海水鱼类工厂化养殖的现状与发展趋势

海水鱼类工厂化养殖的现状与发展趋势 海南大学 高炳淼 摘要：本文全面的综述了海水鱼类工厂化养鱼的国内外现状和今后的发展趋势并提出了一些工厂化养殖的建议。

关键词：海水鱼类；工厂化养殖；发展趋势 工厂化养鱼，又称设施渔业，起源于20世纪60年代，已成为当前世界水产养殖业的前沿产业。工厂化养鱼的特点是在高密度的饲养条件下，根据鱼类生长对环境的需要，形成新的生态条件，以控制其最适生长环境；根据鱼类生长对营养的需求，定时、定量供应鱼类喜食的高效饵料，生长快，周期短。一个完善的养鱼工厂应包括封闭式内循环、微生态调节净化水质、纯氧增氧、臭氧消毒、物理过滤、泡沫分离、人工培养活饵料、配合饵料及自动投饵等专用设施。因此，工厂化养鱼是集机械化、信息化、自动化为一体的现代化养殖业。然而，工厂化养鱼又是高技术、高投入、高风险的产业，需要事前进行科学的分析论证，事中科学管理和事后的科学维护，才能降低风险，创造高效益。同时，工厂化养鱼又是跨生物、生态、物理、化学、机械、电子等多学科的系统工程，其基础设备现代化是发展工厂化养鱼的最基本条件之一。

1 我国海水鱼类工厂化养殖的发展概况 工厂化养鱼亦称工业化养鱼，其特点是利用厂房设施及配套的机械仪器设备，高密度、集约化养鱼的一种类型。它立足于海洋环境保护，对养殖水体进行科学净化处理，营造出适合鱼类生长繁殖的良好环境条件，把养鱼置于人工控制状态，实现全年稳产、高产。 我国的工厂化养殖是逐步演进过来的，大致分成三个阶段，第一阶段是自1978年我国开始发展对虾的大规模养殖以来，对虾养殖得到长足发展，初步形成了海水工厂化养殖的概念。尤其是20世纪80年代中国对虾工厂化全人工育苗技术的突破，极大地促进对虾养殖业的发展，其产量居世界首位，最高年产量达2.1×105t[1]。第二阶段是20世纪80~90年代初以鲍鱼工厂化的养殖为代表的模式，对我国的工厂化养殖发生了重要影响，比较典型的是大连市水产研究所创造的工厂化养鲍。1988年筹建了世界最大的养鲍工厂，1993年扩展到88000m2，1997年创造了RHD鲍育苗新工艺，确保了苗种质量，养殖成活率由10%提高到80%，年产量340t，产值1.5亿元，创汇1700万美元。与此同时，牙鲆的工厂化养殖开始形成，1990年以后牙鲆工厂化养殖初步规模，一般产鱼10~15kg/m2，市场销售价格在200~300元/kg。第三阶段时开始步入现代化设施的养殖方式，江苏省海洋水产研究所于1998年建立了海水循环式养殖系统，建设模式比较先进，除生物净化外，还设立在线自动监测系统[2]。2001年山东莱州明波水产养殖有限公司进行了海水工厂化内循环养殖的技术研究，系统中采用了高效过滤、泡沫分离、生物净化、臭氧消毒、温度调控等先进技术，养鱼水面1700m2，水深0.8m，循环量为680m3/h，每2h循环一次，设计产量40kg/m3[3]。2000年建成的天津市现代渔业技术工程中心，达到了目前国内外领先水平，而且规模最大，达16000m2养殖水面，建立了高效内循环养殖系统，总循环量为7040m3/h，养殖水体12800m3，每110min可循环一次，平均产量为30kg/m2。 国内工厂化养鱼多数尚处在起步阶段，养鱼工厂的设施配套不完善，科研滞后于生产，工厂化养鱼应具备高溶氧、控温、生态式防病等条件，另外，水质净化技术还比较落后，养鱼水质较差，饲养密度小，饵料系数高，病害频发，直接影响着水产养殖业的发展。近年来，以天津市现代渔业技术工程中心为代表的工厂化养殖技术，已经趋于形成配套完善的现代化养鱼工厂，配套设施有生物净化、液态纯氧、臭氧灭菌、高效内循环和水质监控等，可进行高密度养殖生产，在完全封闭式内循环条件下建立了高产高效益的养殖模式。

2 国外海水鱼类工厂化养殖的发展现状 世界工厂化养殖起源于20世纪60年代的欧美发达国家，它的技术基础来源于内陆海洋水族馆技术、自动化水族箱技术和流水高密度养殖技术。世界工业化养鱼历史仅30多年，发展较快，根据发展进程，将其分为三个阶段。 第一阶段为准工业化养鱼。该阶段始于20世纪60年代，活鱼生产开始以工业化的模式有计划地重复批量生产，采用了控温流水，集约化高密度，增氧技术等，单位面积产量显著提高。虽然节省了土地，但耗水量较高。 第二阶段为工业化养鱼。该阶段始于20世纪70年代，采用了机械过滤、生物包净水设施，纯氧、富氧、臭氧设施，热泵控温装置，自动排污、自动应答投饵等设备进行高密度养鱼，每单产达100~150kg/m3，养殖1kg鱼耗水0.2t[2]，已属于低排放的“循环经济”范畴。 第三阶段为现代化养鱼。该阶段始于20世纪90年代，发达国家在工业化养鱼中引进了生物工程技术、纳米技术、微生物技术、膜技术、自动化技术、计算机技术等世界前沿高新技术成果，完善了生命维持系统及生命警卫系统，设计了一系列养殖软件，自动化程度大大提高，单产达200~500kg/m3，养殖用水循环利用率高达90%以上，基本上达到了无废生产及“零”排放标准，实现了机械化、自动化、电子化、信息化和经营管理现代化，进入了“知识经济”范畴。

3 工厂化养鱼的核心技术及配套措施 现代工厂化基本点就是以保护环境为基点的封闭内循环养鱼系统，它的核心技术是水处理技术，其关键技术是生物净化。该养殖模式通过养殖用水的循环利用，经微生物的作用，将水体中的有害物质营养盐类转化降解，达到净化水质，增加养殖效率，提高饲料转化率，实现零排放或最小排放。以色列的科研人员在对虾养殖生产中研究了一种方法。对水体加大充气量，使封闭池塘中有机物处于悬浮状态，促进了异养微生物的繁殖，从而达到调控养殖水环境的目的。这种利用水体中微生物作为内置生物过滤器的池塘养殖系统称为活性悬浮池塘。工厂化则不同，采用固定生物填料作为生物滤床达到净化水质的目的，而且净化效率高，速度快。生物填料是微生物的载体，决定了附生硝化细菌的量，这些微生物载体被分为硬性和软性两大类，均要求无毒。硬性材料包括陶粒、石英砂、沸石、牡蛎壳等；弹性填料包括聚乙烯丝、聚丙烯丝、塑料生物球等。目前应用较为成熟的是弹性填料和陶粒填料。选择填料应具有比表面积大，孔隙率适当，适于菌种的附生，易于反冲洗，具有一定的机械强度，使用寿命长等特点[7]。 在工厂化养殖条件下，由于养殖鱼类的代谢产物和残饵是水体氨氮含量增加的主要途径，尤其在高密度养殖条件下，人为的大量投饵，养殖鱼类代谢旺盛，排泄废物氨(NH4+-N)的数量增多，至使氨在水中积累。近年来的研究表明，鱼类能长期忍受的最大限度的分子态氨的浓度为0.025mg/L。分子态氨(NH3)对鱼类的毒性很强，它能通过鳃和皮肤进入鱼的血液，干扰正常的三羧酸循环，改变鱼体渗透压，降低对溶解氧的利用率；亚硝酸氮(NO2--N)对鱼体的危害更大，它能迅速地渗透到鱼体，导致血液中和氧结合的亚铁血红蛋白失活，使之成为铁血红蛋白，从而失去携氧功能，严重时危及生命；硝酸氮一般认为毒性很小，但浓度太高也会影响鱼类的生长，使鱼体色变差，肉质下降。因此，为了保持鱼类的快速生长，就应保持养鱼水体的高度净化状态，既能使鱼类生长快，又不对外界环境造成污染，达到内循环零排放，可持续发展的现代工厂化养殖生产，需利用生物技术降解和转化水中的氨氮，去除氨氮的效率可达80%以上[4]。 在水处理方面，当生物耗氧量(BOD)和化学耗氧量(COD)的比值大于0.25时，应充分发挥生物降解的方法，反之，就应采用物理净化方法。水中悬浮物不可忽视，悬浮物质每提高10mg/L会使水体中的BOD升高6mg/L，总氮升高1.2mg/L，总磷升高0.2mg/L[5]。氮在自然界以多种形态存在。常温条件下，pH7~8，水中氮的形态有机态氮占60%，氨态氮35%，其它以硝态氮形式存在[4]。养殖回水处理的效果如何，可以从处理前后水中氮的形态变化来判断，若养殖回水经处理后水体中氮多以硝态氮存在，说明生物处理是有效的。天津市现代渔业技术工程中心，采用接种活菌制剂的方法降解NH4+-N和NO2--N，NH4+-N养殖池为1.736mg/L，经微生物处理后降至0.206mg/L，降解率88.44%。NO2--N养殖池为0.200mg/L，经微生物制剂处理后降至0.092mg/L，降解率为54.00%。核心技术解决好之后，要研究配套技术，现代工厂化养鱼的多项配套，如同木桶理论一样，取决于最低的一项。主要配套有循环量，欧美国家达到4次/h[6]，我国为2~4h1次；纯氧增氧和臭氧消毒，应达到较高的溶解度，溶解氧量应达到10mg/L以上，这对于鱼类的摄食、生长和减少病害具有显著作用，由于纯氧的作用，可以缩短养殖周期，提高产量和产品质量；臭氧含量不少于0.5mg/L，每天30~60min，这对于控制病害，实现健康养殖极为有利；去除悬浮物，以自动反冲洗的多种过滤形式，滤除固体颗粒，用气浮方式进行泡沫分离，净化效率更高；温度、盐度都在可调控范围内[10]。

4 发展趋势 人与环境的协调发展是人类的一个永恒的主题。如何发展清洁、安全、健康、高效的水产养殖业，使其既能满足需要又不至于污染环境，实现可持续发展是一项重要的课题。目前，工厂化养鱼日益受到国内外专家学者的普遍关注，被认为是解决养殖业与环境和谐问题的出路之一。因此，在今后水产养殖业发展过程中，保护环境将是前提条件，封闭式内循环养殖方式已成为发展方向。工厂化养鱼中的技术关键是养殖用水的净化处理及重复利用，即建立循环水养殖系统。如何保持循环水养殖系统中的生态平衡，有效清除养殖鱼类排泄的有机物和氮等有害物质是一个较复杂的技术问题[11]。现行应用较多是物理沉淀结合生物膜处理方式，生物膜处理中，温度、盐度、营养盐含量、溶解氧浓度是影响硝化过程的关键因素。与流水养鱼相比，循环水养殖系统的pH值较稳定，水质更好，而且不需要太多的人力资源，同时降低了成本。特别是循环水养殖系统用水量少，对周围环境没有污染，同时也减少了外源水病原微生物的入侵。封闭式内循环养殖系统有几个条件是必备的:①循环水尽量提高速度，以每小时1~3次为宜；②使用筛选分离培养的土著菌种净化水质；③补充纯氧；④臭氧杀菌；⑤建立免疫防疫体系；⑥使用高效饵料，饵料系数在1左右；⑦在循环过程中滤除悬浮物；⑧苗种的种质与生长速度。[8]