工业化水产苗种繁育设施系统的构建.docx

工业化水产苗种繁育设施系统的构建徐 皓，刘忠松，吴 凡，张成林，倪 琦【摘 要】摘要:应用工业化理念构建水产苗种繁育设施系统模式，推进我国水产 苗种产业生产方式的转变分析了我国水产苗种繁育产业现状及设施特点，介 绍了国外成功发展经验，提出了工业化水产苗种繁育设施模式的基本内涵及工 程化构建的基本内容，并以国家级胭脂鱼、岩原鲤原种场 2 500 m2 工厂化繁 育车间的设计、建设及生产实践为例，介绍了目前国内最先进的工厂化循环水 繁育设施系统的基本情况期刊名称】渔业现代化年(卷),期】2013(000)004总页数】8关键词】关键词:水产苗种繁育;循环水系统;设施构建;系统模式在社会现代化、工业化发展的进程中，我国的水产养殖正处于生产方式转变的 重要时期围绕着“优质、高效、生态、安全”的社会发展要求，“健康养殖 资源节约、环境友好、高效生产”是生产方式转变的必然目标，工业化是目标 实现的必然途径通过标准化、专业化、工厂化和高值化，提高生产效率，是 农业工业化的主要内涵［1］我国水产养殖的工业化，需要以良种的规模化有 效供给为前提，需要通过推进水产种业工程的建设，提升产业的良种化水平 在水产种业“育种—繁育—推广”一体化的构架中，规模化繁育是育种优良性 状稳定实现的标志，也是良种产业化推广的基本前提。

实现水产良种的规模化 繁育，需要研发具有针对性的不同类型繁育设施系统，形成符合工业化理念的 生产方式，构建工业化水产苗种繁育系统模式，以此提高行业的生产效率，实 现水产良种的规模化繁育，从而建立工业化的水产苗种繁育产业1 水产苗种繁育产业状况1.1 我国水产苗种繁育产业状况 我国是世界水产养殖大国，根据《中国渔业年鉴 2012》［2］，2011 年养殖产 量为4 023万t,占全国渔业总产量的72%、世界渔业总产量的26%、世界水 产养殖总产量的 63%，如此大的水产养殖规模需要大量的苗种供给;2011 年， 我国淡水鱼苗产量 11 197 亿尾，海水鱼苗产量 45.384 万尾，虾类育苗量 5 650 亿尾，水产苗种总产值达 425.44 亿元，其巨大的产业规模支撑着我国水 产养殖产业的发展健康养殖与高效生产是实施水产养殖生产方式转变的主要 目标，良种化是重要的途径，良种对产业增长的贡献率一般在 40%以上我国 水产养殖的良种化率还处于较低的水平，与水稻、玉米产品 100%相比，淡水 养殖为50% ~ 60%，海水养殖为16%［3］,提高我国水产养殖良种化率任重 而道远提高水产良种化率固然需要更多的种质创制，但实现更大规模、更为 高效的良种规模化繁育也同等重要。

1.2 我国水产苗种繁育设施基本特点 我国水产苗种繁育设施开始建设于20世纪50年代后期，以“青、草、鲢、鳙 和鲤鱼为主要品种，限于当时的养殖生产力水平，繁育生产规模较小，至 80 年代以后，我国的水产苗种产业进入了快速发展的轨道，品种增多，规模增大， 2001年水产苗种产量达到5 098亿尾，比1982年增加了近10倍［4］发展 至今，我国已围绕水产养殖良种化，构建完成了苗种管理、生产、质量检测以 及品种创新体系，建设了一批原种场、良种场和繁育场我国水产苗种繁育设施是伴随着养殖品种的规模化发展而形成并逐步发展起来， 产业水平整体上处于设施化生产的初始阶段设施系统以流水型水泥池和育种 池塘为主，鱼池和相关设施大多陈旧老化，科技含量不足，技术更新速度缓慢， 繁育过程中存在的不可预知性较大［5］其主要特点是:(1)设施化程度低，繁育 生产受地理、水文和气象条件的限制和影响，靠“天”吃饭［ 6］繁育场一般 只具备简易的厂房、鱼池、充气设备、进排水设施等生产所需要的最基本条件 孵化设施多为简易大型环道池，水流不均匀，无法从根本上解决粘卵、贴苗等 问题2)生产系统主要依赖于水源的水质条件，少有对水质进行测控的设备与 措施。

由于生产用水的水质不稳定，导致生产条件波动，影响鱼卵受精率、孵 化率和苗种成活率3)一些设施配置加温系统，可以适当调节生产周期，但流 水式的换水方式，导致加温成本过高，直接影响生产效益大量的换水还加大 了生产系统对水资源的依赖程度4)生产作业主要依靠劳力，机械化程度低 在社会劳动力成本不断增加的趋势下，问题日益突出 (5)传统经验型的生产方 式，管理水平落后生产操作规范化程度低，发挥设施设备效能、确保稳定生 产的工艺体系还未完全建立水产苗种繁育生产的区域性、季节性和生产过程的难控制性，以及污染物的排 放等因素在很大程度上限制了养殖品种的结构调整与优化，制约了该产业的可 持续发展［7］1.3 国外水产苗种繁育设施发展基本情况20 世纪 70 年代末，西班牙、意大利、希腊等欧洲国家在石斑鱼苗种供应上出 现严重短缺的现象，主要由以下几方面的原因导致:(1)部分苗种来源于自然水域 收集的野生苗，而野生苗受过度捕捞及生态环境改变等因素影响，已难以满足 需求;(2)苗种繁育场所设施简单，大多属于劳动密集型生产，受自然条件及工作 人员素质影响较大，不能持续稳定地供应鱼苗;(3)鱼卵及幼苗在人工操作及运输 过程中会大量耗损，导致鱼苗浪费现象严重［ 8］。

鉴于此，各国开始针对鱼类 繁育的特殊要求开展循环水处理技术的研究，研究开发了循环水繁育系统，并 在苗种生产中进行了广泛应用，迎来了水产养殖苗种繁育的发展盛期［ 8］工 厂化循环水养殖技术已成为目前水产苗种繁育与养殖的主要生产方式 循环水繁育系统是在养殖水体全封闭或半封闭的条件下，对育苗生产整个过程 的水质、水流、水温、投饵、集污、排污、循环水处理等环节实行半自动或全 自动管理，并对苗种的种质、营养、生长、疾病防治等实行全面监控，使其能 够在适宜的养殖密度条件下，始终维持最佳生理、生态环境，从而使苗种的繁 育能保持稳定的孵化率和成活率，保证苗种的品质健康，并且突破苗种繁育生 产的区域性、季节性和生产过程的难控制性等难题，实现苗种生产的高效、节 能［9］ 以美国为例，其一般的苗种繁育场所均经过了现代化的设计，包括土建、供水 系统、水处理设施、供气设施、供热制冷设施、自动化控制和整个育苗场的电 气设计等其水处理工艺主要包括砂滤、生物过滤、 pH 平衡和紫外杀菌等 育苗用水经处理后基本满足了循环使用的要求，每天一般只需添加 10%左右的 新水各循环系统均配有制热、制冷设施，可有效控制水体温度 ;孵化室内还配 置空调设备以保持室温恒定。

苗种繁育场内各水循环系统和水处理系统基本实 现了自动控制，而且养殖系统多采用移动式自动投饵机整个繁育系统可以不 受气候环境制约，根据需要进行苗种繁育工厂化生产［10-11］2 现代水产繁育设施的发展分析2.1 工业化水产苗种繁育设施系统模式基本内涵 在我国现代水产种业“育—繁—推”的构架中，提高规模化繁育的生产效率是 确保品种优良性状、稳定苗种生产、提高生产效益的必然要求以工业化的理念与手段，将水产生物的苗种繁育技术与非生物的设施设备及系统管理技术进 行工程化集成构建，建立符合农业工业化发展要求的水产苗种繁育设施模式， 是提高规模化繁育生产效率的重要前提与基础保障其主要内容是:(1) 繁育环境的工程化构建根据不同品种自然繁育阶段的生态环境学要求，对 溶氧、温度、盐度、浊度、pH、氨氮、亚硝酸盐等理化指标进行系统性构建与 控制，使其摆脱自然环境的影响，打破季节、地域等环境因素对生产系统的限 制，创建工厂化生产环境2) 繁育条件的精准化调控根据不同品种自然繁育阶段的生理学要求，对亲鱼 养殖、鱼卵孵化等环节的水流流场、水温变化梯度进行精准化调控，以控制产 卵周期，提高孵化鱼苗品质与成活率3) 繁育过程的数字化监控。

利用现代数字化装备技术，对繁育环境构建的主要 理化指标、繁育条件变化的主要过程进行数字化实时监测与控制，对繁育过程 中亲鱼、鱼苗的生理行为进行影像记录，对鱼苗、鱼种数量进行自动计量，从 而提高整个设施系统的精准化水平4) 繁育产品的物联网构建围绕品种优良经济性状保持，将良种性状基础信息 亲本信息、亲鱼养殖与催产信息、繁育过程环境条件与状态信息、繁育过程投 入品与管理信息、鱼苗出场与运输信息等，进行采集、处理与携带，从而构建 可追溯的良种质量管理系统5) 繁育生产的标准化建设以良种性状鉴别、亲鱼养殖管理、繁育过程管理、 投入品管理、苗种输出管理为主要环节，构建操作规范、内容全面的质量管理 体系2.2 工厂化水产苗种繁育设施基本构成 现代苗种繁育技术从本质上讲就是使用工厂化苗种繁育系统进行亲鱼产卵、鱼 卵孵化、苗种培育和鱼苗暂养工厂化苗种繁育系统是以繁育环境模拟与控制 为核心，集生物学、生物工程学、化学、机械、电子、仪器仪表和土建工程等 现代科技于一体的一种高效苗种生产模式其基本构成包括:(1) 以循环水养殖技术为核心的繁育环境工程化构建繁育过程人工模拟系统的 主要因子包括:对水体氨氮、亚硝酸盐的抑制，对 pH 的控制，相当程度溶解氧 的维持，一定范围水温的控制，特定的流场构建等。

采用循环水系统，通过固 形物的物理性过滤、氨氮及亚硝酸盐的微生物转化、机械增氧、加 (降)温装置 控制、流场设施化构建与流速控制，使繁育系统处于可控的状态，可以避免外 源水质的波动、气温的变化对繁育系统的影响，有效地提高孵化与养殖效率， 节能、节水、减排，并使生产系统摆脱地域、季节的局限，为实现水产苗种繁 育生产的工业化管理创造基本条件2) 以机电一体化技术为核心的繁育条件自动化调控工程化繁育环境的构建， 需要针对不同的繁育过程与环节进行相应调整繁育环境调控的自动化，可以 有效促进繁育生产效率，避免出现应急状态，提高鱼卵孵化率，保持系统的稳 定性在工厂化繁育系统中，精准化调控的关键因子包括 :水温、水流、盐度等， 可以根据生产需要人为地控制亲鱼产卵、鱼卵脱粘和同步孵化等，调控的主要 方式是机电一体化的控制装置，如水温、水流、盐度调节装置，构建特定流场 的设施等3) 以数字化技术为核心的繁育过程精准化监控数字化技术系统是精准化监控 的重要手段，通过数字化技术，可以提高调控的精准度，提升系统运行效率 数字化监控系统分为监测与控制两部分可实现工程化监测的主要内容包括 :溶 氧、水温、水流、盐度、pH、氧化还原电位等水质理化指标监测；亲鱼、 鱼苗活动情况视频监测;鱼苗数量与生长状况机器视觉监测等。

工程化控制包括 建立在监测基础上的智能化判别与对调控执行机构的指令输出，包括主要水质 理化指标是否处于预定的阈值内，设施内流场是否有不符合流速要求的“死 角”，鱼苗的数量与个体的生长状况等；指令接受对象主要是增氧装置、调温装 置、盐度调节装置、水泵流量控制装置等4) 以信息化技术为核心的繁育产品物联网构建物联网技术是良种产品化、高 值化的有效保障通过现代信息技术，可以使良种产品携带所有的种质本源、 孵化环境、饵料投喂、用药管理、生长周期、质量检验、包装时间等信息，建 立可追溯的质量安全系统，维护良种的市场信誉，抑制鱼目混珠的市场状况， 有效促进种源产业的健康发展5) 以规范化技术为核心的繁育生产标准化体系建设规范化操作是养殖生产工 业化的主要标志，建立在工程化繁育系统之上的生产操作，需要形成设施、设 备的操作工艺，构建完善的技术规范、操作规程和技术标准，构建全面的质量 管控体系，以此提高设施系统的产能与效率，改变依赖操作者经验的传统生产 方式3 工厂化循环水苗种繁育设施技术与应用3.1 技术应用状况 循环水养殖系统是欧美主要的养殖生产方式我国工厂化循环水养殖技术发展 于 20 世纪 80 年代，形成了特有的技术体系与系统模式。

淡水工厂化循环水养 殖形成了以宝石鲈、罗非鱼为对象的系统模式，养殖密度达到 50 kg/m3 ［12］;海水工厂化循环水养殖系统以鲆鲽类养殖为。