。典型癥狀為手腳冰涼、腰酸痛、腿怕風、胃容易受寒。在飲食上,也是喜歡吃熱食,喝熱水,不燙的食物會很本能的拒絕。
上述表現,總的原因都是由于體內陽氣不足,不耐寒、不耐外邪。甚至有的病人因為怕冷,整日躲在家里而不敢出門。
我們講到過中醫認為氣是身體一切之本,而“氣”是由受于父母的先天之氣、后天的呼吸之氣、脾胃運化的水谷之氣結合而成。先天之氣是與生俱來,受之父母,我們想改變畏冷的情況,就要從飲食中入手,增加脾胃運化的水谷之氣,而呼吸之氣是來自于天地之間的自然界清氣。臨床診斷過程中,曾有患者長期吃素,而導致陽虛偏頗體質加重的情況。
因此,對于陽虛體質者的畏寒表現,我們可以采用飲食調理的方式加以改善。
醫者調理小食方
咖喱牛肉
準備材料:牛肉250克,胡蘿卜150克,洋蔥100克,植物油75克,咖喱15克,淀粉10克,姜5克,味精3克,鹽4克,料酒10克。
制作方法:
(1)將淀粉加水適量調勻成水淀粉待用;
(2)將牛肉洗凈,切成滾刀塊,放入鍋中煮熟撈出,瀝干水分;
(3)洋蔥洗凈,切成塊狀,胡蘿卜洗凈,切成滾刀塊,用沸水略煮,撈出;
(4)炒鍋放置于火上,燒熱,倒入植物油,燒至六成熱,放姜片、咖喱粉,炒出咖喱香味;
(5)烹入料酒,加入鹽、味精、高湯,放入牛肉、胡蘿卜、洋蔥,微火收汁,淋入芡汁出鍋即可。
功效:牛肉其性味甘平,有補胃脾、益氣血、補腎壯陽、強筋骨之功效,對脾胃虛弱、便溏泄瀉尤為適宜,體弱畏寒者冬令食之效果尤佳。咖喱的主要成分是姜黃粉、花椒、八角、胡椒、桂皮、丁香和芫荽籽等含有辣味的香料,能增進唾液和胃液的分泌,增加胃腸蠕動,促進血液循環的作用。
溫馨叮嚀:胃炎、潰瘍病患者少食咖喱,患病服藥期間不宜食用。
骨質疏松
骨質疏松,是陽虛體質者進入到更年期,步入老年時,容易出現的常見病,不少人往往出現腰背酸痛,四肢乏力,周身疼痛等癥狀。中醫認為,腎主骨,腎虛是骨質疏松癥發生的根本原因。《素問?宣明五氣篇》提出“五臟所主,……腎主骨。”《素問?陰陽應象大論》亦指出:“腎生骨髓。”骨質疏松癥,屬于中醫學骨痿的范疇。《素問?痿論》有云:“腎氣熱則腰脊不舉,骨枯而髓減,發為骨痿”。人體的盛衰是腎氣盛衰的外在表現,人進入老年期,隨著年齡增長,患骨質疏松癥者亦日益增多。人是在腎氣盛、腎氣實、腎氣衰的演變過程中度過其一生的,陽虛體質的人因腎氣不足,因此女性在步入更年期時更容易出現骨質疏松。中醫認為,絕經期婦女骨質疏松癥多因婦女絕經后腎氣衰退,腎精虧虛,加之肝血不足,筋骨失于精血充填和濡養而致。
想要預防骨質舒松,首先需要在飲食上注重補腎,以調整腎氣衰為主。常服豬、牛、羊的骨頭湯,或多吃乳類、豆漿、海米、花生、豆類、蝦皮、莧菜、薺菜等含鈣較高的食品對防治骨質疏松有益。
醫者調理小食方
桑椹牛骨湯
準備材料:桑椹25克,牛骨400克,白酒、糖、蔥、姜適量。
制作方法:
(1)將桑椹洗凈,加適量酒、糖,上蒸鍋蒸制。
(2)另將牛骨置鍋中,加適量清水,用大火燒開后,撇去浮沫,再加入蔥、姜繼續煮;
(3)待煮至牛骨發白時,隨即撈出牛骨,放入已蒸制的桑椹,開鍋后再去浮沫,調味后即可飲用。
功效:桑椹性味甘寒,具有補肝益腎、生津潤腸、烏發明目等功效。牛骨含有豐富鈣質和膠原蛋白,能促進骨骼生長。此湯適用于骨質疏松癥、更年期綜合征。
【小貼士】
1.參茸雞肉湯
材料:高麗參5克,鹿茸3克,雞肉100克。
制作方法:高麗參切薄片。雞肉洗凈,去皮,切粒。將高麗參、雞肉與鹿茸片放入燉盅內,加開水適量,燉盅加蓋,文火隔水燉3小時,調味食用。
用法:飲湯吃肉。
功效:大補元氣、溫腎壯陽。用于元氣虛極,腎陽虛衰,癥見畏寒肢冷、陽萎、宮冷不孕、小便頻數、腰膝酸痛。
2.鎖陽壯陽粥
材料:鎖陽10克,羊肉100克,大米100克。
制作方法:將羊肉洗凈細切;先煎鎖陽,去渣,后入羊肉與米同煮為粥。
用法:空腹食用。大便溏瀉及者慎用。
功效:溫陽補腎。適用于平素體陽虛、腰膝酸軟,肢冷畏寒、陽痿、老年便秘等癥。
茶方推薦
肉桂溫陽茶
怕冷、低下等表現多由體內腎陽不足所致,針對性的藥物只是暫時緩解,無法根治。肉桂溫陽茶由滬上著名中醫體質養生專家配方,以肉桂為“君”,芡實、覆盆子分別為“臣”、“佐”,冰糖為“使”,具有補火助陽、補腎陽精的功效,適用于陽虛所致的怕冷、腹瀉、手腳冰冷、低下的人群。
用藥提醒:
體質基礎方:金匱腎氣丸
金匱腎氣丸,來源于漢代名醫張仲景所著的《金匱要略》一書。其主要成分為:地黃、山藥、山茱萸(酒炙)、茯苓、牡丹皮、澤瀉、桂枝、附子(炙)、牛膝(去頭)、車前子(鹽炙)。
金匱腎氣丸以附子、桂枝為主藥,各取少量,取“少火生氣”之意,意在微微補火以鼓舞虧虛的腎中陽氣,補命門之火,引火歸原;輔以地黃等六味藥物滋補腎陰,促生陰液;如此配伍組方是本著陰陽互根的原理,陰陽并補,使得陽得陰助,而生化無窮,補陽效果更穩固、更持久。
考慮上述因素的水下移動機械手系統是一個強非線性、時變和高度耦合的多體動力學系統,精確的動力學模型對于控制器設計和工作任務模擬非常重要。直到20世紀90年代以后,國際上才開始對帶有操作機構的水下機器人系統(Underwatervehicle-manipulatorsystem,UVMS)的動力學和控制進行研究。Yang和Tarn等[1]用Kane方法對帶有操作機構的水下機器人進行了研究,McMillian[2]和Podder[3]分別采用牛頓歐-拉法和拉格朗日方程建立了UVMS的動力學模型。McLain[4]
通過實驗研究對含有單桿操作機構的水下機器人的實驗,表明機器人和操作機構的相互耦合作用非常明顯,并指出利用操作機構和機器人之間的相互作用信息有助于對整個系統的控制。Leabourne[5]在實驗研究基礎上提出了更為準確的水下操作機械手的水動力學模型。Marani,Choi和Yuh[6]搭建了帶機械手的半自主水下機器人模型,并進行了海試。文獻[9-10]分別研究了最小能量消耗的UVMS控制和水下移動機械手的自主模糊跟蹤控制。文中提出了用指數積公式和凱恩方程對水下移動機械手系統進行動力學建模的方法,建立了考慮水的拖曳阻力、關節力矩等因素的平面UVMS的動力學模型,并采用數值積分方法對方程進行了求解。通過對UVMS動力學模擬分析了機械臂在伸展過程中機器人本體所出現的漂移運動。
1基于指數積公式的運動學分析
Chasles的旋量理論近年來在空間機構學、機器人運動學等領域得到了應用。根據Chasles定理,任意剛體運動可以通過繞一軸的轉動加上平行于該軸的移動來實現。這種運動被稱之為旋量運動。文獻[12]在旋量的基礎上,提出了適用于機構分析的廣義旋量運動和指數積公式。圖1所示是與旋量運動對應的剛體運動,p點繞l軸旋轉角,并沿l軸方向平移hθ,q為軸上一點。p點在運動后的最終位置坐標可以用齊次坐標表示為:gp[]1=eω^θ(1-eω^θ)q+hθω[]01p[]1(1)式(1)中“^”為矢量的反對稱算子,其定義為:a^=a^1a2a3=0-a3a2a30-a1-a2a10(2)eω^θ是指數積公式表示的具有特殊正交(SpecialOrthogonal)性質的旋轉矩陣,它可以通過Rodrigues公式來計算。其中eω^θ∈SO(3)且:
如果取v=-ω×q+hω,通過ξ=(v,ω)就可以產生剛體的轉移矩陣:其中eξ^θ∈SE(3),這里SE(3)={(a,R)∶a∈R3,R∈SO(3)}是指特殊正交表示包含了移動和轉動的轉移矩陣。這樣通過指數積公式就可以容易將復雜的剛體運動進行分析。對于存在多個剛體的復雜機構或是機器人的運動分析,利用指數積公式則更為方便。gst(θ)=eξ^1θ1eξ^2θ2…eξ^nθngst(0)(5)式中:gst(0)———初始的位姿;gst(θ)———運動后的位姿;ξ^i———各個運動關系的旋量;θi———旋量值。
一個簡化的水下移動機械手的模型如圖2所示,它是由本體和兩自由度的機械手組成。圖2a的狀態為基本狀態;圖2b的狀態為展開過程中的一個狀態。設系統的廣義坐標為x,z,θ0,θ1,θ2,分別代表平臺的x向平動、z向平動、平臺的轉動、桿1的旋轉、桿2的旋轉。它們的旋量坐標分別為:
其中前3個元素是矢量上任意一點的坐標,后3個元素是表征螺旋運動的旋轉軸。為方便計,這樣一來根據指數積公式,可以得到正向運動公式。例如g2f分別是桿2相對于初始位姿的轉移矩陣:根據轉移矩陣,可以容易地得到任何構件的位姿和構件上任何一點的位置坐標。通過對上式(7)微分可以得到構件上任意點的速度和加速度矢量。2凱恩方程在動力學系統的建模凱恩方程的特點是引入了廣義速率,將系統各構件的力和慣性力通過它們在各個廣義速率上的投影來計算,這樣一方面可以得到最少數目的微分方程,另一方面避免了繁復的求導運算。設定廣義速率分別為:
u1=x•,u2=y•,u3=θ•0,u4=θ•1,u5=θ•2首先,計算UVMS各構件所受的廣義主動力和廣義慣性力。廣義慣性力在運動分析的基礎上根據各個構件的線加速度和角速度獲得。在運動分析的基礎上,可以容易得到各構件的慣性力T*i和慣性力矩F*i。
分析水下操作機械手的伸展工作過程,主要考慮水阻力和機械手關節處的驅動力矩。在機器人本體和機械臂上均有水阻力的作用。根據運動分析得到的各構件的運動速度,利用Morison的波浪力公式[1]計算Fd:
式中:Cm———慣性力系數;Cd———阻力系數(dragcoefficient);ρ———流體密度;ΔV———單位長度構件的體積;ΔA———單位長度圓柱體在垂直于速度方向上的投影面積;vn———流體質點在構件法線方向上的速度矢量;an———流體質點在構件法線方向上的加速度矢量。
根據廣義速率的定義,速度vi和角速度ωi相對廣義速率ur的偏速度(vi)r(ωi)r可以由如下公式得到:(vi)r=viur(ωi)r=ωiur下面以構件2質心為例,其在x,y,z三個方向的速度矢量為:計算出相對于廣義速率ur的偏速度(vo2)r(r=1,2,…,5),并寫成矩陣形式得到:
[(vo2)r]=[(vo2)1…(vo2)5](10)若作用在構件2質心的廣義力寫為F2=F2xF2yF2z,則該廣義力在各個廣義速率下的投影可以以矩陣方式寫為:類似方法,就可以采用矩陣方式方便得到相對于各個廣義速率的廣義力和廣義慣性力的大小。通過累加相應的廣義力和廣義慣性力,得到系統整體的慣性力和慣性力矩:根據廣義力和廣義力矩就得到系統的動力學方程:采用該方法對水下操作機器人運動學模型可以避免大量的局部坐標,并可以用于開展機器人的姿態控制、軌跡規劃和運動-力混合控制等。
3動力學模擬分析
在上節建立的動力學模型的基礎上,將其寫成1階常微分方程組的形式,用GEAR方法對其進行求解,可以得到系統的各個部件的動力學響應。下面對UVMS手臂由收縮狀態到展開狀態的工作過程進行模擬,由于UVMS的本體和機械手分別屬于低頻帶和高頻帶的運動,并為節省能源消耗考慮,關閉推進裝置,系統處于自由浮動狀態。機械手臂的展開時間為10s,2個關節電機的運動如圖3所示。其規律為修正正弦運動曲線,該曲線可以產生較少的殘余振動,也可減少展開過程中的運動耦合。圖4為運動過程中包絡線圖,從中可以發現在如下規律機械臂展開過程中,機械臂的本體產生了位置和姿態的變化,從而導致機械手的末端也產生了誤差。
本體的角位移和角速度如圖5和圖6所示。UVMS本體質心的運動軌跡如圖7所示。從中可以看出UVMS機械手臂伸展過程中會使機器人本體產生的耦合運動,其中本體的姿態變化比較明顯,角度可以達到6°,而對本體的平動的影響比較小,位置變動只是毫米級。機械手臂運動過程中的驅動力矩如圖8所示,從機械手臂運動過程中的驅動力矩來看,采用該種運動模式,它們的驅動力矩可以在工作過程中抵消絕大部分,因此對減少機械臂對本體轉動運動影響是有意義的。