水产养殖的兼养方法
阅读：870发布：2021-04-02
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1.一种至少一种养殖生物的水产养殖方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供包括至少一种养殖生物、浮游植物和细菌的水生环境；
(ii)在第一预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以大于1的第一预定浮游植物:细菌比来生长；
(iii)在第二预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以第二预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第二预定浮游植物:
细菌比低于所述第一预定浮游植物:细菌比；和
(iv)在第三预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以第三预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第三预定浮游植物:
细菌比低于所述第二预定浮游植物:细菌比，
从而使得所述至少一种养殖生物生长。
2.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述第一预定浮游植物:细菌比为至少约60:40；
所述第二预定浮游植物:细菌比在约75:25至约25:75之间；和
所述第三预定浮游植物:细菌比小于约40:60。
3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述第一、第二和第三预定时期的期间，在适合于浮游植物和细菌以所述第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比来生长的各自浓度下提供所述至少一种浮游植物营养素和所述至少一种细菌营养素。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述第一、第二和第三预定时期的期间，在适合于浮游植物和细菌以所述第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比来生长的减少浓度下提供所述至少一种浮游植物营养素。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述第一、第二和第三预定时期的期间，在适合于浮游植物和细菌以所述第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比来生长的增大浓度下提供所述至少一种细菌营养素。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其进一步包括添加细菌至所述水生环境，其中添加的所述细菌能够维持所述水生环境中氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对所述至少一种养殖生物不是有毒的水平和/或其中所述细菌对所述至少一种养殖生物不是有毒的或致病的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第一、第二和第三预定时期的期间，以适合于使得浮游植物和细菌以所述第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比来生长的增大浓度来添加所述细菌。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述第一预定浮游植物:细菌比为至少约75:25。
9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述第一预定浮游植物:细菌比为至少约90:10。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述第二预定浮游植物:细菌比在约
60:40至约40:60之间。
11.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中使得浮游植物生长从而
在所述第一预定时期的期间，所述水生环境具有在约60cm至约30cm之间的赛克板可见度；
在所述第二预定时期的期间，所述水生环境具有在约40cm至约20cm之间的赛克板可见度；和
在所述第三预定时期的期间，所述水生环境具有在约70cm至约60cm之间的赛克板可见度。
12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其进一步包括提供至少一种额外饲料用于所述至少一种养殖生物的生长的步骤，所述额外饲料在所述第一、第二和第三预定时期内分别以1:A:B的比来提供，其中A在约3至约15之间和/或B在约10至约30之间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中A在约5至约10之间和/或B在约15至约20
之间。
14.根据前述权利要求任一项所述的方法，其进一步包括提供至少一种矿物质和/或维生素的步骤，其中所述至少一种矿物质和/或维生素为适合于使得所述至少一种养殖生物、所述浮游植物和/或所述细菌生长的生物可利用形式。
15.根据权利要求14所述的方法，其中以适合于使得所述至少一种养殖生物、所述浮游植物和/或所述细菌生长的逐渐增大的量来提供所述至少一种矿物质和/或维生素。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中以适合于维持所述水生环境的pH在约7.5至约8.5之间的量来提供所述至少一种矿物质。
17.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中使得生长的所述浮游植物包括至少一种绿藻和/或至少一种硅藻物种。
18.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中添加的所述细菌和/或使得生长的所述细菌的至少一种包括对所述至少一种养殖生物益生的细菌的至少一个物种。
19.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中添加的所述细菌和/或使得生长的所述细菌的至少一种能够维持所述水生环境中的氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对所述至少一种养殖生物无毒的水平。
20.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中使得生长的所述细菌包括硝化细菌的至少一个物种。
21.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中添加的所述细菌和/或使得生长的所述细菌的至少一种包括反硝化细菌的至少一个物种。
22.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中添加的所述细菌和/或使得生长的所述细菌的至少一种包括需氧和/或兼性厌氧细菌的至少一个物种。
23.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中提供的所述至少一种浮游植物营养素包括以适合于生长对所述至少一种养殖生物不是有毒的或致病的浮游植物的形式和量的钙、镁、钾和钠。
24.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中以适合于维持所述水生环境中的N:P比在约16至约20之间的量来提供所述至少一种浮游植物营养素。
25.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中以适合于维持水生环境中的C:N比以适宜细菌生长的量来提供所述至少一种细菌营养素，所述细菌对所述至少一种养殖生物无毒。
26.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中以适合于维持水生环境中的C:N比以适宜细菌生长的量来提供所述至少一种细菌营养素，所述细菌能够维持所述水生环境中氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对所述至少一种养殖生物无毒的水平。
27.根据权利要求25或26任一项所述的方法，其中C:N比在约6至约10之间。
28.根据权利要求25至27的任一项所述的方法，其中提供的所述至少一种细菌营养素包括至少一种碳源。
29.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中以适合于维持所述水生环境的氧化还原电位(ORP)在约+100mV至约+350mV之间的量来提供所述至少一种细菌营养素。
30.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中提供的所述至少一种细菌营养素包括以适合于生长对所述至少一种养殖生物不是有毒的或致病的细菌的形式和量的微量营养素。
31.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中提供的所述细菌营养素包括以适合于生长能够维持所述水生环境中氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对所述至少一种养殖生物无毒的水平的细菌的形式和量的微量营养素。
32.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述水生环境包括水相和池塘中的土相，以及有机物的任何层和/或与所述水相相通的流体中的任何孔腔。
33.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述第三预定时期中，存在于所述水生环境的所述至少一种养殖生物、浮游植物和细菌基本上为化能自养和异养的。
34.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法不包括在所述第一、第二和/或第三预定时期的至少一个期间，从所述水生环境中排出水。
35.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法不包括在所述第一、第二和/或第三预定时期的任何期间，从所述水生环境中排出水。
36.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物不是浮游植物或细菌。
37.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物选自由鱼、甲壳动物、软体动物、海藻和/或无脊椎动物组成的组。
38.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物选自由罗非鱼、鲶鱼、遮目鱼、石斑鱼、澳洲肺鱼、鲤鱼、黑鱼、卡特拉斯鱼、鲟鱼、鳗鱼、鲻鱼、劳赫斯鱼、海鲈鱼、鲷鱼、篮子鱼、虾、明虾、蟹、龙虾、小龙虾、牡蛎、蛤蚌、贻贝、扇贝、地毯蛤、鲍鱼、海参、海胆组成的组。
39.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物为鱼和/或虾。
40.根据前述权利要求任一项所述的方法，其进一步包括测定所述至少一种养殖生物的所需生产周期长度的步骤，且其中
所述第一预定时期为所述所需生产周期长度的约30％至约50％，并开始于所述水生环境的放养；
所述第二预定时期为所述所需生产周期长度的约30％至约50％，开始于所述第一预定时期的结束并结束于所述第三预定时期的起始；和
所述第三预定时期为所述所需生产周期长度的约0％至约40％，开始于所述第二预定时期的结束并结束于所述至少一种养殖生物的收获。
41.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中
所述第一预定时期为所述所需生产周期长度的约30％至约40％，并开始于所述水生环境的放养；
所述第二预定时期为所述所需生产周期长度的约30％至约40％，开始于所述第一预定时期的结束并结束于所述第三预定时期的起始；和
所述第三预定时期为所需生产周期长度的约30％至约40％，开始于所述第二预定时期的结束并结束于所述至少一种养殖生物的收获。
42.根据权利要求1至40任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物包括虾，所述第一预定时期在约35至约40天之间，所述第二预定时期在约35至约40天之间，且所述所需生产周期长度中所述第三预定时期为至少约5天且结束于所述至少一种养殖生物的收获。
43.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物包括虾，且所述方法包括在所述第一预定时期的起始时放养至少约200虾每平方米所述水生环境。
44.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一种养殖生物包括虾，且所述方法包括在所述第一预定时期的起始时放养至少约300虾每平方米所述水生环境。
45.根据权利要求43或44任一项所述的方法，其中使得所述养殖生物生长以增加所述养殖生物的质量为从所述第一预定时期的起始到所述第三预定时期的结束提供的所述至少一种额外饲料的质量的至少约0.7倍。
46.一种能够进行根据前述权利要求任一项所述的方法的水产养殖系统，所述系统包括：
(A)包括至少一种养殖生物、浮游植物和细菌的水生环境，和/或用于提供这种环境的手段；
(B)用于提供至少一种浮游植物营养素至所述水生环境的至少一种浮游植物营养素提供手段；
(C)用于传感所述水生环境中至少一种浮游植物营养素的浓度的至少一种浮游植物营养素传感手段；
(D)用于提供至少一种细菌营养素至所述水生环境的至少一种细菌营养素提供手段；
(E)用于添加至少一种细菌至所述水生环境的至少一种细菌添加手段；和
(F)用于传感所述水生环境中至少一种细菌营养素的浓度的至少一种细菌营养素传感手段。
47.根据权利要求46所述的水产养殖系统，其进一步包括：
(G)可操作地联合至少一种浮游植物营养素提供手段和/或至少一种浮游植物营养素传感手段的至少一种浮游植物营养素维持手段，以维持所述浮游植物营养素在适合浮游植物生长的浓度；和
(H)可操作地联合至少一种细菌营养素提供手段和/或至少一种细菌营养素传感手段的至少一种细菌营养素浓度维持手段，以维持所述细菌营养素在适合细菌生长的浓度，其中；
在所述第一预定时期的期间内，使得浮游植物和细菌以大于1的第一预定浮游植物:
细菌比来生长；
在所述第二预定时期的期间内，使得浮游植物和细菌以第二预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第二预定浮游植物:细菌比低于所述第一预定浮游植物:细菌比；和在所述第三预定时期的期间内，使得浮游植物和细菌以第三预定浮游植物:细菌比来生长，
其中所述第三预定浮游植物:细菌比低于所述第二预定浮游植物:细菌比。
48.根据权利要求47所述的水产养殖系统，其进一步包括：
(I)用于传感使得所述浮游植物生长的浓度的至少一种浮游植物传感手段；
(J)用于传感使得所述细菌生长的浓度的至少一种细菌传感手段；
(K)可操作地联合至少一种浮游植物营养素提供手段和/或至少一种浮游植物传感手段的至少一种浮游植物营养素浓度维持手段，以防止当使得生长的所述浮游植物的浓度达到第一预定浓度时进一步提供浮游植物营养素，直到使得生长的所述浮游植物的浓度低于所述第一预定浓度；和
(L)可操作地联合至少一种细菌营养素提供手段和/或至少一种细菌传感手段的至少一种细菌营养素浓度维持手段，以防止当使得生长的所述细菌的浓度达到第二预定浓度时进一步提供细菌营养素和/或进一步添加细菌，直到使得生长的所述细菌的浓度低于所述第二预定浓度。
49.根据权利要求48所述的水产养殖系统，其中所述至少一种浮游植物传感手段包括获得所述水生环境的赛克板可见度读数的设备，且其中当所述水生环境的赛克板可见度小于约30cm时所述浮游植物营养素提供手段不再提供进一步的浮游植物营养素，且当所述水生环境的赛克板可见度增加至大于约30cm时重新开始提供浮游植物营养素。
50.根据权利要求48所述的水产养殖系统，其中所述至少一种细菌传感手段包括用于测量所述水生环境中的溶解氧的设备，且其中当所述水生环境的溶解氧小于约3.5mg/L时所述细菌营养素提供手段不再提供进一步的细菌营养素，且当所述水生环境的溶解氧增加至大于约3.5mg/L时重新开始提供细菌营养素。
水产养殖的兼养方法
技术领域
背景技术
[0002] 水产养殖是生物在水生环境中的养殖。直到20世纪70年代，水产养殖还不是全球海鲜市场的重要贡献者。然而，在过去的40年间，全球的水产养殖已从1970年预计的3.5百万公吨扩大到2006年的约66.7百万吨。进一步地，为保护一些本地物种种群(population)的政府制约增加了对在可控的人工环境如水产养殖池中生产的海鲜的需求。鲶鱼养殖场中鲶鱼的生产是发展的大规模水产养殖业的实例之一。由水产养殖业生产的其它物种包括小龙虾(crayfish)、牡蛎、虾、罗非鱼(Tilapia)和条纹鲈鱼(Striped Bass)。
[0003] 根据联合国粮食与农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)渔业和水产养殖部，预计到2012年超过50％的全球食用鱼消费将源于水产养殖。伴以水产养殖现占总海鲜供给的很大一部分，水产养殖的产量增加还导致重大的环境影响并与其它部门如农业竞争日益减少的自然资源。特别地，池塘生产继续在水产养殖中占主要地位且特别容易受缺水的影响。因此水产养殖者在压力下强化产量并用较少的水和土地生长更多的海鲜。
[0004] 由于水产养殖产量随时间的推移而加强，在池塘环境中提供充足氧气也成为主要的挑战。如果无法提供充足的氧气，可出现缺氧情况且增加有毒气体的生产(硫化氢、氨气)，影响虾的健康并因此导致疾病爆发。早期池塘生产局限于仅可与自然天气驱动再曝气(natural weather-driven re-aeration)供养的生物质。历年来，添加第一紧急曝气(aeration)、然后常规夜间曝气和最终24-小时曝气，其现在为工业中的标准做法。然而，24-小时曝气是昂贵的，特别是在具有有限的电力和/或燃料的区域。作为通常的比较，在重要的虾养殖国家如泰国、印度或厄瓜多尔，目前的水产养殖方法分别实现200、100和30后期幼体/每平方米(postlarvae per square meter)的放养密度(stocking density)。
[0005] 进一步地，即使满足氧气需求，来自废物分解的含氮化合物的浓度经常达到限制水平或毒性水平。水生环境还可包括除养殖生物以外的其它生物，如浮游生物、藻类和细菌。致病生物或不期望生物可影响养殖物种的生长、健康和品质。在高生产率、令人沮丧的高放养密度下还可经历如藻类"水华(blooms)和崩解(crashes)"等的问题。例如，水产养殖池中不需要的藻类物种特别是蓝绿藻的种群的快速生长或累积，可导致不期望的"异味(off flavor)"，引起鱼肉具有不受欢迎的味道和气味。
[0006] 根据FAO，中国、泰国、越南、印度尼西亚和印度在虾和明虾的全球生产中占主要地位。虾养殖场可分类为开放系统和封闭系统。
[0007] 开放系统的虾养殖场通常对环境开放，如建在海洋附近以包含和生长虾的露天池塘。这些开放的虾养殖场遭受变幻莫测的天敌、天气、疾病和环境污染。来自海洋的盐水必须不断地通过池塘循环并回到海洋中以维持虾生长所需的充分的水化学。随着虾的生长，虾养殖者们必须给虾提供干食物粒的日常添加。
[0008] 封闭的虾养殖场通常为自足的水产养殖系统。虽然封闭的虾养殖场对其中包含的人工环境具有较大的控制，但他们并没有完全令人满意，这是因为有限的生产速度、水过滤和问题处理，以及制造的饲料。尽管这些缺点中的一些可通过增加资本支出如水处理设施来克服，但增加的资本、劳力和能量成本可令人却步。
[0009] 因此，在该技术领域中仍需要改进的水产养殖方法，特别是通过提供在池塘环境中增加的氧气水平和减少的含氮化合物水平来增加生产强度的方法。
[0010] 本文要求保护的主题不限制于解决任何缺点或仅在如上所述那些的环境中操作的实施方案，当然，该背景仅提供用于说明本文所描述的一些实施方案可被实践的示例性技术领域。
发明内容
[0011] 本发明解决了技术中的一些问题并提供至少一种养殖生物的水产养殖方法，其中所述养殖生物不是浮游植物或细菌。
[0012] 根据本发明的第一方面，提供至少一种养殖生物的水产养殖方法，所述方法包括以下步骤：
[0013] (i)提供包括至少一种养殖生物、浮游植物和细菌的水生环境；
[0014] (ii)在第一预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素(nutrient)和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以大于1的第一预定浮游植物:细菌比来生长；
[0015] (iii)在第二预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以第二预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第二预定浮游植物:细菌比低于所述第一预定浮游植物:细菌比；和
[0016] (iv)在第三预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以第三预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第三预定浮游植物:细菌比低于所述第二预定浮游植物:细菌比，
[0017] 从而使得所述至少一种养殖生物生长。
[0018] 一个特殊方面中，第一预定浮游植物:细菌比为至少约60:40；第二预定浮游植物:细菌比在约75:25至约25:75之间；和第三预定浮游植物:细菌比小于约40:60。
[0019] 根据本发明的另一方面，提供能够进行根据本发明的任一方面的方法的水产养殖系统，所述系统包括：
[0020] (A)包括至少一种养殖生物、浮游植物和细菌的水生环境，和/或用于提供该环境的手段；
[0021] (B)用于提供至少一种浮游植物营养素至水生环境的至少一种浮游植物营养素提供手段；
[0022] (C)用于传感水生环境中至少一种浮游植物营养素的浓度的至少一种浮游植物营养素传感手段；
[0023] (D)用于提供至少一种细菌营养素至水生环境的至少一种细菌营养素提供手段；
[0024] (E)用于添加至少一种细菌至水生环境的至少一种细菌添加手段；和
[0027] 图1为说明水生环境例如水产养殖池中总氮循环(general nitrogen cycle)的简化图。
[0028] 图2为示出实施例2中所做的比较使用传统的水产养殖方法和本发明方法的虾养殖的经济分析结果的柱状图。
具体实施方式
[0029] 应理解对于本领域中普通技术人员之一，本公开为示例性实施方案的描述且不应限制本发明，其包括示例性构建中所呈现的更广泛的方面。
[0030] 因此，本发明解决了技术中的一些问题并提供至少一种养殖生物的水产养殖方法。
[0031] 通常，本发明指向于至少一种养殖生物的水产养殖方法。出于本说明书的目的，养殖生物为通过水产养殖生产的任何商业生长或培养的物种，如通过水产养殖生产的任何动物或植物，如鱼、甲壳动物、软体动物、海藻和/或无脊椎动物。鱼的示例性类型包括罗非鱼、鲶鱼、遮目鱼(Milkfishes)、石斑鱼(Groupers)、澳洲肺鱼(Barramundi)、鲤鱼(Carps)、黑鱼(Snakeheads)、卡特拉斯鱼(Catlas)、鲟鱼(Sturgeons)、鳗鱼(Eel)、鲻鱼(Mullet)、劳赫斯鱼(Rohus)、海鲈鱼(Seabasses)、鲷鱼(Seabreams)、篮子鱼(Rabbit fish)。示例性甲壳动物包括虾、明虾(Prawns)、蟹、龙虾(Lobsters)、小龙虾(Crayfishes)。示例性软体动物包括牡蛎、蛤蚌、贻贝(Mussels)、扇贝(Scallops)、地毯蛤(Carpet shells)、鲍鱼。示例性无脊椎动物可包括海参(Sea cucumbers)、海胆(Sea urchins)。
[0032] 出于本说明书的目的，养殖生物还可指原始生物(primary organism)或原始养殖生物。可存在给定的水生环境中一种或多种养殖生物。
[0033] 特别地，本发明的系统特别良好地适合于养鱼和/或虾。因此，大部分的剩余描述可指向于其中养殖生物为鱼和/或虾的实施方案。然而需要理解的是，所述系统也良好地适合于养其它水生的养殖生物。
[0034] 根据本发明的第一方面，提供至少一种养殖生物的水产养殖方法，所述方法包括以下步骤：
[0035] (i)提供包括至少一种养殖生物、浮游植物和细菌的水生环境；
[0036] (ii)在第一预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以大于1的第一预定浮游植物:细菌比来生长；
[0037] (iii)在第二预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以第二预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第二预定浮游植物:细菌比低于所述第一预定浮游植物:细菌比；和
[0038] (iv)在第三预定时期的期间，提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素，使得浮游植物和细菌以第三预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第三预定浮游植物:细菌比低于所述第二预定浮游植物:细菌比，
[0039] 从而使得所述至少一种养殖生物生长。
[0040] 因此可看到本发明的方法可经由可包括至少第一、第二和第三预定时期的生产周期来进行。这三个时期可由具有下述条件的水生环境来区分：
[0041] 第一时期中，浮游植物比细菌丰盈；
[0042] 第二时期中，浮游植物与细菌的比低于第一时期中的比；和
[0043] 第三时期中，浮游植物与细菌的比低于第二时期中的比。
[0044] 一些实施方案中，第一、第二和第三预定比可各自大于约1。其它实施方案中，第二和/或第三预定比可小于约1。例如，在第三时期的期间，细菌可存在和/或使得以比浮游生物丰盈的条件下生长。
[0045] 一个特殊方面中，第一预定浮游植物:细菌比为至少约60:40；第二预定浮游植物:细菌比在约75:25至约25:75之间；和第三预定浮游植物:细菌比小于约40:60。
[0046] 例如，本发明的一些实施方案中，在第一预定时期的期间，可使得浮游植物和细菌以90:10的浮游植物:细菌比来生长。这种实施方案中，第二预定时期所允许的浮游植物:细菌比可在约75:25至约25:75之间。其它实施方案中，第一预定时期所允许的浮游植物:
细菌比可为60:40，且因此第二预定时期所允许的浮游植物:细菌比可低于第一预定时期的比，即在约60:40至约25:75之间。类似地，第三预定时期所允许的浮游植物:细菌比可低于第二预定时期的比。
细菌比可为60:40，且因此第二预定时期所允许的浮游植物:细菌比可低于第一预定时期的比，即在约60:40至约25:75之间。类似地，第三预定时期所允许的浮游植物:细菌比可低于第二预定时期的比。
[0047] 一些优选的实施方案中，第二时期中存在浮游植物和益生菌和/或使得以大致相等的比例生长。
[0048] 通过调节水中的无机物(提供的矿物质和营养素)和有机物(主要来自喂食以及粪便和虾霉菌(shrimp moulds))二者、还包括添加至水中的任何有机碳源来操控浮游植物和细菌的相对丰盈度(relative abundance)。
[0049] 然而，实际的浮游植物:细菌比可难于和/或昂贵地准确测定。实验室中，可使用显微镜计数室(microscope counting chamber)来计算浮游植物，其还能确定存在于水中的浮游植物的物种。然而，计算养殖场中的细胞浓度会非常耗时。间接测量浮游植物浓度的技术之一可为通过测量其荧光性来测量水生环境中叶绿素的量或浓度。这可在实验室中或使用荧光探针如http://www.ysi.com/media/pdfs/T606-The-Basics-of-Chlorophyll-Measurement.p df中所描述的可配置在水生环境上或水生环境中的水生探针来完成。然而，使用这种探针太昂贵，需要熟练的操作人员，和/或否则对许多水产养殖场是不切实际的。因此，许多水产养殖场一般使用赛克板可见度(Secchi disk visibility)读数来估计水中浮游植物的种群。
[0050] 如下所述，赛克板浸入水中并根据其消失的深度(以厘米计)来估计浮游植物的浓度。视频实例可见http://www.youtube.com/watch？v＝yGJ5uV4jAPo。如果赛克板给出50cms的测量值，水具有低浮游植物浓度，然而20-30cms深度为高浮游植物浓度且此时不应当施加营养素，否则可引发过量浮游植物水华，其是有害的。水颜色也是非常重要的，本发明的方法引发褐绿色水，其可归因于使得生长的生物群组(groups)的结合色素沉淀效果(combined pigmentation effect)。
[0051] 还有一种更为耗时的细菌计数实验室方法，它需要细菌培养和特殊设备。细菌计数规程(protocol)的实例之一可在http://www.jochemnet.de/fiu/lab6.pdf找到。熟练人员可知，细菌种群难以定量，且所得数据极大取决于所使用的细菌培养介质的类型和数量。进一步地，该方法不一定是精确的，因为一些细菌在标准介质中可能不是确实地可培养的。一些技术仅可计数一种或几种类型的常见细菌、或已知对养殖生物有利的类型的细菌(益生菌)的种群。然而，细菌培养技术太耗时且对于细菌生长和种群的动力学测定是不实际的。还存在较有效的高通量技术如落射荧光流式细胞术(epifluorescence flow cytometry)，但是这种方法太昂贵或为了操作成本划算对许多养殖场要求太多的技能。反而在大多数水产养殖场中，水产养殖者们遵循环境观测如水面的泡沫。例如，使用本发明的方法，在第三预定时期的期间，在水生环境的表面可出现白色泡沫，可表明细菌变得较主要。优选地，这发生在第三预定时期的起始。一些实施方案中，也可在第二预定时期的结束出现泡沫。
[0052] 本发明的一些实施方案中，本发明的步骤是依序的，在第一步骤结束之后起始第二步骤，在第二步骤之后起始第三步骤，以此类推。本发明的其它实施方案中，本发明的步骤不必须为依序的，一些步骤可与一个或多个其它步骤同时发生。例如，一些实施方案可包括提供和/或添加投入如矿物质或细菌的进一步的步骤。这种进一步的步骤跨越(across)一个预定时期的至少一部分而发生，优选跨越超过一个预定时期的部分，更优选跨越至少两个预定时期，最优选跨越第一、第二和第三预定时期。
[0053] 本发明的一些实施方案中，在第一、第二和第三预定时期的期间，在适合于浮游植物和细菌以第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比生长的各浓度下提供至少一种浮游植物营养素和至少一种细菌营养素。例如，它们可以以适合于生长浮游植物和细菌的浓度以如下的浮游植物:细菌比来提供：
[0054] 在第一预定时期的期间，至少约60:40；
[0055] 在第二预定时期的期间，在约75:25至约25:75之间；和
[0056] 在第三预定时期的期间，小于约40:60。
[0057] 可需要不同浓度的营养素以促进所需浮游植物和最适合且有利于养殖生物的细菌的不同群组。以一定浓度提供营养素，可使用包括可操作地联合(operatively coupled to)营养素提供手段的营养素传感手段的水产养殖系统，所述传感手段可为例如传感水中物质的浓度的传感器，当应向水中提供进一步的营养素时，该传感器例如通过使用自动营养素分散装置可指示。
[0058] 出于本说明书的目的，“水生环境”指水体，其作为植物和动物的相关的和相互作用的群落(communities)和种群的栖息地，进一步包括有机物的任何层和/或与水相相通的流体中的任何孔腔(cavity)。例如，在典型的土制的水产养殖池中水生环境包括水相和衬着池塘的底面和侧面的土相二者。
[0059] “池塘”指其中容纳或培养养殖物种的水生环境。常规的鱼养殖中，池塘为其中将幼态鱼养至市售大小的地方。典型的池塘为底部为土制的，但其它材料也可用于形成池塘，例如还理解，底部为混凝土或塑料的池塘为出于本发明的目的的适合的水生环境。
[0060] 水生环境典型地还包括生物如浮游植物和细菌。当用于水产养殖时，在已知为“放养(stocking)”的过程中，将至少一种养殖生物引入水生环境中。浮游植物为悬浮在水中具有较小能力或无能力控制它们在水团(water mass)中的位置的微小植物(minute plant)；它们可包括微藻类并可作为至少一种养殖生物的食物。“细菌”可包括任何形式的细菌，包括细菌孢子和细菌种子(bacterial seed)。细菌可存在于用于水产养殖的水生环境中，并可进一步存在于或生长至定殖(colonize)水生环境中的植物和动物。例如，一些细菌可存在于所述至少一种养殖生物的肠道系统中，或生长至存在于其中。一些浮游植物或细菌可生长至其中它们对养殖生物的健康是不期望的或有害的水平，例如通过释放一定的有害物质至水生环境中。然而，其它浮游植物和细菌的生长可有利于养殖生物的健康。
[0061] 出于本说明书的目的，“时期”指时间的周期。
[0062] “营养素”指有利于生物生长的物质。例如，“浮游植物营养素”指其中鼓励或促进浮游植物生长的物质，且“细菌营养素”指其中鼓励或促进细菌生长的物质。最佳生长可指实现高生长率和/或健康生长，以使浮游植物和/或细菌改进养殖生物的生长。例如，最佳生长的浮游植物可给养殖生物提供较好营养素。不同的生物生长需要不同的营养素以生长，且特别地各生物需要营养素的不同组成以最佳地生长。促进绿藻最佳生长的营养素的组成可不同于蓝绿藻的最佳生长所需的那些。类似地，不同群组的细菌在不同的营养素组成的环境下生长最好，且不同的养殖生物具有最佳生长的不同营养素需求。
[0063] 出于本发明的目的，使得浮游植物和细菌在不同的预定时期的期间以一定的浮游植物:细菌比来生长。各比意味着浮游植物相比于细菌的相对丰盈度的指标，其将提供最有利于养殖生物的生长的环境。应理解，本发明不限制于以所示的具体比来生长，因为各预定时期的最好的浮游植物:细菌比可根据养殖生物、及水生环境中浮游植物和细菌的类型而变化。以一定的比生长可指依据在各生物的质量上或其数量上增加而生长。以一定的比生长还指在所定时期的期间以实现各生物的比而生长。所述比可涉及按生物质量或生物数量计的浮游植物和细菌的相对丰盈度。例如，比之一可为60:40，其可意味着浮游植物和细菌的总数量或总质量中，60％可归因为浮游植物且40％可归因为细菌。以该比的生产可通过尤其是控制水生环境中所提供的营养素组分来实现。然而，在预定时期的期间，浮游植物和细菌不会一直以该比存在。存在的浮游植物:细菌的实际比随时间而逐步变化，这是因为各类型的浮游植物和细菌的生长速度随营养素可用性和其它环境参数例如溶解氧、温度和日照强度等的任何变化而调节。生物的生长和其中它们存在的数量二者难以(tedious)直接建立联系，因此出于本说明书的目的可间接测量它们，例如通过水可见度读数、它们的代谢物浓度或资源消耗，例如改变溶解氧等。
[0064] 本发明的一些实施方案中，在第一、第二和第三预定时期的期间，在适合于浮游植物和细菌以第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比生长的减少浓度下提供至少一种浮游植物营养素。例如，在适合于生长浮游植物和细菌的减少浓度下以如下的浮游植物:细菌比提供浮游植物营养素：
[0065] 在第一预定时期的期间，至少约60:40；
[0066] 在第二预定时期的期间，在约75:25至约25:75之间；和
[0067] 在第三预定时期的期间，小于约40:60。第一、第二和第三预定时期，浮游植物营养素的浓度可逐渐减少，以逐步、线性和/或指数降低的任何组合。进一步地，所述减少可动态地缓和以响应一些可测量的参数，例如但不限制于溶解氧、溶解的含氮化合物、溶解的含磷化合物和赛克板可见度。例如，如果赛克板可见度表示浮游植物未生长足够到实现所需的浮游植物:细菌比，可提供较多浮游植物营养素，升高浮游植物营养素浓度并促进浮游植物的生长以使得浮游植物和细菌以所需的比来生长。进一步地，所述减少可缓和以响应一些易于观测但不易于测量的指标，如水生环境中水的颜色。在生长的标准条件下，当使用本发明的方法时，水生环境中的水可优选颜色为绿色、棕色、浅棕色或褐绿色。优选地，水的颜色为褐绿色。然而，在一些情况下，绿色的水或其它颜色的水可表示有害浮游植物如蓝绿藻的藻类水华，且可缓和浮游植物营养素浓度的减少以减轻此现象。如果需要的话，在一些实施方案中还可使用至少一种细菌传感手段如能够计数并识别细菌的各种类型的设备。这种设备例如可包括遗传分析装置如在http://www.springerlink.com/content/v5443m2823833888/中预想的那个。然而，在大多数情况下，由于成本原因在宽范围内目前不太可能使用这种装置。
[0068] 本发明的一些实施方案中，在第一、第二和第三预定时期的期间，在适合于浮游植物和细菌以第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比生长的增大浓度下提供至少一种细菌营养素。例如，在适合于生长浮游植物和细菌的增加浓度下以如下的浮游植物:细菌比提供细菌营养素：
[0069] 在第一预定时期的期间，至少约60:40；
[0070] 在第二预定时期的期间，在约75:25至约25:75之间；和
[0071] 在第三预定时期的期间，小于约40:60。第一、第二和第三预定时期，细菌营养素的浓度可逐渐增加，以逐步、线性和/或指数增加的任何组合。所述增加可动态地缓和以响应一些可测量的参数，例如但不限制于溶解氧、溶解的含氮化合物和溶解的有机碳。进一步地，所述增加可缓和以响应一些易于观测但不易于测量的指标，如水生环境的表面上泡沫的颜色和外观。在生长的标准条件下，当使用本发明的方法时，在第三预定时期的期间可出现泡沫，其可表明水生环境中细菌种群变为占优势的。优选地，泡沫的颜色可为白色。因此，举一个例子，如果预期出现的泡沫未发生在第三预定时期，这可表明细菌生长未足够快至变为主要的，因此水产养殖者可决定提供较多细菌营养素、升高细菌营养素浓度并促进细菌的生长以使得浮游植物和细菌以所需的比来生长。
[0072] 本发明的一些实施方案中，所述方法可进一步包括添加细菌至水生环境中，其中添加的细菌能够维持水生环境中氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对所述至少一种养殖生物不是有毒的水平和/或其中所述细菌对所述至少一种养殖生物不是有毒的或致病的。可在第一、第二和第三预定时期的期间在适合于使得浮游植物和细菌以第一、第二和第三预定浮游植物:细菌比生长的增加浓度下添加所述细菌。例如，所述细菌可在适合于使得浮游植物和细菌以如下的浮游植物:细菌比生长的增加浓度下添加：
[0073] 在第一预定时期的期间，至少约60:40；
[0074] 在第二预定时期的期间，在约75:25至约25:75之间；和
[0075] 在第三预定时期的期间，小于约40:60。正如其中细菌营养素的浓度逐渐增加的实施方案，添加的细菌的增加可动态地缓和以响应一些可测量的参数，和/或一些易于观测但不易于测量的指标，如水生环境的表面上泡沫的颜色和外观。
[0076] 本发明管理池塘土壤和沉淀物，并改进水和废水(effluent)的品质，最小化对环境的影响。改进养殖生物的存活率并最小化归因于疾病或低生产的失败风险，且需要较少的化学化合物。归因于使得有机物分解(decomposing organic matter)的增进(build up)降低的有益细菌(beneficial bacteria)，部分出现这些益处，从而避免生物耗氧量(biological oxygen demand，BOD)的过度增加，然而同时超过并抑制有毒细菌和/或有害细菌的种群的生长。
[0077] 因此，熟练的水产养殖者应了解，在第一预定时期的期间，提供逐渐减少浓度的浮游植物营养素以具有较多浮游植物，且在第二和第三预定时期内逐渐减少其浓度。在第一、第二和第三预定时期内，提供逐渐增加浓度的细菌营养素并添加逐渐增加量的细菌以逐渐增加它们的种群。因此，在这段时间内，优势(predominance)从浮游植物转移至细菌。
[0078] 各预定时期所需的浮游植物:细菌比可根据养殖生物、及存在于水生环境中的浮游植物和细菌的类型而变化。本发明的一些实施方案中，在第一预定时期的期间，可使得浮游植和细菌以至少约65:35的第一预定浮游植物:细菌比来生长。特殊的实施方案中，该比可为至少约70:30，优选为至少约75:25，更优选为至少约80:20。更优选的实施方案中，该比可为至少约85:15，更优选为90:10。一些特殊的实施方案中，该比可为约95:5。
[0079] 本发明的一些实施方案中，在第二预定时期的期间，可使得浮游植物和细菌以在约70:30至约30:70之间的第二预定浮游植物:细菌比来生长。更优选地，该比可在约65:35至约35:65之间，仍更优选为约60:40至约40:60。特殊优选的实施方案中，所述比可在约55:45至约45:55之间。一些特殊优选的实施方案中，浮游植物和细菌可为相等地主要，即该比可为约50:50。
[0080] 本发明的一些实施方案中，第三预定比可低于第二预定比，第二预定比可低于第一预定比，第一预定比可大于1。例如，第一、第二和第三预定比可分别为90:10、75:25和50:50。另一实例中，第一、第二和第三预定比可分别为75:25、50:50和25:75。
[0081] 本领域中已知的水产养殖方法主要控制浮游植物的生长，即使是益生应用(probiotic application)，养殖者们也未遵循任何规程以维持细菌种群。传统的虾养殖技术中仅促进浮游植物以生长。
[0082] 本领域中已知的水产养殖方法还维持浮游植物的生长在导致赛克板读数为30-35cm的水平。这是因为浮游植物越多，认为表示养殖生物的食物越丰盈，因此认为是有利的。然而，本发明者们发现这可导致归因于由死亡的浮游生物的分解和养殖生物的低氧条件而导致的增加的生物需氧量的问题。
[0083] 浮游植物过度水华经常导致浮游植物崩解及后来的厌氧条件。当浮游植物崩解时，存在来自细菌的高耗氧量，这是因为它们分解死亡的浮游植物。如果没有供给足够的氧气，可出现厌氧条件并增加有毒气体的生产(硫化氢、氨气)，影响虾的健康从而导致疾病爆发。
[0084] 反而，本发明者们已惊人地发现具有较少浮游植物并减少与细菌种群相关的浮游植物种群可有利于养殖生物。因此，本发明的一些实施方案中，可使得浮游植物生长以使在第一预定时期的期间，水生环境具有在约60cm至约30cm之间的赛克板可见度；
[0085] 在第二预定时期的期间，水生环境具有在约40cm至约20cm之间的赛克板可见度；和
[0086] 在第三预定时期的期间，水生环境具有在约70cm至约60cm之间的赛克板可见度。
[0087] 赛克板可见度：池塘水产养殖中，赛克板可见度试验通常使用水质(water quality)和浮游生物丰盈度的测量。标准的赛克板为具有黑白交替象限的20-cm-直径的板。其附至校准线并装备有重量以使其能快速下沉。在赛克板从视线消失的那点，测量从水面至赛克板顶部的线长。此为赛克板可见度。赛克板可见度一般报道为厘米，且可从几厘米变化至几米。通常，向下至约两倍的赛克板可见度有足够的光用于植物生长。因此，两倍的赛克板可见度是对湖泊、池塘和其它水体中透光区的深度的粗略估计。
[0088] 赛克板可见度与水浊度(water turbidity)紧密相关且可受土壤沉淀物的悬浮颗粒的影响。就这一点而言，熟练人员可需要考虑评估归因于浮游生物丰盈度的水浊度的背景赛克板可见度。该试验常用于水产养殖以评价浮游生物丰盈度并作为鱼或虾培养中鼓励浮游生物生长的施肥需求的指标。赛克板可见度随时间的变化对于指示浮游生物丰盈度的变化也是重要的。
[0089] 光穿过水柱的通过率由以下等式描述：
[0090] 深度z处的光＝入射光×e-kz
[0091] 其中，e＝自然对数的底数(2.303)，
[0092] k＝消光系数，且z＝以米计的深度。
[0093] 已证明消光系数与以米计的赛克板可见度紧密相关：k＝1.7/以米计的赛克板可见度。
[0094] 因为赛克板可见度用于比较水体中的净度(clarity)，在其测量中必须遵循标准程序否则可发生解释上的各种错误。正确的赛克板可见度测量的指南包括，例如：
[0095] ·第一次测量时应当将板缓慢降低直到其从视线中消失。然后应当升高直到它正好再次出现。两次测量的平均值应当用作赛克板可见度。
[0096] ·应当在晴天或当太阳不被云遮挡的局部多云天进行测量，且应当采取观测者背对太阳进行读数。
[0097] ·当进行读数时观测者的脸应在水面上方25-50cm内，且进行测量时观测者不应当戴太阳镜。
[0098] 本发明的一些实施方案中，所述方法可进一步包括提供至少一种额外饲料用于至少一种养殖生物的生长的步骤，所述额外饲料在第一、第二和第三预定时期内分别以1:A:B的比来提供，其中A在约3至约15之间和/或B在约10至约30之间。特殊的实施方案中，A可在约5至约10之间和/或B可在约15至约20之间。熟练的水产养殖者应了解，所提供的额外饲料的比可指累积量或剂量率(dosage rate)，且额外饲料的累积量或剂量率二者取决于养殖生物的物种和放养密度。例如，在至少约200后期幼体/每平方米的池塘大小的放养密度下的虾养殖中，在第一预定时期的期间可以约5kg至约15kg之间的日投率(daily rate)，在第二预定时期的期间可以约15kg至约75kg之间的日投率，在第三预定时期的期间可以约50kg至约150kg之间的日投率提供至少一种额外饲料。如果第一、第二和第三预定时期等长，额外饲料的累积量的比将类似于剂量率的比。然而，如果预定时期不等长，额外饲料的累积量的比可与剂量率的比不相同。因此这些剂量率和累积量应当根据特殊的养殖生物的需求而调节。
[0099] 出于该申请的目的，术语“饲料”指提供给至少一种养殖生物的任何食物来源。例如，除本发明的方法中提供的浮游植物和/或细菌以外，可提供至少一种额外饲料。该饲料可为不同形式且成分适合于使得至少一种养殖生物的生长。例如，所述饲料可包括蔬菜或动物来源在它们的自然状态下、新鲜的或保藏的产品，或源于其工业过程、或有机物或无机物、是否含有添加剂的产品的混合物。可以不同的形式提供饲料，如压缩沉粒(sinking pellet)、挤出漂浮粒、粒状、屑状、挤出软粒和其它形式。鱼饲料的实例之一为鱼粉、源于加工整鱼的蛋白质丰富的饲料(一般为来自捕鱼活动的小的中上层鱼类(pelagic fish)和副渔获物)，以及来自鱼加工厂的剩余物和副产品如鱼内脏。
[0100] 矿物质和维生素对养殖生物、浮游植物和细菌的健康生长是必不可少的。矿物质可包括这些生物中健康生长所需的微量或较大量的元素。例如，如锌、钙、铁、镁和锰等的矿物质包括于一些酶中，且对维持人类、动物和植物的生命是必不可少的。在一些情况下，维生素容易将矿物质引入酶中，因此缺乏矿物质或维生素可抑制酶的活性。例如，锌涉及通过含锌酶DNA聚合酶的DNA合成。维生素烟酸容易将锌引入DNA聚合酶的肽亚单元(subunit)。如果体内缺乏烟酸或锌，可减少组织的DNA聚合酶活性且这两种情况均导致生长不足。水产养殖方法中放养密度高时，以由生物有效摄取的形式即生物可利用形式(bioavailable form)提供所需的矿物质和维生素是重要的。提供一些无限制的实例，生物可利用形式可包括形式如易溶于水的盐、养殖生物可吸收的漂浮粒(floating pellet)、和能够释放恒量的维生素和/或矿物质至水生环境中用于养殖生物、浮游植物和/或细菌的消耗和同化的缓释形式等。另外，一些矿物质能够提供水中的缓冲效果以维持水或水生环境的pH在一定范围。例如，矿物质可包括能够溶解在弱酸介质以使水生环境的pH减少的碱金属离子的蓄存库(reservoir)，更多的碱金属离子溶解至来自矿物质的水生环境中以使pH维持在一定范围内。pH变化可归因于溶解的二氧化碳的变化，其来自日间的光合作用和夜间的呼吸作用。这种缓冲效果对减少养殖生物的应力(stress)水平是有用的。
[0101] 因此，本发明的一些实施方案中，所述方法可进一步包括提供至少一种矿物质和/或维生素的步骤，其中所述至少一种矿物质和/或维生素为适合于使得至少一种养殖生物、浮游植物和/或细菌生长的生物可利用形式。所述至少一种矿物质和/或维生素可以适合于使得至少一种养殖生物、浮游植物和/或细菌生长的逐渐增加的量来提供。所述至少一种矿物质可以适合于维持水生环境的pH在约7.5至约8.5之间的量来提供。可跨越一个预定时期的至少部分来提供所述至少一种矿物质。优选地，可跨越至少两个预定时期来提供所述至少一种矿物质，更优选地，跨越第一、第二和第三预定时期提供所述至少一种矿物质。
[0102] 有利的或无毒的浮游植物包括一些绿藻和硅藻物种，其对养殖生物是高度有营养的。根据环境不同的水生环境可包括不同物种的绿藻和硅藻。因此，本发明的一些实施方案中，使得生长的浮游植物可包括至少一种绿藻和/或至少一种硅藻物种。
[0103] 细菌的一些物种可对养殖生物是益生的，意味着它们赋予宿主(host)(其为养殖生物)改进的健康和生长。这种益生菌可作为活微生物饲料增补剂投与，通过其肠道微生物菌群与由微生物增补剂生产的酶和维生素的平衡的改进而有利于养殖生物。这些细菌还可定殖环境，即水相和土相，除了提高对疾病的防护以外还抑制其病原体生长。它们还在有机物中的分解中起重要作用。
[0104] 因此，本发明的实施方案中，添加的细菌和/或使得生长的细菌的至少一种可包括对至少一种养殖生物益生的细菌的至少一个物种。
[0105] 水产养殖生产更改水生物化学，增加水生环境中的有机物和含氮化合物：
[0106] ·喂食增加有机物和氮浓度。
[0107] ·虾产生有机物(粪便、未吃的饲料、蜕壳)，分别由鱼鳃和粪便分泌的氨和尿素。
[0108] ·天然食物、浮游植物和浮游动物的增加，其用作虾食物的额外来源，而且贡献于池塘的有机物。
[0109] 由于池塘内有机物的分解需要氧气并释放含氮化合物，耗氧量和含氮化合物的浓度二者相对于放养强度(stocking intensity)而增加。
[0110] 微生物如细菌和浮游植物影响水中营养素循环和土壤界面，并间接地影响对水产养殖生产重要的水质参数和其稳定性。当水产养殖场操作时，即喂食的输入、虾新陈代谢等等，池塘中硫、硅、磷和氮的生物化学循环非常不平衡。
[0111] 其中，氮循环是决定性的。氮循环是重要的，这是因为其中涉及许多生物且水产养殖活性强烈地更改它。池塘环境中含氮化合物的水平太高对养殖生物例如虾是有毒的。
[0112] 氮循环受浮游植物、细菌和养殖生物的生物化学活性的影响。这些在水中通过它们的生物活性而上调和下调的氮化合物浓度如图1所示：
[0113] ·氨化作用是将有机物(未吃的饲料、粪便、死亡的浮游植物、蜕壳)转化为氨气(NH4)，且其是由异养细菌在需氧和厌氧条件下进行。异养细菌(Heterotrophic bacteria)(以下称益生菌)将有机物分解为氨，减少生物耗氧量，因此防止将引发不同类型的细菌的硫化氢(H2S)生产的厌氧条件。
[0114] ·硝化作用是各自在需氧条件下由硝化细菌、亚硝化单胞菌、硝化菌物种将氨转化为亚硝酸盐(NO2)，然后转化为硝酸盐(NO3)。氨和亚硝酸盐在一定水平是有毒的。
[0115] ·氨和硝酸盐由浮游植物的同化作用减少含氮化合物的毒性。浮游植物光合作用的活性减少水中CO2浓度，在日间增加pH，同时在夜间呼吸作用产生相反效果。维持浮游植物的适当水华(丰盈度和物种)平衡池塘水pH和水温。
[0117] ·大气氮由蓝绿藻固定。该群组在氮循环中起关键作用，但它们在水产养殖系统中是避免的，这是因为它们的有毒化合物的产生和对鱼肉的异味引发。
[0118] 水生环境中的有机物源于生物自身和死亡的这些生物的分泌。水产养殖中，所提供的饲料还直接地通过未吃的饲料或间接地通过养殖生物的增加分泌将有机物添加至水中。当在强化的水产养殖方法中添加大量饲料时尤其如此。有机物的分解将含氮化合物和二氧化碳释放至水生环境中。含氮化合物特别地可达到不期望水平或浓度，其对养殖生物是危险的。
[0119] 浮游植物和一些物种的细菌能够吸收含氮化合物和/或将它们转化为低毒或无毒形式。然而，氨或硝酸盐通过浮游植物的同化作用低。因此，传统的虾养殖中，优选非常低的放养密度以避免上述任何问题。本发明者们已惊人地发现，(我们没有发现硝化细菌维持低的氨和硝酸盐，这在本领域是常识，但我们可操控它们的生长(以及氮循环)来维持含氮化合物的低浓度)，通过维持有助于它们生长的条件，硝化细菌能够维持水生环境中的硝酸盐在低浓度以提供养殖生物的健康条件。
[0120] 图1示出水生环境中的氮循环。典型地通过需氧细菌和厌氧细菌二者，氨化作用时有机物的分解将氨释放至水中。随着水中有机物的增加，一些自然发生的厌氧细菌是有害的且可生长至变得主要。其中的一些细菌对于养殖生物是致病的。然而，一些异养的(需氧和/或兼性厌氧)细菌也能够将有机物分解为氨。然而这些细菌不会大量地自然存在，本发明者们已惊人地发现，通过添加充足的数量并维持有助于它们生长的条件，这些细菌能够取代致病细菌并维持养殖生物的健康条件。接下来由有机物分解而生成的氮可由一些细菌如亚硝化单胞菌和硝化菌除去，其分别能够将氨转化为亚硝酸盐，将亚硝酸盐转化为硝酸盐。硝酸盐可由浮游植物同化，但如果以太大的量还可为不期望的，因为它们可促进有害浮游植物如蓝绿藻的生长。因此反硝化细菌对于将硝酸盐转化为无毒氮是重要的。本发明者们已发现，本发明的方法在水产养殖生产的过程中操控生物的这些群组，对于维持良好的水质，甚至对于高密度的养殖生物的维持良好的水质是惊人地有效。特别地，本发明的方法操控细菌的群组如硝化细菌、反硝化细菌和/或异养的(需氧和/或兼性厌氧)细菌，以使这种细菌的充足种群与所提供的有机物的增加平行生长，因此与所得的含氮化合物的增加平行。然后这些细菌的种群能够协同工作以维持在养殖生物健康生长和发展的安全且所需水平的浓度。特别地，本发明者们已发现当使用本发明的方法时，硝化细菌和异养的(需氧和兼性厌氧)细菌能够协同工作以减少含氮化合物的浓度。
[0121] 因此，本发明的一些实施方案中，使得生长的浮游植物的至少一种、添加的细菌和/或使得生长的细菌能够维持水生环境中的氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对至少一种养殖生物无毒的水平。优选地，添加的细菌和/或使得生长的细菌的至少一种能够维持水生环境中的氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对至少一种养殖生物无毒的水平。
[0122] 本发明的一些实施方案中，使得生长的细菌可包括硝化细菌的至少一个物种。
[0123] 本发明的一些实施方案中，添加的细菌和/或使得生长的细菌的至少一种可包括反硝化细菌的至少一个物种。
[0124] 本发明的一些实施方案中，添加的细菌和/或使得生长的细菌的至少一种可包括需氧细菌和/或兼性厌氧细菌的至少一个物种。
[0125] 进一步地，其它营养素如镁、钙、钠和钾也是至关重要的，且密集生产还可引发水/土壤中矿物质缺乏，这归因于池塘中这些矿物质有限数量的存在。因此养殖生物为满足其健康生长的需求的摄取将减少这些必需矿物质的可用性。本发明的方法以生物可利用形式提供这些必需矿物质以使养殖生物在密集水产养殖中健康生长。这些必需矿物质的提供还有助于维持稳定的水环境。
[0126] 因此，本发明的一些实施方案中，提供的至少一种浮游植物营养素包括以适合于生长对所述的至少一种养殖生物不是有毒的或致病的浮游植物的形式和量的钙、镁、钾和钠。
[0127] 本发明依赖四个概念以管理生物及它们在池塘中的生物化学过程以使系统平衡：
[0128] ·浮游植物(N:P比)：
[0129] N:P指水中氮和磷之间的浓度关系。浮游植物群组适应用不同的氮和磷需求来生长，因此通过调节该比，本发明者们能够管理特定的浮游植物生长，而不添加任何浮游植物至水中。
[0130] 通过控制浮游植物营养素的需求、主要是氮和磷来促进特定浮游植物群组的生长。还供给其它重要的营养素如钙、镁、钾、钠等等。
[0131] 这些群组可为有利的(绿藻、硅藻)或有害的(蓝绿藻、沟鞭藻门)。本发明平衡N:P比，将其设定在约16-20，促进有利的浮游植物的生长如绿藻和硅藻。该N:P比对于有害的浮游植物如蓝绿藻可能不是最佳的，从以下的近似指导来看其可能需要较高的N:P比：
[0132]种类 N:P
氮固定(蓝绿)42-125
绿 ～30
硅藻 ～10
红藻 ～10
沟鞭藻纲 ～12
氮固定(蓝绿)42-125
绿 ～30
硅藻 ～10
红藻 ～10
沟鞭藻纲 ～12
[0133] 有利的浮游植物的生长稳定水质(pH、温度、含氮化合物)并促进天然食物的生产，虾的高营养素。
[0134] ·矿物质：
[0135] 本发明提供可溶解(生物可利用)形式的必需矿物质和离子至池塘水中以使鱼/虾通过鳃、鳞和其它膜直接从水中吸收。这将减轻池塘和虾中的矿物质缺乏，且这可平衡水中的酸碱。
[0136] ·益生菌(C:N比)：
[0137] 细菌使用氮、有机物作为能量来源，从而减少其在水中的浓度并作为生物除污剂(bioremediator)。为确保持续的生物除污，添加外部碳源(糖蜜)以促进细菌的生长和性能。待添加的碳源的量根据水中氮浓度和确保适合的C:N比来计算。
[0138] 本发明中，供给高性能益生菌(异养的细菌)以分解水柱和池塘底部中的有机物，并供给促进它们的生长的营养素和/或微量营养素。即使在低气条件下，需氧和兼性厌氧细菌及微量营养素有效地降解池塘底部的有机物。
[0139] 总体来看，细菌的活性减少含氮化合物毒性并避免引发有毒的硫化氢生产的厌氧条件。其有助于恢复浮游植物顺次死亡(die-off)之后的需氧条件(死亡的浮游植物为其降解需要氧气的有机物)，提高减少有毒的含氮化合物的硝化作用，并促进使得较多底栖生物的干净的底部环境。
[0140] 持续的益生菌添加通过在水柱、池塘底部和虾消化道中胜出它们的生长而抑制致病细菌爆发。
[0141] ·ORP：
[0142] 硝化细菌需要需氧条件和必需营养素以生长和表现。本发明为硝化细菌提供营养素且其促进具有在+100mV和+350mV之间的高ORP(氧化还原电位)的系统。ORP值高与氧化需氧条件有关，其有助于硝化作用、有机物降解和生物除磷。
[0144] 本发明还提供促进硝化细菌生长的必需营养素。
[0145] 本发明调节上述生物化学反应并涉及以最小化源于水中高有机物浓度的毒性效应的生物。
[0146] 将营养素供给比如氮磷比(N:P)或碳氮比(C:N)用于本发明的方法中以决定营养素的提供量，从而控制浮游植物和细菌的生长。这些比指这些元素所需的相对原子丰盈度且由熟练的水产养殖者熟知。作为实例，磷和氮浓度可由标准化学法来计算，包括从水生环境中所取的水样品中存在的全部含磷和含氮化合物。然后与所需的N:P比相比较，并可提供含氮和/或含磷浮游植物营养素的适合量。类似地，实现一定的C:N比所需的碳浓度通过将氮浓度乘以C:N比来计算，且实现所述碳浓度所需的碳源的质量由用于水产养殖的水生环境的体积和存在于所用碳源的生物可利用碳的量来计算。碳典型地用于促进细菌的生长，因此碳源应提供细菌生物可利用的含碳化合物。适合的碳源可为任何无毒的含碳能量来源如糖蜜和粗糖(jaggery)，但不局限于此。熟练的水产养殖者能够根据单位碳源的可利用碳的浓度来调整所用碳源的量。
[0147] 不同的N:P比可促进浮游植物的不同群组的生长，且类似地不同的C:N比可促进细菌的不同群组的生长。本发明者们已发现本发明的方法惊人地有效于通过维持一定范围的N:P比和C:N比来促进浮游植物和细菌所需群组的生长。低至10的N:P值引发有害的浮游植物的生长。过高或过低值引发有害的浮游植物的生长且本发明平衡其在约16-20。
[0148] 特别地，本发明的一些实施方案中，可以适合于维持水生环境中的N:P比在约16至约20之间的量来提供至少一种浮游植物营养素。优选地，跨越至少一个预定时期，可维持N:P比在该范围内。更优选地，跨越第一、第二和第三预定时期，可维持N:P比在该范围内。
[0149] 本发明的一些实施方案中，可以适合于维持适宜细菌生长的水生环境中的C:N比的量来提供至少一种细菌营养素，该细菌对至少一种养殖生物无毒。一些实施方案中，可以适合于维持适宜细菌生长的水生环境中的C:N比的量来提供至少一种细菌营养素，该细菌能够维持水生环境中氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对至少一种养殖生物无毒的水平。根据这些实施方案的任一个，C:N比可在约6至约10之间。优选地，跨越至少一个预定时期，可维持C:N比在该范围内。更优选地，跨越第一、第二和第三预定时期，可维持C:N比在该范围内。根据这些实施方案的任一，提供的至少一种细菌营养素可包括至少一种碳源。适合的碳源可为任何无毒的碳源，如糖蜜或粗糖(jaggery)，但不局限于此。
[0150] 本发明的一些实施方案中，以适合于维持水生环境中的氧化还原电位(ORP)的量在约+100mV至约+350mV之间来提供至少一种细菌营养素。本发明者们已发现这可帮助促进所需细菌的生长。特别地，维持ORP在该范围内可提高硝化作用，减少有机物降解所需的耗氧量并抑制硫化氢生产。
[0151] 除了上述细菌营养素之外，细菌的所需群组为健康生长可需要进一步的微量营养素。因此，本发明的一些实施方案中，提供的至少一种细菌营养素可包括以适合于生长对至少一种养殖生物不是有毒的或致病的细菌的形式和量的微量营养素。一些实施方案中，提供的细菌营养素包括以适合于生长能够维持水生环境中氨和/或亚硝酸盐和/或硝酸盐的浓度在对至少一种养殖生物无毒的水平的细菌的形式和量的微量营养素。
[0152] 本发明的一些实施方案中，水生环境可包括水相且还可包括池塘中的土相，且可进一步包括有机物的任何层和/或与水相相通的流体中的任何孔腔。
[0153] 本发明可包括相当于第一、第二和第三预定时期的三相(phase)。例如，本发明的一些实施方案可包括以下相：
[0154] ·浮游植物相：(也称作第一预定时期)
[0155] 生产阶段：例如，培养日(day of culture，DOC)1至DOC35-40。
[0156] 生物：光能自养的生物(浮游植物)占优势。
[0157] 水质：生产的初始阶段，有机物含量低，这是因为喂食率(feeding rates)不是非常高(小虾尺寸因此添加低饲料量至池塘)，主要具有无机物。
[0158] 浮游植物，其依赖无机物生长，归因于水施肥(供给的氮、磷和其它必需营养素)是丰盈的，且其使得天然食物的生长。该天然食物由浮游动物和其它高营养的底栖生物(提供虾额外食物)组成，在生产的初始阶段非常重要。平衡的浮游植物种群促进更稳定的环境及水质(pH、温度、氧气)。
[0159] ·浮游植物和益生菌相：(也称作第二预定时期)
[0160] 生产阶段：例如，DOC35-40至DOC70-75。
[0161] 生物：减少的光能自养的生物(浮游植物)和增加的化能自养的(硝化细菌)和异养的细菌。
[0162] 水质：有机物含量的增加正比于池塘中喂食率的增加。尺寸较大的虾需要更多饲料来生长，因此产生添加至喂食率增加的较多代谢废物(粪便、壳等等)，加强水的有机物含量。反之水环境需要由异养细菌将有机物降解至氨、且进一步由硝化细菌硝化作用为亚硝酸盐和硝酸盐的较高比率。在此阶段，浮游植物仍是丰富的，但比前一阶段的重要性弱。
[0163] ·益生菌相：(也称作第三预定时期)
[0164] 生产阶段：例如，DOC70-75至收获。
[0165] 生物：化能自养的(硝化细菌)和异养的细菌占优势。
[0166] 水质：非常高负荷的有机物(饲料、粪便、虾壳等等)被异养的细菌分解，同时硝化细菌将所得氨转化为无机氮(亚硝酸盐和硝酸盐)。
[0167] 上述相还可由通过能源来源分类生物的下表来表示：
[0168]
[0169] 自养生物为使用来自光(浮游植物)或无机化学反应(硝化细菌)的能量由简单的无机分子生产复杂有机化合物的生物。一些进一步的实例包括硝化细菌如亚硝化单胞菌属亚硝化单胞菌种和硝化菌硝化菌种、反硝化细菌和蓝绿藻。
[0170] 异养生物为无法固定碳并使用有机碳源的生物。一些实例为异养细菌或益生菌、浮游动物和养殖生物如虾。
[0171] 一些生物定义为兼养生物(mixotroph)，这是因为它们能像自养生物和异养生物一样作用。实例包括浮游植物和浮游动物的一些物种。
[0172] 本发明描述为兼养(mixotrophic)系统，这是因为所述系统使用并操控整个生产周期的自养生物(浮游植物和硝化细菌)和异养生物(细菌)。
[0173] 生产周期，从放养到收获，引发水中丰富的无机化合物向有机化合物的演替，其事实上平行于整个上述相中占优势的由自养细菌(浮游植物和硝化细菌)演替为异养细菌(益生菌)。
[0174] 惊人地，本发明者们发现根据本发明的方法操控自养生物和协同生长的异养生物的群组，可使得水产养殖池的生产率以安全的方式增加。
[0175] 本发明提供必需营养素以促进浮游植物、天然食物和细菌的生长，稳定水质并确保虾的营养素需求(供给营养素并促进天然食物的生长)。本发明还提供有益细菌(也称作益生菌)至池塘中，其分解有机物并创造干净环境。这些生物活性平衡水的生物的(天然食物、病原体的存在)、物理的(温度)和化学的(氧气、pH、有机物、氮等等)参数，以使得较高且较安全的水产养殖生产。
[0176] 浮游植物、益生菌，它们的生物化学和单独将它们施加至水产养殖的益处被科学界和水产养殖生产者们所熟知。然而，本发明的方法提供独特的规程以管理协同作用中的这些因素，提供管理浮游植物、细菌和水环境的能量和营养素。本发明促进高营养的天然食物(浮游动物、普利查特(polichaetes)等等)的生产，并通过控制水、土壤和养殖生物例如虾和鱼中的微生物区系来抑制病原体的爆发。本发明从而实现惊人的益处如：
[0177] -具有生态学平衡系统。
[0178] -最小化水质和土质(soil quality)的波动。
[0179] -减少养殖生物的应力。
[0180] -增加最佳承载能力(optimum carrying capacity)。
[0181] -通过改进养殖生物的生长率、FCR(饲料转化率)、存活率和日生长率来增加生产。
[0182] -归因于曝气管理和零水交换(Zero Water Exchange)而减少能量成本。
[0183] -减少饲料和化学化合物(如石灰、碘)成本。
[0184] -管理池塘土壤和沉淀物。
[0185] -改进水质和废水品质并最小化对环境的影响。
[0186] -最小化归因于疾病或低生产而失败的风险。
[0188] -全部经济成本和易于管理。
[0189] 本发明平衡水质以避免应力、疾病爆发或慢生长率，因此增加生产率、健康率、生长率和存活率。所有这些益处使得以安全的方式增加生产并减少饲料成本和能量成本。
[0190] 由上可知，可看到跨越组成生产周期的三个预定时期，水生环境中有机物的浓度增加，尤其当添加增加量的饲料时。在第一预定时期的生产初始，水生环境中的物质主要为无机的。到第三预定时期结束时，水生环境中的物质占优势的为本质上有机的。这种从无机物向有机物的转变可相当于从第一预定时期到第三预定时期占优势的浮游植物向细菌的转变。与这些转变一起，水生环境中还有向基本上化能自养生物和异养生物的转变。
[0191] 因此，本发明的一些实施方案中，第三预定时期存在于水生环境中的至少一种养殖生物、浮游植物和细菌基本上为化能自养和异养的。
[0192] 由于本发明的方法使用并操控整个生产周期的自养生物(浮游植物和硝化细菌)和异养生物(细菌)以提高生产品质和体积，本发明的方法已知为水产养殖的兼养方法或兼养系统。因此，出于本说明书的目的，本发明的方法可交换地称作“水产养殖的兼养方法”或“兼养系统”。
[0193] 本发明的方法能够减少水产养殖生产的曝气需求。出于本发明的目的，“曝气”主要指水生环境富集氧气且较通常地还可包括促进气体和水生环境之间的气体交换。例如，桨轮曝气机(paddlewheel aerator)有时用于池塘水产养殖以促进池塘水与大气之间的气体交换，过程中从水中除去二氧化碳并丰富水中氧气。
[0194] “曝气机”指用于给水生环境曝气的任何设备，且可为一种或多种单元和类型的适合单独使用或组合用于水产养殖的曝气设备。例如，曝气机可通过扩散或液压作用来工作。液压曝气机可包括例如喷流(cascade)、洒水车、喷射器或通过管道连接至泵的进气头，或可包括放置在或靠近水生环境的表面以混合水和大气的表面曝气机如简单的开式叶轮或离心泵。扩散型曝气设备可包括例如根型鼓风机、通风机、压缩机或通过多孔材料如孔管将空气泵入水生环境的隔膜泵。
[0195] 曝气机的实例包括桨曝气机、气旋曝气机、溶解氧调节器、文丘里氧合器、喷泉曝气机、空气注射器、管曝气机、长臂曝气机，圆形曝气机和气旋减速机为可商购的曝气机的实例。纯氧注射和氧扩散系统还逐渐用作曝气设备。这些可具有较高成本且有时可被保留为用作紧急曝气机以快速缓和低氧条件。曝气机可单独使用或与其它曝气机组合使用以满足水生环境中生物的耗氧量。
[0196] 然而，曝气机可为能量密集且昂贵的。水产养殖生产经常受限于用于给水生环境曝气的曝气量。为简单起见，对不同的养殖场根据已安装的用于给水生环境曝气的曝气机的马力(hp)数和每天使用曝气机的小时数来近似比较曝气量。可选地，基于标准曝气机的同等物如桨曝气机可通过比较水的氧含量的有效增加来计算。
[0197] 本发明的方法还可消除水产养殖中对水交换的需求。“水交换”指水产养殖中的习惯作法，将水从水生环境中排干(draining)或排出，并用较好品质的水代替排出的水，从而改进水生环境的水质。例如，在水源如河的旁边的一些水产养殖池中，差品质的水(例如，具有低溶解氧、高二氧化碳和/或高含氮化合物浓度)可从池塘排出至池塘的河下游，且来自池塘的上游的新鲜水可供给池塘，从而改进池塘的水质(较高溶解氧、二氧化碳和含氮化合物的健康浓度)。这种排出和代替水的周期已知为“水交换”还可有助于冲出过度水平的浮游植物，以减少营养素的浓度，并调整盐度。这是能源密集且可导致天然水源被差品质的水(具有高二氧化碳和含氮化合物，和/或低氧)污染。本发明的方法不包括水交换，这是因为维持或改进水生交换的品质不需要水交换。更具体地，在第一、第二和/或第三预定时期的至少一个期间内，所述方法可不必要地包括排出水生环境的水。然而，通过过度蒸发和/或水通过池塘壁渗漏至池塘外，水至水生环境的正常输入可为必要的，所述池塘在一些情况下为水可渗透的。水分丧失的这种补充是需要的，即使采用本发明的方法。
[0198] 因此，本发明的一些实施方案中，在第一、第二和/或第三预定时期的至少一个期间内，所述方法可不包括从水生环境中排出水。优选地，在第一、第二和/或第三预定时期的任一期间内，所述方法可不包括从水生环境中排出水。
[0199] 本发明的实施方案主要有关于至少一种养殖生物的水产养殖方法，其中所述养殖生物不是浮游植物或细菌。所述至少一种养殖生物可选自由鱼、甲壳动物、软体动物、海藻和/或无脊椎动物组成的组。例如，所述至少一种养殖生物可选自由罗非鱼、鲶鱼、遮目鱼、石斑鱼、澳洲肺鱼、鲤鱼、黑鱼、卡特拉斯鱼、鲟鱼、鳗鱼、鲻鱼、劳赫斯鱼、海鲈鱼、鲷鱼、篮子鱼(Rabbit fishes)、虾、明虾、蟹、龙虾、小龙虾、牡蛎、蛤蚌、贻贝、扇贝、地毯蛤、鲍鱼、海参、海胆组成的组。特别地，所述至少一种养殖生物可为鱼和/或虾。
[0200] 特别地，本发明的系统特别良好地适合于养鱼和/或虾。因此，剩余描述大多数指其中养殖生物为鱼和/或虾的实施方案。因此，应了解所述系统还良好地适合于养其它水生的养殖生物。
[0201] 水产养殖生产可经由生产周期进行，其取决于水产养殖所需的最终产品可具有所需生产周期长度。例如，所需生产周期长度可根据养殖生物的物种和它们的生长需求来变化。所述生产周期可起始于水生环境中幼态养殖生物的放养，例如虾的幼体或后期幼体。所述生产周期可结束于成年的养殖生物(grown farmed organism)的收获。然而，成年的养殖生物不一定是完全成熟的。所需生产周期长度还可根据收获时养殖生物所需的成熟度来变化。
[0202] 一些实施方案中，本发明的方法可进一步包括测定至少一种养殖生物的所需生产周期长度的步骤，且第一预定时期可为所需生产周期长度的约30％至约50％，且可开始于水生环境的放养；
[0203] 第二预定时期可为所需生产周期长度的约30％至约50％，且可开始于第一预定时期的结束并结束于第三预定时期的起始；和
[0204] 第三预定时期可为所需生产周期长度的约0％至约40％，且可开始于第二预定时期的结束并结束于至少一种养殖生物的收获。
[0205] 特别的实施方案中，第一预定时期可为所需生产周期长度的约30％至约40％，且可开始于水生环境的放养；
[0206] 第二预定时期可为所需生产周期长度的约30％至约40％，且可开始于第一预定时期的结束并结束于第三预定时期的起始；和
[0207] 第三预定时期可为所需生产周期长度的约30％至约40％，可开始于第二预定时期的结束并结束于至少一种养殖生物的收获。一些优选的实施方案中，三个预定周期可等长，即各为生产周期的三分之一。
[0208] 一些实施方案中，本发明的方法可指向于至少一种养殖生物的水产养殖方法，其中所述至少一种养殖生物包括虾，第一预定时期可在约35至约40天之间，第二预定时期可在约35至约40天之间，且所需生产周期长度中第三预定时期可为至少约5天且可结束于至少一种养殖生物的收获。
[0209] 出于本申请书的目的，“承载能力”指所给的水生环境中能够支持的养殖生物的量(以重量或数量表达)。承载能力受养殖场中因素的限制，通常为氧气，然后是氨和二氧化碳。
[0210] “放养密度”指每单位面积或体积容纳的养殖生物的重量或数量。放养密度取决于养殖生物及其对增加的过度拥挤的应力。
[0211] 因此，出于本发明的目的“放养”指在操作本发明中将一种或多种生物引入水生环境中。例如，本发明的方法可包括添加养殖生物的幼体或后期幼体至水生环境中的初始步骤，其可已经具有浮游植物和细菌。
[0212] 水生环境的放养可为每单位体积或面积的水生环境幼态养殖生物数量的放养密度。单位面积可根据水表面的面积。本发明允许惊人地高的放养密度。例如，本发明的一些实施方案可指向于包括虾的至少一种养殖生物的水产养殖方法，且可包括在第一预定时期开始时放养至少约200虾每平方米水生环境的步骤。特别地，一些实施方案可包括在第一预定时期起始时放养至少约300虾每平方米水生环境。
[0213] 饲料转化率或“FCR”指喂食给养殖生物以使得它们生长的饲料干重与养殖生物生长之后的增重之间的比。FCR测量饲料转化为鱼的效率—例如，FCR 2.8意味着生产1kg活鱼重量需要2.8kg饲料。不同物种的养殖生物具有不同的FCR，取决于所用的水产养殖方法。例如，罗非鱼可具有1.6至1.8的典型FCR。典型的虾养殖可具有约1.5以上的FCR。从以下提供的数据来看，本发明者们已惊人地发现与当使用传统方法时的1.59的平均FCR相比，通过使用本发明的方法，虾养殖得到1.29的平均FCR。这意味着与当使用传统方法的仅0.629倍相比，养殖的虾从放养到收获的质量增加平均为所提供的累积饲料的0.775倍。然而，本发明不限制于诸如这些的实施方案。改进FCR的相同效果适用于所有养殖生物。值会不同，但总有清晰的改进。
[0214] 因此，本发明的一些实施方案中，使用本发明的方法以使得养殖生物生长可增加养殖生物的质量为从第一预定时期的开始到第三预定时期结束所提供的至少一种额外饲料的质量的至少约0.7倍。
[0215] 对于传统的养殖技术，放养密度受限于上述问题。例如，在虾养殖中不可能以可持续的方式达到每平方米养殖场表面300-400后期幼体(PL)的放养密度，同样地高放养密度将引发易于失败和疾病的不稳定系统。
[0216] 惊人地，本发明者们已发现使用本发明的方法来操控水生环境(管理水质和土质)使得水产养殖中的更高放养密度。本发明者们已操控浮游植物和细菌的活性来平衡系统并安全地增加生产。
[0217] 从比较传统的水产养殖方法和本发明的方法的生产性能改进的以下数据可以看到，使用本发明的益处包括：增加的放养密度，增加的生长率，增加的生产，减少的FCR、减少的(或改进的)曝气成本等等，全部以可持续的方式。
[0218] 进一步地，本发明是独特的且为创造性的，在于其提供适用于任何物种的完整规程或养殖场细节以管理整个培养周期的池塘环境来增加生产率，并最小化在较高于通常水产养殖做法的放养密度且在减少成本时的疾病爆发。
[0219] 例如，在重要的虾养殖国家如泰国、印度或厄瓜多尔，优选的技术方法分别实现200、100和30后期幼体/每平方米的放养密度。使用本发明可放养大于200且典型地为约
300至约400后期幼体/每平方米。
300至约400后期幼体/每平方米。
[0220] 传统的水产养殖的养殖方法可包括具有浮游植物和细菌种群的水生环境。然而，不存在操控浮游植物和细菌种群的活性的规程。因此，熟练的水产养殖者不希望控制这些生物、浮游植物和细菌、它们的生物化学，从而操控它们以提高水产养殖生产的品质和体积。本公开提供新颖且创造性的水产养殖方法，其包括可通过调节这些生物从水中获得的能量和营养素来操控这些生物的种群的规程。
[0221] 本发明的其它方面中，提供能够进行根据本发明的任何方面的方法的水产养殖系统，所述系统包括：
[0222] (A)包括至少一种养殖生物、浮游植物和细菌的水生环境，和/或用于提供该环境的手段；
[0223] (B)用于提供至少一种浮游植物营养素至水生环境的至少一种浮游植物营养素提供手段；
[0224] (C)用于传感水生环境中至少一种浮游植物营养素的浓度的至少一种浮游植物营养素传感手段；
[0225] (D)用于提供至少一种细菌营养素至水生环境的至少一种细菌营养素提供手段；
[0226] (E)用于添加至少一种细菌至水生环境的至少一种细菌添加手段；和
[0227] (F)用于传感水生环境中至少一种细菌营养素的浓度的至少一种细菌营养素传感手段。
[0228] 为提供营养素和/或细菌的适合量，和/或维持营养素和/或细菌在一定浓度下，可使用的水产养殖系统可包括可操作地联合各种提供手段的各种传感手段。例如，可指示当应当向水提供进一步的营养素和/或细菌时的测定水中物质和/或生物的浓度的传感器或试验设备。所述系统可为手工的、自动的或半自动的，例如其可包括自动营养素分散装置和/或自动的采样系统和传感系统，如可在http://www.aquacultureequipment.co.uk和/或http://www.campbellsci.com.au/products和/或http://www.ysi.com/products.php购得的这些。然而，本发明不限制于这些实施方案，且包括其中水产养殖系统的全部或部分特征依赖于人工操作的实施方案。
[0229] 本发明的一些实施方案中，所述水产养殖系统可进一步包括：
[0230] (G)可操作地联合至少一种浮游植物营养素提供手段和/或至少一种浮游植物营养素传感手段的至少一种浮游植物营养素维持手段，以维持浮游植物营养素在适合浮游植物生长的浓度；和
[0231] (H)可操作地联合至少一种细菌营养素提供手段和/或至少一种细菌营养素传感手段的至少一种细菌营养素浓度维持手段，以维持细菌营养素在适合细菌生长的浓度，[0232] 其中在第一预定时期的期间内，使得浮游植物和细菌以大于1的浮游植物:细菌比来生长；
[0233] 在第二预定时期的期间内，使得浮游植物和细菌以第二预定浮游植物:细菌比来生长，其中所述第二预定浮游植物:细菌比低于第一预定浮游植物:细菌比；和
[0234] 在第三预定时期的期间内，使得浮游植物和细菌以第三预定浮游植物:细菌比来生长，
[0235] 其中所述第三预定浮游植物:细菌比低于所述第二预定浮游植物:细菌比。
[0236] 存在一些例子，其中甚至所需的浮游植物和细菌的过度生长可引发低氧衍生的有害情况。因此，本发明的一些实施方案中，所述水产养殖系统可进一步包括：
[0237] (I)用于传感使得生长的浮游植物的浓度的至少一种浮游植物传感手段；
[0238] (J)用于传感使得生长的细菌的浓度的至少一种细菌传感手段；
[0239] (K)可操作地联合至少一种浮游植物营养素提供手段和/或至少一种浮游植物传感手段的至少一种浮游植物营养素浓度维持手段，以防止当使得生长的浮游植物的浓度达到第一预定浓度时进一步提供浮游植物营养素，直到使得生长的浮游植物的浓度低于所述第一预定浓度；和
[0240] (L)可操作地联合至少一种细菌营养素提供手段和/或至少一种细菌传感手段的至少一种细菌营养素浓度维持手段，以防止当使得生长的细菌的浓度达到第二预定浓度时进一步提供细菌营养素和/或进一步添加细菌，直到使得生长的细菌的浓度低于所述第二预定浓度。所述第一和第二预定浓度可分别指示浮游植物和细菌的过度生长。
[0241] 细菌传感手段和浮游植物传感手段可包括水样品在能够计算和/或识别细菌和/或浮游植物的实验室和/或设备上的人工调查。例如，细菌传感手段可包括遗传分析装置如在http://www.springerlink.com/content/v5443m2823833888/中预想的那个。然而，大多数情况下，由于成本原因在宽范围内目前不太可能使用这种装置。
[0242] 常见的水产养殖做法中，浮游植物和细菌种群可不直接由用于计算浮游植物和细菌的浓度的设备来测量。反而，非直接手段可用于指示浮游植物和/或细菌的过度生长。例如，本发明的一些实施方案中，所述水产养殖系统可进一步包括获得水生环境的赛克板可见度读数的设备，和浮游植物营养素提供手段，其在水生环境的赛克板可见度小于约30cm时不再提供进一步的浮游植物营养素，且当水生环境的赛克板可见度增加至大于约30cm时可重新开始提供浮游植物营养素。
[0243] 水生环境中低溶解氧水平还可表明停止提供进一步的细菌营养素的需求。因此，本发明的一些实施方案中，至少一种细菌传感手段可包括用于测量水生环境中的溶解氧的设备，且当水生环境的溶解氧小于约3.5mg/L时，细菌营养素提供手段不再提供进一步的细菌营养素，且当水生环境的溶解氧增加至大于约3.5mg/L时，可重新开始提供细菌营养素。类似地，其它环境参数可指示停止、增加或减少提供的饲料和/或浮游植物营养素和/或细菌营养素的量的需求。适合于传感这些参数的传感器可例如在http://www.ysi.com/products.php、http://www.aquacultureequipment.co.uk和 /或 http://www.campbellsci.com.au/products找到的那些。
[0244] 实验例1
[0245] 生产性能和水质数据记录
[0246] 下表总结了传统虾养殖系统和使用本发明的方法的虾养殖之间的水产养殖生产性能的差异。
[0247] 表1
[0248]
[0249] *hp＝安装在池塘中的马力
[0250] 结果的以下讨论之后列出更详细的数据表。
[0251] ·放养密度的增加使得收获更多虾体积而不影响存活率。数据示出当执行本发明的方法时，不仅存活率改进，且安装的每马力曝气机收获较多的虾体积(＝能量节约)。
[0252] ·改进曝气管理，这是因为以安全的方式使用相同的曝气可生产更多虾体积，或生产相同的体积可减少安装曝气的量(hp)，因此降低能量成本。
[0253] ·基于安装的每马力，使用本发明的方法可给出较多的饲料体积(kg)。这意味着系统平衡且使得较多的有机物在系统中而不影响虾的健康，这是因为我们维持了良好的水质。在较少的培养日内平均体重也较大。
[0254] ·FCR减少且平均日生长率(g/天)增加，这是因为水质不会减慢虾的生长。健康的虾将较好地代谢饲料因此它们将生长得较好，改进饲料转化率(FCR)。
[0255] 水质和土质管理是养殖的重要部分，因此还示出水质数据以提供系统管理的视图。
[0256] 池塘E5、E6、E7和E8(传统的虾养殖系统)
[0257] ·pH为对数函数，意味着单位增加或减少为十倍变化。因此在生产周期内不稳定的pH(如传统的虾养殖的数据中所示出的那个)导致虾的应力，因此减少生产率且可引发疾病爆发。
[0258] ·如数据中所示的氨峰引起对虾的应力而减少生产率并导致疾病爆发。
[0259] ·有机物增加应该是渐进的。如池塘E5和E6的突然增加是因为不平衡的系统，其中累积有机物且这需要高耗氧量。可创造厌氧区域而导致对虾的健康有全面有害效果的毒气形成。
[0260] 池塘D1、D6、D10、D4和D5(兼养虾养殖系统)
[0262] ·数据示出氨如何总是维持在低水平，这是因为持续的硝化作用和浮游植物的氨去除。亚硝酸盐平行于有机物从放养至收获的增加而逐渐地增加。氨水平接近零不意味着不存在氨，但这是归因于给出氨结果接近于零的氨测量方法(同样地表中氨值为零不意味着没有氨，而是为低浓度)。氨对于硝化细菌的生长和将其转化为亚硝酸盐和硝酸盐总是必需的。
[0263] ·赛克板可见度的减少与放养开始时浮游植物的水华有关。然后其缓慢稳定，同时有机物归因于饲料的增加体积而轻微地累积。
[0264] 下表提供水产养殖生产表现的较详细数据(总产量(＝收获kg)、FCR、存活率(SR，％)、"日饲料vs.安装的马力"和"给出的饲料总量vs.安装的马力")和传统虾养殖系统中和使用本发明的方法的虾养殖场中的水质。
[0265]
[0266]
[0267]
[0268]
[0269]
[0270] 表6
[0271]
[0272]
[0273]
[0274]
[0275]
[0276] 实施例2
[0277] 比较使用常规虾养殖方法的养殖场与使用本发明的(兼养)方法的等量养殖场的3.1MT虾产量的经济分析。
[0278] 基本信息
[0279] ·生产体积等于3.1MT。
[0280] ·饲料成本等于1,24SGD/kg。
[0281] ·FCR＝1.59vs.1.29(常规vs.兼养)。
[0282] ·培养85天(DOC)。
[0283] ·总池塘面积等于1.6ha。
[0284] 撒石灰信息：
[0285] ·在200kg/ha下施用3x/周。
[0286] ·石灰成本为0.124SGD/kg。(兼养系统不使用石灰)。
[0287] 传统的水产养殖方法经常包括施加钙的各种酸中和化合物或钙和镁至水产养殖池的步骤，例如在用水填满它之前。这已知为“撒石灰(liming)”且具有三个重要的益处：1)撒石灰可提高施肥的效果。2)撒石灰有助于防止pH的宽范围摇摆。3)撒石灰还添加钙和镁，其对养殖生物的适当发展是重要的。材料如农业石灰石、碱性渣、熟石灰、生石灰和液体石灰已用于石灰池中。石灰材料可包括钙和镁的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物和氧化物盐的一种或多种。然而，从以上数据可看到，通常需要多个应用且可为昂贵的。本发明使得通过平衡pH并操控环境以致不需要撒石灰的操作来降低水产养殖池的成本。
[0288] 能量成本信息：
[0289] ·能量成本0.124SGD/kWh。
[0290] 曝气：
[0291] ·操作小时/日＝8
[0292] ·操作天数＝85
[0293] ·两种情况下的电动机效率80％。
[0294] ·常规系统：安装12hp(266kg/hp；来自性能表)
[0295] ·兼养系统：安装5hp(677kg/hp，来自性能表)。
[0296] 泵
[0297] ·两种情况下80％效率的2hp泵。
[0298] ·操作小时/日＝4(常规系统)。
[0299] ·操作小时/日＝0.5(兼养系统，零水交换，仅蒸发补给)。
[0300] 曝气和水交换也是水产养殖生产的能量成本的重要贡献者，尤其是在能量成本高的水产养殖地点。本发明的方法操控环境以使对于给定量的生产有更低的曝气需求。上述数据示出当传统的虾养殖场采用本发明的方法时，性能改进(表达为"每安装马力收获的虾体积(kg)"和"每安装马力的日饲料体积(kg)")。通过该数据可看到使用相同的曝气机的安装马力，我们可使每安装马力的生产量从266kg成三倍至677kg。
[0301] 本发明的方法中也不需要水交换，尽管应当补给从水生环境中蒸发的水。因此不需要操作水泵以从水产养殖池中排干或排出水，并在下一阶段的水产养殖进行之前重填排干的水产养殖池，可实现进一步的能量和操作成本节约。
[0302] 图2中比较各种养殖场的生产成本，示出对于3.1MT的虾，喂食、撒石灰曝气、和水交换/水泵的较低成本导致总节约为大约SGD 3232。
[0303] 本文要求保护的主题不限制于解决任何缺点或仅在如上所述那些的环境下操作的实施方案。当然，该背景仅提供用于说明本文所描述的一些实施方案可被实践的示例性技术领域。本说明书中提及的参考文献是为方便起见以参考文献列表的形式列出，并添加至实施例的末尾。这些参考文献在此通过参考引入全部内容。
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