珊瑚人工養(yǎng)殖裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求分析

文/于宇 趙羿羽 郎舒妍 魏志威 盧賀帥

珊瑚礁被譽為“海底熱帶雨林”，在海洋生態(tài)環(huán)境和人類經(jīng)濟(jì)社會中占據(jù)重要位置，在海洋生態(tài)平衡維護(hù)、漁業(yè)資源再生、生態(tài)旅游觀光、海岸線保護(hù)和海洋藥物開發(fā)等領(lǐng)域具有重要價值。造礁石珊瑚是珊瑚礁的主要構(gòu)建者，也是珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分；同時，其他類型的一些珊瑚由于其觀賞價值和收藏價值，廣泛出現(xiàn)在水族館、珠寶市場等。

近年來，受氣候變化和人類活動等因素影響，全球諸多海域的珊瑚礁出現(xiàn)嚴(yán)重退化現(xiàn)象，亟需開展珊瑚礁生態(tài)修復(fù)。同時，隨著民眾對于旅游觀光、醫(yī)療、高端珠寶等消費需求的不斷增長，商用珊瑚發(fā)展前景廣闊。人工養(yǎng)殖珊瑚有利于快速增加珊瑚數(shù)量，既能應(yīng)用于恢復(fù)珊瑚礁生態(tài)，又可充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)價值，因此，珊瑚人工養(yǎng)殖將逐步成為海洋經(jīng)濟(jì)大開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。

一、國外珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)按照珊瑚自身繁殖方式，可分為有性繁殖技術(shù)和無性繁殖技術(shù)兩類；按照珊瑚培育環(huán)境，又可分為原地培育技術(shù)和異地培育技術(shù)兩類。國外在這4種技術(shù)類型上開展了一些研究，取得了一些進(jìn)展。珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀見表1。

表1 珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

二、我國珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)和裝備發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)開展珊瑚培育相關(guān)研究的機構(gòu)包括中國科學(xué)院南海海洋研究所、中國科學(xué)院廣州地球與化學(xué)研究所、國家海洋局第三海洋研究所、海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院、海南大學(xué)、廣東海洋大學(xué)、廣西大學(xué)等，近年來，在相關(guān)技術(shù)與裝備研究等方面取得一定進(jìn)展。

（一）珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)方面

在珊瑚人工有性繁殖技術(shù)研究方面，國內(nèi)研究起步較晚，初步取得一些研究成果。中國科學(xué)院南海海洋研究所在海南省三亞灣和西沙永興島上進(jìn)行了珊瑚有性繁殖實驗與珊瑚幼體培育增殖實驗，目前已經(jīng)掌握芽枝鹿角珊瑚、中華扁腦珊瑚等種類的繁殖規(guī)律和幼體發(fā)育過程；廣東海洋大學(xué)在徐聞珊瑚礁國家自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行了澄黃濱珊瑚、大管孔珊瑚等性腺發(fā)育與繁殖力的研究。

在珊瑚人工無性繁殖技術(shù)研究方面，我國主要開展了造礁石珊瑚斷枝培育研究，用于珊瑚礁生態(tài)修復(fù)。目前，我國使用較多的造礁石珊瑚斷枝培育方法包括珊瑚樹斷枝培育法、浮床斷枝培育法、纜繩斷枝培育法等。

（二）珊瑚人工養(yǎng)殖裝備方面

在研究珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)的同時，我國也在探索新型珊瑚養(yǎng)殖裝備（見圖1）。2018年，海南南海熱帶海洋研究所在三亞崖州灣海域建立了海上木質(zhì)珊瑚養(yǎng)殖試驗浮式平臺，配套4個高密度立體養(yǎng)殖專用籠；2017年，浙江海洋大學(xué)提出一種海底珊瑚培養(yǎng)裝置的發(fā)明，包括基座和若干培養(yǎng)盆，能夠穩(wěn)定在海底定位；2019年，煙臺中集藍(lán)海洋科技有限公司等提出一種適合在海上進(jìn)行珊瑚養(yǎng)殖的浮式裝置發(fā)明，包括養(yǎng)殖平臺、養(yǎng)殖架、養(yǎng)殖鏈、養(yǎng)殖板和提升機構(gòu)等部分；2019年，廣東海洋大學(xué)提出一種用于珊瑚養(yǎng)殖的機器人系統(tǒng)發(fā)明，工作人員在水上通過手勢識別系統(tǒng)來實時操控機械手裝置的水下動作，提高珊瑚移植固定等作業(yè)效率。

圖1 我國新型珊瑚養(yǎng)殖裝備專利

國內(nèi)相關(guān)科研院所、高校及企業(yè)在珊瑚異地培育裝備方面也開展了相關(guān)研究。2015年，杭州冷倍冠科技有限公司發(fā)明了一種珊瑚人工養(yǎng)殖控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ι汉黟B(yǎng)殖池內(nèi)的鹽度、亮度、溫度、含氧量等參數(shù)進(jìn)行檢測及進(jìn)行針對性改善，最大程度保證珊瑚生長環(huán)境穩(wěn)定。2018年，國家海洋局第三海洋研究所等提出了半開放式珊瑚養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過模擬珊瑚生長的環(huán)境條件，建立一套具有供水、光照、造浪、供氧控制的養(yǎng)殖系統(tǒng)以及養(yǎng)殖水過濾處理的循環(huán)系統(tǒng)。

三、珊瑚人工養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)特點及裝備需求分析

（一）產(chǎn)業(yè)特點

1.產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊

珊瑚人工養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景有兩個方面。一方面為商業(yè)應(yīng)用前景，即珊瑚貿(mào)易、觀光旅游和醫(yī)用前景。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年世界珊瑚的漁獲量在100t～400t，年交易量高達(dá)10多億美元；2014年，頂級紅珊瑚的價格為18000元/g～20000元/g，超過黃金時價的90倍；水族愛好者、水下探險愛好者也為珊瑚提供了巨大的商業(yè)市場空間；同時，由于死亡珊瑚的骨骼經(jīng)過熱處理可以用于人類骨骼修復(fù)，在醫(yī)學(xué)方面也具備一定市場前景。另一方面為生態(tài)環(huán)境修復(fù)需求前景。隨著人們對珊瑚生態(tài)系統(tǒng)重要性認(rèn)識的不斷增強，歐美、東南亞等地區(qū)紛紛開展珊瑚生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作；我國正在開展海南省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)、福建省等地相關(guān)海域的珊瑚礁修復(fù)研究與實踐，預(yù)期對人工養(yǎng)殖珊瑚的需求量將激增。

2.新興產(chǎn)業(yè)弊端未消

珊瑚人工養(yǎng)殖業(yè)作為新興海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，屬于尚不成熟的發(fā)展中產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展不充分，大部分養(yǎng)殖裝備技術(shù)水平不高，國際上也未形成能夠?qū)崿F(xiàn)高效產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的人工養(yǎng)殖技術(shù)方案；由于造礁石珊瑚的生活水深較大（25m～50m），而相關(guān)裝備大部分屬于淺水裝備范疇，具體養(yǎng)殖實施過程仍以潛水員人工操作為主；珊瑚人工養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展需要大量資金投入、政策支持等強力保障，尤其是珊瑚礁生態(tài)修復(fù)，必須以海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)為前提，這樣的系統(tǒng)工程建設(shè)與完善都十分復(fù)雜。

3.分化特征明顯

目前，國外對珊瑚人工養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)技術(shù)的選擇具有明顯的分化特征。對于部分發(fā)展中國家（如印度尼西亞），受經(jīng)濟(jì)實力限制，只能選擇充分利用得天獨厚的自然條件，將珊瑚投放到天然海域里放養(yǎng)，其產(chǎn)品主要面向水族館觀光等市場；對于歐美等發(fā)達(dá)國家，更多的是選擇高成本的異地養(yǎng)殖（如室內(nèi)養(yǎng)殖），可有效避免不利的自然環(huán)境影響，通過人工控制各種有利于珊瑚生長的環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)高價品種珊瑚的人工養(yǎng)殖，其產(chǎn)品主要面向高端珊瑚市場和用于海洋環(huán)境生態(tài)修復(fù)。

4.產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向多元化

隨著智能化技術(shù)的發(fā)展以及與海洋養(yǎng)殖業(yè)的加速融合，目前珊瑚手工栽培的方式終將發(fā)生巨大變革，珊瑚人工養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)技術(shù)必然朝著專業(yè)化、自動化、智能化方向發(fā)展。相關(guān)的珊瑚作業(yè)船將搭載專業(yè)化集成化裝備，作業(yè)能力涵蓋珊瑚采集到運輸、培育及投放全過程，提升珊瑚種植、移植效率；應(yīng)用于珊瑚種植的相關(guān)機械設(shè)備或者水下有纜遙控機器人（ROV）將得到進(jìn)一步研發(fā)與應(yīng)用（見圖2）；水下自治機器人（AUV）、潛浮標(biāo)及通訊、聲吶等先進(jìn)技術(shù)將廣泛用于珊瑚養(yǎng)殖的水下探測、監(jiān)視，通過獲知水下環(huán)境實時信息，規(guī)避不利生存因素和突發(fā)外界因素，提升珊瑚種植、移植的存活率。

圖2 澳大利亞開發(fā)的珊瑚播種水下機器人

（二）對裝備的需求

現(xiàn)階段，珊瑚人工養(yǎng)殖特別是原地培育所采用的裝備相對簡單，未來要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，需要高端化的裝備及配套系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行支撐。目前，主要裝備需求包括裝備類和關(guān)鍵配套系統(tǒng)設(shè)備類兩大類（見圖3）。

圖3 珊瑚人工養(yǎng)殖裝備體系圖

1.裝備類

裝備類主要包括專門用于珊瑚移植的專業(yè)化珊瑚作業(yè)船舶，用于珊瑚養(yǎng)殖的海上浮式珊瑚養(yǎng)殖平臺，用于珊瑚養(yǎng)殖的海底固定式養(yǎng)殖裝置等，用于珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)研究及應(yīng)用試驗的海洋珊瑚養(yǎng)殖試驗平臺等，用于珊瑚種植、移植作業(yè)的ROV，用于珊瑚監(jiān)測的AUV，用于人員下潛的相關(guān)潛水裝具等，以及可用于珊瑚養(yǎng)殖場的全通透型觀光潛水器等。

2.關(guān)鍵配套系統(tǒng)設(shè)備類

關(guān)鍵配套系統(tǒng)設(shè)備類主要包括珊瑚養(yǎng)殖作業(yè)所需的機械設(shè)備（如提升設(shè)備等），具備增氧、凈水、殺菌、制冷、保溫等功能的相關(guān)供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、光控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、造浪系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等，包括數(shù)據(jù)采集監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)前處理及存儲器、中央控制器等在內(nèi)的珊瑚養(yǎng)殖智能控制系統(tǒng)，用于珊瑚自身生長情況及威脅珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的各類災(zāi)害事件監(jiān)測的激光雷達(dá)、潛浮標(biāo)系統(tǒng)等遙感監(jiān)測設(shè)備，采用新型材料的人工礁體等。

四、珊瑚人工養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

人工養(yǎng)殖珊瑚具有廣闊的市場前景，但實現(xiàn)珊瑚大規(guī)模人工養(yǎng)殖仍存在較大難度。目前全球通過充分利用自然條件進(jìn)行大規(guī)模珊瑚無性繁殖的珊瑚養(yǎng)殖場已經(jīng)非常常見；尚未出現(xiàn)用于珊瑚生態(tài)修復(fù)、醫(yī)用等領(lǐng)域的高端化、智能化、規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化珊瑚人工養(yǎng)殖場，規(guī)?；B(yǎng)殖裝備與技術(shù)也有待于突破與完善。

考慮到國家加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、南海資源開發(fā)與保護(hù)等方面的要求，珊瑚人工養(yǎng)殖裝備技術(shù)可能會成為我國一個新興產(chǎn)業(yè)方向。目前，我國在珊瑚人工養(yǎng)殖技術(shù)等領(lǐng)域已具備一定基礎(chǔ)，同時，我國在漁業(yè)養(yǎng)殖裝備、水下機器人、水下監(jiān)測裝備及水下旅游觀光裝備等領(lǐng)域也取得了眾多成果，這對于未來加快珊瑚養(yǎng)殖裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分有利。

一是深化珊瑚人工養(yǎng)殖裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的論證評估、相關(guān)裝備及關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備能力現(xiàn)狀梳理，加快突破珊瑚人工養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)，積極爭取高端珊瑚人工養(yǎng)殖裝備研發(fā)項目，著重開展高端化、智能化珊瑚人工養(yǎng)殖裝備的論證、研發(fā)與應(yīng)用。

二是強化水產(chǎn)養(yǎng)殖、裝備制造、信息化等跨行業(yè)、跨專業(yè)的融合，推進(jìn)珊瑚養(yǎng)殖裝備產(chǎn)業(yè)鏈各類創(chuàng)新主體協(xié)同，打通供需溝通渠道，成立“珊瑚養(yǎng)殖裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟”，打造聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢互補、利益共享、風(fēng)險共擔(dān)的產(chǎn)學(xué)研用長效合作機制，強化產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)人才培養(yǎng)。