《Aquaculture, Fish and Fisheries》：A Systematic Review of Biofloc Technology and Periphyton in Giant Freshwater Prawn (Macrobrachium rosenbergii) Aquaculture
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本綜述聚焦水產養殖可持續發展的兩大前沿技術——生物絮團技術與附生生物系統，系統評估了二者在羅氏沼蝦養殖中應用的效果。通過梳理近20年的研究，文章比較了兩種技術在生長性能、水質調控、飼料利用等方面的優劣勢，并首次提出“育苗期用生物絮團技術，養成期用附生生物”的整合策略。文章展望了物聯網、人工智能等先進技術賦能水產養殖的未來方向，為從業者和研究者提供了兼具理論深度與實踐價值的決策參考。
隨著全球人口增長和對水產品需求的持續上升，水產養殖業正面臨著如何在有限的土地和水資源條件下，實現可持續、高產出的嚴峻挑戰。傳統的養殖方式常常伴隨著水質惡化、飼料依賴性強、成本高昂以及存活率波動等問題。在這一背景下，生物絮團技術與附生生物養殖系統，作為兩種環境友好型水產養殖策略，展現出了巨大的應用潛力，尤其在具有重要經濟價值的羅氏沼蝦養殖領域。
生物絮團技術是一種通過調控水體中碳氮比，促進異養和自養微生物大量繁殖，形成懸浮絮狀物（生物絮團）的技術。這些生物絮團能夠高效地將養殖水體中的殘餌、糞便等廢物轉化為富含蛋白質的天然餌料，被養殖對象攝食，同時還能吸收氨氮、亞硝酸鹽等有害物質，起到凈化水質、減少換水量的作用。研究表明，在羅氏沼蝦育苗階段，生物絮團技術可將存活率提升至平均75.10%。其作用機理涉及多種微生物轉化途徑，包括光能自養、化能自養和異養等。例如，異養微生物在高碳氮比條件下，能快速同化氨氮，將其轉化為自身菌體蛋白；而化能自養菌則將氨氮逐步氧化為硝酸鹽。常用的有機碳源包括糖蜜、葡萄糖等，對于羅氏沼蝦，維持碳氮比在10:1至20:1之間，特別是20:1時，通常能獲得最佳的水質和生長表現。
與之相對的附生生物系統，則依賴于在水體中設置竹竿、繩索、人工基質等附著基，讓藻類、細菌、原生動物等微生物自然附著并形成一層生物膜，即附生生物。這層生物膜本身就是羅氏沼蝦喜食的天然餌料，可以有效降低對人工配合飼料的依賴。同時，附生生物群落通過自身的生命活動，也能吸收水體的氮、磷等營養鹽，并通過增強硝化作用等過程改善水質，提高水體透明度。在羅氏沼蝦的養成階段，附生生物系統實現了平均65.90%的存活率。
雖然兩者都旨在實現營養物循環利用和提供天然餌料，但它們在機制和應用上存在顯著差異。生物絮團技術依賴高強度曝氣維持絮團懸浮和溶解氧，無需物理基質，適用于封閉或循環水等高密度養殖系統，但能耗和運行成本相對較高。附生生物系統則依靠基質，對曝氣需求較低，更適用于池塘等半集約化養殖模式，其運營成本更具優勢。從物種適應性看，生物絮團技術更適合能攝食懸浮顆粒物的種類，如羅氏沼蝦、南美白對蝦、羅非魚等；而附生生物系統則對刮食性、濾食性生物如某些鯉科魚類、螺類等尤為有利。
文獻計量分析顯示，從2005年到2024年，圍繞生物絮團技術和附生生物在羅氏沼蝦養殖中的應用研究呈現出明顯的增長趨勢，這反映了學界和產業界對這兩種可持續技術的興趣與日俱增。本綜述基于PRISMA框架，對Scopus和PubMed數據庫中相關文獻進行了系統檢索與分析，最終納入了40項研究進行深入比較。
研究發現，兩種技術對羅氏沼蝦的生產性能均有積極影響，但各有側重。生物絮團技術在育苗階段展現出更高的存活率優勢，而附生生物在養成階段有助于穩定生產。在飼料利用方面，生物絮團系統通過將廢棄物轉化為餌料，提高了飼料轉化效率；附生生物則直接提供了替代飼料，降低了飼料成本。水質參數上，兩者都能有效調控氨氮、亞硝酸鹽水平，但通過不同的微生物群落和物理化學途徑實現。
基于現有證據，本綜述提出了一種創新的整合應用策略：在羅氏沼蝦養殖的早期、高密度育苗階段采用生物絮團技術，以利用其高存活率和高效廢物轉化優勢；在后期養成階段轉向或結合附生生物系統，以降低飼料成本，并進一步促進水質穩定和生態平衡。這種分階段、協同應用的模式，有望為養殖者提供一條兼顧生產效率、經濟效益和環境可持續性的新路徑。
展望未來，生物絮團技術與附生生物系統的進一步發展，離不開與物聯網、人工智能、大數據、傳感器網絡、機器人自動化等前沿技術的深度融合。這些技術可以實現對水體關鍵參數、微生物群落動態、養殖生物行為的實時監控與智能調控，從而極大提升系統的精準性、穩定性和生產效率。此外，繼續探索優化碳源類型、碳氮比、基質材料與布置方式等關鍵操作參數，以及深入研究兩種系統內部復雜的微生物互作機制，將是推動該領域持續進步的重要方向。總體而言，通過科學整合與技術創新，生物絮團技術和附生生物系統有望為全球羅氏沼蝦乃至更廣泛的水產養殖業，邁向更高效、更環保、更可持續的未來奠定堅實基礎。
