面对土地和水的短缺和竞争，水产养殖的可持续性将不得不依靠垂直发展，通过改善生产环境、提高生产力和提高水产养殖技术。生物定位技术已成为可持续水产养殖的新替代品，有助于实现粮农组织与粮食安全相关的可持续发展目标。自20世纪90年代初以来，人们对BFT在水产养殖中的发展和应用进行了广泛的研究，重点是对虾养殖。超过40%的水产养殖BFT出版物是针对养虾的。因此，我坚信，关于BFT在对虾养殖中的应用所积累的知识和所获得的经验，特别是在过去10年（2010-2020年）中，现在非常值得批判性的回顾和分析。这篇综述总结了关于BFT在不同海虾和淡水对虾养殖中的应用的最新知识。
重点是影响BFT系统中虾生产的因素，基于生物位置的虾养殖与其他水产养殖物种的整合，生物位置作为养殖虾和对虾的天然食物或饲料成分的营养价值，BFT在不同饲养阶段的应用，生物块作为一种天然益生菌的用途及其对虾的健康和生理功能的影响，基于BFT的虾养殖的经济考虑和商业应用，以及生物块系统中养虾面临的主要挑战。
介绍
面对土地和水等粮食生产所需的自然资源稀缺，养活不断增长的人口是一项严峻的挑战，预计到2050年将达到96亿。水产养殖已成为许多国家理想的食品生产选择。可持续水产养殖发展有助于实现不同的粮农组织可持续发展目标，包括可持续发展目标1（消除贫困）、可持续发展目标2（消除饥饿、实现粮食安全、改善营养和促进可持续农业），可持续发展目标8（促进包容性和可持续的经济增长、就业和人人有体面工作）和可持续发展目标14（保护和可持续利用海洋和海洋资源促进可持续发展）（粮农组织，2017年）。由于土地和水资源短缺，水产养殖的可持续性可能取决于改善生产环境、提高生产力、提高水产养殖技术和降低生产成本。
生物絮凝技术（BFT）被认为是一种可持续的水产养殖系统。自20世纪70年代初以来，BFT的概念就得到了认可。然而，自20世纪90年代初以来，人们对BFT的开发和应用进行了广泛的研究，取得了令人鼓舞的结果。根据国家农业图书馆词汇表（美国农业部），生物絮凝技术被定义为“利用细菌、藻类或原生动物的聚集体，与颗粒有机物一起形成基质，以改善集约养殖系统中的水质、废物处理和疾病预防”。换句话说，生物位置是一个共生过程，包括水中的封闭水生动物、异养细菌和其他微生物物种。通过这个过程，氨被从培养系统中去除，废料可以循环成为养殖水生物种的补充食物来源。这意味着BFT可以成为可持续和环保水产养殖的理想选择。
在过去十年中，对虾养殖对全球水产养殖产量的贡献是巨大的。养殖虾和对虾的产量从2008年的3400458公吨增加到2018年的6004353公吨（增长76.6%），占2018年全球水产养殖产量的7.3%，不包括水生植物（粮农组织2020年）。南美白对虾是最重要的养殖单一甲壳类动物。在过去10年（2008-2018年）中，该物种的产量几乎翻了一番，占2018年养殖甲壳类动物总产量的53%（粮农组织2020年）。这一增长之所以成为可能，是因为近年来虾养殖业取得了令人印象深刻的创新和技术发展。所有养虾学科都取得了突出发展，包括养殖技术、遗传学、孵化场管理、营养、疾病预防和防治、生物安全、收获和收获后加工和营销。
近年来，生物絮凝技术（BFT）作为一种有前途的可持续对虾养殖工具，受到了人们的特别关注。关于BFT在水产养殖中的应用，已经发表了550多份文件，其中大多数出现在过去10年（2010-2020年）。这些出版物中有40%以上专门介绍了对虾养殖，其中白虾（L.vannamei）受到了大多数关注。发表了200多篇关于在生物絮凝系统中饲养该物种的论文。在生物絮凝系统中饲养虾的研究和开发也仍在以惊人的速度升级。仅在2019年，就有44篇论文在顶级专业期刊上发表。2020年第一季度还发表了14篇论文。
因此，对BFT在对虾养殖中的作用进行全面回顾和批判性分析显得很及时。这篇综述将通过分析和讨论已发表的关于BFT在对虾养殖中应用的可用信息来解决这一问题，特别是在过去十年（2010-2020年），重点是白虾（L.vannamei）。
如上所述，在过去十年中，虾和对虾养殖中的BFT受到了相当大的关注。已发表的作品涵盖了生物絮凝系统中对虾养殖的各个学科，包括以下（i）类型的生物絮凝系统；（ii）生物絮凝系统中氨去除的途径；（iii）影响BFT系统中虾生产的因素；（iv）生物絮凝剂对对虾养殖的营养价值；（v） 生物絮凝剂作为益生菌在对虾养殖中的作用；（vi）BFT在对虾养殖中的应用；（vii）基于生物位置的综合养虾；（viii）经济因素；以及（ix）基于BFT的水产养殖面临的挑战。以下各节将对这些研究进行讨论和分析。
生物絮凝系统的类型
术语“biofloc”描述了许多水产养殖生产系统，其中的水质由自养和异养微生物过程的组合调节。浮游植物代谢（光合作用）和细菌过程在这个生产系统中起着至关重要的作用。根据农场场地（室内与室外）、农业强度（半密集型、密集型或超密集型）和所采用的技术协议，已经开发了许多生物絮凝系统。一般来说，生物絮凝系统可分为以下类型。
悬浮生长系统（无培养基）
悬浮生长系统（SGS）也称为：“藻类、细菌、浮游动物和碎屑（ALBAZOD）”“光合悬浮生长水生系统”、“有机碎屑藻类汤（ODAS）”、“零交换、好氧和异养（ZEAH）培养系统”、，基于细菌的处理过程”和“光合悬浮生长系统（PSG）”（Hargreaves 2006）。PSG系统通常用于生产大量的微生物生物质。在该系统中，需要基质，如有机碳源、氨（NH3）和亚硝酸盐（NO2），以及大量曝气，以保持基质和微生物群落悬浮，进而增加细菌作用的表面积。这意味着水质是通过浮游植物、附着细菌和其他生物以及颗粒有机物的活跃质量来维持的（Hargreaves，2006年）。在这个过程中，浮游植物、微生物絮体和其他相关生物被养殖的水生动物消耗，从而提高了系统效率，降低了生产成本。
绿水养殖系统是PSG技术的一种有效应用，广泛应用于户外环境。在这个系统中，NH3和NO2通过生长在悬浮有机物上的硝化细菌被氧化成硝酸盐（NO3）。细菌从水箱中去除有机物并将其用作食物。大力曝气是必要的，以支持微生物群落的悬浮，最大限度地增加细菌和废物之间的接触，并提高浮游植物的生产力。浮游植物会死亡、絮凝，因此应不断清除固体废物。
附着生长生物过滤技术（带移动介质）
附着生长生物过滤技术（AGB）也称为“附着生长膜生物反应器（AGMBR）”（Hargreaves 2006；Ibrahim等人2019）。在这个系统中，基质从饲养单元运输到专门的反应器，以执行特定的操作。与SGS相比，AGB的特点是具有高比表面积的生物过滤介质。因此，AGB的硝化效率远高于SGS。该系统还可以在不限制工艺效率的情况下减少悬浮固体（Hargreaves 2006）。
移动床生物膜反应器
移动床生物膜反应器（MBBR）是一种基于塑料生物载体的好氧废水处理工艺，微生物生物物质在塑料生物载体上附着和发展。MBBR的性能效率取决于提供给反应器的介质、生物载体的表面积、溶解氧（DO）和有机负载量（Ödegaard等人，2000）。MBBR是SGR和AGB的先进混合体，融合了这两种系统的优势，并在生物反应器中实现了更高的生物质浓度。MBBR在去除化学需氧量（COD）（高达90%）和生化需氧量（BOD）（高可达95%）方面非常有效。
Periphyton技术
Periphyton技术还可用于去除有机和无机废物，提高养殖生物的天然食品生产，并提高养殖用水的质量（Azim等人，2001；Tammam等人，2020）。在这项技术中，固着自养和异养水生生物群，包括细菌、真菌、原生动物、浮游植物、浮游动物、底栖生物和各种无脊椎动物，在水下基质上发育，并用作鱼类和虾的天然食物（Azim等人，2001）。外周生物量生产的效率取决于光照强度和养分的可用性。在池塘养殖中，保持最佳C/N比对于优化和提高外周生物产量也是必要的。Periphyton通常用于饲养草食性、杂食性和滤食性鱼类和甲壳类动物，如罗非鱼（Tammam等人，2020）、乌鱼（Richard等人，2010）和淡水对虾（Uddin等人，2006）。
这些类型的BFT系统可以应用于水产养殖实践，在氨和固体去除、生物肥料生产和水产养殖产量方面具有不同的效率。例如，序批式反应器（SBR）和膜生物反应器（MBR）可以去除水产养殖场废水中的营养物质和固体（Kuhn等人，20092010）。SBR通常需要添加碳源，而MBR不需要补充碳。此外，悬浮生长生物反应器（SGBR）已被用于从食品加工废物中生产生物絮凝剂（Kuhn等人，2016）。不同的反应器也被用于处理废水和从水产养殖废水中去除氨。它们包括旋转生物接触器（RBCs）、填料塔和流化床反应器（FBR）（Miller&Libey 1985；巴西，2006年）。RBCs在总氨氮（TAN）去除方面比FBR和填料塔更有效（Miller和Libey 1985）。
在自然光照射方面，两种BFT系统通常应用于水产养殖；室外（光照）和室内（无自然光照）（Hargreaves 2013）。户外系统，也被称为“绿水”生物絮凝系统，在商业水产养殖中很常见。它包括藻类和细菌群落的混合物，可作为养殖水生动物的天然食物（Kuhn&Lawrence 2015）。另一方面，室内BFT系统通常安装在封闭区域，光线有限，甚至不暴露在自然光下。它们被称为“棕色水生物絮凝系统”，因为只产生细菌生物量。因此，养殖鱼类和虾对生物絮凝物的吸收将主要取决于所采用的生物絮凝系统、培养的物种和大小、絮凝物的大小和密度以及培养条件（Avnimelech 2007；Crab等人2010）。
Use of biofloc technology in shrimp aquaculture: a comprehensive review, with emphasis on the last decade
