我國水產(chǎn)品總產(chǎn)量自1990年起一直位居世界第一位,2015年達到了6 699.65萬噸;同時我國也是世界上唯一養(yǎng)殖產(chǎn)量高于捕撈產(chǎn)量的國家,2015年養(yǎng)殖產(chǎn)量4 937.90萬噸,占總產(chǎn)量的73.70%,養(yǎng)殖面積約8 465千公頃｡伴隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的池塘養(yǎng)殖全程質(zhì)量控制困難,病害頻發(fā);另一方面水資源的浪費驚人和環(huán)境污染嚴重,這些嚴重影響了現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展,實際上這也是目前制約我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速高效發(fā)展的瓶頸問題｡因此,對于養(yǎng)殖技術(shù)和模式的探究和實踐針對性強,具有很重要的現(xiàn)實意義和價值｡充分運用循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖先進技術(shù)及手段,創(chuàng)造養(yǎng)殖水生動物良好生態(tài)環(huán)境,以不受外界環(huán)境制約,最終實現(xiàn)高品質(zhì)､高效率生產(chǎn)及養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)保護,并極大提高養(yǎng)殖資源利用率及養(yǎng)殖產(chǎn)品安全已成為國內(nèi)外生態(tài)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向和熱點｡綜合分析國外最新養(yǎng)殖模式,循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖具有占用空間小,養(yǎng)殖環(huán)境可控性高､高效節(jié)水､產(chǎn)品質(zhì)量好､保護環(huán)境等優(yōu)點,是擺脫傳統(tǒng)粗放經(jīng)營性､資源依賴性生產(chǎn)方式,保護環(huán)境并實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要途徑｡

　　國外循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖研究進展

　　循環(huán)式水產(chǎn)養(yǎng)殖模式(Recirculation aquaculture system.RAS)在國外開始于20世紀60年代.具有代表性的是日本的鰻魚生產(chǎn)企業(yè)､生物包靜水生產(chǎn)系統(tǒng)和歐洲組裝式多級靜水系統(tǒng),但是由于工藝流程太長､設(shè)備過于繁瑣､投資大耗能大等未能推廣｡此后澳大利亞出現(xiàn)了一體化循環(huán)式工廠化養(yǎng)魚模式,將養(yǎng)魚池和水處理系統(tǒng)組成獨立的單元,并構(gòu)建保溫設(shè)施近年來,一系列先進養(yǎng)殖和水處理技術(shù)和設(shè)備的開發(fā)利用,促進了循環(huán)式工廠廠化生產(chǎn)模式在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中的迅速發(fā)展,比重也日益提升,日前在歐洲等部分發(fā)達同家,已經(jīng)在其商業(yè)化的成魚和育苗系統(tǒng)中基本全部采用循環(huán)式工廠化生產(chǎn)模式,現(xiàn)在這些國家的設(shè)施化循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)能做到每日補水量僅為系統(tǒng)總水體的5%以下,與傳統(tǒng)的流水養(yǎng)殖模式相比,可節(jié)水90%以上,養(yǎng)殖承載量也達到l0 kg/m2以上｡隨著各種高新科技的發(fā)展,同外一些先進的水產(chǎn)企業(yè)目前正在研發(fā)新一代工廠化養(yǎng)殖模式,并向全程智能化､自動化發(fā)展,表1匯總了國外近5年典型循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的研究結(jié)果｡

表1 近5年國外典型循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)研究進展

　　1.1 生物絮團技術(shù)

　　生物絮團技術(shù)(Biofloc Technology,BFT)是當今較為先進的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)之一,在循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有凈化水質(zhì)､減少換水量､提高飼料利用率以及生物防治等作用｡BFT主要通過人為調(diào)節(jié)碳氮比(C/N),促進異養(yǎng)微生物的生長,利用微生物將養(yǎng)殖水體中的無機含氮化合物轉(zhuǎn)化為菌體蛋白,達到凈化水質(zhì)､提高餌料蛋白轉(zhuǎn)化率等目的｡ 此外,BFT在減少換水量上具有明顯優(yōu)勢,減少了病原菌的外源引入,從而提高了生物安全性｡

　　Ekasari等評估了BFT技術(shù)在非洲鯰魚魚苗生產(chǎn)的影響,研究發(fā)現(xiàn),BFT系統(tǒng)在提高鯰魚產(chǎn)卵量和魚卵質(zhì)量的同時可以提高幼魚的存活率和最終體長｡Rajkumar等研究表明,小麥粉作為一種易被微生物吸收的碳源,可以促進BFT系統(tǒng)中微生物的生長繁殖,有效減少養(yǎng)殖水體中的氨氮含量,并顯著提高了凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)的養(yǎng)殖產(chǎn)量｡Vilani等通過對比研究了米糠(Rice bran RB)和糖漿(Molassas,MO)兩種碳源對BFT 系統(tǒng)的作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同的碳源誘發(fā)了相類似的微生物群落代謝行為,但RB在提高凡納濱對蝦產(chǎn)量上較MO提高了22%｡ Gaona等研究了養(yǎng)殖水體的不同流速對BFT沉降固體顆粒物的效率影響｡結(jié)果表明在低流速下更有利于固體顆粒物沉降以凈化水質(zhì)｡Esparza-Leal等研究了在BFT系統(tǒng)下不同鹽濃度對凡納濱對蝦產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明,在養(yǎng)殖28 d后,幾納濱對蝦的終產(chǎn)量與鹽濃度成反比關(guān)系｡Ekasari等用四種不問的碳源處理BFT系統(tǒng),研究了不同碳源對凡納濱對蝦免疫應答反映和存活率的影響,結(jié)果表明,用木薯產(chǎn)品處理后的BFT系統(tǒng)中凡納濱對蝦的存活率最高,可達93%。

　　1.2 高效增氧技術(shù)

　　在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,氧溶解量也是影響水產(chǎn)品生長的重要因素｡在嚴重缺氧的情況下.水體中的溶解氧(Dissolved oxygen,DO)若未及時恢復,將導致養(yǎng)殖對象浮頭､泛池､乃至死亡.在降低水產(chǎn)養(yǎng)殖經(jīng)濟效益的同時導致水體惡化｡微孔曝氣技術(shù)是目前應用較為廣泛的一種高效增氧技術(shù)｡它利用微孔曝氣管,將氣體以微小的氣泡形式分散到水體中,氣泡上升過程中帶動水體流動,將上層高DO的水體帶入下層,同時水體的流動加快了微孔管周圍高DO水體的擴散,提高了水體溶解氧量｡此外,純氧溶氣膠的發(fā)展,實現(xiàn)了水體快速增氧的日的,有望在水產(chǎn)養(yǎng)殖的缺氧急救上發(fā)揮作用｡

　　研究發(fā)現(xiàn),微孔曝氣技術(shù)得到的氣泡較傳統(tǒng)擴散器體積減少3~4倍,并且在增加曝氣量及降低能源消牦上也有顯著性效果｡ Andinet等通過微泡發(fā)生器來增加水體DO,研究了使用不同壓力時對水體DO的影響,結(jié)果表明,在4.5個大氣壓時,效果最佳｡同時,使用純氧微孔曝氣較空氣將得到更高的DO和更高的傳輸效率｡Kurniawan等設(shè)計了線性､環(huán)形及平行排列三種不同的微孔管,通過測量雜交鯰魚的比生長速率､采食量､成活率､終產(chǎn)量等指標｡結(jié)果表明三個實驗組的鯰魚生長狀況均顯著優(yōu)于對照組,且線性微孔管的效果最佳。

　　我國循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖研究進展

　　20世紀80年代,我國開始初步嘗試循環(huán)式工廠化水養(yǎng)殖模式,以引進歐洲國家循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施為主,鑒于過高的成本而擱置｡后自主研發(fā)適合我國國情的循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施與裝備,如微濾機､臭氧發(fā)生器､蛋白分離器等的基礎(chǔ)上,逐步完善了養(yǎng)殖技術(shù)和工藝｡然而,循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)鍵技術(shù)仍處于探索階段｡90年代后期,以大菱鲆循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式在我國北方地區(qū)的迅速推廣及養(yǎng)殖產(chǎn)量的大幅提高,一批技術(shù)更為完善的循環(huán)式工 廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)也相繼被研發(fā)出來｡目前,我國工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖規(guī)模約為1X10 6m2 ,養(yǎng)殖種類包括海水魚類､對蝦等｡近年來,我國自主研發(fā)了多功能蛋白質(zhì)分離器､多功能固液分離器裝置､模塊式紫外線殺菌裝置､高效溶氧器裝置､彈性刷狀生物凈化載體等設(shè)施裝舒,循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)凈化處理工藝也得到進一步完善｡表2為我國近幾年循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)研究進展｡

表2 近幾年國內(nèi)典型循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)研究進展

　　循環(huán)式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式前景展望

　　盡管我國近幾年的循環(huán)式工廠化養(yǎng)殖模式發(fā)展迅速,但在養(yǎng)殖技術(shù)與國外的比較還有不少差距｡通過借鑒國外循環(huán)水高效處理的新技術(shù),將生物絮團､生物濾池､生物膜硝化反應等生物工程技術(shù)與循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)結(jié)合,構(gòu)建節(jié)能低耗､科學高效的現(xiàn)代養(yǎng)殖系統(tǒng),實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展｡盡管目前已經(jīng)有部分循環(huán)式工廠化養(yǎng)殖企業(yè)開始采用先進的純氧增氧設(shè)備,但是相關(guān)的機制研究以及微孔曝氣增氧技術(shù)的各項參數(shù)條件優(yōu)化還需要進一步深入研究｡此外,隨著現(xiàn)代分析手段和信息技術(shù)的快速發(fā)展,通過有效結(jié)合水體在線監(jiān)測技術(shù)與智能化技術(shù)相結(jié)合,建立水質(zhì)影響因子多組分和實時的快速監(jiān)測與分析系統(tǒng),使未來的水產(chǎn)養(yǎng)殖向智能化方向發(fā)展｡

　　作者: 張曉雙 傅玲琳 呂振明 伊祥華 王彥波