池塘養(yǎng)殖設(shè)施及裝備改造研究

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□文/圖 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所   劉晃  徐皓
  
     池塘養(yǎng)殖既是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的傳統(tǒng)方式，也是當(dāng)前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要方式，在我國水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展中占有舉足輕重的地位。2007年，全國內(nèi)陸池塘和海水池塘產(chǎn)量分別占淡水養(yǎng)殖和海水養(yǎng)殖產(chǎn)量的68％和10％。我國池塘養(yǎng)殖的設(shè)施化經(jīng)過長期的探索與研究，取得過十分重要的研究成果，養(yǎng)殖設(shè)施設(shè)備從無到有，取得了長足的進步，大大地提升了我國池塘養(yǎng)殖，尤其是淡水池塘養(yǎng)殖的技術(shù)水平，奠定了我國作為世界水產(chǎn)養(yǎng)殖大國的基礎(chǔ)。
一、池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)設(shè)施現(xiàn)狀
    我國的池塘設(shè)施養(yǎng)殖的發(fā)展始于1970年代，開挖池塘是設(shè)施化的第一步。隨著養(yǎng)殖密度的提高，水體缺氧成了池塘養(yǎng)魚高產(chǎn)的攔路虎。在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所的組織攻關(guān)下，池塘養(yǎng)殖的機械化裝備，從無到有，不斷發(fā)展。研制出的葉輪式增氧機，在廣東和浙江等地萬畝以上的高產(chǎn)試驗點，實現(xiàn)畝產(chǎn)超過千斤。1970年代后期開始逐步向全國推廣，并研制出水力挖塘機，解決了池塘大規(guī)模開挖的問題，使得池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量大大提高，實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量歷史性突破。直至今日，葉輪增氧機依然成為池塘養(yǎng)殖控制養(yǎng)殖環(huán)境必不可少的設(shè)備。1980年代中后期，由于顆粒飼料機、膨化飼料機的研發(fā)成功，顆粒飼料在養(yǎng)殖中得到普遍使用，為池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)又帶來了一次革命性的發(fā)展。1990年代，投飼機的研制成功和推廣應(yīng)用，大大降低了勞動強度，提高了飼料的利用效率。由此形成的我國池塘設(shè)施養(yǎng)殖方式已經(jīng)被養(yǎng)殖戶普遍接收，成為我國養(yǎng)殖生產(chǎn)的主要方式，為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)定高產(chǎn)，作出了巨大的貢獻。
    我國池塘設(shè)施養(yǎng)殖仍處于發(fā)展階段，存在一些亟待解決的問題。池塘養(yǎng)殖作為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要生產(chǎn)方式，屬于開放式、粗放型的生產(chǎn)系統(tǒng)，其設(shè)施化和機械化程度低、技術(shù)含量少、裝備水平差。池塘養(yǎng)殖設(shè)施以“進水渠＋養(yǎng)殖池塘＋排水溝”模式為代表，成矩形，依地形而建，納水養(yǎng)殖，用完后排入自然水域。池塘水深一般1.5-2.0米，面積5-15畝，大者幾十至上百畝。主要配套設(shè)備為增氧機、水泵、投飼機等。淡水池塘以養(yǎng)殖魚類為主，海水池塘以蝦類為主。南方高位池海水養(yǎng)殖池塘及部分北方地區(qū)淡水養(yǎng)殖池塘，為防滲漏，整池鋪設(shè)地膜。池塘養(yǎng)殖設(shè)施系統(tǒng)構(gòu)造簡易，造價低，應(yīng)用普遍。受地域氣候條件的影響，對養(yǎng)殖品種的選擇有局限性，南方地區(qū)小型池有用塑料大棚提高冬季水溫。養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境主要依賴自然水質(zhì)以及池塘在光-藻-氧作用下的自凈能力，增氧機是人工補氧、改善水質(zhì)、并向高密度養(yǎng)殖對象供氧的唯一裝置，投放生物制劑也是常用的手段，但系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控能力較弱。由于環(huán)境水域水質(zhì)惡化，無優(yōu)質(zhì)水源保障，加上養(yǎng)殖生產(chǎn)盲目追求產(chǎn)量，導(dǎo)致養(yǎng)殖水質(zhì)惡化，病害頻發(fā)，主要依靠藥物防治病害。養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的以氨氮、COD為主的污染物質(zhì)，以及以氮、磷為主的富營養(yǎng)物質(zhì)，或隨排放水流入自然環(huán)境，或形成淤泥沉積一次性清出，養(yǎng)殖排放對環(huán)境造成一定的影響?？傮w上講，池塘設(shè)施養(yǎng)殖還處于低級水平，養(yǎng)殖生產(chǎn)對自然環(huán)境的依賴度相當(dāng)大，生產(chǎn)過程的人為控制度較小，機械化程度不高。
二、健康養(yǎng)殖對池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)條件及裝備的需求
    1、池塘養(yǎng)殖設(shè)施的系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控能力需要增強，保證養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量安全
    需要裝備適用的養(yǎng)殖水體與外源水域水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備。保持優(yōu)良的水質(zhì)，是構(gòu)建健康養(yǎng)殖條件的關(guān)鍵要素。面對營養(yǎng)和污染狀態(tài)隨氣候和養(yǎng)殖狀況波動的養(yǎng)殖水體，要實現(xiàn)優(yōu)良水質(zhì)的有效調(diào)控，養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)需要配備適用的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，以對環(huán)境水域的水質(zhì)狀況、養(yǎng)殖水體的水質(zhì)指標及變化趨勢進行準確的了解，以便及時地采用對應(yīng)的調(diào)控措施。
    需要裝備高效的水質(zhì)凈化設(shè)備。在對養(yǎng)殖水體水質(zhì)有效監(jiān)測的前提下，可以控制水質(zhì)凈化設(shè)備的高效運行。增氧機械可以迅速提高水體溶氧，除滿足養(yǎng)殖對象生長需要外，能創(chuàng)造良好的好氧環(huán)境，有利于有機質(zhì)的分解和無機鹽的轉(zhuǎn)換，抑制有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生，有很好的水質(zhì)凈化作用，需要開發(fā)自動穩(wěn)定水體溶氧狀態(tài)的高效增氧設(shè)備。上下水層交換是打破池塘水體溫越層，充分發(fā)揮光合作用，增強水體初級生產(chǎn)力。
    2、池塘養(yǎng)殖設(shè)施的構(gòu)造需要規(guī)范，以提高養(yǎng)殖系統(tǒng)的生產(chǎn)力
    需要提供因地制宜的養(yǎng)殖設(shè)施系統(tǒng)布置技術(shù)。池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的建設(shè)主要參考的地域條件有：水源與排水的位置、地形與地勢、風(fēng)向與光照和土壤地質(zhì)等，有效利用地域條件構(gòu)造的養(yǎng)殖池塘系統(tǒng)，可以實現(xiàn)水源的高效疏導(dǎo)、排水的有效隔離、土地面積的高效利用，池型的優(yōu)化構(gòu)筑，以及水體生態(tài)自然效應(yīng)的最大發(fā)揮，為充分發(fā)揮系統(tǒng)的生產(chǎn)力奠定基礎(chǔ)。需要形成系統(tǒng)研究的技術(shù)規(guī)范，指導(dǎo)養(yǎng)殖場的建設(shè)，尤其是正在推進的養(yǎng)殖池塘改造工程。
    需要提供經(jīng)濟適用的設(shè)施及構(gòu)筑物建造標準。池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的設(shè)施及構(gòu)筑物包括與水有關(guān)的塘、埂、管、渠、閘，與生產(chǎn)有關(guān)的庫房、泵房、值班房和道路等，與管理有關(guān)的辦公室、化驗室、門房等，這些設(shè)施與構(gòu)筑物需要針對養(yǎng)殖生產(chǎn)要求和地質(zhì)條件進行建造，以保證功能，提高建造的經(jīng)濟性。需要提供基于功能與工程經(jīng)濟性優(yōu)化研究的養(yǎng)殖池塘設(shè)施及構(gòu)筑物建造標準。
    3、池塘養(yǎng)殖的水體利用率需要提高，以節(jié)約用水，控制富營養(yǎng)物質(zhì)排放
需要提供具有生態(tài)效應(yīng)的設(shè)施凈化技術(shù)。有益微生物群落是池塘水質(zhì)生態(tài)凈化的關(guān)鍵，植物吸收是轉(zhuǎn)移水中營養(yǎng)鹽的有效方式。提高池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的設(shè)施化程度，其中的關(guān)鍵是提升設(shè)施系統(tǒng)有利于健康養(yǎng)殖環(huán)境營造的生態(tài)效應(yīng)，充分體現(xiàn)池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的濕地生態(tài)效應(yīng)，提高養(yǎng)殖水體利用率，控制排放水的富營養(yǎng)物質(zhì)含量。需要提供強化微生物群落以及水生植物、大型藻類群落生長的設(shè)施技術(shù)，如人工濕地、生態(tài)溝渠、生態(tài)塘、生態(tài)溝渠等技術(shù)及相應(yīng)的建造規(guī)范。
    需要提供使物質(zhì)能量高效轉(zhuǎn)化的微生物強化和植物配置技術(shù)。生產(chǎn)性養(yǎng)殖必然導(dǎo)致養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的失衡，主要是有利于有機物分解和營養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)化的低營養(yǎng)級生物，如好氧型的異養(yǎng)和自養(yǎng)微生物、水生植物等。彌補生態(tài)系統(tǒng)的失衡，需要在優(yōu)化的設(shè)施、設(shè)備條件下，依據(jù)平衡的生態(tài)模型，進行有效的配置和強化。需要提供針對不同自然生態(tài)環(huán)境、養(yǎng)殖對象的微生物強化和植物配置技術(shù)，包括微生物強化的方式和條件，配置植物的品種的生物量等。
三、池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)設(shè)施改造標準
    1、池塘改造標準一：經(jīng)濟型池塘養(yǎng)殖模式
    經(jīng)濟型池塘養(yǎng)殖模式是指具備符合無公害養(yǎng)殖要求設(shè)施設(shè)備條件的池塘養(yǎng)殖模式，具有“經(jīng)濟、靈活” 的特點。經(jīng)濟型池塘養(yǎng)殖模式是目前池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)所必須達到的基本模式要求，須具備以下要求：養(yǎng)殖場有獨立的進排水系統(tǒng)，池塘符合生產(chǎn)要求，水源水質(zhì)符合《無公害食品淡水養(yǎng)殖用水要求（NY 5051）》，養(yǎng)殖場有保障正常生產(chǎn)運行的水電、通訊、道路、辦公值班等基礎(chǔ)條件，養(yǎng)殖場配備生產(chǎn)所需要的增氧、投飼、運輸?shù)仍O(shè)備，養(yǎng)殖生產(chǎn)管理符合無公害水產(chǎn)品生產(chǎn)要求等。
    經(jīng)濟型池塘養(yǎng)殖模式適合于規(guī)模較小的水產(chǎn)養(yǎng)殖場，或經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的池塘改造建設(shè)和管理需要。
    2、池塘改造標準二：標準化池塘養(yǎng)殖模式
    標準化池塘養(yǎng)殖模式是根據(jù)國家或地方制定的“池塘標準化建設(shè)規(guī)范”進行改造建設(shè)的池塘養(yǎng)殖模式，其特點為“系統(tǒng)完備、設(shè)施設(shè)備配套齊全，管理規(guī)范”。標準化池塘養(yǎng)殖場應(yīng)包括標準化的池塘、道路、供水、供電、辦公等基礎(chǔ)設(shè)施，還有配套完備的生產(chǎn)設(shè)備，養(yǎng)殖用水要達到漁業(yè)水質(zhì)標準（GB 11607），養(yǎng)殖排放水達到淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求（SC/T9101）。標準化池塘養(yǎng)殖模式應(yīng)有規(guī)范化的管理方式，有苗種、飼料、肥料、魚藥、化學(xué)品等養(yǎng)殖投入品管理制度，和養(yǎng)殖技術(shù)、計劃、人員、設(shè)備設(shè)施、質(zhì)量銷售等生產(chǎn)管理制度。
    標準化池塘養(yǎng)殖模式是目前集約化池塘養(yǎng)殖推行的模式，適合大型水產(chǎn)養(yǎng)殖場的改造建設(shè)。
    3、池塘改造標準三：生態(tài)節(jié)水型池塘養(yǎng)殖模式
    生態(tài)節(jié)水型池塘養(yǎng)殖模式是在標準化池塘養(yǎng)殖模式基礎(chǔ)上，利用養(yǎng)殖場及周邊的溝渠、蕩田、稻田、藕池等對養(yǎng)殖排放水進行處理排放或回用的池塘養(yǎng)殖模式，具有“節(jié)水再用，達標排放，設(shè)施標準，管理規(guī)范”的特點。養(yǎng)殖場一般有比較大的排水渠道，可以通過改造建設(shè)生態(tài)渠道對養(yǎng)殖排放水進行處理；閑置的農(nóng)田可以改造成生態(tài)塘，用于養(yǎng)殖水源和排放水的凈化處理；對于養(yǎng)殖場周邊排灌方便的稻田、藕田，可以通過進排水系統(tǒng)改造，作為養(yǎng)殖排放水的處理區(qū)，甚至可以以此構(gòu)建有機農(nóng)作物的耕作區(qū)。海水養(yǎng)殖池塘的生態(tài)凈化塘構(gòu)建，可以以耐鹽性植物、大型藻類以及濾食性魚類、貝類等構(gòu)成生態(tài)凈化系統(tǒng)，也可將魚蝦養(yǎng)殖與貝藻養(yǎng)殖有機結(jié)合，提高物質(zhì)利用效率和養(yǎng)殖系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)。
    生態(tài)節(jié)水型池塘養(yǎng)殖模式的生態(tài)化處理區(qū)要有一定的面積比例，一般應(yīng)根據(jù)養(yǎng)殖特點和養(yǎng)殖場的條件，設(shè)計建造生態(tài)化水處理設(shè)施。
    4、池塘改造標準四：循環(huán)水池塘養(yǎng)殖模式
    循環(huán)水池塘養(yǎng)殖模式是一種比較先進的池塘養(yǎng)殖模式，它具有標準化的設(shè)施設(shè)備條件，并通過人工濕地、高效生物凈化塘、水處理設(shè)施設(shè)備等對養(yǎng)殖排放水進行處理后循環(huán)使用。循環(huán)水池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)一般有池塘、渠道、水處理系統(tǒng)、動力設(shè)備等組成。
    循環(huán)水池塘養(yǎng)殖模式的魚池進排水有多種形式，比較常見的為串聯(lián)形式，也有采用進排水并聯(lián)結(jié)構(gòu)。池塘串聯(lián)進排水的優(yōu)點是水流量大，有利于水層交換，可以形成梯級養(yǎng)殖，充分利用食物資源；缺點是池塘間水質(zhì)差異大，容易引起病害交叉感染。池塘串聯(lián)進排水結(jié)構(gòu)的過水管道在多個池塘間呈“之”字形排列，相鄰池塘過水管的進水端位于水體上層，出水端位于池塘底部，有利于池塘間上下水層交換。
    循環(huán)水池塘養(yǎng)殖模式的水處理設(shè)施一般為人工濕地或生物凈化塘。人工濕地有潛流濕地和表面流濕地等形式，潛流濕地以基料（礪石或卵石）與植物構(gòu)成，水從基料縫隙及植物根系中流過，具有較好的水處理效果，但建設(shè)成本較高，主要取決于當(dāng)?shù)孬@得礪石的成本。在平原地區(qū)，潛流濕地的造價偏高，但在山區(qū)，礪石（或卵石）的成本就低得很多；表面流濕地如同水稻田，讓水流從挺水性植物叢中流過，以達到凈化的目的，其建設(shè)成本低，但占地面積較大。目前一般采取潛流濕地和表面流濕地相結(jié)合的方法。植物選擇也很重要，并需要專門的運行管理與維護。在處理養(yǎng)殖排放水方面，循環(huán)水池塘養(yǎng)殖模式的人工濕地或生物氧化塘一般通過生態(tài)渠道與池塘相連，生態(tài)渠道有多種構(gòu)建形式，其水體凈化效果也不相同，目前一般是利用回水渠道通過布置水生植物、放置濾食或雜食性動物構(gòu)建而成；也有通過安裝生物刷、人工水草等生物凈化裝置以及安裝物理過濾設(shè)備等進行構(gòu)建的。人工濕地在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)所占的比例取決于養(yǎng)殖方式、養(yǎng)殖排放水量、濕地結(jié)構(gòu)等因素，濕地面積一般為養(yǎng)殖水面的10-20%。潛流式人工濕地在海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的應(yīng)用受植物耐鹽性能的影響，有一定的局限性，可以設(shè)備化裝置進行強化，如增強微生物附著的濾器、泡沫分離裝置等，并與大型藻類、貝類及濾食性、雜食性生物相結(jié)合，構(gòu)建水凈化系統(tǒng)。
四、發(fā)展趨勢
    隨著對環(huán)境保護、能源節(jié)約、水資源合理利用等方面的重視，從池塘設(shè)施養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展來看，池塘養(yǎng)殖設(shè)施系統(tǒng)與裝備技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方面：
   （1）裝備的自能化控制。隨著自能控制技術(shù)的發(fā)展，控制元器件價格的降低和控制可靠性的提高，在淡水池塘養(yǎng)殖裝備中增加自能化控制，以提高裝備使用的有效性和降低養(yǎng)殖成本。如：自能化的增氧裝備，通過對池塘中溶解氧的監(jiān)控，來更加合理的啟停增氧機。
   （2）節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。在與節(jié)能相關(guān)的養(yǎng)殖系統(tǒng)合理配置，水泵、水處理設(shè)備、餌料的自動投喂等機電產(chǎn)品的效率，上下層水的交換，水環(huán)境的生態(tài)控制等方面的技術(shù)發(fā)展很不平衡，電力浪費現(xiàn)象嚴重。
   （3）水處理設(shè)施的應(yīng)用研究。由于養(yǎng)殖密度越來越高，傳統(tǒng)的“魚池＋進排水管渠”開放式設(shè)施，受養(yǎng)殖水體自凈能力的限制，池塘容易老化，普遍出現(xiàn)所謂“新塘旺三年”現(xiàn)象。老化的池塘為致病菌的孳生提供了條件，導(dǎo)致病害發(fā)生，藥物的濫用，養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)嚴重受損。在池塘養(yǎng)殖中增加水處理設(shè)施的研究已經(jīng)成為一個新的研究熱點。如在我國臺灣省就有研究在鰻魚池塘改造中增加物理過濾等設(shè)施來提高水資源的利用率。近來在有不少研究者進行人工濕地在池塘養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究，以期能實現(xiàn)池塘養(yǎng)殖用水的循環(huán)利用。
   （4）池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)過程的機械化。淡水池塘養(yǎng)殖的機械化包括從魚苗計數(shù)，養(yǎng)殖過程中的增氧、投飼、疫苗注射等，到成魚的起捕、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的機械設(shè)備，以及全過程的系統(tǒng)集成。目前在有些環(huán)節(jié)已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，并開展部分研究，但是全過程的機械化的研究卻十分缺乏，這也就成為了下一階段研究的重要方向之一。
五、結(jié)語
    實施生產(chǎn)條件改造和裝備技術(shù)提升，是促進水產(chǎn)養(yǎng)殖實現(xiàn)“健康養(yǎng)殖，高效生產(chǎn)”，向現(xiàn)代漁業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的重要舉措，需要行業(yè)內(nèi)上下一致的積極努力與推進，更需要科學(xué)的規(guī)劃、科技的支撐、規(guī)范化的實施、經(jīng)費的保障和機制的保證。

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