陆基封闭式淡水养殖系统和海水网箱养殖系统的经济效益和碳足迹比较



国外渔业文摘

陆基封闭式淡水养殖系统和海水网箱养殖系统的经济效益和碳足迹比较

大西洋鲑的海水网箱养殖年产量正向200万吨迈进，并已证明是一种具有成本效益和能效的养殖模式。近年来，随着技术进步，在陆基封闭式(LBCC)循环水养殖系统(RAS)中将大西洋鲑鱼从鱼卵养殖至4～5 kg适销尺寸的淡水养殖技术已被证明是一种可行的生产技术。陆基养殖系统技术提供了可完全控制养殖环境的能力，并为养殖设施选在靠近市场的位置以及土地和电力成本具有竞争力的地点提供了灵活性。较之有赖于获得合适的沿海水域且供货市场运输距离相对较长的网箱养殖系统养殖生产大西洋鲑鱼，上述灵活性提供了独特的优势。本文提出了使用企业预算分析和LCA碳足迹评估方式，对使用陆基封闭式循环水养殖技术(LBCC-RAS)和海水网箱养殖技术(ONP)两种不同的生产系统从鱼卵到美国市场适销尺寸(批发)生产3 300万吨有头去内脏(HOG)大西洋鲑鱼所需要的投资、生产成本、利润和碳足迹进行了分析，并对挪威的传统网箱养殖系统和美国的淡水LBCC-RAS设施养殖模式进行了比较。选用的ONP系统比在挪威运行的大多数ONP系统小，而选用的LBCC-RAS系统则比任何现有的养殖大西洋鲑鱼的LBCC-RAS系统大。在阐述结果时需要将此考虑进去。

财务分析结果表明，两种系统的生产总成本较为相似，对于有头去内脏产品LBCC-RAS系统的生产成本只比ONP系统高出10%(两者成本分别是5.60美元/kg和5.08美元/kg)。在不计利息和折旧的情况下，两种生产系统的营运成本几乎相同(ONP系统为4.30美元/kg，LBCC-RAS系统为4.37 美元/kg)。同样生产3 300万吨有头去内脏鲑鱼，两种系统的资本成本则并不相同。LBCC-RAS系统的成本比ONP系统的成本高80%。但以30%的溢价出售鲑鱼的LBCC-RAS系统，其盈利与ONP系统相当(利润率分别是18%和24%)。碳足迹分析结果证实，对于这两种生产方式，气候变暖方面的主因是饲料的生产，同时还显示所用能源以及运输方式也是重要因素。结果表明，使用美国一般的用电模式在靠近美国市场的LBCC-RAS系统中生产的新鲜鲑鱼的碳足迹，远低于在挪威的ONP系统中生产并空运到美国同一个市场的新鲜鲑鱼的碳足迹，两个系统下的有头去内脏鲑鱼的碳足迹分别是7.41和15.22 kg CO2eq/kg。当只比较生产阶段的碳足迹时，LBCC-RAS系统所生产鲑鱼的碳足迹是ONP系统产出鲑鱼的两倍，生产每千克活重的碳足迹分别是7.01和3.39 kg CO2eq。

(《Aquacultural Engineering》Vol. 71)

分隔式池塘养殖系统中四种不同水循环方式的性能评价

美国的鲶鱼养殖者一直在使用分隔式池塘养殖系统作为改善养殖生产性能的一种方法。分隔式池塘包含与1个废水处理塘相连的1个养鱼塘，两塘间通过2个水体输送结构相连通。水采用大容量水泵(水循环机)在2个池塘之间循环。在本研究中采用4种不同的循环系统评价了水循环机的性能。这4种循环系统分别是：转速0.5～3.5 r/min的1台慢速旋转双体水车；转速12.5～56.5 r/min的1台水车式增氧机；转速60～240 r/min的1台高速螺旋泵，以及转速150～600 r/min的1台轴流泵。水流量随转速而增加，范围在8.6～77.6 m3/min。输入功率直接随水流量变化，4种循环机的输入功率为0.24～13.43 kW。所测试的循环机，单位输入功率的排水量(即效率)在3.5～70.9 m3/(min·kW)之间。效率总体上随水流量的增加而下降。运行成本最低的是慢速旋转双体水车，之后是水车式增氧机、高速螺旋泵和轴流泵。结果显示，4种不同的循环系统能够被有效地安装，并用于分隔式池塘中的水体循环。

(《Aquacultural Engineering》Vol. 70)

用于分析间捕策略和改善南美白对虾集约化生产的模型

间捕是管理水产养殖场现金流转的一个选项。本文使用确定性模型和随机模型，针对采取了间捕策略后，影响对虾集约化生产的畜牧学、水质和管理因素进行了分析。影响对虾生产及其变化性的主要因素有：对虾的最终体重和生长速率、水温、养殖塘大小、日增氧时间，以及第一次间捕时间。随机模型显示，养殖场大小从1 ha(公顷)增至40 ha，对虾产量的变动性消除了84.0%，这意味着随着养殖场的增大，其单位公顷产量的变动性减少了2.2%。敏感度分析表明，对虾的最终体重和增氧时间是决定产量的最重要因素。

(《Aquacultural Engineering》Vol. 70)

使用流化床反应器控制海水循环水养殖系统中的碱度、pH和二氧化碳

为了保持养殖鱼的健康和最大程度地生长，控制海水循环水养殖系统中的碱度、溶解二氧化碳(dCO2)和pH至关重要。为了对dCO2在整个反应器内的响应作阐述和建模，在碱度和dCO2发生变化的条件下对一台填充霰石砂的小型流化床反应器原型机作了测试。再将一大型反应器整合进一个运行中的海水循环水养殖系统中，伴随着系统趋于平衡的同时对反应器进行观察。采用多重回归方程描述了整个反应器内碱度、dCO2及pH之间的关系。小型反应器内dCO2的变化表明，通过使用霰石流化床反应器维持碱度的平衡是极有可能的。大型反应器则证实了这一观察结果，在4 d内dCO2达到9 mg/L，pH达到7.0，建立起了大约135 mg/L的碱度平衡，且在14 d的测试期内保持稳定。霰石流化床反应器具有简化碱度和控制pH的潜在可能，有助于控制RAS中的dCO2。大量购买的霰石砂比碳酸氢钠便宜，可降低总体的生产运营成本。

(《Aquacultural Engineering》Vol. 70)

综合性循环水养殖系统中四种不同养殖密度下的水质、尖吻鲈稚鱼的生长和应激反应

为了克服循环水养殖系统中营养物超负荷的问题以及应对动物福利事项而开发了综合性循环水养殖系统(IRASs)。使用4种养殖密度(10.10、12.98、15.86和18.75 kg/m3)，在12个(4×3设计)独立的IRASs中进行为期84 d的尖吻鲈(初始重量13.34±0.01 g)养殖。在整个试验期间，空气是养殖池中唯一的溶氧来源，浮萍作为生物滤器的介质被用作一种使之成为IRASs而添加的大型水生植物。因此，每一个IRAS由1个养殖池、1个废物收集池和1个容纳浮萍的生物滤器池组成。在试验结束时，采集血样以确定与应激压力相关参数的水平(皮质醇、葡萄糖、乳酸盐和全血血红蛋白[Hb])和甲状腺激素水平(甲状腺素[T4]和三碘甲状腺氨酸[T3])。为了评价急性应激反应，将采样剩下的鱼进一步暴露在升高的总氨浓度下，其中一部分暴露在更具毒性的分子型(非解离型)氨中，接着进行血液分析，以确定相关应激压力参数和甲状腺激素的水平。结果证明，18.75 kg/m3的尖吻鲈高养殖密度显著降低了其比生长率，增加了饲料转化率并改变了血浆的总T4、总T3、皮质醇、葡萄糖、乳酸盐和全血Hb等的水平。血浆的总T3浓度与养殖密度负相关，而尖吻鲈稚鱼在较高的养殖密度(18.75 kg/m3)下，其总T4水平明显较高。这些结果还表明，由高养殖密度引起的尖吻鲈稚鱼的生长抑制可能与因皮质醇水平的小幅但明显的增加而导致的甲状腺激素循环水平的降低相关。因此，在IRASs中养殖尖吻鲈所推荐的养殖密度应低于18.75 kg/m3。

(《Aquaculture》Vol. 458)

通过超声波诱导空化去除循环水养殖系统水体中的土臭味素等

鱼体异味对经济影响重大，一直是全球水产养殖业最严重的问题之一。本研究的目标就是调查超声波水处理用以降低水产养殖水体中的土臭味素(GSM)和2-甲基异茨醇(2-MIB)等相关异味化合物浓度的可能性。结果显示，超声波诱导空化显著减少了所有测试水体种类中的GSM和2-MIB异味化合物，且似乎与水体中的有(无)机物负载无关。总体上，GSM的减少量略高于2-MIB。此外，与低频(20 kHz)超声波相比，在高频(850 kHz)超声波下所测试的异味化合物有更为显著的减少。结果证明，高频超声波处理是一种从RAS水体中显著去除2-MIB和GSM等相关异味化合物的潜在的处理技术。尤其是与诸如高级氧化工序或吸附工序等可选方案相比，超声波诱导去除GSM和2-MIB对水体中有机物和无机物负载的低依赖性，注定了其可作为防止循环水养殖系统(RAS)中异味的一种可能方案。

(《Aquacultural Engineering》Vol. 70)

对处理养殖废水的木屑床的硝酸盐去除进行优化

通常使用异养脱硝反应器去除养殖废水中的硝酸盐。但异养脱硝反应器需要不停地添加现成的有机碳源，从而因实用性和经济性的原因限制了它在许多水产养殖系统中的应用。目前，用于处理地表水和排放水的一个可能的替代技术是基于使用木材副产品作为脱硝反应碳源的技术。本研究使用实验室规模的平流式木屑过滤器，对通过优化木屑反应器将其用于处理养殖废水的潜力进行了调查。应用中心组合设计，就同时改变空床接触时间(EBCTs为5.0～15.0 h；相应的理论水力停留时间为3.3～9.9 h)和碳酸氢盐(HCO3-)流入浓度(0.50～1.59 gHCO3-/L)对出自一个试验性的循环水养殖系统废水中的NO3-N和额外的有机和无机营养物的去除率的影响进行了评价。NO3-N的容积去除率范围在5.20±0.02～8.96±0.19 g/m3/d，添加碳酸氢盐可增强其去除率，表明自养脱硝作用去除了部分的NO3-N。在EBCT为15 h和HCO3-为1.59 gHCO3-/L的组合下，达到了最高的N去除率(8.96±0.05 g/m3/d)。碳酸氢盐流入浓度作为一个单一因子，是继它与EBCT的相互作用，以及 EBCT2(二次项)之后，排在第三位的对N去除率最有影响的一个因素。本研究表明，木屑床可被优化，并可应用于去除养殖废水中的硝酸盐。

(《Aquaculture》Vol. 458)

进水中的微生物成熟度影响海水养殖池中的微生物控制

假设通过对具有与养殖池中的微生物承载能力相一致的进水进行微生物的成熟处理，可将鱼池中条件致病菌的繁殖机会降至最低。在采用隆头鱼进行的一个开食饲喂实验中，比较了两个流水式养殖系统中的细菌环境：一个是微生物成熟的系统(MMS)，带给养殖鱼的水已经在一个生物滤器中成熟了，另一个是供给型微生物成熟系统(F-MMS)，给该系统的生物滤器提供有机物质以增加微生物承载能力。如预测的那样，MMS显示出了养殖池水体中的一个更为多变的、通常较高的微生物生长潜力。与MMS相比，在F-MMS系统中，养殖池水体的微生物群落组成更为稳定、多样，种类更丰富。这些结果为通过水处理和选择机制控制养殖水体的微生物群带来了希望。

(《Aquaculture》Vol. 457)

活虹鳟的运输及其在市场上的保活存养

本研究旨在调查活虹鳟运输和随后在零售市场的保活存养对水质、动物福利和应激压力的影响。下列阶段采集了总计40尾虹鳟样本：在运输前的养殖水道中；经历运输之后(到达鱼市场)；鱼转到鱼市场水箱后24 h；在水箱中存养48 h之后。采集血样并评价血浆皮质醇、电解质(Na+，K+和Cl-)和全血乳酸等的含量；对其白色肌肉的收缩能力、最初的pH和温度作评价。还对存养在市场水箱中的虹鳟进行呼吸率和游动表现评价。伴随每次应激压力测量都对水质(温度、pH、溶氧、总氨氮、总有机碳、碱度和水的颜色)进行了评价。与在养殖场时的鳟鱼相比，活鱼运输(包括装载和卸载)是主要的应激源。运输期间，严重的氧过饱和及可能伴随的CO2水平的升高，导致了这个结果。虽然市场水箱的水质为次最优且虹鳟呼吸率过度，但存养其中的虹鳟似乎经运输后在慢慢恢复。为了降低应激压力的影响，改善动物福利，建议将动物暴露在空气中的时间减至最短并避免将鱼置于溶氧过饱和，以及次最优水平的环境中。

(《Aquaculture》Vol. 453)

食泥生物在综合性多营养层级养殖系统中的作用

应用数学模型分析了食泥生物在综合性多营养层级养殖系统中的功效。使用一个沉积模型分析了因有鳍鱼网箱养殖和贝类吊养带来的海底有机颗粒物负载，并为加州拟刺参开发了一个生长及环境影响个性化模型。经验证后，该模型将针对有鳍鱼、贝类和巨藻的现有模型整合进了一个框架中，用于在局部规模上模拟综合性多营养层级养殖系统的互交作用。结果阐明了养殖在有鳍鱼(600%)和贝类(150%)下方的食泥生物增产效果。此外，海参还可显著去除海底的颗粒有机碳负载。针对有鳍鱼养殖可减少高达86%的颗粒有机碳总负载，而对贝类养殖则可减少99%。还调查了种植的海藻降低养殖场区域内溶解氮浓度的作用，发现周围环境中的营养物浓度无明显下降，但(因有鳍鱼和贝类养殖而)投入的氮明显刺激了海带产量(增加22%)。相比之下，位于有鳍鱼养殖网箱附近的贝类吊养，在贝类个体生长或可收获生物量上显示出变化很小。本研究工作有助于分析各种形式的综合性多营养层级养殖系统的生态和经济潜力，以及在局部(养殖场)范围和系统范围(海湾、河口)层面上协同共养对物质和能量直接摄取和再利用上的作用。

(《Aquaculture》Vol. 453)

将海水养鱼废物转化成生物甲烷气的一种微生物菌群的特征描述

对来自陆基半咸水和海水循环水养殖系统的固体有机废物作环境负责任的处置，对于促进转化效率普遍较低的含盐污泥转化为生物甲烷气这一废物处理被广泛接受并实施至关重要。本文描述了能将海水养鱼有机废物固体以90%以上的效率转化成生物甲烷气的一种微生物菌群的开发。针对通过采用养鱼废物在海水中序贯移植而开发出的耐盐性微生物菌群，进行了对典型的低COD/N比的有机养鱼废物的适应优化，这样，在转化时就无需再作添加有机碳或营养物等的相关改良，可达到最大转化率的温度范围在26～35 ℃之间。结果表明，耐盐的细菌和古生菌组合，可开发用于含盐有机固体废物的生物转化，且其高转化效率可与使用不含盐废物获得的转化率相当。了解微生物群落的组成是管理陆基海水养殖系统有机固体废物，以及养殖生产启动及其整个过程中维系或修复微生物群系的关键。

(《Aquaculture》Vol. 453)

在铜合金网箱和尼龙网箱中养成的大西洋鲑鱼的生命周期评估

使用2012年在智利的一个试点研究所获得的设施和运行方面的数据，研究了铜合金网片(CAM)网箱养殖大西洋鲑鱼的环境影响，并与尼龙网箱系统中养鱼进行比较评估。使用生命周期评估法(LCA)对两种网箱系统的环保性能进行了量化。研究结果表明，使用CAM网箱在包括减少投饲量、实地能源使用量、抗生素的施用量以及劳动时间等若干个主要业务运行特征上都有改善，由此导致了相对于传统的尼龙网箱系统，CAM网箱系统在包括气候变化、酸化、海洋生态毒性、金属损耗以及累积能量需求等在内的几乎所有考虑到的环境指标上，其生命周期影响均有下降。海洋生态毒性和金属损耗影响的减少，是因为相对于涂有防污涂层的尼龙网箱，CAM网箱的铜在海水中的浸出率较低，以及CAM网箱材质的高再循环利用性。为进一步表述CAM网箱系统的环保性能，国际铜业协会(ICA)正在持续地收集生命周期清单(LCI)数据，试图给这个正在出现的可替代尼龙网箱系统的铜合金网箱系统的益处提供更进一步的量化证据。

(《Aquaculture》Vol. 453)

生物絮团系统中碳氮比对氮去除及尼罗罗非鱼产量的影响

一个超过6个月的试验记录了养殖在生物絮团系统中的尼罗罗非鱼稚鱼的生长性能。共设5个实验组，每一实验组一式三份，每份选用237尾尼罗罗非鱼稚鱼在不同的碳氮比下进行测试(10∶1，12.5∶1，15∶1，17.5∶1，20∶1)。每隔4 d添加作为碳源的糖蜜。试验在18个持续增氧的3.14 m3的圆形池中进行。在有生物絮团的所有试验组中，罗非鱼的存活率相同，显著高于对照组。罗非鱼的最佳增重出现在对照组中，但受到低密度的影响。10∶1和15∶1碳氮比的实验组有相同的增重，但12.5∶1和17.5∶1碳氮比的实验组却没有。10∶1碳氮比实验组的总产量最高，总产量按以下次序略降：对照组，15∶1，12.5∶1，17.5∶1，20∶1。在所有生物絮团实验组中的水质相似，但10∶1碳氮比的养殖池中氮化合物的浓度较低。结果表明，10∶1碳氮比在不换水的情况下能为罗非鱼提供良好的生长和存活率。因为养殖池中的pH随着糖蜜的添加会逐渐下降，所以在碱性pH成为养殖中的一个制约因素的养殖实践中，生物絮团技术是一个很好的方案。

(《Aquaculture》Vol. 452)

用于鲑鱼孵化场生产管理与磷酸盐排放控制的一个生物能量学方法

在美国密歇根州和世界许多其它地方一样，鱼类养殖业务对环境影响是个被重点关注的问题。位于该州的普拉特河州立鱼苗孵化场，有严格的排放许可，限制磷流入到河里。在最近几年不时有违反许可的事发生。本文对设计用于定量化分析这些(违规)事件的模型的开发和应用进行了描述。首先，为银大麻哈鱼和大鳞大马哈鱼幼鱼开发了一个生物能量学生长与消耗模型，对鱼的产量与养殖生产副产品的磷负载量之间的关系进行量化。然后，使用磷质量平衡方程计算出自孵化场设施的磷排放量，并计算各个磷去除设备和工序的效率。使用大量的测量数值对能量与质量平衡方程的准确性和一致性进行了验证。本文提供了一个该模型的用途实例，用它分析了鱼苗孵化场的磷排放，并解释了排放的原因。该模型可演示如何避免因过量投饲导致的饲料浪费，如何改善饲料转化率，以及如何评价磷去除工序的效果。管理者可用该模型建立生产目标，避免发生违反磷排放限制的事件。

(《Aquaculture》Vol. 451)

电捕缢蛏对底栖动物群落的影响

底栖双壳类耙网渔业位列欧洲最具破坏性渔业行列。像电捕鱼等其它捕捞选项可能更可持续，虽然这一捕捞方式在目前的欧盟法律下是非法的。选择在欧盟已衰退的太平洋油鲽和褐虾渔业进行的电捕鱼试验显示出了捕捞选择性的提高以及电捕鱼对非目标捕捞底栖物种造成的不利影响降低。自2004年起就有在苏格兰海域非法电捕捞缢蛏的报道。虽然对这一捕捞方式对非目标捕捞物种和缢蛏栖息地环境的影响掌握的不多，但与传统的耙网捕捞相比，电捕捞为缢蛏的捕捞提供了一个可能的更低环境影响的捕捞方式。本研究既进行了水槽试验又到实地进行了直接观察，以评估电捕捞对于一系列非目标捕捞的脊椎和无脊椎物种的损害性。还首次记录下了渔业中常用的交流电刺激的电场特性。水槽试验和海试均表明，对于所有测试的物种，由电场诱发的行为变化都是暂时的，最长持续8 min(中位值为3 min 37 s)。结果证实，电捕捞是收获缢蛏的一种低影响捕捞方式，但由于其捕捞效率高，为了确保渔业的可持续发展，需要对其捕捞努力量制定规则。

(《Fisheries Research》Vol. 174)

基于图像处理的方法评价鱼品质量和新鲜度

鱼品在从捕捞到抵达消费者的过程中，其质量可能主要受到处理、加工以及储藏方式等的影响。鱼捕获后的放置时间以及储存温度是其维持最终品质的关键因子。本文提出了可全自动、高效且无损地对鱼样品的组织进行切分，以及对新鲜度作预测的一个图像处理方法。采用一个基于聚类的方法自动分割鱼样品的鱼鳃组织，并使用Haar过滤器在小波变换域中策略性地撷取其特性。执行了小波域中的第一、第二和第三级分解，对在每一级获得的系数作分析，以预测鱼样品的新鲜度。实验结果显示出系数在第三级分解中的单调变化模式，这些系数对鱼品质量提供了的一个指示。这个在图像特征上随着放置时间而产生的具有辨识性的变化，为鱼品新鲜度的评价提供了一个战略框架。

(《Journal of Food Engineering》Vol. 177)

黑线鳕肉糜鱼丸在盐浸期间的表观扩散系数确定

在肉类和鱼类加工行业,用盐腌制是主要的保存工艺之一。为了对盐的扩散进行建模以及让产品达到所需要的盐浓度，均需要有关盐如何影响肌肉微观结构方面的知识。在一个稠化鱼糜鱼丸盐浸系统中研究了氯化钠的扩散。使用了卤水既可进行封闭式循环也可处在静止状态的系统，研究并比较了盐的传输过程。确定了氯化钠向采用新鲜以及冷冻的黑线鳕鱼糜制作的鱼丸中扩散的有效扩散系数(De)。对一个基于菲克第二定律的分析模型进行了数值校正，在该模型中盐的扩散是一非稳态过程。用于评估扩散系统的关键试验参数是：鱼丸的大小、加工用卤水中的溶质初始浓度、加工前对原料的冷冻，以及卤水的搅拌。实验结果显示，一个简易的鱼丸-卤水系统可用于建模盐在盐浸过程中的融合。

(《Journal of Food Engineering》Vol. 175)