中華絨螯蟹生態(tài)養(yǎng)殖模式下智能增氧系統(tǒng)的構(gòu)建及養(yǎng)殖效果試驗(yàn)

杜興偉 ，何奇 ，徐懌 ，曹瑞 ，金武 ，孔金妹 ，朱新艷

（1.常熟市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，江蘇 常熟 215500；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇 無(wú)錫 214120；3.常熟市辛莊鎮(zhèn)農(nóng)技推廣服務(wù)中心，江蘇 常熟 215500）

該文主要依托常熟河蟹基地建設(shè)，探討生態(tài)養(yǎng)殖模式下，將增氧系統(tǒng)提檔升級(jí)。采用模塊化建設(shè)、實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及遙感移動(dòng)端控制等技術(shù)，通過(guò)設(shè)定溶氧上下限閾值，確保河蟹生長(zhǎng)所需溶解氧的同時(shí)節(jié)約能源消耗。通過(guò)實(shí)時(shí)記錄溶解氧水平、全程跟蹤水質(zhì)情況，并于年終核產(chǎn)了養(yǎng)殖效果，現(xiàn)將該種創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)技術(shù)介紹如下。

1 養(yǎng)殖方法與內(nèi)容

1.1 養(yǎng)殖環(huán)境營(yíng)造

1.1.1 池塘清整 基地占地面積302×667 m2，于2018年初完成池塘清淤、改造，建成成蟹池5口，面積介于 28×667～45×667 m2之間及扣蟹、青蝦育種池4只。池塘呈長(zhǎng)方形，東西向，池底平坦，四周挖有深 30～50 cm 的環(huán)溝，塘埂坡比為 1.0∶2.5～1.0∶3.0，具備完善的進(jìn)排水系統(tǒng)。

1.1.2 水質(zhì)要求 水質(zhì)清爽無(wú)污染，滿(mǎn)足漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，利用現(xiàn)有河道建成養(yǎng)殖尾水多級(jí)凈化及循環(huán)利用系統(tǒng)，經(jīng)自然沉降、微孔曝氣、生物凈化、人工浮島等修復(fù)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)河蟹池養(yǎng)殖尾水循環(huán)利用或達(dá)標(biāo)排放（太湖流域池塘養(yǎng)殖水排放要求Ⅲ級(jí)）（DB32/T 1705）。

1.1.3 水草種植 采用復(fù)合水草種植模式，伊樂(lè)藻為主，搭配輪葉黑藻及苦草。種植方式、行列間距、移栽時(shí)間等參考丁彩霞[1]、金愛(ài)民[3]等。水草距離微孔曝氣增氧管在1 m以上，坡埂上不種草，水草覆蓋率在50%～60%。

1.1.4 螺螄投放 清明前后一次性投放足量的鮮活螺螄，每667 m2放養(yǎng)200～400 kg。放養(yǎng)前用清水沖洗2～3次將螺螄表面的青苔予以排除，防止外源性絲狀藻藻種帶入蟹池[3]。

1.2 蟹種選擇與放養(yǎng)

1.2.1 蟹種選擇 放養(yǎng)蟹種為基地自行培育的中華絨螯蟹“長(zhǎng)江2號(hào)”，選擇體質(zhì)健壯、體表光滑、色澤光潔，活力好、附肢齊全的個(gè)體。

1.2.2 放養(yǎng)模式 于2月底至3月初，每667 m2投放規(guī)格為80～160只/kg的扣蟹1 000只左右，適當(dāng)套養(yǎng)青蝦、鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等。扣蟹放養(yǎng)時(shí)做好試水、浸苗、消毒等工作[2，4]，將稱(chēng)重裝袋的蟹種傾倒于岸邊淺水區(qū)，任其自由爬至池中，此時(shí)環(huán)溝水位保持在50～60 cm。

1.3 智能增氧系統(tǒng)構(gòu)建

本系統(tǒng)共由三部分組成，包括采集節(jié)點(diǎn)、控制箱和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

1.3.1 采集節(jié)點(diǎn) 由溶解氧傳感器、溫度傳感器以及無(wú)線(xiàn)傳輸模塊組成，能夠自動(dòng)極化、自動(dòng)標(biāo)定，全天候準(zhǔn)確采集水體環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測(cè)頻率為5 min/次。傳感器電纜無(wú)需鏈接至供電箱，而是以低功耗的4節(jié)5號(hào)電池供電，可連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)大于8個(gè)月，滿(mǎn)足河蟹整個(gè)生長(zhǎng)周期需要。然后通過(guò)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（ZigBee）將實(shí)時(shí)水質(zhì)參數(shù)信息上傳至控制箱。

1.3.2 增氧及控制設(shè)備 此部分由位于蟹池邊的控制箱、池中的微孔增氧機(jī)和水車(chē)式增氧機(jī)以及無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)模塊構(gòu)成。微孔曝氣增氧裝置產(chǎn)生的氣泡，在水體中與水的接觸面極大，上浮流速低，接觸時(shí)間長(zhǎng)，因而氧的傳輸效率高[5]。各種類(lèi)型的增氧設(shè)施直接連接到控制箱中的斷路器上，通過(guò)對(duì)柜內(nèi)開(kāi)關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)增氧設(shè)施的啟停操作。但保留手動(dòng)操作按鈕，管理人員和一線(xiàn)生產(chǎn)人員可以實(shí)現(xiàn)塘口邊就地控制。這種管控模式可以確保在監(jiān)控中心發(fā)生意外情況時(shí)也能夠通過(guò)人工就地操作保持設(shè)備正常運(yùn)行[11]。每個(gè)塘口安裝控制箱一個(gè)，其中1套控制系統(tǒng)可以控制單路<6 kW增氧泵1臺(tái)。

1.3.3 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 基于易控組態(tài)軟件和SQLserver數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)[6]，能夠獲取控制箱上傳的數(shù)據(jù)信息并存儲(chǔ)。可通過(guò)多種終端設(shè)備（電腦、手機(jī)、平板）進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查詢(xún)塘口水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄進(jìn)行設(shè)備管控，允許管理人員對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)所有上網(wǎng)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)以及設(shè)置溶解氧含量上下線(xiàn)閾值。當(dāng)池塘水溶氧低于下限4 mg/L時(shí)則主動(dòng)開(kāi)啟增氧設(shè)施，高于8 mg/L時(shí)關(guān)閉增氧機(jī)節(jié)約能源。

1.4 水樣采集與檢測(cè)

對(duì)基地5只成蟹養(yǎng)殖塘口進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)，共檢測(cè)懸浮物、pH值、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、銅、鋅、總氮、總磷8個(gè)指標(biāo)。隨機(jī)選取2只塘口編號(hào)為成蟹塘Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)，于3月初及河蟹快速生長(zhǎng)期，用采水器采水后快速轉(zhuǎn)移至無(wú)菌采水袋中（體積1 L），送至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)（蘇州泰事達(dá)檢測(cè)技術(shù)有限公司）進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)。按照太湖流域池塘養(yǎng)殖水排放要求（DB32/T 1705—2018）判斷各養(yǎng)殖時(shí)期水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況。

1.5 投喂及日常管理

1.5.1 投喂管理 采用參考文獻(xiàn)[3]的精準(zhǔn)投喂方式，全程使用顆粒飼料，河蟹養(yǎng)殖中期開(kāi)始添加少量新鮮冰魚(yú)，后期添加玉米等植物性飼料。根據(jù)河蟹不同生長(zhǎng)周期及蛻殼周期實(shí)時(shí)增加投喂量，保證每只河蟹都能吃到充足的餌料，同時(shí)根據(jù)天氣、溫度、水質(zhì)狀況等適當(dāng)增減，避免因飼料殘留腐敗引起水質(zhì)惡化。

1.5.2 水質(zhì)調(diào)控 水質(zhì)管理技術(shù)參考文獻(xiàn)[2-3，7]，全程盡量減少排水，適時(shí)抬高水位及時(shí)補(bǔ)充散失的池水。夏季高溫期加水至1.2 m以上。定期使用生石灰化水全池潑灑調(diào)節(jié)水體pH值，每10 d左右使用EM原露、光合細(xì)菌、芽孢桿菌等生物制劑和底質(zhì)改良劑，以增加池塘自?xún)裟芰?，保持蟹池水質(zhì)“肥、活、嫩、爽”。

1.5.3 病害防治 遵循“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的原則控制河蟹病害。由于生石灰和微生態(tài)制劑等使用得當(dāng)，養(yǎng)殖水體始終保持在良好狀態(tài)，養(yǎng)殖周期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)蟹病。推薦扣蟹第1次和第2次蛻殼后使用硫酸鋅粉或甲殼凈殺滅纖毛蟲(chóng)等附著類(lèi)寄生蟲(chóng)，用法用量遵循說(shuō)明書(shū)要求。

1.5.4 起捕銷(xiāo)售 根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格情況與河蟹生長(zhǎng)狀況及時(shí)用地籠等捕蟹上市。

圖1 基地智能增氧系統(tǒng)檢測(cè)的池塘溶解氧變化趨勢(shì)圖

2 結(jié)果與分析

2.1 溶解氧監(jiān)測(cè)結(jié)果

分別于2019年6月、8月和10月，每月隨機(jī)3天對(duì)基地成蟹塘Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)智能增氧系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并取其均值形成24 h溶解氧趨勢(shì)圖（如圖 1）。

從圖1中可知，在6月池塘溶氧基本在11：00左右達(dá)到一天中最低點(diǎn)，而8月和10月均在7：00達(dá)到最低值。從養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)際看，6月蟹塘中荷載量較低，增氧系統(tǒng)尚未全部投入使用。6月于13：00左右池塘溶氧達(dá)到最大值，此時(shí)光照強(qiáng)度最大，池中水草和藻類(lèi)等代謝強(qiáng)度達(dá)到最大，向水體中釋放的氧氣最多。8月于12：00和21：00均達(dá)到溶解氧含量頂峰，都在 8 mg/L 以上。10月于 13：00—17：00高溶氧持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，基本處于全天最高水平，此時(shí)蟹塘中藻類(lèi)含量最為豐富，產(chǎn)氧能力最強(qiáng)。

2.2 水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

從表1中可知，在河蟹整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)，從3月份放苗開(kāi)始，至第2年1月銷(xiāo)售基本結(jié)束，只有氨氮1個(gè)指標(biāo)較標(biāo)準(zhǔn)略高，其余的懸浮物、pH值、高錳酸鹽指數(shù)、銅、鋅、總氮、總磷等7個(gè)指標(biāo)均未超過(guò)太湖流域池塘養(yǎng)殖水三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。隨著養(yǎng)殖過(guò)程的進(jìn)行，懸浮物有上升的趨勢(shì)，但仍低于標(biāo)準(zhǔn)中的100 mg/L。且銅、鋅2個(gè)指標(biāo)在河蟹養(yǎng)殖初期剛加水時(shí)能夠檢測(cè)到極微量存在，至養(yǎng)殖中后期則基本檢測(cè)不出，可見(jiàn)蟹池中種植的伊樂(lè)藻、黑藻及苦草等水生植物對(duì)水體中重金屬具有吸附作用，一定程度上改善了水體環(huán)境?？偭缀涂偟獌蓚€(gè)指標(biāo)在養(yǎng)殖過(guò)程中處于小幅度波動(dòng)，但都低于排放要求，即滿(mǎn)足達(dá)標(biāo)排放。蟹塘中水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)中的25 mg/L?？傮w來(lái)說(shuō)檢測(cè)的兩個(gè)塘口，水質(zhì)處于較好水平。

表1 河蟹生長(zhǎng)周期內(nèi)養(yǎng)殖池塘水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

2.3 養(yǎng)殖效益核產(chǎn)結(jié)果

待河蟹銷(xiāo)售結(jié)束后，對(duì)5只成蟹塘口的投入、產(chǎn)出和效益等進(jìn)行核算，取5只塘口養(yǎng)殖結(jié)果的平均值，詳情見(jiàn)表2。

從表2中可以看出河蟹養(yǎng)殖成本投入中占比較大的項(xiàng)目為塘租費(fèi)、苗種費(fèi)、飼料費(fèi)以及人工費(fèi)用，達(dá)到每667 m2投入的82.1%。河蟹產(chǎn)出為120.4 kg/667 m2，青蝦產(chǎn)量為 9.38 kg/667 m2，平均每667 m2平均養(yǎng)殖利潤(rùn)為5 584.47元。從67.05%的河蟹回捕率來(lái)看并不理想。青蝦投放了14.76 kg/667 m2，但回捕率為-36.45%，套養(yǎng)的青蝦養(yǎng)殖效果較差。

表2 平均每667 m2蟹塘成本投入、產(chǎn)出、產(chǎn)值及養(yǎng)殖效果

3 討論

3.1 增氧系統(tǒng)構(gòu)建與蟹池溶氧關(guān)系

常熟地區(qū)蟹池增氧模式大致可分為3種，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化改造的池塘安裝了微孔曝氣增氧系統(tǒng)和水車(chē)式增氧機(jī)；利用水車(chē)式增氧機(jī)和潛流泵揚(yáng)水至空中增氧；還有部分老舊池塘沒(méi)有增氧設(shè)備。河蟹養(yǎng)殖早已步入采用高效增氧機(jī)械增加水體溶氧含量，以降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的階段，同時(shí)也有利于水質(zhì)改良，降低環(huán)境壓力。對(duì)于大規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)，設(shè)備數(shù)量眾多，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)的統(tǒng)一管控，需要構(gòu)建覆蓋所有池塘的設(shè)備控制系統(tǒng)，對(duì)增氧機(jī)、投食機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、有效管控[6]。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用無(wú)線(xiàn)通信模塊，對(duì)所有增氧設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，保證了河蟹生長(zhǎng)周期內(nèi)水體溶氧水平，促進(jìn)河蟹生長(zhǎng)。有學(xué)者研究急性或長(zhǎng)期缺氧對(duì)河蟹生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，會(huì)降低其免疫力甚至發(fā)病死亡[8]。該試驗(yàn)池塘溶氧水平較高，說(shuō)明水草生長(zhǎng)良好、浮游植物等含量也豐富。溶氧水平變動(dòng)在4.2～8.6 mg/L之間，沒(méi)出現(xiàn)大幅度變動(dòng)的情況，說(shuō)明及時(shí)割除草頭（生長(zhǎng)出水面的伊樂(lè)藻）措施對(duì)于防止夜間至凌晨池塘缺氧具有促進(jìn)作用。同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于蟹池溶氧預(yù)警、降低工作強(qiáng)度、適當(dāng)節(jié)約能源等有一定的幫助。

3.2 水質(zhì)指標(biāo)與主要污染因子

河蟹養(yǎng)殖過(guò)程中人工過(guò)量投喂的顆粒飼料、冰魚(yú)和玉米等餌料及河蟹排泄物是造成池塘水質(zhì)污染的主要來(lái)源，其次為腐爛的水草等。有學(xué)者估算，太湖流域河蟹養(yǎng)殖池塘每年TN和TP排放量分別為154.74 t和22.75 t[9]，是太湖流域的主要非點(diǎn)源污染來(lái)源之一[10]。該養(yǎng)殖模式下，TN和TP平均質(zhì)量濃度范圍是0.04～0.23 mg/L和1.3～3.5 mg/L，均低于要求的≤1和≤5。該模式水源水來(lái)自河道改造的多級(jí)凈化系統(tǒng)，周邊存在其他養(yǎng)殖青蝦、魚(yú)類(lèi)等的養(yǎng)殖戶(hù)，無(wú)法避免其往河道中排水，而為了避免魚(yú)類(lèi)寄生蟲(chóng)，不少養(yǎng)殖戶(hù)會(huì)采用硫酸銅處理，導(dǎo)致河道內(nèi)殘留有低濃度的銅。但隨著養(yǎng)殖過(guò)程的展開(kāi)，蟹塘中銅、鋅等指標(biāo)基本檢測(cè)不出，可見(jiàn)種植的水草對(duì)重金屬具備一定的吸附和排除作用。而且水草還能夠?yàn)楹有飞L(zhǎng)提供一定的補(bǔ)充餌料，對(duì)河蟹生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用[11-12]。養(yǎng)殖蟹塘懸浮物過(guò)多會(huì)導(dǎo)致池水透明度偏低，不利于藻類(lèi)繁殖和水草生長(zhǎng)。該試驗(yàn)養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)設(shè)置自然沉降區(qū)，將大量懸浮物滯留在該區(qū)域內(nèi)，同時(shí)定期施用的微生態(tài)制劑、枯草芽孢桿菌、光合細(xì)菌等也有利于死亡藻類(lèi)的分解，調(diào)節(jié)池水透明度，具有良好的減排作用。河蟹成蟹生長(zhǎng)過(guò)程中最適pH值一般為6.5～8.5，過(guò)高和過(guò)低的pH值都不利于河蟹的生長(zhǎng)、蛻殼，高酸堿度容易導(dǎo)致蟹殼變硬、蛻殼不暢，造成病死率上升。而過(guò)低的酸堿度不利于蟹殼鈣化。該試驗(yàn)兩口池塘養(yǎng)殖過(guò)程中酸堿度在7.0～8.5之間，有利于河蟹蛻殼生長(zhǎng)。

3.3 養(yǎng)殖成效分析

隨著河蟹養(yǎng)殖塘口租金、苗種飼料費(fèi)以及人工等成本的上升，加上近兩年終端消費(fèi)疲軟，售價(jià)一路走低，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式盈利越加困難。現(xiàn)階段每667 m2河蟹塘成本已經(jīng)突破8 000元，不少養(yǎng)戶(hù)甚至達(dá)到萬(wàn)元。即使產(chǎn)量維持在100～120 kg的較好水平，若河蟹規(guī)格和售價(jià)上不去，也只能勉強(qiáng)達(dá)到盈虧平衡。從2019年蟹市行情看，均價(jià)不超過(guò)90元/kg，可見(jiàn)有不少養(yǎng)戶(hù)是虧本的。但常熟河蟹基地每667 m2仍然取得5 500多元的凈利潤(rùn)，可見(jiàn)生態(tài)、健康、優(yōu)質(zhì)的精品蟹才有市場(chǎng)。該試驗(yàn)中河蟹單價(jià)達(dá)到106元/kg，較市場(chǎng)均價(jià)高20元/kg左右，主要?dú)w功于河蟹出口基地以及品牌溢價(jià)，可見(jiàn)良好的口碑和過(guò)硬的質(zhì)量是保證盈利的有利條件之一。

但也要看到，河蟹與青蝦回捕率雙雙走低是河蟹養(yǎng)殖進(jìn)一步盈利的最大障礙。導(dǎo)致河蟹回捕率只有67%的原因可能是種質(zhì)資源退化[13]、養(yǎng)殖技術(shù)缺乏、管理不善等。該模式選用的河蟹品種為中華絨螯蟹“長(zhǎng)江2號(hào)”，具備了養(yǎng)殖精品蟹先天條件。但在下鄉(xiāng)技術(shù)指導(dǎo)和走訪(fǎng)調(diào)研中了解到，當(dāng)前很多苗種供應(yīng)商均宣稱(chēng)采用特大規(guī)格（6母8公）種蟹育苗，但真實(shí)情況無(wú)從考量，不排除存在以次充好、使用劣質(zhì)蟹育苗的可能。所以保證親本來(lái)源、親本遴選方式等對(duì)種蟹規(guī)格及成活率至關(guān)重要，大規(guī)格親本對(duì)提高河蟹養(yǎng)殖效益具有促進(jìn)作用，但盲目地選擇大規(guī)格親本卻無(wú)法保證后代生長(zhǎng)性能的穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)提升養(yǎng)殖成本[14]。2019年常熟地區(qū)河蟹池中套養(yǎng)青蝦的產(chǎn)量普遍較低，其原因可能是春季氣溫較低、肥水難導(dǎo)致青蝦開(kāi)口餌料不足，加之顆粒飼料投喂量偏低導(dǎo)致青蝦攝食量得不到滿(mǎn)足。提高青蝦、沙塘醴、鱖魚(yú)等套養(yǎng)水生動(dòng)物產(chǎn)量對(duì)于河蟹池增效具有重要意義。