池塘养殖设施及装备改造研究
发表时间:2021/10/15 06:32:23 浏览次数:1553
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池塘养殖既是我国水产养殖的传统方式，也是当前我国水产养殖的主要方式，在我国水产养殖发展中占有举足轻重的地位。2007年，全国内陆池塘和海水池塘产量分别占淡水养殖和海水养殖产量的68％和10％。我国池塘养殖的设施化经过长期的探索与研究，取得过十分重要的研究成果，养殖设施设备从无到有，取得了长足的进步，大大地提升了我国池塘养殖，尤其是淡水池塘养殖的技术水平，奠定了我国作为世界水产养殖大国的基础。
一、池塘养殖生产设施现状
我国的池塘设施养殖的发展始于1970年代，开挖池塘是设施化的第一步。随着养殖密度的提高，水体缺氧成了池塘养鱼高产的拦路虎。在中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所的组织攻关下，池塘养殖的机械化装备，从无到有，不断发展。研制出的叶轮式增氧机，在广东和浙江等地万亩以上的高产试验点，实现亩产超过千斤。1970年代后期开始逐步向全国推广，并研制出水力挖塘机，解决了池塘大规模开挖的问题，使得池塘养殖产量大大提高，实现了水产养殖产量历史性突破。直至今日，叶轮增氧机依然成为池塘养殖控制养殖环境必不可少的设备。1980年代中后期，由于颗粒饲料机、膨化饲料机的研发成功，颗粒饲料在养殖中得到普遍使用，为池塘养殖生产又带来了一次革命性的发展。1990年代，投饲机的研制成功和推广应用，大大降低了劳动强度，提高了饲料的利用效率。由此形成的我国池塘设施养殖方式已经被养殖户普遍接收，成为我国养殖生产的主要方式，为水产养殖业的稳定高产，作出了巨大的贡献。
我国池塘设施养殖仍处于发展阶段，存在一些亟待解决的问题。池塘养殖作为我国水产养殖的主要生产方式，属于开放式、粗放型的生产系统，其设施化和机械化程度低、技术含量少、装备水平差。池塘养殖设施以“进水渠＋养殖池塘＋排水沟”模式为代表，成矩形，依地形而建，纳水养殖，用完后排入自然水域。池塘水深一般1.5-2.0米，面积5-15亩，大者几十至上百亩。主要配套设备为增氧机、水泵、投饲机等。淡水池塘以养殖鱼类为主，海水池塘以虾类为主。南方高位池海水养殖池塘及部分北方地区淡水养殖池塘，为防渗漏，整池铺设地膜。池塘养殖设施系统构造简易，造价低，应用普遍。受地域气候条件的影响，对养殖品种的选择有局限性，南方地区小型池有用塑料大棚提高冬季水温。养殖生态环境主要依赖自然水质以及池塘在光-藻-氧作用下的自净能力，增氧机是人工补氧、改善水质、并向高密度养殖对象供氧的唯一装置，投放生物制剂也是常用的手段，但系统水质调控能力较弱。由于环境水域水质恶化，无优质水源保障，加上养殖生产盲目追求产量，导致养殖水质恶化，病害频发，主要依靠药物防治病害。养殖过程产生的以氨氮、COD为主的污染物质，以及以氮、磷为主的富营养物质，或随排放水流入自然环境，或形成淤泥沉积一次性清出，养殖排放对环境造成一定的影响。总体上讲，池塘设施养殖还处于低级水平，养殖生产对自然环境的依赖度相当大，生产过程的人为控制度较小，机械化程度不高。
二、健康养殖对池塘养殖生产条件及装备的需求
1、池塘养殖设施的系统水质调控能力需要增强，保证养殖产品质量安全
需要装备适用的养殖水体与外源水域水质监测设备。保持优良的水质，是构建健康养殖条件的关键要素。面对营养和污染状态随气候和养殖状况波动的养殖水体，要实现优良水质的有效调控，养殖生产系统需要配备适用的水质监测设备，以对环境水域的水质状况、养殖水体的水质指标及变化趋势进行准确的了解，以便及时地采用对应的调控措施。
需要装备高效的水质净化设备。在对养殖水体水质有效监测的前提下，可以控制水质净化设备的高效运行。增氧机械可以迅速提高水体溶氧，除满足养殖对象生长需要外，能创造良好的好氧环境，有利于有机质的分解和无机盐的转换，抑制有毒有害物质的产生，有很好的水质净化作用，需要开发自动稳定水体溶氧状态的高效增氧设备。上下水层交换是打破池塘水体温越层，充分发挥光合作用，增强水体初级生产力。
2、池塘养殖设施的构造需要规范，以提高养殖系统的生产力
需要提供因地制宜的养殖设施系统布置技术。池塘养殖系统的建设主要参考的地域条件有：水源与排水的位置、地形与地势、风向与光照和土壤地质等，有效利用地域条件构造的养殖池塘系统，可以实现水源的高效疏导、排水的有效隔离、土地面积的高效利用，池型的优化构筑，以及水体生态自然效应的最大发挥，为充分发挥系统的生产力奠定基础。需要形成系统研究的技术规范，指导养殖场的建设，尤其是正在推进的养殖池塘改造工程。
需要提供经济适用的设施及构筑物建造标准。池塘养殖系统的设施及构筑物包括与水有关的塘、埂、管、渠、闸，与生产有关的库房、泵房、值班房和道路等，与管理有关的办公室、化验室、门房等，这些设施与构筑物需要针对养殖生产要求和地质条件进行建造，以保证功能，提高建造的经济性。需要提供基于功能与工程经济性优化研究的养殖池塘设施及构筑物建造标准。
3、池塘养殖的水体利用率需要提高，以节约用水，控制富营养物质排放
需要提供具有生态效应的设施净化技术。有益微生物群落是池塘水质生态净化的关键，植物吸收是转移水中营养盐的有效方式。提高池塘养殖系统的设施化程度，其中的关键是提升设施系统有利于健康养殖环境营造的生态效应，充分体现池塘养殖系统的湿地生态效应，提高养殖水体利用率，控制排放水的富营养物质含量。需要提供强化微生物群落以及水生植物、大型藻类群落生长的设施技术，如人工湿地、生态沟渠、生态塘、生态沟渠等技术及相应的建造规范。
需要提供使物质能量高效转化的微生物强化和植物配置技术。生产性养殖必然导致养殖环境生态系统的失衡，主要是有利于有机物分解和营养盐转化的低营养级生物，如好氧型的异养和自养微生物、水生植物等。弥补生态系统的失衡，需要在优化的设施、设备条件下，依据平衡的生态模型，进行有效的配置和强化。需要提供针对不同自然生态环境、养殖对象的微生物强化和植物配置技术，包括微生物强化的方式和条件，配置植物的品种的生物量等。
三、池塘养殖生产设施改造标准
1、池塘改造标准一：经济型池塘养殖模式
经济型池塘养殖模式是指具备符合无公害养殖要求设施设备条件的池塘养殖模式，具有“经济、灵活” 的特点。经济型池塘养殖模式是目前池塘养殖生产所必须达到的基本模式要求，须具备以下要求：养殖场有独立的进排水系统，池塘符合生产要求，水源水质符合《无公害食品淡水养殖用水要求（NY 5051）》，养殖场有保障正常生产运行的水电、通讯、道路、办公值班等基础条件，养殖场配备生产所需要的增氧、投饲、运输等设备，养殖生产管理符合无公害水产品生产要求等。
经济型池塘养殖模式适合于规模较小的水产养殖场，或经济欠发达地区的池塘改造建设和管理需要。
2、池塘改造标准二：标准化池塘养殖模式
标准化池塘养殖模式是根据国家或地方制定的“池塘标准化建设规范”进行改造建设的池塘养殖模式，其特点为“系统完备、设施设备配套齐全，管理规范”。标准化池塘养殖场应包括标准化的池塘、道路、供水、供电、办公等基础设施，还有配套完备的生产设备，养殖用水要达到渔业水质标准（GB 11607），养殖排放水达到淡水池塘养殖水排放要求（SC/T9101）。标准化池塘养殖模式应有规范化的管理方式，有苗种、饲料、肥料、鱼药、化学品等养殖投入品管理制度，和养殖技术、计划、人员、设备设施、质量销售等生产管理制度。
标准化池塘养殖模式是目前集约化池塘养殖推行的模式，适合大型水产养殖场的改造建设。
3、池塘改造标准三：生态节水型池塘养殖模式
生态节水型池塘养殖模式是在标准化池塘养殖模式基础上，利用养殖场及周边的沟渠、荡田、稻田、藕池等对养殖排放水进行处理排放或回用的池塘养殖模式，具有“节水再用，达标排放，设施标准，管理规范”的特点。养殖场一般有比较大的排水渠道，可以通过改造建设生态渠道对养殖排放水进行处理；闲置的农田可以改造成生态塘，用于养殖水源和排放水的净化处理；对于养殖场周边排灌方便的稻田、藕田，可以通过进排水系统改造，作为养殖排放水的处理区，甚至可以以此构建有机农作物的耕作区。海水养殖池塘的生态净化塘构建，可以以耐盐性植物、大型藻类以及滤食性鱼类、贝类等构成生态净化系统，也可将鱼虾养殖与贝藻养殖有机结合，提高物质利用效率和养殖系统的生态效应。
生态节水型池塘养殖模式的生态化处理区要有一定的面积比例，一般应根据养殖特点和养殖场的条件，设计建造生态化水处理设施。
4、池塘改造标准四：循环水池塘养殖模式
循环水池塘养殖模式是一种比较先进的池塘养殖模式，它具有标准化的设施设备条件，并通过人工湿地、高效生物净化塘、水处理设施设备等对养殖排放水进行处理后循环使用。循环水池塘养殖系统一般有池塘、渠道、水处理系统、动力设备等组成。
循环水池塘养殖模式的鱼池进排水有多种形式，比较常见的为串联形式，也有采用进排水并联结构。池塘串联进排水的优点是水流量大，有利于水层交换，可以形成梯级养殖，充分利用食物资源；缺点是池塘间水质差异大，容易引起病害交叉感染。池塘串联进排水结构的过水管道在多个池塘间呈“之”字形排列，相邻池塘过水管的进水端位于水体上层，出水端位于池塘底部，有利于池塘间上下水层交换。
循环水池塘养殖模式的水处理设施一般为人工湿地或生物净化塘。人工湿地有潜流湿地和表面流湿地等形式，潜流湿地以基料（砺石或卵石）与植物构成，水从基料缝隙及植物根系中流过，具有较好的水处理效果，但建设成本较高，主要取决于当地获得砺石的成本。在平原地区，潜流湿地的造价偏高，但在山区，砺石（或卵石）的成本就低得很多；表面流湿地如同水稻田，让水流从挺水性植物丛中流过，以达到净化的目的，其建设成本低，但占地面积较大。目前一般采取潜流湿地和表面流湿地相结合的方法。植物选择也很重要，并需要专门的运行管理与维护。在处理养殖排放水方面，循环水池塘养殖模式的人工湿地或生物氧化塘一般通过生态渠道与池塘相连，生态渠道有多种构建形式，其水体净化效果也不相同，目前一般是利用回水渠道通过布置水生植物、放置滤食或杂食性动物构建而成；也有通过安装生物刷、人工水草等生物净化装置以及安装物理过滤设备等进行构建的。人工湿地在循环系统内所占的比例取决于养殖方式、养殖排放水量、湿地结构等因素，湿地面积一般为养殖水面的10-20%。潜流式人工湿地在海水养殖系统中的应用受植物耐盐性能的影响，有一定的局限性，可以设备化装置进行强化，如增强微生物附着的滤器、泡沫分离装置等，并与大型藻类、贝类及滤食性、杂食性生物相结合，构建水净化系统。
四、发展趋势
随着对环境保护、能源节约、水资源合理利用等方面的重视，从池塘设施养殖技术的发展来看，池塘养殖设施系统与装备技术的发展主要有以下几个方面：
（1）装备的自能化控制。随着自能控制技术的发展，控制元器件价格的降低和控制可靠性的提高，在淡水池塘养殖装备中增加自能化控制，以提高装备使用的有效性和降低养殖成本。如：自能化的增氧装备，通过对池塘中溶解氧的监控，来更加合理的启停增氧机。
（2）节能技术的应用。在与节能相关的养殖系统合理配置，水泵、水处理设备、饵料的自动投喂等机电产品的效率，上下层水的交换，水环境的生态控制等方面的技术发展很不平衡，电力浪费现象严重。
（3）水处理设施的应用研究。由于养殖密度越来越高，传统的“鱼池＋进排水管渠”开放式设施，受养殖水体自净能力的限制，池塘容易老化，普遍出现所谓“新塘旺三年”现象。老化的池塘为致病菌的孳生提供了条件，导致病害发生，药物的滥用，养殖生态系统严重受损。在池塘养殖中增加水处理设施的研究已经成为一个新的研究热点。如在我国台湾省就有研究在鳗鱼池塘改造中增加物理过滤等设施来提高水资源的利用率。近来在有不少研究者进行人工湿地在池塘养殖中的应用研究，以期能实现池塘养殖用水的循环利用。
（4）池塘养殖生产过程的机械化。淡水池塘养殖的机械化包括从鱼苗计数，养殖过程中的增氧、投饲、疫苗注射等，到成鱼的起捕、运输等环节的机械设备，以及全过程的系统集成。目前在有些环节已经有一定的基础，并开展部分研究，但是全过程的机械化的研究却十分缺乏，这也就成为了下一阶段研究的重要方向之一。
五、结语
一、池塘养殖生产设施现状
二、健康养殖对池塘养殖生产条件及装备的需求
需要提供具有生态效应的设施净化技术。有益微生物群落是池塘水质生态净化的关键，植物吸收是转移水中营养盐的有效方式。提高池塘养殖系统的设施化程度，其中的关键是提升设施系统有利于健康养殖环境营造的生态效应，充分体现池塘养殖系统的湿地生态效应，提高养殖水体利用率，控制排放水的富营养物质含量。需要提供强化微生物群落以及水生植物、大型藻类群落生长的设施技术，如人工湿地、生态沟渠、生态塘、生态沟渠等技术及相应的建造规范。
三、池塘养殖生产设施改造标准
四、发展趋势
五、结语
(文/图 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所 刘晃 徐皓)
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