凡纳滨对虾作为我国最重要的对虾养殖品种,已有20多年的养殖历史,养殖量占我国对虾养殖量的70%以上。当前,池塘养殖、高位池养殖等凡纳滨对虾养殖模式主要通过换水方式进行水质更新,大多不经处理直接排放,不仅浪费大量水资源,还对环境造成一定的污染。为解决上述问题,探索出循环水养殖模式(Recirculating aquaculture systems,RAS),能够将系统每天换水量降到10%,被认为是一种环境友好的水产养殖模式,但RAS投资、运营成本及技术要求相对较高,大面积推广难度较大。生物絮团技术(Biofloc technology,BFT)通过添加有机碳源,调节C/N比,提高水中异养细菌数量,利用微生物将水体中的无机氮转化为自身成分,絮体被对虾二次摄食,达到调控水质、促进营养物质循环、降低饲料系数的目的,该技术虽然换水量较小,但是也存在技术操作和管理过程较为复杂等问题。针对上述问题,在充分研究凡纳滨对虾生活习性、养殖池空间布局和养殖池微生态的基础上,提出一种高密度对虾内循环养殖技术,将基质内置,从而实现凡纳滨对虾养殖池集对虾养殖合水质净化与一体。具有投入和运行费用低,高密度、产出高,防止外源致病菌侵入,减少对虾发病率等优点。本研究采用珊瑚骨(4%V/V)作为生物膜载体,利用海水素配制人工海水,构建了盐度为5‰和15‰的两个凡纳滨对虾内循环养殖系统,研究了养水和养殖两个阶段的水质变化情况;采用高通量测序对运行过程中的微生物群落结构与多样性进行分析,探究其优势菌种与环境因子间的关系;设计了一个1000立方米水体的内循环养殖系统。得到的主要结论如下:(1)在养水阶段,通过投加硝化细菌制剂、氯化铵和亚硝酸钠,提高养殖系统珊瑚骨基质的生物膜生长过程,向海水系统和淡水系统投加碳酸氢铵使氨氮初始浓度分别为2mg/L和5mg/L,海水系统的氨氮浓度经过2天降低至检测不出,亚硝氮浓度经过8天降低至检测不出;淡水系统的氨氮浓度经过4天降低为检测不出,亚硝氮浓度经过13天降低至检测不出。(2)在养殖过程中,海水和淡水两个养殖系统氨氮浓度始终在0.1mg/L以下,海水系统运行全程的氨氮平均浓度为0.04±0.08mg/L,淡水系统运行全程的氨氮平均浓度为0.016±0.08mg/L;亚硝酸盐氮浓度在养殖阶段前65天没有大幅度波动变化,海水系统运行前期的亚硝氮平均浓度为0.13mg±0.04/L,淡水系统运行前期的亚硝氮平均浓度为0.063±0.03mg/L;在65天后,两个系统的亚硝氮浓度有了不同程度升高,最终海水和淡水养殖系统中亚硝氮浓度分别达到了运行过程中的最高值(3.43mg/L和0.52mg/L)。(3)采用高通量测序方法分析了养殖前期和后期珊瑚骨生物膜群落组成。通过Alpha多样性的分析,发现随着内循环养殖系统的运行,系统微生物种类以及丰度的显著增加。运行前期生物膜主要为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门,分别占海水系统和淡水系统菌群的89.95%和90.45%;在系统运行末期,生物膜组成为变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门和疣微菌门,占海水系统和淡水系统的92.6%和90.46%。海水内循环系统和淡水内循环系统运行全程一共检测出227个属。在系统运行前期,海水系统和淡水系统中丰度最高的菌属分别为Muricauda和unclassified_f__Flavobacteriaceae;而在系统运行后期,海水系统和淡水系统生物膜丰度最高的菌属均为Fusibacter,占比分别为22.30%和24.19%。(4)在海水系统和淡水系统的运行前期与末期均检测出具有硝化功能的细菌菌属,海水系统和淡水系统均检测出亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),在海水系统运行末期检测出亚硝化球菌属(Nitrosococcus)、硝化球菌属(Nitrococcus)和红假单胞菌属(Pseudomonas),分别占海水系统珊瑚骨表面微生物总体的0.93%、0.03%和3.32%;在淡水系统运行末期检测出硝化杆菌(Nitrobacter),占淡水系统珊瑚骨表面微生物总数的0.70%。(5)设计了一个1000m3的内循环养殖系统,养殖系统占地2010㎡,主要由蓄水池、标苗池、养殖池、物料间以及水质分析室组成,所需基础建设总成本为56.85万元,其每个养殖周期的运行成本为17.29万元。