河南省工廠化循環水養殖模式的應用探索

吳麗莉， 劉 艷， 張玲宏＊

（河南省水產技術推廣站， 鄭州 450008）

據統計，2020年，河南省水產品總產量達到98.06萬t，在全國水產品總產量占比達到了1.5%，位居全國第15名。水產養殖不僅成為重要產業，更在穩產保供、促進漁民增收和帶動社會經濟發展等方面起到了重要作用。 近年來，傳統的池塘、網箱等集約化養殖方式，出現諸多問題，例如疾病暴發、環境污染、食品安全等，是水產養殖業可持續發展面臨的主要挑戰。 針對這些問題，研發推廣高度可控、環境友好型的新型養殖模式變得極為重要， 工廠化循環水養殖特點鮮明，養殖密度高、節約水資源、發展可持續等，為河南省水產養殖業的轉型升級提供重要的參考方向。

1 工廠化循環水養殖的優勢

工廠化循環水養殖模式（RAS），使用先進的機械化、自動化設備監測和控制整個養殖過程，實現對養殖水體溫度、水質等的控制，通過科學合理的設置，使養殖環境始終保持在適合養殖品種生長發育的狀態，可以將養殖品種的繁殖、苗種生產、商品魚養殖等各個環節科學有序的銜接起來， 形成完整的生產體系。依靠工廠化循環水養殖模式，養殖生產過程可以不受季節變化的限制，原來一年一季的生產模式可以達到一年一季加一批苗種培養，甚至達到一年二季的生產目的。 截至目前，工廠化循環水養殖模式正處探索階段，現有的主要養殖類型包括循環過濾式、溫排水式、普通流水式及溫靜水式幾種。

對比池塘養殖、 網箱養殖等傳統的養殖模式，工廠化循環水養殖模式生產條件可控， 養殖密度高，生產期長。 通過對魚體生長所需水溫、溶氧等理化因子的控制，可實現高密度養殖，同時擺脫了氣候對水產養殖業的束縛，延長了生長期，進一步增加利潤空間。

1.1 節約土地和水資源

工廠化循環水養殖模式可以很大程度上節約土地和水資源（表1），符合現階段水產集約化、高質量發展的產業趨勢。

表1 不同水產養殖模式在不同資源使用效率上的比較

1.2 建造地點更加靈活

傳統的水產養殖模式需要建造在靠近水源，遠離市場的地方； 工廠化循環水養殖提高水資源的利用率，讓水產養殖可以在水資源不豐富、且靠近水產品市場的地方開展生產活動， 極大的降低水產品流通環節的費用，進一步降低生產成本。

1.3 提高生產效力，改善養殖環境

工廠化循環水養殖模式另一個特點是可以科學合理調配投飼量，降低水產動物的餌料系數，提高飼料的利用效率，減少殘餌造成的水體富營養化，并進一步實現養殖尾水經處理后達標排放。

2 河南省工廠化循環水養殖模式發展現狀

2.1 養殖品種

河南工廠化循環水養殖品種包括鱸魚、羅非魚、斑點叉尾鮰、黃顙魚、鯰魚、虹鱒、鱘魚和南美白對蝦等經濟價值較高的魚類。

2.2 養殖模式

目前， 河南省工廠化水產養殖模式主要包括循環過濾式、溫排水式、普通流水式及溫靜水式。其中，基于循環過濾模式的循環水養殖系統和魚菜共生系統是目前工廠化水產養殖中較為普遍、 較受關注的養殖模式。

循環水養殖系統是一種通過綜合利用先進的調控技術和工廠化生產手段，控制養殖水體環境，去除水體廢物和有害物質（如NO2-和NH3），實現水體循環再利用的系統。 它主要由物理過濾、生物凈化過濾和殺菌、消毒增氧和自動投餌裝置等構成（見圖1）。 其中，物理過濾裝置用于去除水體中的固體殘留物（主要是未消化的殘餌和產生的糞便）；生物凈化過濾裝置用于將魚體代謝產生的NH3通過微生物的硝化作用轉變為NO3-或通過微生物的反硝化作用將NO3-轉變為N2。 相比于傳統的養殖模式，循環水養殖系統具占地面積小，可無限拓展，節約水資源，單位水體產量高等優勢。

圖1 封閉式循環水養殖系統構成（改編自Takeuchi）

RAS生物處理過程中，會產生增溫效果比CO2大的溫室效應氣體N2O；此外，處理后的RAS養殖水體依然存在大量的NO3-和PO43-。 為了減少這些物質對環境和魚體健康的潛在影響， 魚菜共生系統應運而生。 魚菜共生是水產養殖與蔬菜水培的結合體 （圖2）； 它利用水培蔬菜生長吸收養魚系統廢物（CO2、NO3-和PO43-等）、產生O2的特性，實現養殖魚類和水培蔬菜雙生產的目的。

圖2 維爾京群島大學魚菜共生系統布局

2.3 養殖面積、產量和密度

截止2020年底， 河南工廠化循環水養殖面積26.08萬m3，養殖產量0.21萬t，養殖密度5.7 kg/m3。

2006～2020年，河南工廠化循環水養殖面積和產量增長迅速，養殖面積年均增長率約4%，產量年均增長約6%。 工廠化循環水養殖產量在水產養殖總量中的占比呈現顯著升高的趨勢，但比例仍十分微小，約占0.2%。在此時期，水產養殖密度呈現先升高然后下降的趨勢， 從3.6 kg/m3（2006年） 升至8.2 kg/m3（2011年），隨后又降至5.7 kg/m3（2020年）。

3 生產建設中的限制性因素

目前，工廠化水產養殖發展迅速，在養殖理論與技術方面已逐漸成熟， 例如循環水養殖系統的更新換代和日益成熟的管理技術、 一系列先進的控制系統等高新技術，但同時也存在諸多問題。

3.1 建造成本和運行成本高昂

工廠化循環水養殖建設和運行需要大量的資金投入，加之其回收時間長、風險大的特點，讓大部分養殖企業避而遠之。 目前， 河南省只有部分資金充足、技術力量雄厚的生產單位開展，普通養殖戶沒有大量普及。

3.2 養殖品種差異性缺乏

工廠化循環水養殖成本高昂的特點迫使其只能選擇養殖生長周期短、 市場價值高的名特優水產品種，同時也造成了其與其他養殖模式（如池塘養殖）在養殖品種、市場方面的雷同，市場競爭的加劇。

3.3 總體發展水平仍處于初級階段

河南工廠化循環水養殖目前仍主要以流水養殖和半封閉的循環水養殖為主， 還沒有充分實現工廠化，養殖方式產量低、耗能大、效率低，尾水處理成本高， 技術密集型的全封閉的循環水養殖模式占比極少， 推廣力度不足。 若以循環水最低養殖密度（59.9 kg/m3）評價標準，河南工廠化循環水養殖還有很大的提升空間。

3.4 發展不平衡

目前，河南工廠化循環水養殖在養殖技術、養殖面積和養殖產量等方面，與沿海省份（如山東、福建）相比還十分落后。

3.5 工廠化生產管理制度標準不健全

工廠化循環水養殖屬于工業屬性， 更多的是依靠多專業的分工合作，精細化管理需求高。 目前，受限于從業人員專業和素質方面的不足， 工廠化生產還存在著標準體系不完善、標準水平低、標準更新不及時、標準的監督制度和保障不完善等一系列問題。

4 對策

針對存在的諸多問題， 對河南工廠化水產養殖未來的發展提出以下建議和對策。

4.1 發揮科技創新優勢，降低成本

目前， 建造成本和運行成本依然是限制工廠化循環水養殖應用的主要因素。 系統設計不合理被認為是工廠化循環水養殖面臨的主要問題， 借鑒國外先進經驗，優化系統設計，可在一定程度上降低工廠化的建造成本。 能源消耗是造成工廠化養殖運行成本高昂的主要因素；利用新型能源（如地熱、太陽能等） 可在一定程度上減少工廠化水產養殖因能量消耗造成的運行成本。

4.2 設置差異化的養殖品種

增加工廠化循環水養殖水產品的綠色認證，增強消費者對工廠化養殖食品安全性的認可度， 開發適合工廠化生產的水產新品牌， 讓產品具備更強的市場競爭力，發揮工廠化養殖模式的優勢。

4.3 規范和完善標準化管理制度

因水質和機械方面人才隊伍的缺乏造成的管理不善是限制工廠化養殖發展的主要因素。因此，需加強相關人才隊伍培養，提高從業人員素質，實現多專業的分工合作和精細化管理。

4.4 增加工廠化養殖的附加值

可在現有系統的基礎上增加水培系統， 增加工廠化養殖的附加產品； 同時可結合生物絮團技術在餌料方面的應用優勢， 減少工廠化水產養殖的飼料成本。 生物水培和生物絮團技術的應用也有利于降低溫室效應氣體的排放，降低環境污染。