我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備現(xiàn)狀及發(fā)展建議

黃一心，徐 皓，丁建樂(lè)

（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海200092）

我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備現(xiàn)狀及發(fā)展建議

黃一心，徐 皓＊，丁建樂(lè)

（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海200092）

漁業(yè)工程化裝備是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)實(shí)現(xiàn)集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖的重要前提和保障。近年來(lái)，作為我國(guó)重要水產(chǎn)養(yǎng)殖方式的陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，為我國(guó)廣大人民提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)蛋白源，也為我國(guó)滿足不斷增長(zhǎng)的食品需求和安全保障作出了重要貢獻(xiàn)。為我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備的研究及應(yīng)用提供參考，對(duì)十二五期間我國(guó)池塘養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖設(shè)施裝備的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的主要問(wèn)題以及國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀等進(jìn)行分析，并對(duì)今后我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備的發(fā)展提出了建議。

陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖；工程化裝備；發(fā)展；漁業(yè)

我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖歷史悠久，早在春秋末年，范蠡就編寫出世界上第一部養(yǎng)魚專著《養(yǎng)魚經(jīng)》，改革開放以后，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖快速發(fā)展，成為世界上唯一一個(gè)養(yǎng)殖產(chǎn)量長(zhǎng)時(shí)間、大幅度超過(guò)捕撈產(chǎn)量的國(guó)家［1］。近年來(lái)，作為我國(guó)重要水產(chǎn)養(yǎng)殖方式的陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，為我國(guó)廣大人民提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)蛋白源，也為我國(guó)滿足不斷增長(zhǎng)的食品需求和安全保障作出了重要貢獻(xiàn)。在此發(fā)展過(guò)程中，漁業(yè)工程化裝備發(fā)揮了重要作用。漁業(yè)工程化裝備是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)實(shí)現(xiàn)集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖的重要前提和保障。陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備主要有池塘養(yǎng)殖設(shè)施裝備和工廠化養(yǎng)殖設(shè)施裝備，包括物理過(guò)濾裝備、生物過(guò)濾裝備、殺菌消毒裝備、增氧裝備、監(jiān)控裝備、投餌裝備和起捕裝備等，與世界先進(jìn)水平相比，我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備科技發(fā)展水平相對(duì)落后，在設(shè)施化、機(jī)械化等方面存在一定的差距，也是目前養(yǎng)殖生產(chǎn)方式粗放的主要原因。為此，筆者對(duì)我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖裝備現(xiàn)狀，存在的問(wèn)題以及國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以期為今后的研究和發(fā)展提供參考。

1 我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 池塘養(yǎng)殖

1.1.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 池塘養(yǎng)殖是我國(guó)漁業(yè)中產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的生產(chǎn)方式。目前，我國(guó)共有水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘310萬(wàn)hm2，養(yǎng)殖總產(chǎn)量2 320萬(wàn)t，占水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的49%，占水產(chǎn)品總產(chǎn)量的36%［2］。

我國(guó)池塘養(yǎng)殖主要形式為魚池＋進(jìn)排水溝渠，該設(shè)施系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)易，主要配套設(shè)備為增氧機(jī)、投飼機(jī)等。養(yǎng)殖池塘系統(tǒng)大多建于20世紀(jì)80－90年代，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期集約化養(yǎng)殖生產(chǎn)，普遍存在設(shè)施陳舊、塘埂坍塌、池底淤積、設(shè)備技術(shù)落后、水體自凈能力差、養(yǎng)殖環(huán)境惡化等問(wèn)題?！笆濉逼陂g，全國(guó)各主產(chǎn)區(qū)根據(jù)農(nóng)業(yè)部的總體部署和自身的發(fā)展水平，設(shè)立了養(yǎng)殖池塘標(biāo)準(zhǔn)化改造專項(xiàng)工程，著力推廣微孔增氧機(jī)等新型裝備，初步建立了水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)。改造工程顯著改善了健康養(yǎng)殖環(huán)境，提高了單產(chǎn)水平和生產(chǎn)效益，建立了一批設(shè)施規(guī)整、環(huán)境優(yōu)美、功能多元的現(xiàn)代化池塘養(yǎng)殖小區(qū)。

1.1.2 科技發(fā)展 “十二五”以來(lái)，在國(guó)家大宗淡水魚產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)、國(guó)家科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目的支持下，我國(guó)在池塘養(yǎng)殖裝備與設(shè)施領(lǐng)域取得了一定的成績(jī)，綜合技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。以養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控與生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化為重點(diǎn)，研發(fā)了多種高效裝備。

1）圍繞水質(zhì)有效控制，研發(fā)了根據(jù)光照強(qiáng)度啟動(dòng)池塘底泥營(yíng)養(yǎng)釋放、上下水層交換的太陽(yáng)能底質(zhì)改良機(jī)［3］；研發(fā)的涌浪機(jī)兼具水面造波增氧、上下水層交換、旋流集污等功能，在池塘綜合增氧、高位池增氧集污等方面有明顯作用［4］。研發(fā)的移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)，降低了增氧能耗［5］；研發(fā)的飼料集中投飼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了由定點(diǎn)料倉(cāng)向多個(gè)池塘的遠(yuǎn)程投喂［6］；研發(fā)的拖網(wǎng)捕魚機(jī)械替代了部分人力，提高了作業(yè)效率［7］。

2）圍繞池塘水質(zhì)理化指標(biāo)與環(huán)境生物調(diào)控，應(yīng)用生態(tài)工程學(xué)原理，構(gòu)建了工程化調(diào)控設(shè)施及系統(tǒng)調(diào)控模式。開展了池塘復(fù)合人工濕地基質(zhì)微生物對(duì)銨態(tài)氮、總磷凈化效果的研究，研發(fā)出包括水平流設(shè)施與垂直流設(shè)施在內(nèi)的潛流式人工濕地，確定了相關(guān)參數(shù)［8－10］；研發(fā)出多種利用微生物與植物進(jìn)行凈化的浮床；利用閑置的土地、排水溝等構(gòu)建生態(tài)溝塘等設(shè)施工程技術(shù)。

3）圍繞環(huán)境監(jiān)控與精準(zhǔn)養(yǎng)殖，構(gòu)建水質(zhì)理化指標(biāo)等高效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和水質(zhì)預(yù)判模型，建立精準(zhǔn)調(diào)控模式。開展基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量誤差影響因子等研究，以無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)通訊與控制，對(duì)鹽度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制［11－13］；初步建立了水質(zhì)預(yù)判模型，構(gòu)建池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)智能化控制系統(tǒng)；建立了養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)［14］；研發(fā)出基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的投飼機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，建立了基于養(yǎng)殖環(huán)境信息與飼喂策略的投喂模型。

4）圍繞池塘標(biāo)準(zhǔn)化改造工程，以及節(jié)水、減排要求，研究設(shè)施構(gòu)筑技術(shù)規(guī)范，構(gòu)建節(jié)水減排系統(tǒng)模式。開展池塘護(hù)坡、塘埂、溝渠等技術(shù)規(guī)范研究，建立工程化參數(shù)；開展養(yǎng)殖場(chǎng)改造工程土方計(jì)算與平衡技術(shù)研究，提出工程概算編制方法［15］；組合潛流式人工濕地、生態(tài)溝渠、生態(tài)塘等技術(shù)，使養(yǎng)殖水體凈化循環(huán)使用。

1.2 工廠化養(yǎng)殖

1.2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 工廠化養(yǎng)殖是裝備化程度最高的養(yǎng)殖方式，也是引領(lǐng)未來(lái)的先進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式。目前，我國(guó)工廠化養(yǎng)殖設(shè)施規(guī)模5 832萬(wàn)m3，養(yǎng)殖產(chǎn)量36萬(wàn)t［2］，但大部分處于發(fā)展的初級(jí)階段，增氧與換水是水質(zhì)控制主要手段，大多使用地下水，用水量大、排放難以控制。近年來(lái)，隨著用水以及排放的問(wèn)題突顯，循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)的應(yīng)用得到不斷增強(qiáng)。目前，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，我國(guó)工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)模式形成了一些典型生產(chǎn)模式，如：密度為20～30kg／m3的鲆鰈類養(yǎng)殖模式，密度為20～30kg／m3的鱘魚養(yǎng)殖模式，密度為50～60kg／m3的羅非魚養(yǎng)殖模式，以及名優(yōu)品種苗種工廠化循環(huán)水繁育模式等。國(guó)外的漁業(yè)先進(jìn)技術(shù)及系統(tǒng)裝備也逐步引入我國(guó)。

1.2.2 科技發(fā)展 “十二五”以來(lái)，在國(guó)家863計(jì)劃課題、支撐計(jì)劃課題等項(xiàng)目的支持下，在高效凈化裝備研發(fā)與系統(tǒng)模式構(gòu)建方面取得顯著進(jìn)展，在裝備系統(tǒng)構(gòu)建上已接近國(guó)際先進(jìn)水平。

1）以生物膜形成機(jī)制與填料生物膜優(yōu)化研究為重點(diǎn)，開展了高效生物濾器機(jī)理性研究與設(shè)備研發(fā)。圍繞氨氮轉(zhuǎn)化效率，開展鹽度、溫度等條件下氮化物去除與轉(zhuǎn)化情況等研究；生物膜快速掛膜、膜生物反應(yīng)器處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水膜污染特性研究［16－17］；開展了海水條件下有機(jī)物沿生物濾器轉(zhuǎn)化的研究［18］；研發(fā)出具有高反應(yīng)效率及凈化功能的填料移動(dòng)床和流化沙床等生物濾器［19－21］。

2）以減少固形物在水中停留時(shí)間與防治糞便破碎溶解、氣水混合裝置為重點(diǎn)，研發(fā)出一些適用裝備。如：融合斜管填料技術(shù)的多向流沉淀裝置［22］，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化且具有實(shí)用性的旋流顆粒過(guò)濾器［23］，溶解效率更高的多層式臭氧混合裝置［24］，邊工作邊反沖洗的氣提式砂濾器［25］。

3）集成循環(huán)水處理、水質(zhì)在線監(jiān)控、自動(dòng)投喂與數(shù)字化管理等系統(tǒng)，形成專業(yè)化的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。如：構(gòu)建了養(yǎng)殖密度為100kg／m3以上的羅非魚循環(huán)水系統(tǒng)［26］，養(yǎng)殖密度為30～40kg／m3大西洋鮭循環(huán)水養(yǎng)殖模式。

2 存在的主要問(wèn)題

2.1 池塘養(yǎng)殖

2.1.1 池塘生態(tài)工程學(xué)基礎(chǔ)研究薄弱 以人工濕地、生物浮床、水層交換等技術(shù)為代表的我國(guó)池塘生態(tài)調(diào)控技術(shù)，雖然在促進(jìn)養(yǎng)殖水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)微生物轉(zhuǎn)化、植物吸收和初級(jí)生產(chǎn)力提升等方面有明顯效果，但主要體現(xiàn)在單一技術(shù)的總體凈化效果上，其時(shí)效性不確定，對(duì)池塘生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的促進(jìn)效果不明顯。由于缺乏池塘生態(tài)工程學(xué)基礎(chǔ)研究，對(duì)池塘生態(tài)形成與變化機(jī)制研究不深，對(duì)關(guān)鍵因子影響機(jī)制與操縱模型把握不夠，相關(guān)技術(shù)還未能圍繞池塘生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與功能強(qiáng)化形成集成效應(yīng)。

2.1.2 控制技術(shù)的精準(zhǔn)度和覆蓋面不高 目前，我國(guó)的漁業(yè)養(yǎng)殖監(jiān)控水平不高，還缺乏基于養(yǎng)殖模式、池塘生態(tài)變化機(jī)制及關(guān)鍵因子關(guān)聯(lián)模型的基本因子感知、水質(zhì)預(yù)判與控制輸出和基于養(yǎng)殖品種營(yíng)養(yǎng)模型、飼喂策略、環(huán)境因子與攝食行為的投喂控制等精準(zhǔn)化監(jiān)控技術(shù)。采用自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)主要是對(duì)養(yǎng)殖池塘水質(zhì)參數(shù)、增氧機(jī)、投飼機(jī)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，應(yīng)用水平還處于物理性的傳感器監(jiān)測(cè)與控制輸出上，對(duì)于多變的池塘生態(tài)系統(tǒng)及生產(chǎn)過(guò)程手段單一，傳感器造價(jià)高、維護(hù)難，難以覆蓋所有池塘。

2.1.3 機(jī)械化裝備技術(shù)水平不高 隨著社會(huì)勞動(dòng)力成本不斷提升，池塘養(yǎng)殖從業(yè)人員呈現(xiàn)短缺與老齡化的趨勢(shì)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率和培養(yǎng)高素質(zhì)生產(chǎn)人員成為發(fā)展之需。然而，我國(guó)池塘養(yǎng)殖機(jī)械化裝備應(yīng)用很少，缺乏規(guī)?；a(chǎn)條件下提高飼料搬運(yùn)、設(shè)備管控、起捕分級(jí)、分塘清塘等環(huán)節(jié)勞動(dòng)效率的先進(jìn)裝備，不能滿足池塘養(yǎng)殖發(fā)展的要求。

2.1.4 新型設(shè)施裝備模式較為缺乏 目前，我國(guó)傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖還占有一定比例，生產(chǎn)方式落后，已不符合“健康養(yǎng)殖、資源節(jié)約、環(huán)境友好、高效生產(chǎn)”的要求，構(gòu)建生態(tài)功能穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程可控、水土資源高效利用和排放物質(zhì)再循環(huán)的集約化、設(shè)施化、智能化、信息化系統(tǒng)模式的設(shè)施設(shè)備不能有效引領(lǐng)池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)方式的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變。

2.2 工廠化養(yǎng)殖

2.2.1 缺乏經(jīng)濟(jì)適用的系統(tǒng)裝備 在節(jié)水減排的要求下，大量換水型工廠化養(yǎng)殖模式迫切需要實(shí)施升級(jí)，其關(guān)鍵是要有符合節(jié)水、循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的具有設(shè)備空間小，構(gòu)建模塊化、組合式的高效配套裝備，然而目前的循環(huán)水凈化裝備結(jié)構(gòu)不夠緊湊，也缺乏配置標(biāo)準(zhǔn)，給改造工程和補(bǔ)貼政策的有效實(shí)施增加了難度。

2.2.2 精準(zhǔn)化控制程度不高 我國(guó)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)一般是根據(jù)最大養(yǎng)殖密度，對(duì)水體循環(huán)凈化工藝及系統(tǒng)裝備進(jìn)行構(gòu)建，尚未完全建立主養(yǎng)品種可控條件下養(yǎng)殖生物生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)操縱模型、品種管控與水質(zhì)控制模式，對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的調(diào)整度低，養(yǎng)殖過(guò)程及品質(zhì)無(wú)法控制，養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)能利用率不高。

2.2.3 養(yǎng)殖廢水尚未得到有效處理 目前，工廠化養(yǎng)殖過(guò)程中缺乏排放水凈化技術(shù)與設(shè)施裝備工程，能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)再利用的較少，循環(huán)水處理系統(tǒng)只在節(jié)約用水上發(fā)揮作用。由于養(yǎng)殖系統(tǒng)的排放無(wú)限制，循環(huán)水養(yǎng)殖過(guò)程中夾帶大量糞便等固形物的高濃度反沖水并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效處理，排入自然水域，對(duì)環(huán)境造成污染。

2.2.4 缺乏工業(yè)化水平養(yǎng)殖生產(chǎn)方式的示范帶動(dòng)擺脫自然條件限制，按照產(chǎn)品品質(zhì)要求，實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化管控，實(shí)現(xiàn)訂單式高效生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)工業(yè)化的發(fā)展標(biāo)志。水產(chǎn)養(yǎng)殖工廠化的發(fā)展目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)方式的養(yǎng)殖工廠。目前，我國(guó)基于精準(zhǔn)調(diào)控的功能化魚池設(shè)施、機(jī)械化操作裝備、智能化投飼系統(tǒng)、數(shù)字化專家系統(tǒng)等還不完善，缺乏序批式養(yǎng)殖工藝、實(shí)現(xiàn)訂單式養(yǎng)殖生產(chǎn)的專業(yè)化養(yǎng)殖工廠的示范帶動(dòng)。

3 國(guó)外陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 池塘養(yǎng)殖

國(guó)外漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家池塘養(yǎng)殖的規(guī)模一般很小，但其建設(shè)水平符合環(huán)境生態(tài)與高效生產(chǎn)的要求，在基礎(chǔ)研究、設(shè)施裝備及系統(tǒng)構(gòu)建方面有獨(dú)到之處。

3.1.1 構(gòu)建了養(yǎng)殖池塘生態(tài)工程學(xué)基礎(chǔ)研究體系國(guó)外學(xué)者做了大量的生態(tài)工程學(xué)基礎(chǔ)研究，如：對(duì)池塘水質(zhì)和底質(zhì)的特性、動(dòng)力學(xué)與增氧機(jī)制進(jìn)行了梳理和總結(jié)，建立了池塘生態(tài)工程學(xué)基礎(chǔ)；提出了生態(tài)工程化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則［27］。

3.1.2 池塘養(yǎng)殖裝備化程度較高 澳大利亞研發(fā)利用水聽器偵聽對(duì)蝦攝食情況的投飼設(shè)備，美國(guó)使用氣力式飼料分送器，瑞典、丹麥設(shè)有窄軌式運(yùn)輸投餌車或氣力式自動(dòng)投餌機(jī)。以色列使用了內(nèi)螺旋轉(zhuǎn)筒式池塘起魚機(jī)，許多地方還使用吸魚泵，配套的電力驅(qū)趕裝置或電柵欄可將魚集中至起魚口。印度研發(fā)使用軌道式池塘拉網(wǎng)機(jī)械，或圍網(wǎng)滾筒起網(wǎng)機(jī)械。一些國(guó)家使用水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備對(duì)池塘水質(zhì)及養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境水域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.1.3 構(gòu)建設(shè)施化、生態(tài)化的養(yǎng)殖小區(qū) 池塘養(yǎng)殖小區(qū)以生態(tài)系統(tǒng)方法為基本原則，圍繞區(qū)域環(huán)境、小區(qū)物質(zhì)循環(huán)、排放控制以及高效生產(chǎn)設(shè)施，構(gòu)建了多種形式養(yǎng)殖場(chǎng)。在設(shè)施化構(gòu)建方面，利用潛流式人工濕地對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘排水進(jìn)行循環(huán)處理；美國(guó)克萊姆森大學(xué)（Clemson University）的分區(qū)循環(huán)水養(yǎng)殖池塘，使水體在跑道中循環(huán)流動(dòng)，維持穩(wěn)定的光合作用，將魚集中在一端的籠內(nèi)集中養(yǎng)殖，方便操作；美國(guó)大豆協(xié)會(huì)推出流水養(yǎng)殖池塘，將魚集中在池塘一端的跑道設(shè)施中進(jìn)行高密度養(yǎng)殖和集中管理。

3.2 工廠化養(yǎng)殖

隨著工業(yè)化理念與科技手段的不斷融入，以高效生產(chǎn)、節(jié)水減排、品質(zhì)可控為特點(diǎn)的工廠化養(yǎng)殖已逐步成為漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要生產(chǎn)方式。

3.2.1 開展了主要環(huán)境因子對(duì)養(yǎng)殖生物生理影響的系統(tǒng)研究 開展了養(yǎng)殖密度與應(yīng)激反應(yīng)研究［28］，如：舌齒鱸、虹鱒和軍曹魚的最高福利養(yǎng)殖密度，以及養(yǎng)殖密度對(duì)龍蝦幼體發(fā)育期生長(zhǎng)、新陳代謝和氨氮排泄等的影響；光譜、養(yǎng)殖密度和光度對(duì)鱗鯉和鏡鯉生長(zhǎng)的影響，以及光譜和光照周期對(duì)舌齒鱸生長(zhǎng)發(fā)育和存活的影響；臭氧、紫外線對(duì)系統(tǒng)生物的毒性；CO2含量對(duì)虹鱒生長(zhǎng)與品質(zhì)，以及對(duì)鮭科魚類生理的影響等，為專業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖工廠提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.2.2 循環(huán)水處理工藝及裝備研究更為深入 對(duì)移動(dòng)床生物濾器、浮粒過(guò)濾生物濾器和流化床生物濾器進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用比較試驗(yàn)，證明其對(duì)氨氮的去除率顯著低于實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果；海藻生物過(guò)濾的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的微生物過(guò)濾；開展了浸沒(méi)式生物濾池、潮汐式生物濾池脫氮效應(yīng)與微生物群落變化等研究。研發(fā)出多種形式的魚池快速排污技術(shù)，主要采用雙排水和旋流分離工藝，針對(duì)不同養(yǎng)殖對(duì)象，組合不同比例的排水方案，提高系統(tǒng)凈化工效，降低能耗；結(jié)合養(yǎng)殖對(duì)象生長(zhǎng)特性，研發(fā)出不同形式與體量的魚池結(jié)構(gòu)。

3.2.3 專業(yè)化設(shè)計(jì)商業(yè)化的循環(huán)水養(yǎng)殖工廠 為保障投資效益，國(guó)外商業(yè)化的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建追求最佳的工程經(jīng)濟(jì)性，養(yǎng)殖系統(tǒng)的構(gòu)建工藝以養(yǎng)殖對(duì)象的生活習(xí)性進(jìn)行分類優(yōu)化，其水質(zhì)理化指標(biāo)、魚池結(jié)構(gòu)及水流、生物濾器填料結(jié)構(gòu)及組合、物流過(guò)濾等工藝方法有明顯的不同，對(duì)常規(guī)游泳性魚類、鲆鰈類、鮭鱒類、鰻鱺類［29］等建立了針對(duì)性的生產(chǎn)規(guī)范。

3.2.4 重視水處理排放技術(shù)研究與系統(tǒng)構(gòu)建 在優(yōu)化提高水循環(huán)率的同時(shí)，重視對(duì)系統(tǒng)排放水處理技術(shù)研究與系統(tǒng)構(gòu)建，以控制對(duì)自然水域的影響。主要技術(shù)包括：對(duì)養(yǎng)殖系統(tǒng)廢水采用厭氧反硝化與厭氧氨氧化技術(shù)；對(duì)分類出的淤泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵技術(shù)；與人工濕地結(jié)合進(jìn)行廢水凈化處理等，建立有效的養(yǎng)殖廢水凈化利用裝備及設(shè)施系統(tǒng)。

4 我國(guó)陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備發(fā)展的建議

推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施裝備現(xiàn)代化，必須符合現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的基本需求，同時(shí)要按照國(guó)家戰(zhàn)略以及現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基本要求，針對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)力現(xiàn)實(shí)水平和生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合國(guó)外陸上水產(chǎn)養(yǎng)殖工程化裝備發(fā)展現(xiàn)狀，提出我國(guó)發(fā)展養(yǎng)殖設(shè)施裝備的建議。

4.1 池塘養(yǎng)殖設(shè)施裝備

要以主產(chǎn)區(qū)、主要養(yǎng)殖品種、規(guī)?；a(chǎn)為對(duì)象，養(yǎng)殖環(huán)境可控、物質(zhì)循環(huán)利用為核心，運(yùn)用生態(tài)工程學(xué)原理，集成高效調(diào)控設(shè)施裝備與健康養(yǎng)殖技術(shù)，構(gòu)建循環(huán)型集約化養(yǎng)殖小區(qū)；研發(fā)高效設(shè)施裝備，集成信息化控制技術(shù)，建立精準(zhǔn)高效養(yǎng)殖模式。在基礎(chǔ)研究方面，開展池塘生態(tài)要素影響機(jī)制研究，建立養(yǎng)殖池塘生態(tài)與養(yǎng)殖生物循環(huán)、固液界面物質(zhì)流干預(yù)、氣象因子影響等機(jī)制與模型，完善池塘生態(tài)工程學(xué)理論基礎(chǔ)。在技術(shù)研發(fā)方面，開展精準(zhǔn)投喂技術(shù)研究，研發(fā)智能化投喂系統(tǒng)；開展高效裝備技術(shù)研究，研發(fā)電趕圍捕裝置、起魚分塘裝置、集中投喂裝置；開展生態(tài)因子數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)研究，研發(fā)視覺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與精準(zhǔn)控制系統(tǒng)。在集成構(gòu)建方面，開展池塘循環(huán)養(yǎng)殖技術(shù)集成研究，構(gòu)建工程化池塘循環(huán)水養(yǎng)殖示范模式；開展信息化技術(shù)集成研究，構(gòu)建養(yǎng)殖全程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系。

4.2 工廠化養(yǎng)殖設(shè)施裝備

要以主養(yǎng)品種為對(duì)象，養(yǎng)殖環(huán)境精準(zhǔn)構(gòu)建為核心，運(yùn)用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)原理進(jìn)行專業(yè)化設(shè)計(jì)，研究構(gòu)建基于養(yǎng)殖品種生理學(xué)基礎(chǔ)與循環(huán)水流的可控生境，研發(fā)高效設(shè)施裝備，集成智能化控制技術(shù)，建立不同類型的養(yǎng)魚工廠。在基礎(chǔ)研究方面，開展可控水體養(yǎng)殖應(yīng)激機(jī)制研究，建立最佳密度、流場(chǎng)與水質(zhì)邊界參數(shù)；開展飼喂?fàn)I養(yǎng)操縱機(jī)制研究，建立飼喂策略、生長(zhǎng)模型與品質(zhì)調(diào)控模型。在技術(shù)研發(fā)方面，開展設(shè)施高效利用技術(shù)研究，研發(fā)立體化功能魚池；開展魚池水質(zhì)、水流構(gòu)建技術(shù)研究，研發(fā)精準(zhǔn)控制系統(tǒng)；開展循環(huán)水凈化技術(shù)研究，研發(fā)快速啟動(dòng)型高效生物濾器；開展高效裝備技術(shù)研究，研發(fā)粉料集中投飼系統(tǒng)，機(jī)械化起捕、分池、疫苗注射、魚苗計(jì)數(shù)等裝置。在集成構(gòu)建方面，開展養(yǎng)殖系統(tǒng)技術(shù)集成，建立養(yǎng)殖工藝與標(biāo)準(zhǔn)體系，構(gòu)建專業(yè)化成魚養(yǎng)殖工廠、苗種繁育工廠典型示范模式。

［1］中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目組.中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013：3－5.

［2］農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局.中國(guó)漁業(yè)年鑒［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2015：216，242.

［3］田昌鳳，劉興國(guó)，張擁軍，等.池塘底質(zhì)改良機(jī)的研制［J］.上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，22（4）：616－622.

［4］管崇武，劉 晃，宋紅橋，等.涌浪機(jī)在對(duì)蝦養(yǎng)殖中的增氧作用［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（9）：208－212.

［5］吳宗凡，程果峰，王賢瑞，等.移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的增氧性能評(píng)價(jià)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（23）：246－252.

［6］王志勇，江 濤，諶志新.集中式自動(dòng)投餌系統(tǒng)的研制［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2011，26（1）：46－49.

［7］江 濤，徐 皓，譚文先，等.養(yǎng)魚池塘機(jī)械拖網(wǎng)捕魚系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（10）：68－72.

［8］姚延丹，李 谷，陶 玲，等.復(fù)合人工濕地－池塘養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)細(xì)菌多樣性研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011，34（7）：50－55.

［9］Xingguo Liu，HaoXu，Xiaodong Wang，et al.An Ecological Engineering Pond Aquaculture Recirculating System for Effluent Purification and Water Quality Contro［J］.CLEAN－Soil，Air，Water，2014，42（3）：221－228.

［10］劉興國(guó)，劉兆普，徐 皓，等.生態(tài)工程化循環(huán)水池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（11）：237－244.

［11］Tai Haijiang，Liu Shuangyin，Li Daoliang，et al.A Multi－Environmental Factor Monitoring System for Aquiculture Based on Wireless Sensor Networks［J］.SENSOR LETTERS，2012，10（1／2）：265－270.

［12］劉世晶，陳 軍，劉興國(guó)，等.集中式養(yǎng)殖水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差影響因子分析［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2013，40（5）：38－42.

［13］曹 晶，謝 駿，王海英，等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)健康養(yǎng)殖專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（1）：117－121.

［14］李 慧，劉星橋，李 景，等.基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺(tái)的水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（13）：175－181.

［15］王 健，吳 凡，程果鋒.基于Excel的標(biāo)準(zhǔn)化水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)工程概算編制方法［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2011，38 （2）：32－36.

［16］翟雅男，范長(zhǎng)健，李 媛，等.一體式膜生物反應(yīng)器處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水膜污染特性研究［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2014，41（5）：11－16.

［17］張 正，王印庚，曹 磊，等.海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)生物膜快速掛膜試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（15）：157－162.

［18］張延青，陳江萍，沈加正，等.海水曝氣生物濾器污染物沿程轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2011，31 （11）：1808－1814.

［19］宋奔奔，宿 墨，單建軍，等.水力負(fù)荷對(duì)移動(dòng)床生物濾器硝化功能的影響［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2012，39（5）：1－6.

［20］張海耿，吳 凡，張宇雷，等.渦旋式流化床生物濾器水力特性試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（18）：69－74.

［21］張海耿，張宇雷，張業(yè)韡，等.循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中流化床水處理性能及硝化動(dòng)力學(xué)分析［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，34（11）：4743－4751.

［22］張成林，楊 菁，張宇雷，等.去除養(yǎng)殖水體懸浮顆粒的多向流重力沉淀裝置設(shè)計(jì)及性能［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（1）：53－60.

［23］顧川川，劉 晃，倪 琦.循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中旋流顆粒過(guò)濾器設(shè)計(jì)研究［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2010，37（5）：9－12.

［24］劉 鵬，倪 琦，管崇武，等.水產(chǎn)養(yǎng)殖中多層式臭氧混合裝置效率研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，41（10）：115－119.

［25］于冬冬，倪 琦，莊保陸，等.氣提式砂濾器在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中的水質(zhì)凈化效果［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（5）：57－64.

［26］張宇雷，吳 凡，王振華，等.超高密度全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果分析［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（15）：151－156.

［27］Scoatt D.Bergenetal design principles for ecological engineering［J］.Ecological Engineering，2001，18（2）：201－210.

［28］張建華，丁建樂(lè).國(guó)外水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究進(jìn)展［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2013，40（4）：40－49.

［29］宋奔奔，吳 凡，倪 琦.國(guó)外封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與展望［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2012，39 （3）：13－18.

（責(zé)任編輯：馮 衛(wèi)）

Situation of China Land－based Aquaculture Engineering Equipment and Suggestion for Its Development

HUANG Yixin，XU Hao＊，DINGJianle

（Key Laboratory of Fishiery Equipment and Engineering，Ministry of Agriculture，F(xiàn)ishery Machinery and Instrument Research Institute，Chinese Academy of Fishery Science，Shanghai 200092，China）

Fishery engineering equipment is the important premise and guarantee for the aquaculture industry to achieve intensive and large－scale culture.As an important fish farming way in our country，the land－based aquaculture has developed rapidly，and has made great contributions to provide a large number of high quality protein for the majority of the Chinese people，and to meet the growing demand for food and the food security of China in recent years.The fishery engineering equipment has played an important role during this development process.The authors provided a reference for the research and application of land－based aquaculture engineering equipment in China，analyzed the development status and the existing main problems of the facilities and equipment for pond aquaculture and industrial aquaculture in China during the 12th five－year，and the current development status in foreign countries，and also made some proposals for its future development.

land－based aquaculture；engineering equipment；development；fishery

S95

A

1001－3601（2016）07－0306－0087－05

2016－03－04；2016－05－10修回

農(nóng)業(yè)部漁政管理項(xiàng)目“漁業(yè)裝備與信息化戰(zhàn)略研究”（2015KY007）

黃一心（1969－），男，高級(jí)工程師，從事漁業(yè)信息與戰(zhàn)略研究。E－mail：huangyixin＠fmiri.ac.cn

＊通訊作者：徐 皓（1962－），男，研究員，從事漁業(yè)裝備研究。E－mail：xuhao＠fmiri.ac.cn