CC BY
241
УДК 628.1/.3:639.3.:639.3/.5 DOI 10.18522/0321-3005-2016-3-41-48
ИННОВАЦИОННАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ПРОДУКЦИИ АКВАБИОКУЛЬТУРЫ В МОДУЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
ЗАМКНУТОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ*
© 2016 г. Г.Г. Матишов, Е.Н. Пономарева, А.В. Казарникова, Л.П. Ильина, В.А. Григорьев, Т.А. Соколова, Т.Н. Польшина, М.В. Коваленко, А.А. Кузов, А.А. Корчунов
Матишов Геннадий Григорьевич - академик, председатель Южного научного центра РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: matishov_ssc-ras@ssc-ras.ru
Пономарева Елена Николаевна - доктор биологических наук, профессор, заведующая отделом водных биологических ресурсов бассейнов южных морей, Южный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, email: kafavb@mail.ru
Казарникова Анна Владимировна - доктор биологических наук, и.о. заведующая отделом ихтиологии, Южный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: kazarnikova@ssc-ras.ru
Ильина Людмила Павловна - кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, Институт аридных зон Южного научного центра РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: iljina@ssc-ras.ru
Григорьев Вадим Алексеевич - кандидат биологических наук, научный сотрудник, Южный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: kafavb @mail. ru
Соколова Татьяна Александровна - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник, Институт аридных зон Южного научного центра РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: Sta1562@yandex.ru
Польшина Татьяна Николаевна - младший научный сотрудник, Институт аридных зон Южного научного центра РАН пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: gracheva@ssc-ras.ru
Коваленко Матвей Викторович - кандидат биологических наук, научный сотрудник, Южный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: kafavb@mail. ru
Кузов Антон Алексеевич - младший научный сотрудник, Южный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: kafavb@mail.ru
Корчунов Александр Александрович - кандидат биологических наук, научный сотрудник, Южный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: kafavb @mail. ru
Matishov Gennadii Grigor'evich - Academician of RAS, Head of Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: matishov_ssc-ras@ssc-ras.ru
Ponomareva Elena Nikolaevna - Doctor of Biological Science, Professor, Head of the Department of Water Biological Resources of Southern Seas Basin, Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: kafavb@mail.ru
Kazarnikova Anna Vladimirovna - Doctor of Biological Science, Head of Ichthyologic Laboratory, Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: kazarnikova@ssc-ras.ru
Il 'ina Lyudmila Pavlovna - Candidate of Agricultural Science, Leading Scientific Researcher, Institute of Arid Zones of the Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: iljina@ssc-ras.ru
Grigor'ev Vadim Alekseevich - Candidate of Biological Science, Researcher, Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: kafavb@mail.ru
Sokolova Tat'yana Aleksandrovna - Candidate of Biological Science, Junior Researcher, Institute of Arid Zones of the Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: Sta1562@yandex. ru
Pol'shina Tat'yana Nikolaevna - Junior Researcher, Institute of Arid Zones of the Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, email: gracheva@ssc-ras.ru
Kovalenko Matvei Viktorovich - Candidate of Biological Science, Researcher, Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, email: kafavb@mail.ru
Kuzov Anton Alekseevich - Junior Researcher, Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: kafavb@mail.ru
Korchunov Aleksandr Aleksandrovich - Candidate of Biological Science, Researcher, Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Chekhov Ave, 41, Rostov-on-Don, 344006, Russia, e-mail: kafavb@mail.ru
*Работа проводится по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014-2020 гг.», проект «Создание научно-технического задела и структуры производственного кластера интегрированной этажной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для формирования высокоэффективного рыбного хозяйства с учетом региональных особенностей юга Российской Федерации» (соглашение № 14.604.21.0098 от 16 июля 2014 г.)
Представлены результаты по разработке инновационной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ). Исследования выполнены (2014-2016) в специально созданном экспериментальном образце модульной УЗВ аквабиокомплекса Южного научного центра РАН. УЗВ позволяет осуществлять выращивание гидробионтов в контролируемых условиях на разных этапах их развития и получать продукцию разных объектов товарной аквакультуры (гибридные формы осетровых, сомовые, растительные культуры и др.). Установлено, что для получения товарной продукции осетровых рыб (1500,0+2000,0 г) требуется 12 мес., африканского кларие-вого сома (1200,0 г) - 6. При этом отмечено, что при увеличении плотности посадки рыб в УЗВ до 40 кг/м3 продуктивность растений возрастает в 1,3-1,8 раза.
Ключевые слова: инновационная биотехнология аквабиокультуры, модульная установка замкнутого водоснабжения, гидробионты, аквапоника, экологически чистая продукция.
The data obtained by aquabiocultural innovative biotechnology for organic products rearing in recirculation system module are presented. Research was carried out at aquabiocomplex of Southern Scientific Center of RAS (2014-2016), in specially constructed module with controlled environmental conditions. It allows to rear hydrobionts of different age stages and to provide commercial rearing of different aquacultural objects (sturgeon hybrids, catfish, plants etc.). It was found that 12 months is a sufficient time to achieve commercial weight (1500,0-2000,0 g) for sturgeon hybrids and 6 months - for catfish (1200,0 g). It was observed in recirculation system that productivity ofplants increased by 1,3-1,8 times as fish density was increased to 40 kg/m3.
Keywords: innovation biotechnology of aquabioculture, recirculation system, hydrobionts, aquaponics, organic products.
Совместное выращивание гидробионтов и растительных культур в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ) - перспективное и динамично развивающееся направление современной аквакультуры. Одним из путей повышения эффективности УЗВ является использование интегрированных методов и технологий, создание на базе рыбоводных установок искусственных агрогидроэкоси-стем. Преимуществом последних являются компактность и возможность размещения в непосредственной близости от потребителей - крупных городов, где ощущается дефицит и дороговизна земельных и водных ресурсов [1].
Первые попытки создания УЗВ, где для очистки оборотной воды был использован растительный блок гидропонного типа для выращивания различных сельскохозяйственных культур, были предприняты в Европе и США. Позднее это направление в аквакуль-туре стало привлекать все большее внимание ученых. Подобные экспериментальные установки были разработаны в Австралии, Англии, Германии, Китае, Нидерландах, Португалии, Японии и других странах [2]. Исследования по совместному выращиванию рыбы и растений проводятся в России с 1984 г. в Московской сельскохозяйственной академии [3] и Уральском государственном университете [4]. Установлено, что на каждый килограмм выращенной рыбы можно получить до 18-19 кг овощей, при этом содержание нитратов в растениях не превышает 30 мг/кг сырой массы, тогда как на минеральном питании в условиях традиционной гидропоники эта величина достигает 130^400 мг/кг [5].
В Южном научном центре РАН с 2002 г. занимаются изучением гидробионтов, выращиваемых в УЗВ [6, 7]; с 2014 г. начаты исследования по созданию интегрированной инновационной этажной биотехнологии для получения экологически чистой
продукции различных объектов аквакультуры (гибридные формы осетровых, сомовые, растительные культуры и др.) с использованием оборотной и сбросной воды в УЗВ.
Цель настоящей работы - разработать комплекс научно-методических основ и технических решений, позволяющих создать интегрированную инновационную биотехнологию получения экологически чистой продукции аквабиокультуры в модульной УЗВ.
Материалы и методы
Исследования проводились в 2014-2016 гг. на научно-экспедиционной базе ЮНЦ РАН «Кагаль-ник» (Азовский район). Совместное выращивание рыб и растительных культур осуществлялось в бассейнах УЗВ аквакомплекса с контролируемыми условиями среды (кислород - 60^90 %; температура - 23^25 °С, рН - 6,9^8,2) и водообменом в течение 1 ч.
Экспериментальная интегрированная этажная установка
Интегрированная этажная установка (ИЭУ) создана специально для проведения эксперимента. Она представляет собой систему бассейнов, лотков, отстойников, фильтров (механических и биологических), а также системы освещения и экспресс-онлайн-контроля гидрохимических параметров (рисунок). Особенностью ИЭУ является использование биотехнологии безотходного производства, что обеспечивает высокую экологическую безопасность. При этом отходы (продукты обмена) одного биологического кластера используются другим на последующих этапах до их полной утилизации внутри замкнутой системы.
Фильтр биологический
1ШМ
Фильтр нехтичрский напорный
Схема ИЭУ
Гидрохимические анализы в бассейнах выполняли согласно методам, общепринятым в рыбоводстве [8], измерение морфометрических показателей растений (высота, размер листовой пластики, фе-нофаза развития, сырая фитомасса, вес плодов и др.) - в ботанических исследованиях [9].
В работе использованы стандартные методы исследований: рН водной среды определяли потен-циометрическим методом [10], показатель освещенности растений в люксах - люсмометром РН 300, показатели температуры и влажности воздуха - стандартным ареометром, содержание нитратов в листьях и плодах растений - экспресс-методом с использованием нитратомера, а также фотометрическим методом [11].
Взвешивание и измерение рыб проводилось согласно рекомендациям И.Ф. Правдина [12]. Коэффициент упитанности рассчитывался по Т. Фульто-ну [12]. Общий прирост и выживаемость рыб, расчет среднесуточной скорости роста и коэффициент массонакопления определялись методами, общепринятыми в ихтиологии [13]. Кровь отбирали из хвостовой вены с использованием шприца. Анализ физиолого-биохимических показателей крови рыб (скорости оседания эритроцитов, содержания в крови рыб сывороточного белка, гемоглобина, общих липидов и холестерина) проводили согласно общепринятым методам [14]. Результаты обрабатывали с применением общепринятых методов биологической статистики и с помощью компьютерной программы Excel.
При выборе растений учитывали следующие критерии: гибрид (для возможного самоопыления), районированные, скороспелые, низкорослые, ком-
пактные сорта для закрытого грунта. В начале эксперимента было 8 культур (15 сортов), затем в работе остались 4 вида (5 сортов) овощных культур, наиболее перспективных для выращивания методом аквапоники: салат листовой (Lactuca sativa L.) - сорт Король рынка; петрушка (Petroselinum crispum (Mill.) A. W. Hill) - сорт Мооскраузе 2; перец (Capsicum annuum L.) - сорт Оранжевое чудо и Париж; огурец (Cucumis sativus L.) - сорт Зятёк. В качестве субстрата использовали вермикулит, керамзит, минеральную вату и кокосовое волокно. Установлено, что лучше всего использовать керамзит (средней фракции, до 1 см в диаметре), так как в нем корневая система растений хорошо удерживается и развивается. Предварительно все семена растений проращивались в пробках из минеральной ваты до получения рассады, а затем пересаживались в горшочки с керамзитом и помещались в аквапонную
установку на гидропонных плавающих матах, при 1 2
этом для площади 1 м плотность посадки не должна превышать 80 горшочков. В эксперименте подобран оптимальный тип освещения для различных растений с использованием светодиодных конструкций с лампами мощностью 200^-900 лк.
Высокие адаптивные способности и ценные потребительские свойства гибрида стерлядь*белуга (стербел) позволили принять его в данном исследовании как базовый вид, на оптимальные условия выращивания которого ориентирована технология содержания других гидробионтов. По биологическим особенностям и параметрам среды, наиболее подходящим к основному объекту, были выбраны клариевый сом, ампулярия и австралийский рак. Выращивание гибридов осетровых рыб осуществ-
лялось в бассейнах объемом 6+8 м3, африканского клариевого сома - 4 м3, брюхоногого моллюска ампулярии и австралийского красноклешневого рака - 1 м3. Для кормления рыб использовали корм Вютаг согласно существующим нормативам.
Результаты исследований
Гидрохимические условия при проведении эксперимента. Температура воды в период выращивания
Гидрохимические показатели в ИЭ
рыб в бассейнах колебалась в пределах 23+25 °С, рН водной среды - 6,9+8,2 (табл. 1). Нитриты и нитраты находились в пределах нормы, что служило показателем хорошей работы биологического фильтра, когда первая и вторая стадии нитрификации проходят нормально. Количество нитритов, наиболее опасных для рыб, находилось в пределах допустимой нормы - 0,1-0,2 мг К/л. Количество нитратов не превышало 34 мг К/л и соответствовало нормативам (табл. 1).
Таблица 1
в период проведения эксперимента
Показатели Бассейн с гибридами осетровых Бассейн с африканскими сомами Норма
Температура воды, °С 23, 24 24, 25 25
рН 6,9+7,5 7,5+8,2 6,8+8,5
Насыщение кислородом, % 72+75 65+70 70+85
Влажность, % 40+70 40+70 60+75
Фосфаты, мг Р/л 0,03+0,09 0,2+0,3 0,5
Нитриты, мг Ы/л 0,02+0,03 0,17+0,19 0,1+0,2
Нитраты, мг Ы/л 22+24 28+34 до 60
Аммиак, мг Ы/л 0,016+0,022 0,018+0,025 до 0,05
Выращивание растений методом аквапоники в ИЭУ. Полученные результаты по изучению показателей роста, развития и продуктивности растений в аквакомплексе представлены в табл. 2.
Салат листовой (сорт Король рынка) - пластичная культура, отличающаяся высокой продуктивностью. Длительность периода вегетации в эксперименте составляла от 33 до 70 дней, продуктивность - 2,47+6,0 кг/м2, при этом за 5 мес. можно получить до 6 урожаев (табл. 2). Выявлено, что салат очень требователен к свету. Оптимальное освещение для этой культуры - 9000 лк. Выращивать салат на гидропонном плавающем мате площадью 0,17 и 0,6 м2 выгоднее, чем на 1+1,5 м2, что подтверждается более высокими показателями продуктивности.
В условиях модульной УЗВ возможность накопления нитратов в листьях салата возрастает в связи с наличием живых объектов, продукты жизнедеятельности которых поступают с водой в систему аквакультуры растений. Однако проведенные анализы показали, что содержание нитратного азота в листьях салата - 1157 мг/кг сырой массы и не превышает нормы ПДК - 2000 мг/кг.
Петрушка (сорт Мооскраузе 2). Растения хорошо произрастают в условиях аквакомплекса. Период от появления всходов до получения технически зрелой продукции петрушки составляет от 56 до 70 дней, требовательна к свету; оптимальное освещение светодиодными лампами - 7500+9000 лк. При
посеве в минеральную пробку необходимо сеять от 3 до 6 семян, чтобы достигнуть оптимальной плотности листьев растения. Выращивать петрушку на гидропонном плавающем мате площадью 0,17 и 0,6 м2 выгоднее, чем на 1+1,5 м2, что подтверждается более высокими показателями продуктивности. Продуктивность петрушки - до 2,294 кг/ м2 (табл. 2). Количество нитратов в листьях - 1856 мг/кг, что не превышает ПДК (2000 мг/кг).
Перец - сорта: Оранжевое чудо - горький, Париж - сладкий. Происхождение перца из тропических стран определяет его высокую требовательность к условиям выращивания: свету, теплу и влаге. Выращивание рассады перца из семян проводили с помощью минеральных пробок, в каждую помещали по одному семени. В аквакомплексе при 1=+21 °С и влажности субстрата 70+75 % первые всходы перца появились на 14-й день от посадки семян. При посадке перца на гидропонные плавающие маты необходимо учитывать, что расстояние между посадочными горшочками должно быть от 6 до 15 см, что обеспечивает оптимальную площадь для развития растений. После окончательной пересадки стебель растения начинает раздваиваться, по мере роста растения нужно подвязывать, а также удалять придаточные побеги и лишние листья, чтобы все питательные вещества уходили в самые сильные стебли, где образуются завязи плодов. Первые плоды у сортов Оранжевое чудо и Париж отмечены через 118 дней от посадки семян. Анализ пока-
зал, что средняя масса всех плодов для сорта Оранжевое чудо - 2,241кг/ м2, сорта Париж - 4,201 м2 (табл. 2). Содержание нитратов в плодах соответствует норме и не превышает ПДК - 200 мг/кг.
Огурец, сорт Зятек. Культура требовательна к условиям выращивания: свету, теплу и влаге. Выращивание огурцов в эксперименте проходило в 2 этапа: посев семян в минеральную пробку и пикировка в горшочки с керамзитом; высадка рассады (в фазе 4-5 листьев) в проточную аквапонную систему и размещение на шпалере. Оптимальной для нормального развития корневой системы огурцов считается температура t=+20+27 °С, но в акваком-плексе температура воды была 19+21 °С, воздуха -18+22 °С, поэтому длительность вегетации огурцов до появления первых плодов составила 97 дней. При этом отмечено, что через 15+20 дней после помещения растений в проточную аквапонную систему корневая система истончилась, листья на рас-
тениях стали желтеть, а завязь - сохнуть и опадать. Перепад температур в 3+4 °С способствует удлинению междоузлий растений, поэтому необходимо проводить срез точки роста после 8 междоузлий. В среднем за период проведения эксперимента масса одного плода огурца была от 50 до 599 г, средний показатель массы - 249 г. Длина плода максимальная - 31,6 см, минимальная - 9,7. Урожайность огурцов - 6,916+12,42 кг/м2 (табл. 2). Проведенные анализы на содержание нитратов в плодах огурцов отклонения от нормы не выявили (ПДК не выше 150 мг/кг).
Эксперимент по выращиванию растений методом аквапоники проводился при разной плотности рыб: на 1 -м этапе этот показатель был 26 кг/м3 (период апрель - август), на 2-м - 40+50 (сентябрь -декабрь). Выявлено, что при увеличении плотности рыб продуктивность растений возрастает в 1,3+1,8 раза (табл. 2).
Таблица 2
Показатели роста, развития и продуктивности культур, выращиваемых методом аквапоники
№ Параметр Культура
Салат Король рынка Петрушка Мооскраузе 2 Перец Оранжевое чудо Перец Париж Огурец Зятек
Этапы
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
1 Плотность рассады, см 3 3-9 3 3 11 11 11 11 8 8
2 Масса зрелого растения, г Зеленые листья Плоды
Min 16 33,3 12,5 13,5 6,2 - 23 - 50 -
Media 32,3 34,4 16,1 19,3 9,5 - 35,7 - 249,6 -
Max 46,5 65,7 19,5 22,4 16,2 - 56,3 - 599 -
3 Высота растения, см Min 11,5 12,7 12 13,7 1,8 2,1 9,7
Media 23,7 25,4 18,3 19,8 4,9 5,9 19,5
Max 57,4 45,3 27 26 6,7 8,9 31,6
4 Длительность периода вегетации, число урожаев 6 3 2 2 1 урожай, продолжает плодоносить 1 урожай, продолжает плодоносить Начало созревания
min 43 33 94 49 - - - - - -
Media 57 48 104 52 - - - - - -
Max 70 56 114 54 118 - 118 - 97 -
5 Всхожесть, % 97-100 100 97,3 95,5 86,7 73,3 86,7
6 Продуктивность, кг/м2 Min 2,472 2,705 1,472 1,588 Продолжает плодоносить Продолжает плодоносить
Media 4,424 3,852 1,882 1,911 - - - - - -
Max 6 7,452 2,294 3,335 2,241 3,13 4,201 5,05 6,916 12,42
7 Продуктивность, кг/м2 в год (Media) 37,6 56,4 16,0 20,8 8,0 11,2 9,0 12,2 38,0 49,4
Примечание. Плотность посадки рыб на 1-м этапе эксперимента составляла 26 кг/м3, на 2-м - 40+50: 1-й этап эксперимента апрель - август; 2-й - сентябрь - декабрь 2015 г.
Рыбоводно-биологическая и физиологическая оценка стербела при выращивании в УЗВ и ИЭУ. Сравнительный анализ экспериментальных данных по выращиванию стербела одинаковых весовых и возрастных характеристик в УЗВ (контроль) и ИЭУ (опыт) выявил сходную направленность динамики массовых характеристик. В бассейне ИЭУ абсо-
* - различие недостоверно, р>0,05.
Результаты исследования физиолого-биохи-мических показателей крови рыб выявили высокие значения уровня гемоглобина (40,0±1,00; 56,0±0,60 г/л), холестерина (1,40±0,08; 2,4±0,10 ммоль/л), белка (19,0±1,00; 30,0±2,40 г/л) и бета-липопротеидов (2,1±0,10; 3,96±0,25 г/л) у рыб, выращиваемых как в УЗВ, так и ИЭУ. Показано, что физиологические показатели стербела в контроле и опыте достоверно не отличались (р>0,05).
Рыбоводно-биологическая и физиологическая оценка клариевого сома при выращивании в УЗВ и ИЭУ. Анализ экспериментальных данных выявил увеличение абсолютного прироста массы клариево-
Характеристика выращивания добавочных объектов в ИЭУ.
Австралийский красноклешневый рак. Период выращивания рака в модульной установке соста-
лютный прирост стербела по массе в конце исследуемого периода был выше (на 23 %), чем при выращивании в УЗВ. Сравнение удельных величин, характеризующих среднесуточный прирост (23 %), среднесуточную скорость роста (12 %) и коэффициент массонакопления (14 %), показало похожую динамику (табл. 3).
Таблица 3
го сома в ИЭУ по сравнению с УЗВ на 1 %. Сравнение удельных величин, характеризующих среднесуточный прирост (1 %) и среднесуточную скорость роста (7 %), показало сходную динамику. Коэффициент массонакопления в ИЭУ и УЗВ имел одинаковые значения (табл. 4). Сравнение физио-лого-биологических показателей крови рыб, выращиваемых в УЗВ и ИЭУ, достоверных различий не выявило (р>0,05). Отмечены высокие значения уровня гемоглобина (64,15±4,46; 64,92±4,271 г/л), холестерина (2,39±0,04; 2,50±0,18 ммоль/л), белка (23,13±2,45; 28,30±0,86 г/л) и бета-липопротеидов (3,86±0,34; 4,12±0,45 г/л).
вил 270 сут. При этом его масса изменялась от 1 +2 до 70 г, а общий прирост составил 68,8 г. Выживаемость при экспериментальном выращивании достигала 70 %. Плотность посадки рака при со-
Динамика массовых характеристик у стербела при выращивании в УЗВ и ИЭУ
Показатель Контроль Опыт
Исходное состояние 245 сут Исходное состояние 245 сут
Масса, г 100,3±8,15 780±40 95,1±9,14 980±180*
Абсолютный прирост, г 679,70 884,90
Среднесуточный прирост, г/сут 2,77 3,61
Среднесуточная скорость роста, % 0,84 0,96
Коэффициент массонакопления, ед. 0,06 0,07
п 10 10 10 10
Таблица 4
Динамика массовых характеристик клариевого сома при выращивании в УЗВ (контроль) и ИЭУ (опыт)
Показатель Контроль Опыт
Исходное состояние 435 сут Исходное состояние 435 сут
Масса, г 245,35±12,07 2530±560 300,33±18,56 2610±240
Абсолютный прирост, г 2284,65 2309,67
Среднесуточный прирост, г/сут 5,25 5,31
Среднесуточная скорость роста, % 0,50 0,54
Коэффициент массонакопления, ед. 0,05 0,05
п 8 8 10 10
вместном выращивании с растениями не превышала 3,5 кг/м3 .
Брюхоногий моллюск ампулярия. Полученные данные свидетельствуют, что для получения навески моллюска 20+25 г требовалось 60+70 сут. При этом общий прирост составил 19+24 г, выживаемость - 75 %. Плотность посадки ампулярии при совместном выращивании с растениями не превышала 5 кг/м3 .
Заключение
В результате проведенных исследований разработаны научно-методическая основа и техническое решение для интегрированной инновационной биотехнологии получения экологически чистой продукции разных объектов аквабиокультуры в УЗВ. Использованы новые технические решения по обеспечению работы УЗВ и контролю параметров среды: последовательная схема подачи воды, биологический фильтр по технологии кипящего слоя, система мониторинга аммонийного азота в режиме онлайн. Создан и прошел успешную апробацию экспериментальный образец аквабиокомплекса, который позволяет осуществлять выращивание гидробионтов в контролируемых условиях на разных этапах их развития и получать экологически чистую продукцию из разных объектов аквакуль-туры (гибридные формы осетровых, сомовые, растительные культуры и др.).
Для получения растительной продукции методом аквапоники сроки выращивания растений составляют для салата - 1 мес., для всех остальных культур (петрушка, перец, огурец) - 2 мес. Продуктивность растений за 1 год: салата - 37,6+56,4 кг/м ; петрушки - 16+20,8 кг/м2; перца в среднем - с одного растения от 1,5 до 2 кг, огурца - до 40 кг с 1 м2. Выявлено, что при увеличении плотности рыб в УЗВ до 40+50 кг/м3 продуктивность растений возрастает в 1,3+1,8 раза.
Отдельные физиологические и массовые показатели рыб, полученные в ходе эксперимента, соответствовали данным, опубликованным в литературе [7, 15]. Согласно многолетним исследованиям [15], основные функциональные показатели крови, которые можно считать нормой для оценки состояния осетровых рыб в естественных условиях: СОЭ -от 2 до 4 мм/ч; концентрация гемоглобина - от 50 до 80 г/л; белок - от 28 до 40 г/л; холестерин - от 1,0 до 2,8 ммоль/л, бета-липопротеиды - от 2 до 4 г/л.
При стабильных гидрохимических условиях выращивания и применении искусственных кормов концентрация гемоглобина, холестерина и бета-
липопротеидов в крови осетровых может быть несколько повышена [7].
Сравнение значений физиологических показателей гибридов осетровых, полученных в ходе эксперимента, и рыб из природной среды показало их соответствие модальному диапазону для рыб из естественной среды и приближению к верхней границе нормы.
Использование УЗВ этажного типа позволяет более эффективно решать технологические проблемы замкнутого цикла, используя культивируемые объекты для создания комфортной среды и одновременно получая дополнительную (австралийский красноклешневый рак, ампулярия) животную и растительную продукцию. Необходимым условием выращивания рыб в УЗВ этажного типа является тщательный подбор особей по массе и возрасту.
Внедрение разработанной инновационной биотехнологии в аквакультуру позволит эффективно развивать фермерское рыбоводство на Юге России, получать экологически чистую продукцию, более эффективно решать проблему стабилизации параметров среды на приемлемом уровне за счёт использования самих объектов выращивания, получая одновременно дополнительную животную и растительную продукцию.
Литература
1. Жигин А.В. Замкнутые системы в аквакультуре. М.,
2011. 665 с.
2. Lennard W.A., Leonard B. V. A comparison of three different
hydroponic sub-systems (gravel bed, floating and nutrient film technique) in an aquaponic test system // Aquacult. Int. 2006. Vol. 14, № 6. P. 539-550.
3. Лавровский В.В. Пути интенсификации форелеводства.
М., 1981. 168 с.
4. Умпелев В.Л., Мухаметшина Е.Н. Ритмы кислорода и
рН в УЗВ // Индустриальное рыбоводство в замкнутых системах: сб. науч. тр. М., 1991. Вып. 64. С. 9-10.
5. Лавровский В.В., Завьялов А.П. Методические разработ-
ки по курсу рыбоводства. Замкнутые рыбоводные системы. 1998. 96 с.
6. Матишов Г.Г., Матишов Д.Г., Пономарева Е.Н., Соро-
кина М.Н., Казарникова А.В., Коваленко М.В. Основы осетроводства в условиях замкнутого водообеспечения для фермерских хозяйств. Ростов н/Д., 2008. 112 с.
7. Пономарёва Е.Н., Металлов Г.Ф., Григорьев В.А.,
Ковалёва А.В., Пономарёв С.В., Левина О.А. Динамика функционального состояния молоди гибрида русско-ленского осетра при моделировании условий выращивания в установке замкнутого водоснабжения // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2012. № 5. С. 72-77.
8. Боева Л.В. Руководство по химическому анализу по-
верхностных вод суши. Ч. 1. Ростов н/Д., 2009. 1046 с.
9. Генкель П. А. Физиология растений. М., 1975. 336 с.
10. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу
почв. М., 1970. 487 с.
11. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-
практические занятия по почвоведению. Л., 1986. 295 с.
12. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М., 1966.
376 с.
13. Купинский С.В., Баранов С.А., Резников В.Ф. Радужная
форель - предварительные параметры стандартной модели массонакопления // Индустриальное рыбоводство в замкнутых системах: сб. науч. тр. М., 1985. Вып. 46. С. 109-115.
14. Меньшиков В.В. Клиническая лабораторная аналитика.
М., 2002. Т. 1. 860 с.
15. Металлов Г.Ф., Гераскин П.П., Аксёнов В.П., Левина О.А.
Многолетний мониторинг физиологического состояния основных видов каспийских осетровых рыб // Вестн. АГТУ. Рыбное хозяйство. 2016. № 1. С. 88-98.
References
1. Zhigin A.V. Zamknutye sistemy v akvakul'ture [Closed aq-
uaculture system]. Moscow, 2011, 665 p.
2. Lennard W.A., Leonard B.V. A comparison of three differ-
ent hydroponic sub-systems (gravel bed, floating and nutrient film technique) in an aquaponic test system. Aquacult. Int., 2006, vol. 14, no 6, pp. 539-550.
3. Lavrovskii V.V. Puti intensifikatsii forelevodstva [Ways to
intensify the trout]. Moscow, 1981, 168 p.
4. Umpelev V.L., Mukhametshina E.N. [Rhythms of oxygen and
pH in the RAS]. Industrial'noe rybovodstvo v zamknutykh sistemakh [Industrial fish farming in closed systems]. Sat. scientific. tr. Moscow, 1991, vol. 64, pp. 9-10.
5. Lavrovskii V.V., Zav'yalov A.P. Metodicheskie razrabotki
po kursu rybovodstva. Zamknutye rybovodnye sistemy [Methodical development of fish farming on the course. Closed-breeding system]. 1998. 96 s.
6. Matishov G.G., Matishov D.G., Ponomareva E.N., Sorokina M.N.,
Kazarnikova A.V., Kovalenko M.V. Osnovy osetrovodstva v usloviyakh zamknutogo vodoobespecheniya dlya fermerskikh
Поступила в редакцию_
khozyaistv [Fundamentals of sturgeon in a closed water supply for farms]. Rostov-on-Don, 2008, 112 p.
7. Ponomareva E.N., Metallov G.F., GrigorW V.A., Kovaleva A.V.,
Ponomarev S.V., Levina O.A. Dinamika funktsional'nogo sostoyaniya molodi gibrida russko-lenskogo osetra pri modelirovanii uslovii vyrashchivaniya v ustanovke zamknutogo vodosnabzheniya [The dynamics of the functional state of juvenile hybrid Russian-Lena sturgeon in the simulation growing conditions in the installation of a closed water supply]. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Estestv. nauki, 2012, no 5, pp. 72-77.
8. Boeva L.V. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu poverkhnostnykh vod sushi [Guidelines for chemical analysis of surface waters]. Part 1. Rostov-on-Don, 2009, 1046 p.
9. Genkel' P.A. Fiziologiya rastenii [Plant physiology].
Moscow, 1975, 336 p.
10. Arinushkina E.V. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu
pochv [Guidance on chemical analysis of soil]. Moscow, 1970, 487 p.
11. Aleksandrova L.N., Naidenova O.A. Laboratorno-
prakticheskie zanyatiya po pochvovedeniyu [Laboratory and practical classes on soil science]. Leningrad, 1986, 295 p.
12. Pravdin I.F. Rukovodstvo po izucheniyu ryb [Guide to the
study of fish]. Moscow, 1966, 376 p.
13. Kupinskii S.V., Baranov S.A., Reznikov V.F. [Rainbow
trout - preliminary parameters of the standard model of mass accumulation]. Industrial'noe rybovodstvo v zamknutykh sistemakh [Industrial fish farming in closed systems]. Sat. scientific. tr. Moscow, 1985, vol. 46, pp. 109-115.
14. Men'shikov V.V. Klinicheskaya laboratornaya analitika
[Clinical laboratory analytics]. Moscow, 2002, vol. 1, 860 p.
15. Metallov G.F., Geraskin P.P., Aksenov V.P., Levina O.A.
Mnogoletnii monitoring fiziologicheskogo sostoyaniya osnovnykh vidov kaspiiskikh osetrovykh ryb [Long-term monitoring of the physiological state of the main species of Caspian sturgeon]. Vestn. AGTU. Rybnoe khozyaistvo, 2016, no 1, pp. 88-98.
7 июля 2016 г.
