天津海水工厂化养殖发展历程与现状分析

辛乃宏，张树森，杨永海，邢克智

(1 中盐工程技术研究院有限公司，天津 300450;2 天津市海发珍品实业发展有限公司，天津 300452:3 天津农学院，天津 300384)

自20世纪90年代后期，中国北方海水工厂化养殖发展迅速[1]。工厂化海水养殖温度可控性高，适合于季节性气温变化大的北方地区，主要用于鱼虾苗种培育、海水鱼养成、反季节对虾养殖等。

天津海水养殖具有悠久的历史，作为一个工业发达的北方海滨城市，其独特的气候、海水和土地资源条件，决定了天津海水养殖只能走高效、绿色的都市化渔业发展之路。经过国家、天津市以及天津滨海新区各级政府的引导和扶持，天津成为国内工厂化海水养殖发展最快的区域之一，节能环保的循环水海水养殖逐步成为天津市工厂化海水养殖发展的主流。目前，更严格的尾水排放管理和地下水的限采，使天津市海水工厂化养殖面临挑战的同时，迎来转型发展的机遇。

1 天津开展海水养殖的自然条件分析

1.1 不利条件

天津海岸带位于渤海湾西岸，南起河北省岐口，向北至河北省涧河口，即从东经117°52′03″、北纬39°10′00″至东经117°36′46″、北纬38°40′01″，海岸线全长约153 km。天津自然岸线潮间带平缓，坡度小，由幼细淤泥组成，纳潮海水携带大量泥沙，呈浑水状态，海水含沙量1.5%～22.2%，透明度0.5～0.7 m。近海海水盐度13～33，pH 7.5～8.5。天津沿海工业发达，沿岸河水入海口多，工业和城市污染物排放多[2-4]。浑浊的纳潮海水、盐度多变、富营养化是天津海水的基本特征[5]。

天津属暖温带季风型大陆气候，年平均气温12.2 ℃，无霜期233 d，平均日照2 781.6 h，7—8月表层海水温度26 ℃～27 ℃，最高30.9 ℃；一月份海水水温最低，结冻期60 d左右[6]。冬季寒冷夏季炎热，养殖动物生长适宜的自然水温周期短，是天津的典型气候条件。

天津作为中国重要的工业和港口城市，沿海岸线和土地需求大，虽然之前天津围海造地规模不断扩大，海岸线向海中快速突进，使天津沿海陆域面积快速增大，但土地资源短缺且昂贵是天津沿海土地的特点[7]。

1.2 有利条件

与海水、气候、土地等不利于海水养殖的因素相比，天津具有独特的海水养殖优势。一是天津沿海有广阔的盐田和丰富的卤水资源。渤海湾是中国海盐的主产区，位于天津的盐田面积达265 km2[8]。盐田中高浓度卤水可以随意与地下井水勾兑，利用地下井水的水温可以将卤水调节到不同养殖品种所需的盐度和温度。二是天津具有丰富的地热资源，天津是中国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一，20世纪90年代以后开始将地热资源大规模应用于供暖、洗浴、养殖等方面[9]。丰富的地热资源可以为天津的工厂化水产养殖节约大量加温费用，是开展工厂化海水鱼育苗和养殖最重要的基础优势。三是天津背靠京津唐及广大三北腹地，具有广阔的市场，且交通便利，具有开展鲜活海珍品繁育的地理优势。四是天津水产业拥有着克服困难、敢于争先的传统水产养殖从业团队和具有丰富工作经验的行业领导[10]。

综上，天津发展水产养殖既有优势也有劣势，这些特点促使天津市海珍品养殖必须向高效都市型工厂化养殖发展。

2 天津海水养殖发展回顾

2.1 海水养殖设施化发展进程

天津作为一个沿海和依海河而建的城市，居民有喜食海产品的习俗，天津市历届政府也很重视渔业生产[11]。随着中国对虾人工育苗技术的成熟，天津沿海建设了多座对虾育苗车间，当时的育苗车间内部采用长方形水泥池，砖混墙体，角钢和玻璃钢瓦房顶。天津立达海水资源开发有限公司引进日本技术和设备合资建了一座国内最先进的对虾育苗车间[12]。1999年，天津海水育苗车间水体达到27 780 m3，形成了天津海水工厂化养殖的雏形[10]。

随着1992年中国对虾白斑病毒病的大面积爆发，天津的对虾育苗车间逐步转向中华绒毛蟹育苗，20世纪90年代后期随着中华绒毛蟹育苗热潮的消退，海水育苗场又逐渐转向海水鱼的育苗和养成。2000年，天津市海发珍品实业发展有限公司建成国内第一座规模化全封闭循环水养殖车间。2002年，塘沽区建成工厂化养殖车间8座，建筑总面积6.1万m2，养殖有效水体3万m3，循环水养殖面积近50%[13]。21世纪开始，多个工厂化养殖车间在天津滨海新区的汉沽、大港、塘沽建成，截至2017年底，滨海新区拥有工厂化养殖建筑面积(包括对虾育苗车间)达118万m2，其中循环水养殖达到68万m2，循环水养殖技术处于国内先进行列[14]。

2.2 海水工厂化养殖的主要品种

在工厂化海水鱼养殖品种方面，天津海水工厂化养殖企业和科研单位进行了一些积极探索。早期的养殖品种有牙鲆、金鲳、台湾红鱼、大西洋鲷、石斑鱼、红鳍东方鲀等，牙鲆、石斑鱼、红鳍东方鲀等品种已实现较大规模养殖，金鲳、台湾红鱼、大西洋鲷由于价格低及市场销量小等问题，被证明不适合作为北方工厂化养殖品种。石斑鱼和红鳍东方鲀率先在国内开展循环水工厂化养殖。2002年青斑试养成功；2005年半滑舌鳎养殖成功；2010年红鳍东方鲀养殖成功；2015年，引进斑石鲷流水式工厂化养殖成功[15]，引进欧洲舌齿鲈繁育成功[16]。在海水鱼苗种生产方面，滨海新区已成为国内大菱鲆、半滑舌鳎、牙鲆等品种的重要育苗生产基地。目前，天津工厂化海水养殖主要品种以大菱鲆、半滑舌鳎、石斑鱼、鲑鱼以及河鲀等名贵海水鱼类为主[17]。从石斑鱼养殖成本分析，天津的工厂化海水养殖相较南方池塘养殖具有一定的竞争优势[18]。

在对虾繁育方面，天津是北方重要的对虾育苗基地。早在2003年天津就试验应用工厂化循环水养殖南美白对虾，由于桃拉病毒(TSV)爆发而失败。2014年，随着南美白对虾苗种质量及病毒检疫水平的提高，天津养殖企业又开始试验南美白对虾工厂化养殖，与池塘养殖相比，养殖周期缩短40%，仅为70 d左右，一年可养4茬，经济效益比养殖鲆鲽类提高8倍[19]。

3 政府扶持政策

天津海水循环水养殖设施的建设和发展离不开国家、天津市、滨海新区等各级政府的支持，除了国家农业综合开发项目持续支持外，天津市农委、滨海新区农委都拿出专项资金支持循环水养殖车间建设和设施设备提升改造，支持企业向循环水养殖方向发展。滨海新区农委还专门出台全封闭循环水养殖车间建设标准，对车间构造、工艺流程及装备等做了规范；国家农业综合开发项目也对循环水车间的建设标准做了相应的要求。自2009年以来，天津市滨海新区实施设施渔业提升项目22个，投入财政资金8 000万元，实施工厂化循环水养殖车间建设项目28个，投入财政资金3 500万元(天津市滨海新区农委2017年统计数据)。在政府资金的引导下，企业也投入大量资金进行循环水养殖车间建设，使天津水产企业的工厂化、设施化水平有了很大提高。

4 天津工厂化养殖设施装备的主要特点

4.1 主要模式

目前天津的海水工厂化养殖主要采用3种养殖模式进行生产：换水养殖、流水养殖和循环水养殖。

换水养殖模式 主要应用于鱼虾苗种培育和南美白对虾养殖，一般每天换水1～2次，换水量50%～100%。该模式约占海水工厂化养殖总面积的40%。

流水养殖模式 主要应用于海水鱼大规格苗种培育和海水鱼养殖，由于天津水质及可用水量的制约，流水养殖车间的流水量都比较小，一般每天的流水量为养殖水体的100%～200%。海水鱼的放养密度也比较低，一般在10～15 kg/m2。该模式约占海水工厂化养殖总面积的30%。

循环水养殖模式 主要应用于海水鱼养成，鱼池中水的交换量为0.5～1次/h，日补充新水量10%～30%。该养殖模式海水鱼放养密度比较高，到养殖后期石斑鱼的放养密度可达40 kg/m2，半滑舌鳎的放养密度可达20～25 kg/m2。该模式的工厂化养殖约占海水工厂化养殖总面积的30%。天津市海水循环水工厂化养殖经过多年探索，已形成一套独特的循环水养殖工艺[20]。

4.2 主要设施设备特点

(1)养殖车间

养殖车间建设大量使用新材料，车间房顶使用镀锌管材，更多的企业采用拱形彩钢屋顶，内喷涂3～5 cm的聚氨酯发泡，具有保温、防腐作用。车间中的管道及管道托架等大量使用非金属材料，如玻璃钢、聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯塑料(PE)、三型聚丙烯管(PP-R)，即便使用金属材料也用聚氨酯发泡喷涂进行防腐处理。车间墙体采用聚氨酯发泡喷涂，外镶彩钢板，既保温又美观，避免由于冬季车间内热外冷，引起的外墙脱落。

(2)养殖池

养殖池多为边长6～7 m的方形池，池角采用圆角设计，池底中央设出水口，池底为斜坡形，有利于集污。养殖池多为砖混水泥池，造价低廉，养殖池内壁及池台涂有环保涂料。有的企业在水泥池内装聚乙烯(PE)板，可以抗沉降，易于渗漏时维修，在池壁清洗消毒、病害防治方面操作更简便。

(3)物理过滤装置

主要采用弧形筛、滚筒微滤机和履带式微滤机，这三种过滤设备各有优缺点。弧形筛投入少、无电耗、维修费用低，但过滤精度差，不能实现自动冲洗；滚筒微滤机过滤精度和自动化程度高，但设备保养费用大、耗电；细微颗粒物过滤目前主要采用蛋白分离器和气浮池等。

(4)生物净化装置

普遍使用浸没式生物滤池，采用分级上流水设计，一般由3～4个上流式池子串联组成，生物滤池体积占总水体的1/4～1/2。这种大体积的生物滤池可以带来相对稳定的有机物分解、硝化反应等生物处理能力，同时具有颗粒物拦截及脱气功能。滤料方面大多采用弹性毛刷填料，其优点是价格便宜、易安装和清洗，缺点是比表面积比较小、水处理效率低，需要建设的生物滤池体积大。有的企业为了增加生物滤池的处理效率，在滤池最后一级选择比表面积较大的PE绕丝填料和PE片状填料。

(5)脱气装置

大多不配备专门的脱气装置，只采用鼓气方式进行脱气，这种脱气方式在养殖密度小(小于30 kg/m3)的情况下可能问题不大，但在高密度养殖条件下可能会给养殖带来一些隐患。目前，部分企业的新系统在生物滤池的出口设置滴流式脱气池。

(6)增氧装置

普遍采用充气增氧，目前越来越多的养殖企业使用液氧增氧，天津有较充足的液氧资源，养殖企业普遍建有液氧气站。流水式养殖车间大多在养殖池中直接充气添加纯氧，循环水养殖车间在生物滤池的出水口处添加纯氧。水产企业多数采用充气添加纯氧，个别循环水养殖系统采用管道溶氧器。

(7)消毒杀菌装置

多采用紫外线杀菌灯，一种是管道式紫外线消毒装置，一种是浸没式紫外线消毒装置。

(8)在线水质监测装置

企业在政府项目资助下安装水质自动在线监测和物联网系统，由于用于水质检测的传感器价格昂贵，且需要专业人员维修等问题，目前在水产养殖企业普及还存在一定问题。

(9)自动投饲系统等其他辅助系统

在自动投喂、自动分级、自动转鱼系统的应用方面还是一片空白，几乎所有企业都是人工操作。这可能与国内现有装备无法适应天津养殖企业的养殖池大小、布局结构以及养殖品种有关。

5 天津市海水工厂化养殖存在问题

最近10年来，天津海水工厂化养殖发展迅速，但也存在一系列问题。

(1)养殖生产过度依赖地下水调温

天津工厂化养殖由地下热水资源而兴起，但过度开采地下水造成养殖集中区域地下水资源减少，地面下沉[21-22]。目前天津滨海新区已出台政策，严控地下水开采。没有了地下水资源优势，天津水产企业如何在国内激烈的水产市场竞争中生存，这是企业经营者和行业管理者需要思考的问题。

(2)养殖建设缺少统一规划和环境承载力评估

养殖建设缺少统一的规划和环境承载力评估，造成工厂化养殖在某些区域无节制发展，养殖车间过度集中，目前已经出现争抢水源、地下水位下降等问题[23]。集中连片的养殖车间排放大量的养殖废水，超出环境承载和自净能力，已引起环保部门的关注。养殖企业的过度集中也给水产疾病的防控带来困难。

(3)车间建设缺少标准化、规范化

车间建设缺少标准和规范，造成养殖车间布局结构千差万别，有的企业不同车间的工艺和结构都不一样，这给企业管理和生产的标准化操作带来难度。

(4)养殖品种选择难

养殖品种是制约海水工厂化养殖企业经营的关键问题。工厂化养殖的品种，特别是循环水养殖品种选择要求比较高，首先，市场价格要比较高，还要有比较大的北方市场，不能与南方网箱和池塘养殖的品种相冲突；其次，苗种质量要高，抗病能力强，适合高密度养殖，饲料转化率要高。目前，天津工厂化养殖车间因品种问题已出现大面积闲置的状况。

6 天津市海水工厂化养殖的发展对策

6.1 合理做好养殖尾水排放管理

水产养殖尾水的排放会对周边环境造成影响，无论是池塘养殖还是工厂化养殖[24-25]。天津是最早关注水产养殖企业尾水排放的地区，养殖企业也在研究养殖尾水的处理和综合利用[26]。各级政府对环境问题越来越重视，因此要科学制定养殖尾水的地方排放标准，既要关注尾水中污染物的浓度，也要关注养殖尾水的排放量以及周边环境的承受能力。尤其是针对循环水养殖，由于系统的硝化作用，硝酸盐氮最高可达200 mg/L，总磷可达20～30 mg/L[27]，即使尾水中氮磷质量浓度高，由于换水量明显减少，总排放量还是较其他养殖方式低。循环水养殖尾水中主要成分无机氮磷相比长流水养殖尾水中主要成分有机颗粒物对环境的影响要小得多。海水工厂化养殖有别于淡水养殖，一些有效的淡水养殖尾水处理方式如湿地处理等[28]，由于盐度的原因不能照搬到海水养殖，而且养殖尾水的处理也要充分考虑天津地区寒冷的冬季，使用露天池塘生物法处理养殖尾水的效果很低。天津海水工厂化养殖企业应考虑冬季结合温室大棚贝类、海参等滤食动物的养殖，春夏秋季结合室外池塘养殖进行尾水处理，这样既能有效处理养殖尾水，又能增加下一级养殖的营养，提升养殖效益。

6.2 因地制宜采取多种措施，减少对地下水的依赖

针对地下水限采，海水工厂化企业首先要改进车间的保温措施，新建车间应优先考虑如海容模块等新型保温材料，其次要建设养殖尾水的热能回收系统，其可回收近60%尾水中的热源。因地制宜开发热泵、太阳能、电厂余热等调温方式，减少对地下水的依赖。开采地下水也应遵循可持续开采的理念，根据地下水资源评估制定开采量和采取回灌方式是解决地面沉降的有效措施[29-31]。

6.3 加强审批和管理，控制养殖规模过度扩张

在养殖车间的建设审批方面，要充分考虑所在区域的环境承载能力，通过审批环节杜绝养殖规模的过度扩张，防止水产养殖对环境的污染。在养殖品种选择方面，企业要根据自身特点选择好养殖品种，针对养殖品种开展精细化管理。各企业的养殖品种要有差异化，养殖协会协调养殖品种及价格，控制养殖总量，避免同地区、同品种的恶性竞争。

6.4 实施标准化建设和管理，引导工厂化养殖向智能化发展

在工厂化养殖车间建设方面，应出台工厂化养殖建设指导标准，规范养殖工艺和养殖车间建设。在日常生产中实行标准化管理。中国已进入到由传统渔业向现代渔业转变的关键阶段，要突破资源、环境、食品安全等问题的制约，需要运用现代智能技术推动传统水产养殖方式升级改造[32]。研究适合于天津海水工厂化养殖的在线监测、智能投喂、智能分级等装备，建立海水工厂化养殖大数据平台及生产管理系统，引导天津海水工厂化养殖向智能化发展。

6.5 发挥区位优势，做好一、二、三产融合

借助天津区位优势，做好工厂化海水养殖的一、二、三产融合。在开展工厂化养殖的同时，要发挥天津都市化渔业的特点，将养殖与休闲旅游相结合，增加工厂化养殖的效益。要创新鲜活水产销售模式，积极开发活鱼现场加工及半成品网上配送模式，主要消费群体由餐馆消费向家庭消费转变，增加鲜活海珍品的消费量，提升循环水养殖品的市场价值。

7 结语

天津海水养殖历经了十几年的快速发展，已形成一定的规模和技术优势，但是，如何更好地满足市场需求，更有效地利用自然资源，更科学地保护环境，促使天津海水工厂化养殖向节能环保养殖模式转化，实现天津工厂化海水养殖的新旧动能转换和可持续发展，仍然任重道远。

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