9/9我國對蝦工程化養(yǎng)殖現(xiàn)狀及發(fā)展方向HansJournalofAgriculturalSciences農(nóng)業(yè)科學,2019,9(10),938-944

PublishedOnlineOctober2019inHans.http://./doc/ba19e8174bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c01.html/journal/hjas

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CurrentSituationandDevelopment

DirectionofShrimpEngineering

CultureinChina

WujieXu1,YuchengCao1,2,PengchengFan1,XiaojuanHu1,2,YuXu1,HaochangSu1,2,

WeiYu1,2,GuoliangWen1,2*

1MinistryofAgricultureandRuralAffairs,KeyLaboratoryofFisheryEcologyandEnvironment,KeyLaboratoryofSouthChinaSeaFisheryResourcesExploitationandUtilization,SouthChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,GuangzhouGuangdong

2ShenzhenBaseofSouthChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,

ShenzhenGuangdong

Received:Oct.8th,2019;accepted:Oct.23rd,2019;published:Oct.30th,2019

Abstract

Thispaperanalyzesthecurrentsituationofshrimpcultureinthreecommonengineeredsystems:high-altitudelinedpond,smallearthenpondwithshedandengineeredrecirculatingpond;andfurtherdiscussesthedevelopmentdirectionofshrimpengineeringculture.

Keywords

Shrimp,EngineeringCulture,High-AltitudeLinedPond,SmallEarthenPond,EngineeredRecirculatingPond

我國對蝦工程化養(yǎng)殖現(xiàn)狀及發(fā)展方向

徐武杰1，曹煜成1,2，范鵬程1，胡曉娟1,2，徐煜1，蘇浩昌1,2，虞為1,2，文國樑1,2*

1中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室，廣東廣州

2中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所深圳試驗基地，廣東深圳

收稿日期：2019年10月8日；錄用日期：2019年10月23日；發(fā)布日期：2019年10月30日

*通訊。

徐武杰等

摘

要

通過分析對蝦高位池養(yǎng)殖、如東小棚養(yǎng)殖、工廠化養(yǎng)殖等常見工程化養(yǎng)殖模式的發(fā)展現(xiàn)狀，來探討對蝦工程化養(yǎng)殖的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞

對蝦，工程化養(yǎng)殖，高位池，小棚養(yǎng)殖，工廠化養(yǎng)殖

Copyright?2019byauthor(s)andHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http://./doc/ba19e8174bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c01.html/licenses/by/4.0/

1.引言

我國是世界主要的養(yǎng)蝦大國，對蝦養(yǎng)殖已發(fā)展成為我國海水養(yǎng)殖業(yè)的支柱性產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2018年我國海水養(yǎng)殖對蝦產(chǎn)量達130萬多噸，養(yǎng)殖面積22.3萬公頃以上；其中，南美白對蝦、斑節(jié)對蝦、中國對蝦以及日本對蝦是我國主要的養(yǎng)殖品種[1]。

近二十年來，我國對蝦養(yǎng)殖業(yè)取得了快速發(fā)展，養(yǎng)殖技術(shù)和模式也在不斷改進和更新。當前我國對蝦養(yǎng)殖模式主要有：潮間帶綜合生態(tài)養(yǎng)殖、土池養(yǎng)殖、高位池養(yǎng)殖、如東小棚養(yǎng)殖、工廠化養(yǎng)殖等。潮間帶綜合生態(tài)養(yǎng)殖和土池養(yǎng)殖主要是依靠潮差納排水實現(xiàn)養(yǎng)殖水質(zhì)的控制，單位產(chǎn)量較低，且受水域環(huán)境質(zhì)量和氣候條件影響很大；高位池養(yǎng)殖、如東小棚養(yǎng)殖、工廠化養(yǎng)殖是在傳統(tǒng)的粗放式養(yǎng)殖模式上，根據(jù)不同的養(yǎng)殖技術(shù)要求和目標，針對性地進行了不同程度的工程化改造，發(fā)展成為各具特色的對蝦工程化養(yǎng)殖模式。

2.常見工程化養(yǎng)殖模式的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.高位池養(yǎng)殖

高位池養(yǎng)殖模式又稱提水式精養(yǎng)模式，是目前集約化程度相對較高的對蝦規(guī)?；B(yǎng)殖模式之一。20世紀80年代引入我國華南沿海養(yǎng)殖主產(chǎn)區(qū)之后發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計，高位池養(yǎng)殖模式目前已經(jīng)占我國對蝦海水養(yǎng)殖面積的40%以上[2]。它具有養(yǎng)殖密度高，人為調(diào)控性強的特點，由于它在養(yǎng)殖過程中需要大量排換水，一般多建設在水源供給豐沛的地方。其次，高位池的池底多高于海平面2~10m，依靠機械提水，且易于排換水，不受潮水因素的影響，通過其便捷的排換水特性可以實現(xiàn)對養(yǎng)殖水質(zhì)的有效控制，因此養(yǎng)殖經(jīng)濟效益良好。但該養(yǎng)殖模式在提水、增氧等方面都需要消耗大量電能；前期設施建設成本投入也較傳統(tǒng)土池高；加之大量換水引發(fā)的環(huán)保壓力和養(yǎng)殖病害風險控制等問題，使得該養(yǎng)殖模式的高風險性也隨之大幅升高。近年來在行業(yè)倡導可持續(xù)綠色發(fā)展的大背景下，該模式也存在著一系列亟待解決的技術(shù)瓶頸。

申玉春等[3]研究發(fā)現(xiàn)，高位池對蝦養(yǎng)殖水質(zhì)在中后期會經(jīng)常處于嚴重富營養(yǎng)化的狀態(tài)。李奕雯等[4]研究指出，在凡納濱對蝦海水高位池養(yǎng)殖后期的主要水質(zhì)因子受天氣變化影響大，且變動幅度大?？梢姡m然高位池可以利用大量換水改善養(yǎng)殖水質(zhì)狀況，但養(yǎng)殖后期若管理不善依然會存在水質(zhì)惡化，進而影響?zhàn)B殖對蝦的健康生長。對此，針對高位池高密度養(yǎng)殖下的上述問題，胡維安等[5]研究提出了一種集合OpenAccess

徐武杰等

篩網(wǎng)過濾、生化反應、泡沫分離和臭氧殺菌于一體的多功能高位池循環(huán)水處理系統(tǒng)，結(jié)果顯示，該系統(tǒng)在處理水流量40m3/h時，水質(zhì)凈化效率最佳。符瞰等[6]研究提出以人工快滲處理工藝對高位池養(yǎng)殖尾水的COD、懸浮物、氨氮和磷酸鹽進行處理，出水水質(zhì)可達到《污水綜合排放標準》的一級標準。朱林等[7]提出以氣浮機對高位池養(yǎng)殖水環(huán)境進行處理可達到良好的水質(zhì)調(diào)控效果?？梢?，在原有高位池系統(tǒng)條件下添加一定量的水處理設施設備，可是實現(xiàn)對養(yǎng)殖水質(zhì)的有效凈化。此外，還有學者提出以微生物技術(shù)對高位池水體生態(tài)環(huán)境進行調(diào)控，胡曉娟等[8]研究認為在高位池冬棚養(yǎng)殖過程中科學使用益生菌制劑，可以凈化水質(zhì)，穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境。

有不少學者都對高位池養(yǎng)殖系統(tǒng)的水環(huán)境控制進行了研究探索，但是高位池養(yǎng)殖模式當前面臨的主要問題依然是養(yǎng)殖排換水量大，特別是在養(yǎng)殖后期日換水量甚至可達50%以上。雖然添加一定量的水處理設施設備可對該問題起到一定緩解作用，而由于其前期投入大，經(jīng)設備處理的水量無法滿足養(yǎng)殖生產(chǎn)實際需求的用水量，這也嚴重限制了相關(guān)研究成果在養(yǎng)殖生產(chǎn)一線的應用與規(guī)?；茝V。所以，如何有效解決高位池換水量大的問題，研發(fā)一種適用于規(guī)模養(yǎng)殖生產(chǎn)實際需求的零換水養(yǎng)殖模式和技術(shù)，已經(jīng)成為高位池養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級的重要課題之一。

2.2.如東小棚養(yǎng)殖

“如東小棚養(yǎng)殖”是近年來華東地區(qū)興起的一種基于傳統(tǒng)土池工程化改進的新型對蝦養(yǎng)殖模式，因為在江蘇如東地區(qū)得到大規(guī)模發(fā)展，業(yè)內(nèi)將之命名為“如東小棚養(yǎng)殖”[9][10]。它主要是為解決溫度對養(yǎng)殖生產(chǎn)的影響，在養(yǎng)殖池上搭建塑料溫棚進行封閉養(yǎng)殖，溫度較低時還會采用鍋爐提溫的方式進行增溫；養(yǎng)殖池面積一般小于600m2，養(yǎng)殖水深為0.6~0.8m；養(yǎng)殖過程中通過持續(xù)抽取地下水入池，同時配合溢流管系統(tǒng)，以“細水長流”的方式對養(yǎng)殖水質(zhì)進行控制。相較傳統(tǒng)的土池和集約化高位池對蝦養(yǎng)殖模式而言，小棚養(yǎng)殖具有入門門檻低、養(yǎng)殖周期短，產(chǎn)量比傳統(tǒng)土池高等特點，近些年來已經(jīng)成為華東養(yǎng)殖區(qū)域的熱點養(yǎng)殖模式之一。

然而，小棚對蝦養(yǎng)殖模式在可持續(xù)發(fā)展方面也存在著一系列亟待解決的問題。一方面是地下水、河水與沿海的水源水質(zhì)污染不斷加劇，另一方面由于連續(xù)的高密度養(yǎng)殖導致生產(chǎn)的風險性升高，池塘老化也日趨嚴重。此外隨著當?shù)仞B(yǎng)殖的無序擴張，加之大量未經(jīng)處理的養(yǎng)殖尾水排出，對周邊水域生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。

萬夕和[9]提出當前如東小棚的對蝦養(yǎng)殖模式存在地下水資源消耗過大、缺少排污系統(tǒng)、養(yǎng)殖排水量大且未經(jīng)處理的問題。對此，唐紹林等[11]提出應增加水體增氧設備，加深水位，降低放苗密度，修建蓄水池、沉淀池、排污設施等；鄧波[10]提出可利用生物絮團技術(shù)調(diào)控養(yǎng)殖水質(zhì)，降低養(yǎng)殖換水量；李忠紅等[12]在借鑒江蘇如東地區(qū)小棚養(yǎng)殖經(jīng)驗的基礎上，對池塘進行改造，配備了增氧設施，利用生物技術(shù)對水質(zhì)進行調(diào)控取得了良好效果?？梢姡瑹o論是傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖模式，還是高位池精養(yǎng)和如東小棚養(yǎng)殖模式，如何處理好養(yǎng)殖生產(chǎn)和環(huán)境保護之間的關(guān)系，做到可持續(xù)綠色健康發(fā)展已成為對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨的首要問題[13]。

2.3.工廠化養(yǎng)殖

工廠化養(yǎng)殖模式是配備物理化學水處理裝備以及生物凈化裝置，實現(xiàn)養(yǎng)殖用水循環(huán)利用的集約化養(yǎng)殖模式。該模式的尾水處理系統(tǒng)主要由沉淀池、過濾系統(tǒng)、氣浮系統(tǒng)、生物凈化系統(tǒng)組成[14]。沉淀池主要對蝦殼、對蝦殘體以及排泄物和殘餌等進行分離，也有一些系統(tǒng)會引入旋轉(zhuǎn)分離器進行液固分離[15]

[16]；再使用氣浮的方法對養(yǎng)殖水體的懸浮顆粒物進行泡沫分離[17]；最后通過生物凈化系統(tǒng)去除養(yǎng)殖尾

水中的氨氮、亞硝酸氮、磷酸鹽等可溶性物質(zhì)。在異位水處理系統(tǒng)中應用微生物技術(shù)凈化養(yǎng)殖尾水時，

徐武杰等

一般會把微生物固定在一個適宜其生長、繁殖的固體環(huán)境中，使其形成生物濾器或生物膜[18][19][20][21]。與傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖方式相比，工廠化養(yǎng)殖模式在一定程度上實現(xiàn)了封閉式水循環(huán)，它的優(yōu)點在于使用有限的土地和水體資源進行集約化對蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)，提高了資源的利用效率。同時，水體的循環(huán)使用，可有效預防了外來致病微生物的入侵，有利于實現(xiàn)養(yǎng)殖病害的防控效率。

在工廠化零換水養(yǎng)殖系統(tǒng)領域有不少學者都進行了有益探索。Mock等[22]研究提出在對蝦集約化封閉跑道池系統(tǒng)中利用氣泵即可實現(xiàn)水循環(huán)、曝氣和部分去除廢物的效果。而后隨著生物工程技術(shù)、微生物技術(shù)、膜技術(shù)在對蝦工廠化養(yǎng)殖中的使用，大幅提高了水處理效率，完善了工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)[23][24][25]。近年來對蝦養(yǎng)殖用水循環(huán)利用率可達85%以上[26]，例如，德州跑道式循環(huán)水養(yǎng)蝦系統(tǒng)主要包括：跑道式養(yǎng)殖池，轉(zhuǎn)鼓式微濾機、蛋白分離器、生物過濾器、臭氧反應器、水泵和充氧裝置等[27]，通過各種設施設備的有效技術(shù)組裝，養(yǎng)殖過程基本可達到零換水。其后發(fā)展的佛羅里達三階段養(yǎng)蝦系統(tǒng)[28]，雖然也取得了較好的養(yǎng)殖效果，但還未完全達到零換水。管崇武等[29]研究提出利用移動床生物濾器水處理技術(shù)和藻類凈化技術(shù)構(gòu)建凡納濱對蝦循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)。韓書煜等[30]在原有鮑魚養(yǎng)殖池系統(tǒng)的基礎上，采取分級養(yǎng)殖、水溫控制、機械增氧等措施進行對蝦養(yǎng)殖試驗，取得了良好的養(yǎng)殖效果，但其中不少技術(shù)細節(jié)還需與規(guī)?；a(chǎn)工藝流程進行有效對接。廖思明等[31]利用造波裝置，人工海草，固體污染物去除裝置，過濾裝置，殺菌設備等構(gòu)建跑道式養(yǎng)殖系統(tǒng)，但養(yǎng)殖過程中還存在對蝦生長緩慢，體型較小等問題。臧維玲等[32]將臭氧儀、泡沫分離器和粗濾器等組成室內(nèi)循環(huán)水處理系統(tǒng)，并開展凡納濱對蝦零換水養(yǎng)殖試驗，結(jié)果收獲蝦平均體重13.56g。此外，黃永春等[33]、楊菁等[34]也進行了相關(guān)探索。

總體而言，工廠化養(yǎng)殖的前期投資成本高，設施投入主要包括養(yǎng)殖池、大棚，以及在增氧系統(tǒng)、水質(zhì)處理系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等，比傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖高出幾倍甚至幾十倍，且養(yǎng)殖過程設備運行與維護費用也較高[35]。加之綜合考慮高密度養(yǎng)殖條件下的風險性因素，從而嚴重限制了該模式的規(guī)模化應用與推廣。

3.對蝦工程化養(yǎng)殖發(fā)展方向

3.1.面臨問題及發(fā)展需求

當前水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)正面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級的問題。與此同時以高位池為主的對蝦工程化養(yǎng)殖模式的興起，以及華東地區(qū)如東小棚養(yǎng)殖模式的出現(xiàn)，都表明了我國對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式正在從傳統(tǒng)簡易的池塘養(yǎng)殖向工程化集約型養(yǎng)殖模式發(fā)展。這也符合當前和未來對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)養(yǎng)殖的發(fā)展要求。早在2013年國務院就印發(fā)《關(guān)于促進海洋漁業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的若干意見》(國發(fā)[2013]11號)指出，科學發(fā)展海水養(yǎng)殖需要大力推廣可持續(xù)的綠色健康水產(chǎn)養(yǎng)殖模式?？梢?，我國政府對于水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)保問題越來越重視。因此，優(yōu)化建立綠色健康的對蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)模式已經(jīng)迫在眉睫。近年來出現(xiàn)了以集約化零換水養(yǎng)殖為核心的環(huán)境友好型養(yǎng)殖生產(chǎn)模式。該養(yǎng)殖模式具有環(huán)境可控性強、養(yǎng)殖生產(chǎn)效益高、潛在市場需求大等特點，是我國對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一。建立基于零換水的高效養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)體系，有效解決傳統(tǒng)工程化養(yǎng)殖高投入、養(yǎng)殖系統(tǒng)具體的軟硬件對接，以及相關(guān)配套技術(shù)與產(chǎn)品的應用等技術(shù)性問題，無論從對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)品和市場，還是從技術(shù)層面都有巨大的實際意義。

3.2.關(guān)于發(fā)展對策及方向的思考

我國未來對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向應符合國家政策和經(jīng)濟發(fā)展的要求，建立一種可持續(xù)的對蝦健康綠色養(yǎng)殖模式。該模式主要有以下幾點要求：一是，節(jié)約用水，減少排放。當前我國大部分對蝦養(yǎng)殖都需要通過大量換水來降低水中有害因子對蝦的影響，然而養(yǎng)殖過程中大量換水不僅浪費水資源，增加用

徐武杰等

水成本，而且還會增加引入致病菌的風險。大量的養(yǎng)殖尾水排入河流或近海都會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的負荷。近年來興起的生物絮團技術(shù)為解決對蝦養(yǎng)殖水體有害氮積累、實現(xiàn)養(yǎng)殖水質(zhì)原位調(diào)控，提供了一種切實可行的微生物技術(shù)手段。二是，降低能耗和節(jié)約成本。當今的工廠化養(yǎng)殖模式，雖然可以進行高密度對蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)，但是它所需配套的增氧、增溫、進排水和水處理系統(tǒng)都要消耗大量的電能，而且設備運行的維護管理費用也比較高，使得養(yǎng)殖生產(chǎn)成本大幅增加。因此，如何優(yōu)化構(gòu)建工程化養(yǎng)殖系統(tǒng)，降低工程化養(yǎng)殖模式結(jié)構(gòu)成本，構(gòu)建一種高效節(jié)能的工程優(yōu)化技術(shù)方案是未來該養(yǎng)殖模式可持續(xù)發(fā)展的重要需求。三是，提高養(yǎng)殖成功率和生產(chǎn)穩(wěn)定性。無論是高位池精養(yǎng)模式，還是近年來備受關(guān)注的工廠化、如東小棚養(yǎng)殖模式，它們的養(yǎng)殖成功率和穩(wěn)定性都在逐年下降，單位面積產(chǎn)量也有所下滑，養(yǎng)殖病害造成的損失不斷升高，對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨的風險逐年增加。因此，有效提高養(yǎng)殖的成功率和生產(chǎn)穩(wěn)定性是未來對蝦養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要動力。

4.總結(jié)

近十年來，以中國水產(chǎn)科學院南海水產(chǎn)研究所為代表的科研單位，改進和優(yōu)化了對蝦高位池配套養(yǎng)殖設施，熟化并建立了微生物調(diào)控養(yǎng)殖環(huán)境技術(shù)體系，構(gòu)建了凡納濱對蝦工程化高效健康養(yǎng)殖技術(shù)和模式，并探索了基于生物絮團的對蝦高密度零換水養(yǎng)殖技術(shù)，初步改造形成了水體封閉循環(huán)的跑道式養(yǎng)殖池系統(tǒng)，為我國南方海水池塘養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級提供了有益的技術(shù)支撐[36]-[41]。

對比國內(nèi)外養(yǎng)殖現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對蝦海水池塘養(yǎng)殖已從單純的追求養(yǎng)殖產(chǎn)量增加，轉(zhuǎn)向更加注重環(huán)境友好和節(jié)水減排。對蝦養(yǎng)殖池塘作為人工生態(tài)系統(tǒng)，未來研究應從系統(tǒng)論出發(fā)，合理優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)組成，形成養(yǎng)殖功能區(qū)塊互補，基于水體微生物生態(tài)網(wǎng)絡，建立水質(zhì)生態(tài)調(diào)控技術(shù)，探索構(gòu)建符合生態(tài)高效的工程化健康養(yǎng)殖技術(shù)模式。

基金項目

國家自然科學基金青年科學基金項目(NSFC31602167)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專項蝦蟹體系崗位科學家經(jīng)費(編號：CARS-48)；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團隊建設專項資金(編號：2019KJ149)；

深圳市科技計劃知識創(chuàng)新基礎研究項目(編號：JCYJ20170817103947002)。

徐武杰等

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