中华绒螯蟹生态养殖模式下智能增氧系统的构建及养殖效果试验

杜兴伟 ，何奇 ，徐怿 ，曹瑞 ，金武 ，孔金妹 ，朱新艳

（1.常熟市水产技术推广站，江苏 常熟 215500；2.中国水产科学院淡水渔业研究中心，江苏 无锡 214120；3.常熟市辛庄镇农技推广服务中心，江苏 常熟 215500）

该文主要依托常熟河蟹基地建设，探讨生态养殖模式下，将增氧系统提档升级。采用模块化建设、实时在线监测及遥感移动端控制等技术，通过设定溶氧上下限阈值，确保河蟹生长所需溶解氧的同时节约能源消耗。通过实时记录溶解氧水平、全程跟踪水质情况，并于年终核产了养殖效果，现将该种创新实验技术介绍如下。

1 养殖方法与内容

1.1 养殖环境营造

1.1.1 池塘清整 基地占地面积302×667 m2，于2018年初完成池塘清淤、改造，建成成蟹池5口，面积介于 28×667～45×667 m2之间及扣蟹、青虾育种池4只。池塘呈长方形，东西向，池底平坦，四周挖有深 30～50 cm 的环沟，塘埂坡比为 1.0∶2.5～1.0∶3.0，具备完善的进排水系统。

1.1.2 水质要求 水质清爽无污染，满足渔业用水标准，利用现有河道建成养殖尾水多级净化及循环利用系统，经自然沉降、微孔曝气、生物净化、人工浮岛等修复过程，实现河蟹池养殖尾水循环利用或达标排放（太湖流域池塘养殖水排放要求Ⅲ级）（DB32/T 1705）。

1.1.3 水草种植 采用复合水草种植模式，伊乐藻为主，搭配轮叶黑藻及苦草。种植方式、行列间距、移栽时间等参考丁彩霞[1]、金爱民[3]等。水草距离微孔曝气增氧管在1 m以上，坡埂上不种草，水草覆盖率在50%～60%。

1.1.4 螺蛳投放 清明前后一次性投放足量的鲜活螺蛳，每667 m2放养200～400 kg。放养前用清水冲洗2～3次将螺蛳表面的青苔予以排除，防止外源性丝状藻藻种带入蟹池[3]。

1.2 蟹种选择与放养

1.2.1 蟹种选择 放养蟹种为基地自行培育的中华绒螯蟹“长江2号”，选择体质健壮、体表光滑、色泽光洁，活力好、附肢齐全的个体。

1.2.2 放养模式 于2月底至3月初，每667 m2投放规格为80～160只/kg的扣蟹1 000只左右，适当套养青虾、鲢鱼、鳙鱼等。扣蟹放养时做好试水、浸苗、消毒等工作[2，4]，将称重装袋的蟹种倾倒于岸边浅水区，任其自由爬至池中，此时环沟水位保持在50～60 cm。

1.3 智能增氧系统构建

本系统共由三部分组成，包括采集节点、控制箱和网络平台。

1.3.1 采集节点 由溶解氧传感器、温度传感器以及无线传输模块组成，能够自动极化、自动标定，全天候准确采集水体环境参数，监测频率为5 min/次。传感器电缆无需链接至供电箱，而是以低功耗的4节5号电池供电，可连续工作时长大于8个月，满足河蟹整个生长周期需要。然后通过专用无线网络（ZigBee）将实时水质参数信息上传至控制箱。

1.3.2 增氧及控制设备 此部分由位于蟹池边的控制箱、池中的微孔增氧机和水车式增氧机以及无线局域网络模块构成。微孔曝气增氧装置产生的气泡，在水体中与水的接触面极大，上浮流速低，接触时间长，因而氧的传输效率高[5]。各种类型的增氧设施直接连接到控制箱中的断路器上，通过对柜内开关的控制实现增氧设施的启停操作。但保留手动操作按钮，管理人员和一线生产人员可以实现塘口边就地控制。这种管控模式可以确保在监控中心发生意外情况时也能够通过人工就地操作保持设备正常运行[11]。每个塘口安装控制箱一个，其中1套控制系统可以控制单路<6 kW增氧泵1台。

1.3.3 网络平台 基于易控组态软件和SQLserver数据库进行开发[6]，能够获取控制箱上传的数据信息并存储。可通过多种终端设备（电脑、手机、平板）进行远程实时查询塘口水质参数指标，实现在线网络远程登录进行设备管控，允许管理人员对养殖场所有上网设备实施远程开关以及设置溶解氧含量上下线阈值。当池塘水溶氧低于下限4 mg/L时则主动开启增氧设施，高于8 mg/L时关闭增氧机节约能源。

1.4 水样采集与检测

对基地5只成蟹养殖塘口进行水质指标检测，共检测悬浮物、pH值、氨氮、高锰酸盐指数、铜、锌、总氮、总磷8个指标。随机选取2只塘口编号为成蟹塘Ⅰ号和Ⅱ号，于3月初及河蟹快速生长期，用采水器采水后快速转移至无菌采水袋中（体积1 L），送至第三方检测机构（苏州泰事达检测技术有限公司）进行水质指标检测。按照太湖流域池塘养殖水排放要求（DB32/T 1705—2018）判断各养殖时期水质达标情况。

1.5 投喂及日常管理

1.5.1 投喂管理 采用参考文献[3]的精准投喂方式，全程使用颗粒饲料，河蟹养殖中期开始添加少量新鲜冰鱼，后期添加玉米等植物性饲料。根据河蟹不同生长周期及蜕壳周期实时增加投喂量，保证每只河蟹都能吃到充足的饵料，同时根据天气、温度、水质状况等适当增减，避免因饲料残留腐败引起水质恶化。

1.5.2 水质调控 水质管理技术参考文献[2-3，7]，全程尽量减少排水，适时抬高水位及时补充散失的池水。夏季高温期加水至1.2 m以上。定期使用生石灰化水全池泼洒调节水体pH值，每10 d左右使用EM原露、光合细菌、芽孢杆菌等生物制剂和底质改良剂，以增加池塘自净能力，保持蟹池水质“肥、活、嫩、爽”。

1.5.3 病害防治 遵循“预防为主、防治结合”的原则控制河蟹病害。由于生石灰和微生态制剂等使用得当，养殖水体始终保持在良好状态，养殖周期内未发现蟹病。推荐扣蟹第1次和第2次蜕壳后使用硫酸锌粉或甲壳净杀灭纤毛虫等附着类寄生虫，用法用量遵循说明书要求。

1.5.4 起捕销售 根据市场价格情况与河蟹生长状况及时用地笼等捕蟹上市。

图1 基地智能增氧系统检测的池塘溶解氧变化趋势图

2 结果与分析

2.1 溶解氧监测结果

分别于2019年6月、8月和10月，每月随机3天对基地成蟹塘Ⅰ号和Ⅱ号智能增氧系统采集的数据进行记录，并取其均值形成24 h溶解氧趋势图（如图 1）。

从图1中可知，在6月池塘溶氧基本在11：00左右达到一天中最低点，而8月和10月均在7：00达到最低值。从养殖生产实际看，6月蟹塘中荷载量较低，增氧系统尚未全部投入使用。6月于13：00左右池塘溶氧达到最大值，此时光照强度最大，池中水草和藻类等代谢强度达到最大，向水体中释放的氧气最多。8月于12：00和21：00均达到溶解氧含量顶峰，都在 8 mg/L 以上。10月于 13：00—17：00高溶氧持续时间较长，基本处于全天最高水平，此时蟹塘中藻类含量最为丰富，产氧能力最强。

2.2 水质检测结果

从表1中可知，在河蟹整个生长周期内，从3月份放苗开始，至第2年1月销售基本结束，只有氨氮1个指标较标准略高，其余的悬浮物、pH值、高锰酸盐指数、铜、锌、总氮、总磷等7个指标均未超过太湖流域池塘养殖水三级排放标准的规定。随着养殖过程的进行，悬浮物有上升的趋势，但仍低于标准中的100 mg/L。且铜、锌2个指标在河蟹养殖初期刚加水时能够检测到极微量存在，至养殖中后期则基本检测不出，可见蟹池中种植的伊乐藻、黑藻及苦草等水生植物对水体中重金属具有吸附作用，一定程度上改善了水体环境。总磷和总氮两个指标在养殖过程中处于小幅度波动，但都低于排放要求，即满足达标排放。蟹塘中水质高锰酸盐指数远远低于标准中的25 mg/L。总体来说检测的两个塘口，水质处于较好水平。

表1 河蟹生长周期内养殖池塘水质检测结果

2.3 养殖效益核产结果

待河蟹销售结束后，对5只成蟹塘口的投入、产出和效益等进行核算，取5只塘口养殖结果的平均值，详情见表2。

从表2中可以看出河蟹养殖成本投入中占比较大的项目为塘租费、苗种费、饲料费以及人工费用，达到每667 m2投入的82.1%。河蟹产出为120.4 kg/667 m2，青虾产量为 9.38 kg/667 m2，平均每667 m2平均养殖利润为5 584.47元。从67.05%的河蟹回捕率来看并不理想。青虾投放了14.76 kg/667 m2，但回捕率为-36.45%，套养的青虾养殖效果较差。

表2 平均每667 m2蟹塘成本投入、产出、产值及养殖效果

3 讨论

3.1 增氧系统构建与蟹池溶氧关系

常熟地区蟹池增氧模式大致可分为3种，经过标准化改造的池塘安装了微孔曝气增氧系统和水车式增氧机；利用水车式增氧机和潜流泵扬水至空中增氧；还有部分老旧池塘没有增氧设备。河蟹养殖早已步入采用高效增氧机械增加水体溶氧含量，以降低养殖风险，实现高产高效的阶段，同时也有利于水质改良，降低环境压力。对于大规模的标准化养殖场，设备数量众多，要实现生产作业的统一管控，需要构建覆盖所有池塘的设备控制系统，对增氧机、投食机等生产设备进行统一调度、有效管控[6]。该系统设计中，采用无线通信模块，对所有增氧设备进行远程管理，保证了河蟹生长周期内水体溶氧水平，促进河蟹生长。有学者研究急性或长期缺氧对河蟹生长产生负面影响，会降低其免疫力甚至发病死亡[8]。该试验池塘溶氧水平较高，说明水草生长良好、浮游植物等含量也丰富。溶氧水平变动在4.2～8.6 mg/L之间，没出现大幅度变动的情况，说明及时割除草头（生长出水面的伊乐藻）措施对于防止夜间至凌晨池塘缺氧具有促进作用。同时实时监测系统对于蟹池溶氧预警、降低工作强度、适当节约能源等有一定的帮助。

3.2 水质指标与主要污染因子

河蟹养殖过程中人工过量投喂的颗粒饲料、冰鱼和玉米等饵料及河蟹排泄物是造成池塘水质污染的主要来源，其次为腐烂的水草等。有学者估算，太湖流域河蟹养殖池塘每年TN和TP排放量分别为154.74 t和22.75 t[9]，是太湖流域的主要非点源污染来源之一[10]。该养殖模式下，TN和TP平均质量浓度范围是0.04～0.23 mg/L和1.3～3.5 mg/L，均低于要求的≤1和≤5。该模式水源水来自河道改造的多级净化系统，周边存在其他养殖青虾、鱼类等的养殖户，无法避免其往河道中排水，而为了避免鱼类寄生虫，不少养殖户会采用硫酸铜处理，导致河道内残留有低浓度的铜。但随着养殖过程的展开，蟹塘中铜、锌等指标基本检测不出，可见种植的水草对重金属具备一定的吸附和排除作用。而且水草还能够为河蟹生长提供一定的补充饵料，对河蟹生长发育起着重要作用[11-12]。养殖蟹塘悬浮物过多会导致池水透明度偏低，不利于藻类繁殖和水草生长。该试验养殖尾水处理系统设置自然沉降区，将大量悬浮物滞留在该区域内，同时定期施用的微生态制剂、枯草芽孢杆菌、光合细菌等也有利于死亡藻类的分解，调节池水透明度，具有良好的减排作用。河蟹成蟹生长过程中最适pH值一般为6.5～8.5，过高和过低的pH值都不利于河蟹的生长、蜕壳，高酸碱度容易导致蟹壳变硬、蜕壳不畅，造成病死率上升。而过低的酸碱度不利于蟹壳钙化。该试验两口池塘养殖过程中酸碱度在7.0～8.5之间，有利于河蟹蜕壳生长。

3.3 养殖成效分析

随着河蟹养殖塘口租金、苗种饲料费以及人工等成本的上升，加上近两年终端消费疲软，售价一路走低，传统养殖模式盈利越加困难。现阶段每667 m2河蟹塘成本已经突破8 000元，不少养户甚至达到万元。即使产量维持在100～120 kg的较好水平，若河蟹规格和售价上不去，也只能勉强达到盈亏平衡。从2019年蟹市行情看，均价不超过90元/kg，可见有不少养户是亏本的。但常熟河蟹基地每667 m2仍然取得5 500多元的净利润，可见生态、健康、优质的精品蟹才有市场。该试验中河蟹单价达到106元/kg，较市场均价高20元/kg左右，主要归功于河蟹出口基地以及品牌溢价，可见良好的口碑和过硬的质量是保证盈利的有利条件之一。

但也要看到，河蟹与青虾回捕率双双走低是河蟹养殖进一步盈利的最大障碍。导致河蟹回捕率只有67%的原因可能是种质资源退化[13]、养殖技术缺乏、管理不善等。该模式选用的河蟹品种为中华绒螯蟹“长江2号”，具备了养殖精品蟹先天条件。但在下乡技术指导和走访调研中了解到，当前很多苗种供应商均宣称采用特大规格（6母8公）种蟹育苗，但真实情况无从考量，不排除存在以次充好、使用劣质蟹育苗的可能。所以保证亲本来源、亲本遴选方式等对种蟹规格及成活率至关重要，大规格亲本对提高河蟹养殖效益具有促进作用，但盲目地选择大规格亲本却无法保证后代生长性能的稳定性，同时也会提升养殖成本[14]。2019年常熟地区河蟹池中套养青虾的产量普遍较低，其原因可能是春季气温较低、肥水难导致青虾开口饵料不足，加之颗粒饲料投喂量偏低导致青虾摄食量得不到满足。提高青虾、沙塘醴、鳜鱼等套养水生动物产量对于河蟹池增效具有重要意义。