山東省海水工廠化循環水養殖發展態勢與對策研究

(山東省科學技術情報研究院，山東 濟南 250101)

2017-06-22

史筱飛(1982-)，女，助理研究員，碩士，研究方向：情報學.E-mail：yanjiu_sd@163.com

史筱飛.山東省海水工廠化循環水養殖發展態勢與對策研究[J].漁業研究，2017，39(5)：403-410.

山東省海水工廠化循環水養殖發展態勢與對策研究

史筱飛

(山東省科學技術情報研究院，山東 濟南 250101)

本文采用現代情報分析和比較研究方法，以宏觀的綜合分析為指導，概述了海水工廠化循環水養殖在世界、中國及山東省的發展現狀和態勢。同時，通過應用專利檢索和專利分析方法分析得到了國內外及山東省海水工廠化循環水養殖的研究熱點，找出了山東省與國際研究熱點的差距，包括養殖水體凈化工藝、養殖水體溫度調控和養殖池結構設計等單元。最后，基于文獻搜集加工與實地調研，結合專利分析結果，指出了山東省海水工廠化循環水養殖業存在的主要問題，并提出了針對發展山東省海水工廠化循環水養殖的對策與建議，為山東省藍色海洋經濟發展提供參考資料。

山東；海水工廠化循環水養殖；發展態勢；研究熱點；對策

山東省海岸線長3 345 km[1]，海島456個，沿海灘涂面積3 223.57 km2[2]，具有良好的發展海水養殖的資源條件。2015年，山東省海水養殖產量約為499.6×104t，約占全國海水養殖總產量的26.63%；海水養殖面積約為56.32×104hm2，約占全國海水養殖總面積的24.30%，山東省海水養殖產值占全國海水養殖總產值的近1/3[3]，是全國的海洋大省、漁業大省。

近些年來，山東近海漁業資源持續減少，近海捕撈產量已連續四年呈現負增長趨勢，遠洋漁業發展空間有限，入漁成本和難度持續增加。隨著人們環境意識的增強，山東省對海洋生態文明建設日益重視，同時提出規劃期大陸自然岸線保有率不低于43.6%[4]，可用的優質岸線已經十分有限。此外，網箱養殖排放的未經處理的剩余餌料和糞便，對養殖水域的整體環境和局部海洋生態環境造成了許多惡劣影響，包括病害、水產品品質下降等一系列問題。需要指出的是，部分海域由于污染嚴重，導致生物多樣性遭到破壞、優勢種群棲息環境被改變、海洋生態環境承載力下降，對海洋生態和社會效益均產生了較大的負面影響。

作為海水養殖業可持續發展的有效途徑，循環水養殖具有節省空間、不受地域限制和養殖設備先進等多個優點，它是通過綜合集成現代生物學、建筑學、化學、電子學和工程學等領域的技術，利用機械過濾、生物過濾去除養殖水體中的殘餌、糞便以及NH3-N、NO2-N等有害物質，再經消毒、增氧、去除CO2和調溫等環節后輸回養殖池，實現養殖水體循環利用[5]。這種新型養殖模式可以大大節約水資源，同時使養殖水體保持高溶氧狀態和穩定的水質環境，顯著提高了單位水體生產力[6]。筆者基于山東省實際情況，根據多年從事科學技術情報的理論和走訪調查，通過總結分析世界、中國和山東省海水工廠化循環水養殖業發展現狀、態勢和研究熱點，探討了山東省工廠化海水循環水養殖業存在的問題，提出了快速發展山東省循環水養殖的對策和建議，以便進一步推動山東省循環水養殖業持續、健康發展。

1 國內外及山東省工廠化循環水養殖業概況

1.1國內外工廠化循環水養殖業發展概況

目前國外工廠化循環水養殖技術發展較成熟的國家主要有美國、法國、德國、日本等。20世紀60、70年代，美國的工業化循環水養殖迅速發展，主要以大規模養殖條紋鱸、黑斑石首魚為主。近年來，循環水養殖已被美國政府列為“十大最佳投資項目之一”。日本自20世紀60年代發展工廠化循環水養殖以來，研發了更為經濟、集成化程度更高的養殖系統。目前日本循環水養殖魚、蝦、貝等水產品年產量達20×104t以上。在歐洲，工廠化循環水養殖的應用更加普遍。據不完全統計，目前歐洲的循環水養殖面積約30×104m2，每立方米產量最高可達120 kg。

當前國外在工廠化循環水養殖方面的進展主要包括：1)循環水養殖系統的工藝技術發展更加完善，尤其是水處理技術日趨成熟，其中包括脫硝反應技術、淤泥濃縮技術和臭氧殺菌技術等多個方面，如Pimental等[7]研究了一體式膜生物反應器的穩定性，并開發了控制系統；Ramli等[8]通過海藻酸鈉固定化的矮毛枝藻去除循環水系統中的氨與硝酸鹽。2)深入地進行了基礎理論研究，包括生物凈化過程和特定養殖品種的物質與能量收支等，如Lee等[9]通過16S rRNA擴增測序，研究了海水循環水養殖系統的細菌多樣性；Carter等[10]研究了水溫對大西洋鮭養殖效果的影響，使養殖設備更穩定、可靠。3)實施更為完善、嚴格的管理準則和操作規范，對生產計劃、系統運轉等進行跟蹤與運作評估，并對操作方法進行了研究，如Ben-Asher等[11]研究了能同時除氨并對水體消毒的適用于海水循環水系統的電氧化方法。

我國通過“九五”至“十一五”的國家“863計劃”以及科技支撐計劃的連續支持，在海水工廠化循環水養殖的研究與應用方面取得了較大進步：初步建立起符合我國國情的海水循環水養殖模式，其中包括實現了大規模工廠化循環水養殖石斑魚、半滑舌鰨等；通過技術創新，研發了一批循環水養殖設備，包括微濾機、蛋白分離器等，如張成林等[12]研發了多向流重力沉淀裝置，用于去除循環水系統中的固體懸浮顆粒物；進行了基礎理論研究，如張永剛等[13]研究了三種微生態制劑對養殖水質中氨氮和亞硝態氮的降解效果；優化了水處理工藝流程，如研究了微電解與紫外協同去除余氯工藝[14]，設計了葉輪氣浮裝置去除有機物[15]等；研究了沉淀池、氣浮池和生物濾池3種水質凈化設施的設計及建造關鍵技術[16]；研究了水循環系統對化學物質的承載力，如程波等[17]研究了Cu2+對循環水養殖系統水質和凡納濱對蝦生長的影響；研究了水循環率對養殖生物生長、生理和生態的影響等，如宋協法等[18]設計了生物承載量45 t、養殖密度45 kg/m3的半滑舌鰨封閉式循環水養殖系統，并評價了養殖水質；研發了循環水養殖智能控制、水質調控系統[19]；設計了基于魚群攝食規律的餌料投喂系統[20]，為進一步建立運營管理標準和操作規范打下了基礎。

1.2山東工廠化循環水養殖業發展態勢

山東省作為漁業大省，近年來海水養殖業總體發展勢頭良好。自半島藍色經濟區發展規劃提出以來，山東省海水養殖的養殖產量和養殖面積不斷增加，養殖品種和養殖方式也越來越豐富多樣，海水養殖業發展水平居全國前列。2015年，全省漁業經濟總產值為3 783.2億元，同比增長5.4%，其中漁業產值為1 593.4億，同比增長2.7%；全年漁民人均純收入17 491元，同比增長9.3%[21]。

山東省海水循環水養殖規模在全國也居于領先地位，其基本集中在青島、煙臺、威海、日照、東營、濰坊和濱州(圖1)7個沿海城市。上述沿海城市的循環水養殖大致情況如下：

青島：近年來大力發展陸基工廠化養殖。2015年，青島新增工廠化車間3.3×104m2，其中黃島區瑞滋、宇洲、卓越及藍色糧倉等公司新建養殖車間2.3×104m2，新發展工廠化循環水系統6套，主要進行南美白對蝦、鲆鰈魚育苗養殖；膠州市新建工廠化大棚養蝦車間1×104m2[22]。此外，青島西海岸新區的青島藍色糧倉科技發展中心內建設了國內首套鲆鰈魚類多層立體循環水養殖系統。

煙臺：截至2015年底，煙臺市海水工廠化養殖面積已達到350×104m2，占全省循環水養殖面積的35%，占全國的17%；產量2.8×104t，占全省總產量的1/4，占全國的1/6；東方海洋、萊州明波、海陽黃海三家企業被農業部確定為全國現代漁業種業示范基地[23]。

威海：截至2015年底，威海市循環水養殖產量達到1.014 6×104t，工廠化養殖面積達到102.75×104m3[24]。目前，威海市共有部、省級水產健康養殖示范場62個，其中部級示范場48個、省級示范場14個。健康養殖示范面積超過4.67×104hm2，占全市養殖面積的近70%。文登市駿馬水產引進的海水封閉循環水養殖系統，提高了河豚魚的養殖產量。

日照：截至2016年初，日照市已有部級水產健康養殖示范場10家，省級水產健康養殖示范場16家[25]。其南美白對蝦循環水養殖面積截至2015年已發展到59×104m3左右，每立方米水體養殖密度可達到400～500尾左右。

東營：2015年，東營市漁業生產穩定增長：水產品總產量57.0×104t，增長3.3%，其中，海水產品產量46.6×104t，增長3.4%；水產養殖面積13.07×104hm2，增長0.1%[26]。東營農業高新技術產業示范區(以下簡稱農高區)睿洋工廠化循環水養殖項目，自主研發循環水工藝和設備，實行全封閉管理，實現污染物零排放。2015年至2016年，東營全市南美白對蝦工廠化養殖預計新增面積17×104m2，總面積達24×104m2[27]。

濰坊：2016年前三季度，濰坊海水養殖產量達14.7×104t，其在萊州灣南海岸大力建設海水工廠化全封閉循環水養殖場，優化了紅星水產南美白對蝦工廠化養殖模式和海水魚、蝦循環水工廠化養殖模式[28]。

濱州：2015年，濱州市漁業養殖發展平穩，海水養殖產量達到23.09×104t[29]。濱州市博興縣建成了清河現代漁業園區，是目前全省建設標準最高的工廠化循環水養殖車間。

除了具備較強的工廠化循環水養殖實力，山東省在循環水養殖方面還具備較為全面的科技支撐和技術推廣體系。首先，政府大力支持科技興海戰略，出臺了多種扶持政策和措施，努力提高海洋科技創新能力，推動循環水養殖方式穩步發展。其次，山東省高校、科研院所力量雄厚，漁業專業人才資源儲備充足。他們充分發揮自身優勢，從各個方面為海水養殖業提供技術支撐。目前，山東省擁有省級以上海洋與漁業科研教學機構60多個，漁業科技人才占我國相關專業人才總量的40%以上。最后，山東省漁業推廣機構發展較為完善，基本形成了省-市-縣-鄉四級技術推廣體系。截至2015年底，全省共有漁業推廣機構1 079家，其中省級站1個，市級站16個，縣級站144個，鄉(鎮)級站918個。目前全省各級漁技推廣人員2 198人，認定了中國海洋大學等13家省級現代漁業培訓基地，累計培訓技術指導員6 500余人次[30]。“十二五”期間，漁技推廣體系改革與建設項目在全省16個市的82個縣實施，項目年資金2 000×104元，推廣面積21.65×104hm2，培育漁業科技示范戶1.35萬余戶，示范面積7.35×104hm2，為養殖技術向現實生產力的轉化奠定了基礎。

2 海水工廠化循環水養殖業研究熱點分析

專利是科技創新和技術進步的重要表現形式。對專利技術的分析能夠在一定程度上反映某個領域技術的研發重點和發展方向。因此，本文以專利數據作為突破口，對循環水養殖技術研究熱點進行簡要分析。本文國際和國內部分的數據源為Thomson Innovation(TI)專利數據庫，山東省內的專利數據源為CNIPR專利信息服務平臺，涉及的統計結果截至2015年12月8日公開的專利。為更準確地分析近年來的研究熱點，國際和國內專利部分選取2011—2015年的專利數據。山東省的循環水養殖專利數據較少，未進行起始時間限制。

通過申請日、國際專利分類號(IPC分類號)和摘要關鍵詞相結合的方式，經過數據清洗、專利去重等方法，共得到國際專利1 864條，國內專利6 678條，山東省內專利122條。通過使用Thomson Innovation(TI)軟件自帶的分析功能，得到近5年國際循環水養殖系統研究熱點主要為養殖水體凈化工藝、養殖水體溫度調控、養殖池結構設計、生物濾器及過濾設備等(圖2)，研發的新技術如脫硝反應、淤泥濃縮技術和臭氧處理等均有效降低了循環水養殖系統的用水量、廢物排放量和能耗等[31]。

注：1.養殖水體凈化工藝；2.養殖池結構設計；3.養殖水體溫度調控；4.生物濾器；5.過濾設備。

Notes：1.Aquaculture water purification process；2.Structure design of aquaculture pond；3.Aquaculture water temperature control；4.Biological filter；5.Filtration equipment.

通過使用CNIPR平臺的分析功能，山東省的循環水養殖系統技術發展重點，主要集中在養殖池設計、生物濾器、水循環裝置、供氧、水處理方法等(圖3)，與全國的研究熱點(圖4)相似。

注：1.魚池設計；2.生物濾器；3.水循環裝置；4.供氧；5.電機軸。

Notes：1.Fishpond design；2.Biological filter；3.Recycling equipment；4.Oxygen supply；5.Motor shaft.

通過與國際技術研發重點比較，可以看出山東省循環水養殖系統目前更加關注現代化養殖設施的研發及部分關鍵處理設備的可靠性及精確性的提升。目前山東省循環水養殖裝備系統構建和技術水平已與國際接軌，但部分國際研究熱點在山東省乃至全國仍處于起步階段。這主要是由于我國的工廠化養殖仍舊以流水養殖為主，工廠化循環水養殖系統所占比例較低[32]，針對該領域的研發投入較少。因此，山東省應加緊推進工廠化循環水養殖系統的技術應用與成果轉化，并結合實際需求進一步開展熱點技術研發和工藝優化。

3 山東省工廠化海水循環水養殖業存在的主要問題

1)循環水養殖系統水處理環節運行穩定性較差。此類情況發生主要是由于養殖設備制造商多數是根據相關設備工作原理進行設計制造，只能保證設備運行，但其運行效率無法保證。

2)循環水養殖自動化設備技術水平較低。當前部分漁業設施、設備還停留在工廠化養殖的初級階段，生物凈化設備、水源凈化裝置等養殖系統尚未完善，無法滿足循環水養殖的要求。此外，循環水養殖系統的智能化和信息化水平不高，操作難度較大，一定程度上影響了設施的正常運轉。

3)技術領域基礎研究有待加強。生物凈化系統效率控制、餌料投喂策略、放養密度、生產管理準則、技術標準、日常生產工序等基礎研究還比較薄弱，缺乏科學的參考依據，影響了循環水系統整體優化和效率提升。

4)企業專業技術人才不足。在我國，水產養殖企業主要是中小型企業，由于地理位置等原因，其員工多以周邊村鎮臨時務工人員為主，缺乏專業知識和技術儲備。循環水養殖業作為新型養殖模式，其技術含量和管理要求都較高。因此，加強人才培養，尤其是就業方向指導非常重要。

4 山東工廠化海水循環水養殖業發展對策

近年來在政策的引導和支持下，以循環水養殖為代表的工廠化養殖得到了快速發展。針對工廠化循環水養殖系統的特點，提出以下建議：

1)政府應加大扶持與引導力度。循環水養殖是成本和資金投入較大的行業，政府持續的資金扶持和政策鼓勵，可以有效促進技術革新與推廣，極大推進行業進步與發展。通過評估改進后的養殖設備和技術產生的環境影響與經濟效益，制定更為具體的發展規劃和扶持政策，并進行階段性指導。

2)結合山東省實際情況和產業現狀，加大科研投入力度，著力開展重點領域、熱點技術和專業養殖裝備研發。山東省循環水養殖系統目前更加關注現代化養殖設施的研發及部分關鍵處理設備的能效提升，在養殖水體凈化工藝、魚池結構、養殖溫度傳感器及水體過濾裝備等方面還略顯不足。因此，在企業層面，可以采用“聯合試驗”模式，發掘亟待解決的共性問題和關鍵技術，如開發基于生物膜硝化反應的循環水系統、養殖病害管控系統和專家管理系統等，集中力量推動技術革新；推進“產學研”相結合，通過政策激勵，鼓勵研究機構和高等院校參與解決研發過程中出現的問題。通過一線經驗、實驗積累與理論的結合、對比，形成有效的技術提升建議與科研成果。

3)加強集成示范，努力建立全生產周期的標準化管理體系。目前，由于設施裝備更新和生產成本較高，造成山東省循環水養殖系統產業化應用較少。因此，應通過遴選和扶持一批技術規范、規模較大的養殖企業，努力打造循環水養殖示范基地，加快科研成果轉化，確定養殖密度、餌料投喂、病害管控、運營管理等多方面的技術規范標準，通過立法或行政規定將其轉化為行業標準，促進整個產業有序發展。

4)鼓勵企業引進人才，構建實用型循環水養殖人才隊伍。加強循環水養殖專業就業指導，出臺鼓勵措施，讓更多的專業技術人才投入到生產管理一線，提升企業生產與管理水平。同時，定期對一線技術、生產和管理人員進行培訓，對生產計劃、日常工作和設備維護保養等提供指導，提升整體的專業知識水平和設備操作能力。此外，加強科研隊伍建設，改進科研團隊結構和人才引進機制，形成覆蓋基礎研究和應用研究領域，兼具科技研發和成果推廣能力的結構穩定的實用型人才隊伍。

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AnalysisonthedevelopmentaltrendandcountermeasuresofseawaterrecirculatingaquaculturesystemsinShandongProvince

SHIXiaofei

(Institute for Scientific and Technical Information of Shandong Province，Jinan 250101，China)

This article would provide the reference for blue economic development of Shandong Province through the systematic analysis on the developmental trend and research focuses of seawater recirculating aquaculture systems，and would give some suggestions on promoting the healthy and sustainable development of seawater aquaculture in Shandong Province.Firstly，this article outlined the general status and development trend of seawater recirculating aquaculture systems in Shandong Province，China and the world respectively by employing modern information analysis and comparative research methods and guided by comprehensive analysis through macro view.Meanwhile，we also analyzed the research focuses of seawater recirculating aquaculture systems in Shandong Province，China and the world by using the patent retrieval and patent analysis method，and found the differences of research focus between Shandong Province and the world，which included such as farming water purifying process，water temperature regulation and structure design of fishpond and so on.In the ending，on the basis of literature search and field investigation，combined with patent analysis results at the same time，this article pointed out the existing questions of seawater recirculating aquaculture systems in Shandong Province，and provided some countermeasures for accelerating the development of seawater recirculating aquaculture systems in Shandong Province.

Shandong；seawater recirculating aquaculture systems；developmental trend；research focuses；countermeasures

F326.4

A

1006-5601(2017)05-0403-08