高產穩產的室內全封閉循環水養蝦取得新突破，水產養殖將進入4.0時代

　　文/ 水產前沿實習編輯 葉繼良

　　圖/ 中科院海洋所實驗海洋生物學重點實驗室

　　“從一開始連續2茬單產24斤/m3，到現在2800m3的養殖水體已經連續6茬成功養殖南美白對蝦，而且一年可養8茬，循環水養蝦不僅僅高產還穩產！”孫建明說道。

　　中國水產養殖業一直都是朝陽產業，養殖產量年年勇創新高，但是可使用養殖面積卻在逐年減少，加上環境保護壓力加大，發展可持續的高密度與高效率的設施養殖是中國水產養殖業發展的必經之路。

　　據悉，中國科學院海洋研究所近期在對蝦封閉循環水養殖技術取得新突破，水產前沿采訪了項目負責人中科院海洋所實驗海洋生物學重點實驗室孫建明研究員，希望了解他們在循環水養蝦的工作進展，以及未來循環水養殖發展前景。

　　孫建明：循環水養殖是我們研究團隊的主要工作之一。在凡納濱對蝦循環水養殖工藝技術與設備研發方面我們進行了大量的科研和實踐探索。繼2017-2018年對閑置海參育苗室進行改造為循環水養殖凡納濱對蝦以來，團隊連續攻克了矩形養殖池高效集污、死蝦及蝦殼自動收集、生物濾器量化設計、變流式養殖和間歇式回水工藝等難題與關鍵技術。通過工藝技術與設備的創制和流程再造，2018年成功實現了凡納濱對蝦的規模化全封閉循環水養殖，經連續2茬單產24斤/m3以上后，分別通過了由中國科學院沈陽分院和遼寧省水產學會組織的兩次現場驗收。2019-2020年團隊不斷進行技術、設備、工藝的升級，在國內首次創建了規模化的封閉循環水清水高密度養蝦模式，推廣示范循環水養殖系統8套，養殖水體2800m3，已經連續成功養殖南美白對蝦6茬。

　　孫建明：我們已經取得和正在進行的研究與成果，目前已經系列化，主要涵蓋以下四個方面：

　　（1）循環水養蝦系統工藝、設備優化與構建

　　開展水力模型模擬與現場試驗研究，優化各類型養蝦池結構和水動力參數，達到高效集污和養殖的目的；優化循環水養殖各個關鍵環節的控制參數，研發帶有自控功能的各種循環水養殖設備，最優化配置循環水養殖設備，如循環泵、微濾機、生物氧化塔、泡沫分離器、增氧消毒、pH調節等設施設備。

　　（2）新型無小梁中空膜太陽能水產專用溫室的研發與構建

　　利用水產溫室內熱空氣升溫養殖用水，研發了氣/水熱量交換的工藝與設備，在養殖水升溫的同時降低養殖車間的室溫，同時脫除養殖水中的CO2。

　　（3）循環水養殖車間耗能設備的智能化與節能技術的研發與構建

　　研發適于高效養殖和節能減排的各種設備的控制工藝；構建循環水養殖系統智能控制系統。

　　（4）基于循環水養殖的水產養殖管理機器人研發與應用

　　一年養8茬，高效又節能

　　孫建明：如下圖所示。

　　孫建明：差異在于我們先找出了魚和蝦循環水養殖的不同點和關鍵技術；再設計了擁有回水防蝦逃離和死蝦、蝦殼、污物收集技術與裝置，在防止活蝦逃離的前提下，系統能自動收集死蝦和蝦殼，防止回水口堵塞；另外，我們的系統擁有養殖回水間歇式大流量回水技術與設備，排污效率大大提高；根據不同養殖階段和養殖水的濁度采用變流式循環水模式，水處理效率高；利用濁度變化控制水質，控制反應快，效率高，水質穩定；耗能設備智能化管控，節能，延長設備壽命；采用太陽能升溫為主，電能加熱為輔，養殖過程節約能源。

　　特色優勢就是節能，充分利用太陽能和減少設備非必要耗能；養殖效率高，單產24斤/m3以上，一年可養殖8茬對蝦；穩定性能好，養殖成功率高；養殖過程不使用任何動保和微生態制劑產品，降低了養殖生產成本；清水養蝦，有利于觀察和管理；蝦的品質高；養殖成本低；智能化程度高，操作簡單，消耗勞動力少。

　　海水淡水都可穩定產出

　　孫建明：包含養殖車間廠房、PP材質養殖池和養殖設備，估算2500-3500元/m3。投資成本與規模有關，規模越大單位水體的投資越小；養殖成本在13-15元/斤。

　　水產前沿：系統的穩定性如何？在日常使用系統過程中需要注意什么問題？

　　孫建明：泛指的穩定性應該從二個方面理解，一方面是設備運行的穩定性，另一方面是系統的養殖生產穩定性。設備穩定性方面，我們研發的單體設備已經運行了十年以上，當然隨著技術的不斷升級，單體設備也在不斷更新；成套系統方面，較早的循環水養魚系統目前已經運行了8年，現在還在使用，循環水養蝦成套系統自2017年到現在已經運行了3年多，經過3年多的研究工作，不斷升級，目前已趨于完善。在養殖穩定性方面，循環水養魚系統單產160-200斤/m3已成為常態，循環水養蝦系統已經取得了連續6茬養殖成功。

　　孫建明：南美白蝦是我國對蝦養殖的重要種類，其適應鹽度的范圍廣，能在鹽度0.5‰-35‰的水域中生長，經淡化后能在淡水中生長。隨著南美白蝦淡化養殖技術的成熟和推廣，淡化養殖已成為我國南美白蝦養殖的主要模式之一。

　　我們最初的循環水南美白對蝦養殖取得成功是在海水（22‰-30‰）條件下取得的成果，成果取得后（2018年末），內陸一些養殖企業不斷與我們探討淡水循環水養蝦事宜。由于循環水養殖模式設備投資大，沒有較高的單產和養殖效率，其投資回報率難以保證，而目前已有資料還沒見到淡水循環水南美白對蝦養殖成功報道，淡水養殖南美白對蝦能不能獲得較高的單產還是個未知數，因此我們告誡養殖企業在沒有開展這方面研究之前，慎重投資。

　　由于內陸地區對于淡水循環水養殖南美白對蝦有較大的需求，為此我們團隊于2019年中旬開展了淡化循環水養殖南美白對蝦的試驗，實驗結果表明，當鹽度降到5‰以下時，養殖的南美白對蝦發生大量死亡，死亡率達到50%以上，單產受到了嚴重影響；鹽度在7‰以上時南美白對蝦生長正常。因此可以得出這樣的結論，在內陸地區將養殖水的鹽度調至7‰以上，這套系統是可以開展淡化南美白對蝦養殖的。

　　孫建明：利用這套系統進行淡化南美白對蝦循環水養殖，在水處理工藝上與海水養殖沒有太多的不同，但需要注意的一是對蝦標苗期間要逐步將鹽度降下來，但不能低于7‰；二是養殖水的配置要精準，混合均勻，盡量減小鹽度波動。

　　水產前沿：工廠化循環水養殖技術在我國發展已比較成熟，但養魚居多，用來養蝦存在哪些技術難題，您是如何解決的？

　　孫建明：在循環水養殖的系統中，在回水口處加設防止魚蝦逃逸的防逃網是一般常識。對蝦同魚的循環水養殖相比，有其獨有的特點：一是在養殖過程中對蝦每天會大量脫殼，防逃網的設置帶來了蝦殼嚴重堵塞回水口的問題，使得養殖水無法循環，如何能及時與方便地將蝦殼、死蝦和污物排出，是循環水養蝦的難點，也是養殖能否成功的關鍵技術；二是對蝦養殖過程中飼料投喂比例較高，魚的投喂比例通常在生物量的0.7%-1.5%，蝦的投喂比例則在生物量的3%-7%，約是同等養魚生物量的4倍，水處理系統負載較高；三是對蝦個體較小，所需水流速度要小，水流小不利于污物聚集和排污。

　　針對上述問題，我們一是采用改堵為疏的策略，研發、設計了“蝦殼、死蝦和污物排除技術與設備”，其原理為將回水口設為長條縫形，縫口寬度可以根據養殖池內蝦體大小進行調整，使得蝦殼和死蝦可以通過，而絕大多數活蝦不能通過，集污框和防蝦逃逸網則設置在養殖水的表層，在水表層收集蝦殼和死蝦，隨水流上來的小于縫隙的蝦滯留于防蝦逃逸網內，可定時撈回養殖池；二是研發了“具有濁度檢測功能微濾機”和“生物氧化塔的量化技術與設計”，提高了系統的顆粒物去除和生物氧化能力；三是研發了“利用水動力學模型集污技術與裝置”、“間歇式回水技術與設備”和“變流式循環水養殖技術與設備”，利用回水和入水的速度變化提高集污和排污能力。

　　水產前沿：對蝦養殖的病害（弧菌、孢子蟲等）是一個大問題，在循環水高密度養殖的情況下如何做好病害防控？

　　孫建明：在循環水高密度養殖的情況下，對蝦養殖的病害重在防控，需要做好以下幾點——

　　把好蝦苗關，購買無特定病原的蝦苗；把好水源關，養殖用水需要經過消毒后才能使用；把好飼料關，選擇優質配合飼料和無對蝦特定病原的生物餌料，飼料保存條件要符合食品儲存的要求，最好放置于冷庫內；把好管理關，養殖車間要與外界隔絕，防止人員將病原帶入；養殖器材專用，定期消毒；及時清掃池臺和過道上掉落的飼料。

　　水產前沿：一名養殖新手，如果想要投資工廠化循環水對蝦養殖，您有什么建議？

　　孫建明：學習好對蝦養殖的基本知識；弄清循環水養殖原理與養殖工藝，以及它與傳統養殖和絮團養殖的根本區別，不能將各種技術混用；充分調研，選擇有實戰經驗和成功案例團隊進行設計和指導；嚴格按照操作規程操作；杜絕向系統內亂投碳源和各種生物安保制品行為。特殊情況需要時，要請教有循環水養蝦經驗的專家；時刻保持養殖池內水的清澈；定時保養和維護養殖設備。

　　水產前沿：工廠循環水養殖目前受水處理成本的壓力，仍以流水養殖、半封閉循環水養殖為主，真正意義上的全封閉循環水養殖企業較少，您是怎么看待這個問題的？

　　孫建明：由于目前我國循環水養蝦成功案例較少，所以大家對其養殖成本的高低了解不多。

　　如果與池塘養殖相比，表面上看其養殖成本較高，但綜合養殖成功率、養殖季節限制、養殖地域限制、養殖效率、占地面積、環保和食品安全等各方面來看，情況就不那么悲觀了，可以說各有優勢，互相不能取代；如果與小棚養蝦相比，據我們了解其養殖成本并不高。從用電方面看，小棚養蝦每1000立方養殖水體需要的鼓風機功率在15-22kW，基本與循環水養蝦耗電持平；在小棚養蝦過程中需要投加各種生物安保產品和微生態制劑，其費用也不低，而循環水養蝦則不需要；小棚冬季養蝦，在養殖成功的情況下，養殖水升溫費用為4-5元/斤，循環水養蝦養殖水升溫費用僅為1-2元/斤；此外循環水養蝦還有尾水處理、水產品安全和蝦品質高等優勢。

　　水產前沿：限制工廠化循環水發展的問題之一在于前期基礎設施投入成本大，您認為該如何降低成本？

　　孫建明：大家普遍認為循環水養蝦基礎設施投入大和養殖生產運行成本高，這是限制工廠化循環水發展的問題。投資大不是問題，問題是投資回報率如何？解決循環水養蝦的投資大和回報率應從以下幾方面入手，僅是一家之言。

　　事前充分調研和論證，做好初步設計，不匆忙上馬，杜絕工藝反復變化與修改、設施改變、設備追加和工程返工；循環水養蝦的工藝參數要量化，設備配置要精準，不能小馬拉大車，也不能大馬拉小車；在養殖過程中提高養殖系統的利用率。

　　有幾個可以提高系統利用率的建議：開展全年養殖生產；選擇養殖周期短的品系；充分發揮系統的養殖容量；養殖廠的養殖系統大小搭配合理，小苗在小系統，中苗在中系統，大苗在大系統；實行多段式養殖，縮短養成階段的養殖周期；養成系統達到養殖容量后，不一次收蝦，每天收獲與投飼量相同重量的蝦，延長收獲期10-15天。

　　水產前沿：水產工業化養殖近年來呼聲越來越高，但是真正落地的實踐卻很少，您是如何看待這一現象？

　　孫建明：主要是成功案例太少，大家都在觀望。需要優秀的案例示范與引導，榜樣的力量是無窮的。

　　孫建明：從我國水產品供給的結構上看：一是捕撈，包括跨洋捕撈和近海捕撈；二是養殖，包括基于自然生態系統的養殖和基于人工生態養殖方式—工業化養殖。

　　跨洋捕撈：全球漁業資源不斷下降已是不爭事實。從近年捕撈產量的統計數量和漁業資源逐漸萎縮的狀況看，靠增加跨洋捕撈量來滿足我國國民需求已不可能。近海捕撈：我國近海漁業資源已近枯竭，采用容量控制的方法可以有效恢復近海資源，但在短期內效果不會有太明顯的效果。因此發展水產養殖是保障國民糧食安全的必由之路。

　　基于自然生態系統的養殖：我國常見的養殖方式有池塘養殖、近海和小網箱養殖、工廠化室內流水或換水式養殖、多營養層次養殖、海洋牧場、灘涂養殖、稻田養殖等等，這些養殖方式可以歸類為基于自然生態系統的養殖方式。這些養殖方式靠天吃飯，實現綠色可持續發展必須做好養殖區的養殖容量和生態容量的評估，依據評估結果劃分禁養、限養、養殖區域和養殖單產和總產量的限制。因此在將來水產品供給的數量增長方面，基于自然生態系統的養殖方式難有作為。

　　基于人工生態養殖方式：循環水養殖是一種人工生態養殖方式，它為水產養殖生產提供了一個可控生態系統，與基于自然生態養殖不同，在這個生產體系的生產過程中，它具備了工業化生產的特征，既具有計劃性、高效性、穩定性和標準性。循環水養殖的養殖水循環利用，具有生產效率高、易于管理、無污染、水產品安全有保障、占地面積少、不受季節變化的限制、勞動力成本低、效益好等特點。因此它是我國未來水產養殖業的重要發展方向。

　　循環水養殖自身發展歷程

　　水產養殖1.0：以人力、自然池塘和近岸小網箱為主要生產手段的傳統養殖業；

　　水產養殖2.0：以廠房、簡單養殖設備、自然種質和大量使用生物安保產品、農藥，提高養殖業生產水平為手段的工廠化養殖；

　　水產養殖3.0：以新品種引進、雜交育種和成套循環水設備、設施為手段，大幅度提高生產水平的工業化循環水養殖時代；

　　水產養殖4.0：信息將成為生產要素，以水產品工程種質創制、自動化設備、互聯網、物聯網、大數據、云計算和智能機器人應用為特征的智能漁業時代。