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01 流水槽循环水养殖
流水槽循环水养殖是利用池塘的小部分面积(2%~5%),或在大水面、稻田附近修建长条形水槽,用于水生生物集中养殖,其他面积构建生态净化系统,通过智能化管理,实现高效生产的水产养殖模式(见图1)。该模式运用机械在水槽里造浪造流,借助水流将排泄物集中到槽尾进行收集处理,使传统的静水养殖变成流水养殖,并在大水体里形成环形水流,使养殖尾水在池塘、大水面、稻田里得到净化。
流水槽+池塘是最常见的组合模式,在全国26个省(区、市)分布,其中湖北和江苏数量最多。目前,全国共有池塘流水槽循环水养殖9211条,总容量为244.7万m³,代表性养殖种类为草鱼、鲈鱼和鲤鱼等。但是该模式存在气温高时增氧效率不高和鱼类粪便、残饵等废弃物回收效率较低等问题。
02 圈养
圈养主要由圈养桶、增氧系统、集排污系统和净化系统等组成(见图2)。养殖对象在圈养桶内饲养,残饵、粪便等固形废弃物自然下沉聚集于圈养桶下方锥部排污管口附近,每天定时开启排污水泵,抽排残饵、粪便等固形废弃物至尾水分离塔,沉淀分离后的固形废弃物可用于制作有机肥等资源化再利用,去除固形废弃物的上清液再经人工湿地脱氮除磷处理后,回原池重复使用;养殖对象的尿液等代谢废物,需依靠水体自净能力加以净化。
圈养模式最早出现在2016年,2018年进入批量推广阶段。目前全国共有圈养设施约11371个,容量为784.11万m³,年养殖总产量约为3.61万t,代表性养殖种类为鲤鱼、草鱼和鲢鱼等。在圈养容量合理、圈养池塘水体自净能力强化提升前提下,可实现圈养池塘养殖尾水零排放。目前,圈养模式还存在增氧效率不高、基础理论体系和圈养技术模式尚待完善,机械化程度较低等问题。
03 池塘鱼菜共生
池塘鱼菜共生是利用鱼类与植物的共生互补特性(见图3),在池塘水面进行无土栽培,将水产养殖和蔬菜种植有机结合,实现池塘“鱼-水生植物”生态系统内物质循环,达到传统池塘养殖的生态化、休闲化和景观化三化融合效果,是一项可持续发展的生态型农业技术。池塘鱼菜共生可实现池塘养殖废弃物氮、磷等原位减控与消纳利用,修复和保育池塘生态环境,提高养殖池塘综合效益。
池塘鱼菜共生代表性养殖种类为鲈鱼、草鱼和鲢等,代表性种植种类为空心菜、美人蕉、水稻等。重庆市在全国鱼菜共生模式发展中处于前列。鱼菜共生系统是一个包含动物、植物、微生物的复杂生态系统,对于系统的运行维护管理技术要求较高,目前人工智能在鱼菜共生系统中的应用较少。
04 漏斗形池塘循环水养殖
漏斗形池塘循环水养殖又称“168”模式(见图4),系统包括设置在土基内的漏斗形鱼池、设在漏斗形鱼池一侧的鱼粪分离装置、水生植物吸收池、生态净化池等。养殖鱼池的漏斗形设计,犹如给养殖的鱼类安装了一个“抽水马桶”,能及时收集移除75%的鱼类粪便,有效净化养殖水体,改善养殖鱼类的生活环境,加快生长速度,提高产品品质。
漏斗形池塘循环水养殖最早出现在河南,现在已推广到安徽、广东、浙江、广西等地。目前全国共有漏斗形池塘循环水养殖设施约1151个,养殖容量为87.8万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、黄颡鱼等,年养殖总产量约为2.0万t。漏斗形池塘循环水养殖目前存在的主要问题是池塘建设不规范,配套设施不完善且自动化、智能化水平不高。
05 高低位池塘循环水养殖
高低位池塘循环水养殖将水体分成两个不同高度的池塘(见图5),上层池塘为高位池,下层池塘为低位池,在高位池中进行养殖,底部排放产生的废水,经过一系列的处理后,再送入低位池塘,经过沉淀、植物吸收、微生物氧化等过程,将废水中的污染物质去除,使其得到净化,再回流到高位池塘中继续循环使用。通过这种方式,不仅可以解决污水处理问题,还能够节约水资源,同时实现水产养殖与环境保护的协调发展,具有良好的经济效益和社会效益。
目前,全国共有高低位池塘循环水养殖池塘4695个,容量为789.9万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、南美白对虾和鲟鱼等,年养殖总产量约为26.0万t。高低位池塘循环水养殖还存在硬件设施落后,机械化、智能化水平低等问题。
06 池塘和大水面网箱养殖
早期的网箱养殖是以合成纤维网片或金属网片为材料,装配成一定形状和规格的箱体,设置在适宜养鱼的水体里进行养殖活动。近年来网箱养殖技术不断迭代升级,在浙江千岛湖、青海龙羊峡等地出现了一批规格大、配备智能化装备的现代养殖网箱(见图6)。池塘和大水面网箱养殖利用大水面优越的自然条件、结合小水体密精措施实现高产。
目前,全国共有池塘和大水面网箱养殖设施422.60万个,容量为2875.9万m³,代表性养殖种类为草鱼、鲤鱼和鲟鱼等,年养殖总产量约为37.3万t。池塘和大水面网箱养殖安全性高,但水体流动性差,要控制好养殖密度和投饵量,否则容易引起水域环境污染。
07 室内工厂化养殖
室内工厂化循环水养殖是以循环水养殖系统为核心装置(见图7),开展集约化生产的一种养殖模式,具有养殖设施设备先进、管理高效、养殖环境可控、养殖生产不受地域空间限制、养殖产量高、可保障产品质量安全和均衡上市,以及社会、经济和生态效益良好等特点,是现代水产养殖业的主要发展方向。
目前,我国共有室内工厂化循环水养殖设施约4.9万套,容量为4946.2万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、鲟鱼和南美白对虾等,养殖生产成本在10元/kg~150元/kg,年养殖总产量约为76.0万t。工厂化循环水养殖存在前期投入较高、工艺复杂,能耗高、对养殖技术和品种要求较高等问题。
08 室内鱼菜共生
室内鱼菜共生是在蔬菜大棚中建设鱼菜共作模式(见图8)。设施养鱼区建设养鱼系统养殖名优水产品并对水体净化循环,蔬菜种植区进行土基蔬菜和水培蔬菜种植。养殖尾水过滤后形成高浓度液肥和低浓度水体两部分,高浓度液肥发酵后作为蔬菜的有机肥,低浓度水体中营养元素被吸收利用及有害物质被分解后循环再养鱼。
目前,全国共有室内鱼菜共生约180多个,容量约为534.0万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、鲤鱼和草鱼等,年养殖总产量约为0.9万t。宁夏固原原州区国家现代农业园区蔬菜大棚基地,10号棚面积800㎡,其中养鱼区100㎡、种菜区700㎡。养殖区养殖大口黑鲈全年产值11.9万元、蔬菜产值6.7万元,鱼菜总产值18.6万元,生产成本13.4万元,综合利润5.2万元。
09 集装箱循环水养殖
集装箱循环水养殖是利用废弃集装箱进行标准化、模块化、工业化养殖的一种模式(见图9)。该模式采用定制的20英尺标准集装箱(养殖水体25m³)为载体,通过综合应用循环推水、生物净水、流水养鱼、鱼病防控、集污排污、物联网智能管理等先进技术,有效控制养殖环境和养殖过程,实施可控式集约化养殖,实现资源高效利用、循环用水、环保节能、绿色生产、风险控制的目标。
目前,全国共有陆基集装箱循环水养殖设施约2138个,容量为7.0万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、罗非鱼和鲤鱼等,年养殖总产量约为0.6万t。当前,陆基集装箱循环水养殖技术模式还有待进一步优化,系统稳定性需进一步提高,产业配套有待进一步完善,产加销一体化建设还有待加强。
10 陆基圆池循环水养殖
陆基圆池循环水养殖是一种新型的水产生态健康养殖技术(见图10),由圆池主体、进排水系统、配套增氧设备、智能化水质监测及控制系统、尾水处理系统等组成,巧妙利用“茶杯效应”高效集污,养殖尾水经多级处理后循环利用,达到零排放目标,实现了经济效益和生态效益双赢。该技术践行绿色发展理念,具有占地面积小、不受地形及地势影响、不破坏土地性质、集约化智能化程度高、养殖系统自净能力强等优点。
陆基圆池循环水养殖是一种富有生命力的现代设施水产养殖模式。目前全国共有陆基圆池循环水养殖设施约4.90万个,容量为8218.2万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、罗非鱼和南美白对虾等,年养殖总产量约为13.9万t。陆基圆池循环水养殖在提高养殖产量和产品品质方面均有较好效果,但是在智能化控制方面亟须进一步完善提高。
11 近海普通网箱养殖
近海普通网箱养殖是指在自然海湾铺设网箱进行集约化养殖的一种模式(见图11),具有网箱体积小,投资少、见效快、技术要求低,可养殖种类多,易普及推广等优点。且它离海岸近,往往在天然避风港湾,受台风等自然灾害的影响小,投资风险较低,容易被养殖者接受。
目前,我国近海普通网箱养殖设施约有59.82万个,容量为2874.9万m³,代表性养殖种类为鲈鱼、大黄鱼和石斑鱼等,年养殖总产量约为37.94万t。但近海普通网箱多为小型板式浮网箱,结构简单,抗风浪能力差,只能设置于风浪相对平静的内湾,水体交换能力差,养殖过程中的鱼类排泄物,残饵等长年累月的沉积,加上源源不断的陆源污染物,水域环境污染日趋恶化,局部海域已成为影响环境的新污染源。
12 近海新型环保网箱养殖
近海新型网箱养殖是将传统木质渔排升级为塑胶养殖渔排(见图12),将养殖泡沫浮球升级为塑胶浮球,利用升级改造后的新型网箱在近岸浅水区开展养殖,并配套自动投饵、智能监控等装置的一种养殖技术。目前我国近海新型环保网箱养殖设施约有32.0万个,容量为705.5万m³,代表性养殖种类为大黄鱼、许氏平鮋等,年养殖总产量约为13.9万t。
13 重力式深水网箱养殖
重力式深水网箱养殖是近年来发展迅速的新型网箱养殖(见图13),一般由网箱框架、高强度网箱、水下监控、自动投饵、自动收鱼等设施组成,具有科技含量高、自动化程度高等优点。
目前,我国深水抗风浪网箱养殖设施共有约1.51万个,容量为3782.3万m³,代表性养殖种类为大黄鱼、金鲳鱼和石斑鱼等,年养殖总产量约为39.0万t。重力式深水网箱抗风浪能力较强,与其他深远海养殖模式相比,造价也相对较低,是当前比较适合大面积推广的一种养殖模式。但网箱整体结构和网衣强度还需进一步提高。
14 深远海桁架类网箱养殖
桁架类网箱是近几年发展起来的深远海养殖模式(见图14),通过锚泊方式在相对固定海域开展养殖生产。与重力式深水网箱比较,桁架类网箱能够布放于离岸更远的半开放、开放式海域。桁架类网箱具有养殖容量大、抵御海况能力强、智能化水平高、养殖水域较深等特点。
桁架类网箱造型多样,有全潜式、半潜式、浮式等多种类型。目前,我国共有桁架类深远海网箱养殖设施共有40个,代表性养殖种类为军曹鱼、许氏平鮋和花鲈等。桁架类网箱造价较贵,对养殖技术要求高。
15 深远海大型围栏养殖
深远海大型围栏养殖设施一般由桩柱系统和网衣系统等结构组成(见图15),网衣缚于桩柱上,并于海底嵌合,目前围栏设施的桩柱主要采用钢筋混凝土桩和钢管桩,网衣系统通常采用金属铜合金网、超高分子量纤维网、PE网、PET网,也有部分工程采用防腐处理后的金属铁丝网,网衣的布设有整体布设和分片布设2种模式。
深远海大型围栏养殖不仅很大程度上避免了近岸养殖污染等问题,同时提高了养殖鱼类的品质,拓展了水产养殖业发展空间。深远海大型围栏代表性养殖种类为大黄鱼。该模式存在动力环境条件下的结构破坏、底部密封安全、高效起捕以及养殖区淤积问题。
16 养殖工船养殖
养殖工船是近两年发展起来的一种深远海养殖模式(见图16),工船在设计上兼具自航式移动和锚泊固定两种形态。可航行于中国沿海和近洋,根据鱼类养殖特性在选定的锚地之间依据水温等环境因素自航转场,选择水温水质适合的海区进行养殖生产作业,大幅缩短养殖周期,提高经济效益。
目前,全国共有4艘养殖工船,其中“国信1号”最广为人知。“国信1号”设置15个养殖舱,2022年5月下水运营,2022年9月首批工船大黄鱼起捕上市,截至目前累计捕获1000t,产值约1.3亿元,鱼的品质、条形、口感、营养指标近野生大黄鱼。现在存在的主要问题是,养殖工船造价高,成本高,技术要求高,适宜养殖的高价值水产品种少。
来源:本文节选自《现代设施水产养殖发展潜力研究》;原刊于《中国水产》2024年第2期
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