中華絨螯蟹生態養殖模式下智能增氧系統的構建及養殖效果試驗

杜興偉 ，何奇 ，徐懌 ，曹瑞 ，金武 ，孔金妹 ，朱新艷

（1.常熟市水產技術推廣站，江蘇 常熟 215500；2.中國水產科學院淡水漁業研究中心，江蘇 無錫 214120；3.常熟市辛莊鎮農技推廣服務中心，江蘇 常熟 215500）

該文主要依托常熟河蟹基地建設，探討生態養殖模式下，將增氧系統提檔升級。采用模塊化建設、實時在線監測及遙感移動端控制等技術，通過設定溶氧上下限閾值，確保河蟹生長所需溶解氧的同時節約能源消耗。通過實時記錄溶解氧水平、全程跟蹤水質情況，并于年終核產了養殖效果，現將該種創新實驗技術介紹如下。

1 養殖方法與內容

1.1 養殖環境營造

1.1.1 池塘清整 基地占地面積302×667 m2，于2018年初完成池塘清淤、改造，建成成蟹池5口，面積介于 28×667～45×667 m2之間及扣蟹、青蝦育種池4只。池塘呈長方形，東西向，池底平坦，四周挖有深 30～50 cm 的環溝，塘埂坡比為 1.0∶2.5～1.0∶3.0，具備完善的進排水系統。

1.1.2 水質要求 水質清爽無污染，滿足漁業用水標準，利用現有河道建成養殖尾水多級凈化及循環利用系統，經自然沉降、微孔曝氣、生物凈化、人工浮島等修復過程，實現河蟹池養殖尾水循環利用或達標排放（太湖流域池塘養殖水排放要求Ⅲ級）（DB32/T 1705）。

1.1.3 水草種植 采用復合水草種植模式，伊樂藻為主，搭配輪葉黑藻及苦草。種植方式、行列間距、移栽時間等參考丁彩霞[1]、金愛民[3]等。水草距離微孔曝氣增氧管在1 m以上，坡埂上不種草，水草覆蓋率在50%～60%。

1.1.4 螺螄投放 清明前后一次性投放足量的鮮活螺螄，每667 m2放養200～400 kg。放養前用清水沖洗2～3次將螺螄表面的青苔予以排除，防止外源性絲狀藻藻種帶入蟹池[3]。

1.2 蟹種選擇與放養

1.2.1 蟹種選擇 放養蟹種為基地自行培育的中華絨螯蟹“長江2號”，選擇體質健壯、體表光滑、色澤光潔，活力好、附肢齊全的個體。

1.2.2 放養模式 于2月底至3月初，每667 m2投放規格為80～160只/kg的扣蟹1 000只左右，適當套養青蝦、鰱魚、鳙魚等。扣蟹放養時做好試水、浸苗、消毒等工作[2，4]，將稱重裝袋的蟹種傾倒于岸邊淺水區，任其自由爬至池中，此時環溝水位保持在50～60 cm。

1.3 智能增氧系統構建

本系統共由三部分組成，包括采集節點、控制箱和網絡平臺。

1.3.1 采集節點 由溶解氧傳感器、溫度傳感器以及無線傳輸模塊組成，能夠自動極化、自動標定，全天候準確采集水體環境參數，監測頻率為5 min/次。傳感器電纜無需鏈接至供電箱，而是以低功耗的4節5號電池供電，可連續工作時長大于8個月，滿足河蟹整個生長周期需要。然后通過專用無線網絡（ZigBee）將實時水質參數信息上傳至控制箱。

1.3.2 增氧及控制設備 此部分由位于蟹池邊的控制箱、池中的微孔增氧機和水車式增氧機以及無線局域網絡模塊構成。微孔曝氣增氧裝置產生的氣泡，在水體中與水的接觸面極大，上浮流速低，接觸時間長，因而氧的傳輸效率高[5]。各種類型的增氧設施直接連接到控制箱中的斷路器上，通過對柜內開關的控制實現增氧設施的啟停操作。但保留手動操作按鈕，管理人員和一線生產人員可以實現塘口邊就地控制。這種管控模式可以確保在監控中心發生意外情況時也能夠通過人工就地操作保持設備正常運行[11]。每個塘口安裝控制箱一個，其中1套控制系統可以控制單路<6 kW增氧泵1臺。

1.3.3 網絡平臺 基于易控組態軟件和SQLserver數據庫進行開發[6]，能夠獲取控制箱上傳的數據信息并存儲。可通過多種終端設備（電腦、手機、平板）進行遠程實時查詢塘口水質參數指標，實現在線網絡遠程登錄進行設備管控，允許管理人員對養殖場所有上網設備實施遠程開關以及設置溶解氧含量上下線閾值。當池塘水溶氧低于下限4 mg/L時則主動開啟增氧設施，高于8 mg/L時關閉增氧機節約能源。

1.4 水樣采集與檢測

對基地5只成蟹養殖塘口進行水質指標檢測，共檢測懸浮物、pH值、氨氮、高錳酸鹽指數、銅、鋅、總氮、總磷8個指標。隨機選取2只塘口編號為成蟹塘Ⅰ號和Ⅱ號，于3月初及河蟹快速生長期，用采水器采水后快速轉移至無菌采水袋中（體積1 L），送至第三方檢測機構（蘇州泰事達檢測技術有限公司）進行水質指標檢測。按照太湖流域池塘養殖水排放要求（DB32/T 1705—2018）判斷各養殖時期水質達標情況。

1.5 投喂及日常管理

1.5.1 投喂管理 采用參考文獻[3]的精準投喂方式，全程使用顆粒飼料，河蟹養殖中期開始添加少量新鮮冰魚，后期添加玉米等植物性飼料。根據河蟹不同生長周期及蛻殼周期實時增加投喂量，保證每只河蟹都能吃到充足的餌料，同時根據天氣、溫度、水質狀況等適當增減，避免因飼料殘留腐敗引起水質惡化。

1.5.2 水質調控 水質管理技術參考文獻[2-3，7]，全程盡量減少排水，適時抬高水位及時補充散失的池水。夏季高溫期加水至1.2 m以上。定期使用生石灰化水全池潑灑調節水體pH值，每10 d左右使用EM原露、光合細菌、芽孢桿菌等生物制劑和底質改良劑，以增加池塘自凈能力，保持蟹池水質“肥、活、嫩、爽”。

1.5.3 病害防治 遵循“預防為主、防治結合”的原則控制河蟹病害。由于生石灰和微生態制劑等使用得當，養殖水體始終保持在良好狀態，養殖周期內未發現蟹病。推薦扣蟹第1次和第2次蛻殼后使用硫酸鋅粉或甲殼凈殺滅纖毛蟲等附著類寄生蟲，用法用量遵循說明書要求。

1.5.4 起捕銷售 根據市場價格情況與河蟹生長狀況及時用地籠等捕蟹上市。

圖1 基地智能增氧系統檢測的池塘溶解氧變化趨勢圖

2 結果與分析

2.1 溶解氧監測結果

分別于2019年6月、8月和10月，每月隨機3天對基地成蟹塘Ⅰ號和Ⅱ號智能增氧系統采集的數據進行記錄，并取其均值形成24 h溶解氧趨勢圖（如圖 1）。

從圖1中可知，在6月池塘溶氧基本在11：00左右達到一天中最低點，而8月和10月均在7：00達到最低值。從養殖生產實際看，6月蟹塘中荷載量較低，增氧系統尚未全部投入使用。6月于13：00左右池塘溶氧達到最大值，此時光照強度最大，池中水草和藻類等代謝強度達到最大，向水體中釋放的氧氣最多。8月于12：00和21：00均達到溶解氧含量頂峰，都在 8 mg/L 以上。10月于 13：00—17：00高溶氧持續時間較長，基本處于全天最高水平，此時蟹塘中藻類含量最為豐富，產氧能力最強。

2.2 水質檢測結果

從表1中可知，在河蟹整個生長周期內，從3月份放苗開始，至第2年1月銷售基本結束，只有氨氮1個指標較標準略高，其余的懸浮物、pH值、高錳酸鹽指數、銅、鋅、總氮、總磷等7個指標均未超過太湖流域池塘養殖水三級排放標準的規定。隨著養殖過程的進行，懸浮物有上升的趨勢，但仍低于標準中的100 mg/L。且銅、鋅2個指標在河蟹養殖初期剛加水時能夠檢測到極微量存在，至養殖中后期則基本檢測不出，可見蟹池中種植的伊樂藻、黑藻及苦草等水生植物對水體中重金屬具有吸附作用，一定程度上改善了水體環境。總磷和總氮兩個指標在養殖過程中處于小幅度波動，但都低于排放要求，即滿足達標排放。蟹塘中水質高錳酸鹽指數遠遠低于標準中的25 mg/L。總體來說檢測的兩個塘口，水質處于較好水平。

表1 河蟹生長周期內養殖池塘水質檢測結果

2.3 養殖效益核產結果

待河蟹銷售結束后，對5只成蟹塘口的投入、產出和效益等進行核算，取5只塘口養殖結果的平均值，詳情見表2。

從表2中可以看出河蟹養殖成本投入中占比較大的項目為塘租費、苗種費、飼料費以及人工費用，達到每667 m2投入的82.1%。河蟹產出為120.4 kg/667 m2，青蝦產量為 9.38 kg/667 m2，平均每667 m2平均養殖利潤為5 584.47元。從67.05%的河蟹回捕率來看并不理想。青蝦投放了14.76 kg/667 m2，但回捕率為-36.45%，套養的青蝦養殖效果較差。

表2 平均每667 m2蟹塘成本投入、產出、產值及養殖效果

3 討論

3.1 增氧系統構建與蟹池溶氧關系

常熟地區蟹池增氧模式大致可分為3種，經過標準化改造的池塘安裝了微孔曝氣增氧系統和水車式增氧機；利用水車式增氧機和潛流泵揚水至空中增氧；還有部分老舊池塘沒有增氧設備。河蟹養殖早已步入采用高效增氧機械增加水體溶氧含量，以降低養殖風險，實現高產高效的階段，同時也有利于水質改良，降低環境壓力。對于大規模的標準化養殖場，設備數量眾多，要實現生產作業的統一管控，需要構建覆蓋所有池塘的設備控制系統，對增氧機、投食機等生產設備進行統一調度、有效管控[6]。該系統設計中，采用無線通信模塊，對所有增氧設備進行遠程管理，保證了河蟹生長周期內水體溶氧水平，促進河蟹生長。有學者研究急性或長期缺氧對河蟹生長產生負面影響，會降低其免疫力甚至發病死亡[8]。該試驗池塘溶氧水平較高，說明水草生長良好、浮游植物等含量也豐富。溶氧水平變動在4.2～8.6 mg/L之間，沒出現大幅度變動的情況，說明及時割除草頭（生長出水面的伊樂藻）措施對于防止夜間至凌晨池塘缺氧具有促進作用。同時實時監測系統對于蟹池溶氧預警、降低工作強度、適當節約能源等有一定的幫助。

3.2 水質指標與主要污染因子

河蟹養殖過程中人工過量投喂的顆粒飼料、冰魚和玉米等餌料及河蟹排泄物是造成池塘水質污染的主要來源，其次為腐爛的水草等。有學者估算，太湖流域河蟹養殖池塘每年TN和TP排放量分別為154.74 t和22.75 t[9]，是太湖流域的主要非點源污染來源之一[10]。該養殖模式下，TN和TP平均質量濃度范圍是0.04～0.23 mg/L和1.3～3.5 mg/L，均低于要求的≤1和≤5。該模式水源水來自河道改造的多級凈化系統，周邊存在其他養殖青蝦、魚類等的養殖戶，無法避免其往河道中排水，而為了避免魚類寄生蟲，不少養殖戶會采用硫酸銅處理，導致河道內殘留有低濃度的銅。但隨著養殖過程的展開，蟹塘中銅、鋅等指標基本檢測不出，可見種植的水草對重金屬具備一定的吸附和排除作用。而且水草還能夠為河蟹生長提供一定的補充餌料，對河蟹生長發育起著重要作用[11-12]。養殖蟹塘懸浮物過多會導致池水透明度偏低，不利于藻類繁殖和水草生長。該試驗養殖尾水處理系統設置自然沉降區，將大量懸浮物滯留在該區域內，同時定期施用的微生態制劑、枯草芽孢桿菌、光合細菌等也有利于死亡藻類的分解，調節池水透明度，具有良好的減排作用。河蟹成蟹生長過程中最適pH值一般為6.5～8.5，過高和過低的pH值都不利于河蟹的生長、蛻殼，高酸堿度容易導致蟹殼變硬、蛻殼不暢，造成病死率上升。而過低的酸堿度不利于蟹殼鈣化。該試驗兩口池塘養殖過程中酸堿度在7.0～8.5之間，有利于河蟹蛻殼生長。

3.3 養殖成效分析

隨著河蟹養殖塘口租金、苗種飼料費以及人工等成本的上升，加上近兩年終端消費疲軟，售價一路走低，傳統養殖模式盈利越加困難。現階段每667 m2河蟹塘成本已經突破8 000元，不少養戶甚至達到萬元。即使產量維持在100～120 kg的較好水平，若河蟹規格和售價上不去，也只能勉強達到盈虧平衡。從2019年蟹市行情看，均價不超過90元/kg，可見有不少養戶是虧本的。但常熟河蟹基地每667 m2仍然取得5 500多元的凈利潤，可見生態、健康、優質的精品蟹才有市場。該試驗中河蟹單價達到106元/kg，較市場均價高20元/kg左右，主要歸功于河蟹出口基地以及品牌溢價，可見良好的口碑和過硬的質量是保證盈利的有利條件之一。

但也要看到，河蟹與青蝦回捕率雙雙走低是河蟹養殖進一步盈利的最大障礙。導致河蟹回捕率只有67%的原因可能是種質資源退化[13]、養殖技術缺乏、管理不善等。該模式選用的河蟹品種為中華絨螯蟹“長江2號”，具備了養殖精品蟹先天條件。但在下鄉技術指導和走訪調研中了解到，當前很多苗種供應商均宣稱采用特大規格（6母8公）種蟹育苗，但真實情況無從考量，不排除存在以次充好、使用劣質蟹育苗的可能。所以保證親本來源、親本遴選方式等對種蟹規格及成活率至關重要，大規格親本對提高河蟹養殖效益具有促進作用，但盲目地選擇大規格親本卻無法保證后代生長性能的穩定性，同時也會提升養殖成本[14]。2019年常熟地區河蟹池中套養青蝦的產量普遍較低，其原因可能是春季氣溫較低、肥水難導致青蝦開口餌料不足，加之顆粒飼料投喂量偏低導致青蝦攝食量得不到滿足。提高青蝦、沙塘醴、鱖魚等套養水生動物產量對于河蟹池增效具有重要意義。