《Aquaculture, Fish and Fisheries》：A Systematic Review of Biofloc Technology and Periphyton in Giant Freshwater Prawn (Macrobrachium rosenbergii) Aquaculture
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本综述聚焦水产养殖可持续发展的两大前沿技术——生物絮团技术与附生生物系统，系统评估了二者在罗氏沼虾养殖中应用的效果。通过梳理近20年的研究，文章比较了两种技术在生长性能、水质调控、饲料利用等方面的优劣势，并首次提出“育苗期用生物絮团技术，养成期用附生生物”的整合策略。文章展望了物联网、人工智能等先进技术赋能水产养殖的未来方向，为从业者和研究者提供了兼具理论深度与实践价值的决策参考。
随着全球人口增长和对水产品需求的持续上升，水产养殖业正面临着如何在有限的土地和水资源条件下，实现可持续、高产出的严峻挑战。传统的养殖方式常常伴随着水质恶化、饲料依赖性强、成本高昂以及存活率波动等问题。在这一背景下，生物絮团技术与附生生物养殖系统，作为两种环境友好型水产养殖策略，展现出了巨大的应用潜力，尤其在具有重要经济价值的罗氏沼虾养殖领域。
生物絮团技术是一种通过调控水体中碳氮比，促进异养和自养微生物大量繁殖，形成悬浮絮状物（生物絮团）的技术。这些生物絮团能够高效地将养殖水体中的残饵、粪便等废物转化为富含蛋白质的天然饵料，被养殖对象摄食，同时还能吸收氨氮、亚硝酸盐等有害物质，起到净化水质、减少换水量的作用。研究表明，在罗氏沼虾育苗阶段，生物絮团技术可将存活率提升至平均75.10%。其作用机理涉及多种微生物转化途径，包括光能自养、化能自养和异养等。例如，异养微生物在高碳氮比条件下，能快速同化氨氮，将其转化为自身菌体蛋白；而化能自养菌则将氨氮逐步氧化为硝酸盐。常用的有机碳源包括糖蜜、葡萄糖等，对于罗氏沼虾，维持碳氮比在10:1至20:1之间，特别是20:1时，通常能获得最佳的水质和生长表现。
与之相对的附生生物系统，则依赖于在水体中设置竹竿、绳索、人工基质等附着基，让藻类、细菌、原生动物等微生物自然附着并形成一层生物膜，即附生生物。这层生物膜本身就是罗氏沼虾喜食的天然饵料，可以有效降低对人工配合饲料的依赖。同时，附生生物群落通过自身的生命活动，也能吸收水体的氮、磷等营养盐，并通过增强硝化作用等过程改善水质，提高水体透明度。在罗氏沼虾的养成阶段，附生生物系统实现了平均65.90%的存活率。
虽然两者都旨在实现营养物循环利用和提供天然饵料，但它们在机制和应用上存在显著差异。生物絮团技术依赖高强度曝气维持絮团悬浮和溶解氧，无需物理基质，适用于封闭或循环水等高密度养殖系统，但能耗和运行成本相对较高。附生生物系统则依靠基质，对曝气需求较低，更适用于池塘等半集约化养殖模式，其运营成本更具优势。从物种适应性看，生物絮团技术更适合能摄食悬浮颗粒物的种类，如罗氏沼虾、南美白对虾、罗非鱼等；而附生生物系统则对刮食性、滤食性生物如某些鲤科鱼类、螺类等尤为有利。
文献计量分析显示，从2005年到2024年，围绕生物絮团技术和附生生物在罗氏沼虾养殖中的应用研究呈现出明显的增长趋势，这反映了学界和产业界对这两种可持续技术的兴趣与日俱增。本综述基于PRISMA框架，对Scopus和PubMed数据库中相关文献进行了系统检索与分析，最终纳入了40项研究进行深入比较。
研究发现，两种技术对罗氏沼虾的生产性能均有积极影响，但各有侧重。生物絮团技术在育苗阶段展现出更高的存活率优势，而附生生物在养成阶段有助于稳定生产。在饲料利用方面，生物絮团系统通过将废弃物转化为饵料，提高了饲料转化效率；附生生物则直接提供了替代饲料，降低了饲料成本。水质参数上，两者都能有效调控氨氮、亚硝酸盐水平，但通过不同的微生物群落和物理化学途径实现。
基于现有证据，本综述提出了一种创新的整合应用策略：在罗氏沼虾养殖的早期、高密度育苗阶段采用生物絮团技术，以利用其高存活率和高效废物转化优势；在后期养成阶段转向或结合附生生物系统，以降低饲料成本，并进一步促进水质稳定和生态平衡。这种分阶段、协同应用的模式，有望为养殖者提供一条兼顾生产效率、经济效益和环境可持续性的新路径。
展望未来，生物絮团技术与附生生物系统的进一步发展，离不开与物联网、人工智能、大数据、传感器网络、机器人自动化等前沿技术的深度融合。这些技术可以实现对水体关键参数、微生物群落动态、养殖生物行为的实时监控与智能调控，从而极大提升系统的精准性、稳定性和生产效率。此外，继续探索优化碳源类型、碳氮比、基质材料与布置方式等关键操作参数，以及深入研究两种系统内部复杂的微生物互作机制，将是推动该领域持续进步的重要方向。总体而言，通过科学整合与技术创新，生物絮团技术和附生生物系统有望为全球罗氏沼虾乃至更广泛的水产养殖业，迈向更高效、更环保、更可持续的未来奠定坚实基础。
