四川省水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化裝備發(fā)展分析

王 勇，萬 勇，彭曉琴，趙一霽，曹合榮，唐 玲，羅安妮，徐文娟

(四川農(nóng)業(yè)機械研究設計院，成都 610066)

1 引言

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，科學使用漁業(yè)機械裝備，可降低水產(chǎn)養(yǎng)殖人工成本，提高養(yǎng)殖效率與管理水平，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。近年來，四川省不斷優(yōu)化種質(zhì)資源，創(chuàng)新養(yǎng)殖技術與管理模式，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化水平，促進水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展，質(zhì)量效益得到明顯提升。但四川省水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢不明顯，機械化水平低、池塘建設標準程度不高、淤泥尾水生態(tài)化處理技術應用少等問題依舊存在。為進一步推動四川水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，有必要對四川水產(chǎn)養(yǎng)殖裝備進行提檔升級。依托于“大數(shù)據(jù)”“物聯(lián)網(wǎng)”等新興技術，結(jié)合傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖技術，對機械化裝備進行提升改造與集成創(chuàng)新，形成數(shù)字化、智能化的新裝備與智慧化管理的新模式，助力提升水產(chǎn)養(yǎng)殖的管理水平，實現(xiàn)增效提質(zhì)。

2 基本情況

2.1 四川省水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)狀

四川是西部水產(chǎn)大省，養(yǎng)殖水面類型多種多樣，如池塘、河溝、湖泊等，養(yǎng)殖方式包括湖泊水庫養(yǎng)殖、池塘養(yǎng)殖、圍欄養(yǎng)殖、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、工廠化養(yǎng)殖等。隨著漁業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)殖技術與養(yǎng)殖模式不斷創(chuàng)新，水產(chǎn)種質(zhì)資源逐步優(yōu)化，養(yǎng)殖面、總產(chǎn)量、產(chǎn)值也逐年升高。據(jù)統(tǒng)計，2020年水產(chǎn)養(yǎng)殖面積1.93×105hm2，比上年增長0.03%，養(yǎng)殖產(chǎn)量1.6×106t，比上年增長3.97%[1]，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好。但四川不是水產(chǎn)養(yǎng)殖強省，與國內(nèi)其他省份相比，還存在著不小的差距，在辛嶺等[2]對我國現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展水平評價研究，對全國漁業(yè)現(xiàn)代化進行了定量評價，四川省漁業(yè)現(xiàn)代化綜合發(fā)展程度不高，距離基本實現(xiàn)漁業(yè)現(xiàn)代化還有較大差距。

2.2 面臨的挑戰(zhàn)

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展內(nèi)外部環(huán)境都在發(fā)生變化。在生產(chǎn)端，與水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求不匹配的是四川省水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化率較低、池塘建設標準化不高、進排水系統(tǒng)化不完善、尾水清淤處理設施化缺檔、疾病預防診治管理空白、養(yǎng)殖管理智能化不足等問題。同時，受資源環(huán)境剛性約束，傳統(tǒng)養(yǎng)殖空間日益受限，人工成本持續(xù)上漲，養(yǎng)殖成本不斷升高等愈發(fā)突出[3]。在消費端，隨著人們消費水平的提檔升級，市場需要提供更加綠色、安全、高品質(zhì)的水產(chǎn)品滿足人們的消費需求。

3 四川水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)節(jié)存在的主要問題

3.1 水質(zhì)監(jiān)測技術及智能化裝備研發(fā)應用不足

良好的水質(zhì)環(huán)境不僅可以促進養(yǎng)殖水產(chǎn)的生長發(fā)育，品質(zhì)提升，而且也可降低水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病發(fā)生率，大大降低養(yǎng)殖風險。但水質(zhì)易受生物、物理、化學、水文氣象和人類生產(chǎn)活動等多因素交叉影響，作用機制復雜[4]。而傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測常常通過采樣送檢的方式來檢測水質(zhì)變化，時效性差。采樣點位過少，范圍有限，檢測結(jié)果可能不太精確，不能及時反饋水質(zhì)的問題。大多數(shù)養(yǎng)殖戶水質(zhì)管理較為粗曠化，通過人工巡塘、守塘，觀測水體顏色、氣味等判斷水質(zhì)變化，可靠性低，對于水體溶氧量、PH值、氮磷含量、菌落種類及其它有害物質(zhì)等指標具體變化情況不明晰，調(diào)控水質(zhì)依靠經(jīng)驗進行決策。加之缺少數(shù)字化、智能化監(jiān)測設備，不能實時觀測水產(chǎn)的成活率、生長情況、死亡情況，以及殘餌、水草老葉腐壞、淤泥集聚程度和其它污染等問題，對于造成水質(zhì)變化的具體原因不明確，調(diào)控水質(zhì)不能做到有的放失，精準施策。

3.2 水體增氧裝備智能化程度不高

氧氣是養(yǎng)殖水產(chǎn)的生命要素，水體溶氧量過低，容易造成魚類浮頭、甚至死亡。也有研究表明，若水體溶氧量小于3mg/L，會導致飼餌系數(shù)成倍增長[5]，增加飼養(yǎng)成本與水質(zhì)劣化的可能性。為有效解決水體溶氧量不足的問題，養(yǎng)殖戶通過增氧設備來提高水體含氧量，提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖的密度、產(chǎn)值、效益。現(xiàn)增氧設備在水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化程度相對較高，如局部增氧的葉輪增氧機、底部增氧的微孔曝氣增氧機、平衡增氧的耕水機等被廣泛應用，但自動化程度不高，啟?？刂浦饕扇藶椴倏?，遠程自動控制難。且水體溶氧量易受氣壓、溫度等因素影響，大部分增氧設備未能結(jié)合天氣、溫度等因素變化，根據(jù)水體溶氧量變化，實現(xiàn)智能化調(diào)控。同時，不同養(yǎng)殖水產(chǎn)與水體適用的增氧設備不同，若不考慮養(yǎng)殖水產(chǎn)的生長規(guī)律及特性，隨意選型使用設備會影響水產(chǎn)的生長發(fā)育，嚴重時會導致養(yǎng)殖水產(chǎn)患病死亡。

3.3 餌料投喂智能化裝備缺檔

良好的餌料投喂管理有助于養(yǎng)殖水產(chǎn)的生長發(fā)育，因此在水產(chǎn)養(yǎng)殖管理過程中投飼機應用較廣，其投餌的均勻性高于人工，餌料不易粉碎，大大降低了投喂管理的餌料、人工成本，減小了因餌料投喂過量導致水質(zhì)劣化的可能性。現(xiàn)目前市場上投飼機類型多種多樣，如風送投飼機、下落式投飼機、振動式投飼機等，技術裝備較為成熟，已基本實現(xiàn)自動化。但在投喂管理過程中，天氣、水溫和水產(chǎn)攝食情況不斷變化，不同生長期所需營養(yǎng)不同，投喂飼料的品種規(guī)格、密度不同，需及時調(diào)整投飼機的投飼量、次數(shù)及時間等。而目前常見的投飼機普適性不夠高，缺少精準稱量功能，無法精準測量計算不同餌飼投飼作業(yè)所需投飼量。同時，養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖技術參差不齊，只能根據(jù)經(jīng)驗粗略估算投飼量，精準投喂難保障，可能會造成飼喂管理脫節(jié)。

3.4 尾水及淤泥處理設施不足

過去，養(yǎng)殖尾水處理較為粗曠化，直接排入河道、溝渠中，不利于整體水環(huán)境的改善。近年來，隨著河湖長制的落實落細，養(yǎng)殖尾水禁止直排入河，部分地區(qū)開展養(yǎng)殖尾水整治示范點建設，應用如“漂浮稻”、人工濕地凈化等技術，為尾水處理與水環(huán)境保護之間的矛盾提供了解決途徑。但四川省水產(chǎn)養(yǎng)殖以池塘養(yǎng)殖為主，池塘基礎設施老舊，缺少安裝濾池、濾塔等尾水處理裝備相匹配的條件。同時，老舊池塘建設標準化程度不高，系統(tǒng)化程度低，未鋪設吸污排污管網(wǎng)，淤泥難以及時清理，造成塘內(nèi)淤泥集聚，降低池塘載魚量。而在清淤裝備設施方面，只有泥漿泵、推土機等機械裝備，只適宜在水產(chǎn)養(yǎng)殖捕撈后作業(yè)，針對于水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中淤泥處理需求難滿足，缺少能夠帶水作業(yè)、靈活性高、潛走型的清淤設備。

3.5 疾病預防在線診斷技術及裝備空白

病防工作是水產(chǎn)養(yǎng)殖中至關重要的工作，防控不力，可能會造成巨大的經(jīng)濟損失。由于養(yǎng)殖水產(chǎn)生長環(huán)境的隱匿性，受光照強度﹑水體渾濁以及水產(chǎn)運動隨機等影響，且缺乏可視化、數(shù)字化、智能化的觀測裝備，不能有效監(jiān)測水產(chǎn)品生長情況。加之發(fā)病前期較為輕微，征兆不明顯，缺乏診斷依據(jù)，不能及時發(fā)現(xiàn)水產(chǎn)品患病情況、發(fā)病程度,可能延誤治療時機。發(fā)病中后期，由于水產(chǎn)病害種類多，養(yǎng)殖戶自身專業(yè)知識欠缺，缺少水產(chǎn)養(yǎng)殖病防治在線看診平臺，疾病診斷缺少科學指導，不明病因藥理，不知如何選藥、用藥，診斷治療難保障。

4 建議

4.1 加快水質(zhì)智能監(jiān)測調(diào)控技術與配套裝備推廣應用

集成“傳感器、視頻監(jiān)控、在線監(jiān)測等技術+漁業(yè)機械裝備”等形成可視化、數(shù)字化裝備，對水體的含氧量、溫度、pH、氮磷元素含氧量和水產(chǎn)養(yǎng)殖生長情況等進行在線監(jiān)測、實時監(jiān)控，實時收集顯示相關數(shù)據(jù)。如利用水產(chǎn)養(yǎng)殖機器人開展水下移動式全方位視頻監(jiān)控,有效監(jiān)測水產(chǎn)品成活率、生長情況及養(yǎng)殖環(huán)境,及時發(fā)現(xiàn)問題[6]。結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖技術，設定水產(chǎn)品生長發(fā)育的安全閾值，根據(jù)水質(zhì)變化情況，決定增氧、進排水、施藥添菌等調(diào)控水質(zhì)，而且可視化、數(shù)字化的裝備可減少養(yǎng)殖人員巡塘、守塘時間與次數(shù)，降低養(yǎng)殖人工成本。

4.2 研發(fā)智能綠色高效增氧技術與裝備

明確設備適用養(yǎng)殖水產(chǎn)的范圍，解決增氧設備智能化程度不高的問題。高效增氧設備是實現(xiàn)水質(zhì)智能調(diào)控的基礎，結(jié)合養(yǎng)殖水產(chǎn)品生長特性與自動化控制技術，研發(fā)智能高效增氧設備，逐步對不同水產(chǎn)，不同生長發(fā)育期、不同時段天氣等主要水產(chǎn)品所需耗氧數(shù)據(jù)收集，設立水體溶氧量安全域值。結(jié)合水質(zhì)智能調(diào)控系統(tǒng)測定水體的溶氧量，達到閾值自動啟停，實現(xiàn)智能調(diào)控，節(jié)能增效。

4.3 優(yōu)化精準飼喂技術與裝備

降低餌料投喂管理成本，提高水產(chǎn)品質(zhì)。結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖飼喂技術，優(yōu)化餌料成分配比，在精準稱量和自動化控制基礎上[7]，對現(xiàn)有投餌機進行優(yōu)化，實時掌握已投喂飼料量、剩余飼料量等信息，再集成技術研發(fā)精準化、智能化投喂裝備，提高餌料投喂面積與播撒均勻性，降低餌料粉碎率。根據(jù)水產(chǎn)生長情況與飼料殘留量，合理控制飼料投喂量與時間，防止殘餌腐敗污染水質(zhì)，實現(xiàn)飼喂管理自動化、智能化。

4.4 推廣應用尾水及清淤生態(tài)處理技術與裝備

以解決水資源循環(huán)利用及水質(zhì)自動化調(diào)控不足的問題。結(jié)合原位修復技術[8]與異位修復技術[9]對池塘進行標準工程化建設，對排污、截污、進排水等漁業(yè)基礎設施進行提升改造。加快研發(fā)能夠帶水作業(yè)、靈活性、潛走型的清淤設備，完善尾水處理及清淤系統(tǒng)，提高漁業(yè)設施自動化水平，實現(xiàn)尾水生態(tài)化利用，尾水零排放，結(jié)合水質(zhì)智能檢測調(diào)控系統(tǒng)，定期抽排更換水體，保持良好的水體環(huán)境。

4.5 搭建水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病預防診斷在線云平臺

利用大數(shù)據(jù)、云平臺、人工智能等共享水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病防治技術，搭建水產(chǎn)養(yǎng)殖病防治專家在線看診平臺，建立水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病數(shù)據(jù)庫。再結(jié)合水質(zhì)智能監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)采集的水體數(shù)據(jù)，對水體內(nèi)的細菌、真菌、寄生蟲等水質(zhì)指標與環(huán)境變化、投餌施肥等情況進行綜合分析，利用數(shù)據(jù)庫與專家在線看診平臺，進行疾病比對識別，根據(jù)魚情生長狀況與患病情況，指導科學選藥，合理施藥添菌。

5 結(jié)語

水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化是加快水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化、智能化發(fā)展的基礎，通過對水產(chǎn)養(yǎng)殖管理中各環(huán)節(jié)機械化裝備的提升改造，再與“互聯(lián)網(wǎng)”“大數(shù)據(jù)”等現(xiàn)代信息技術手段結(jié)合，集成創(chuàng)新，形成數(shù)字化、智能化的漁業(yè)裝備，促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。文章重點對水產(chǎn)養(yǎng)殖管理環(huán)節(jié)中的現(xiàn)存部分機械裝備短板與相關技術進行分析，未涉及到魚苗管理、捕撈設施及水產(chǎn)品加工等環(huán)節(jié)，存在諸多不足之處。但相信隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化、智能化新裝備和配套新技術的研究應用推廣，與冷鏈物流等相關產(chǎn)業(yè)更加的融合發(fā)展，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)將得到新提升，到達新高度，必將實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖全程機械化、智能化。