河南省工厂化循环水养殖模式的应用探索

吴丽莉， 刘 艳， 张玲宏＊

（河南省水产技术推广站， 郑州 450008）

据统计，2020年，河南省水产品总产量达到98.06万t，在全国水产品总产量占比达到了1.5%，位居全国第15名。水产养殖不仅成为重要产业，更在稳产保供、促进渔民增收和带动社会经济发展等方面起到了重要作用。 近年来，传统的池塘、网箱等集约化养殖方式，出现诸多问题，例如疾病暴发、环境污染、食品安全等，是水产养殖业可持续发展面临的主要挑战。 针对这些问题，研发推广高度可控、环境友好型的新型养殖模式变得极为重要， 工厂化循环水养殖特点鲜明，养殖密度高、节约水资源、发展可持续等，为河南省水产养殖业的转型升级提供重要的参考方向。

1 工厂化循环水养殖的优势

工厂化循环水养殖模式（RAS），使用先进的机械化、自动化设备监测和控制整个养殖过程，实现对养殖水体温度、水质等的控制，通过科学合理的设置，使养殖环境始终保持在适合养殖品种生长发育的状态，可以将养殖品种的繁殖、苗种生产、商品鱼养殖等各个环节科学有序的衔接起来， 形成完整的生产体系。依靠工厂化循环水养殖模式，养殖生产过程可以不受季节变化的限制，原来一年一季的生产模式可以达到一年一季加一批苗种培养，甚至达到一年二季的生产目的。 截至目前，工厂化循环水养殖模式正处探索阶段，现有的主要养殖类型包括循环过滤式、温排水式、普通流水式及温静水式几种。

对比池塘养殖、 网箱养殖等传统的养殖模式，工厂化循环水养殖模式生产条件可控， 养殖密度高，生产期长。 通过对鱼体生长所需水温、溶氧等理化因子的控制，可实现高密度养殖，同时摆脱了气候对水产养殖业的束缚，延长了生长期，进一步增加利润空间。

1.1 节约土地和水资源

工厂化循环水养殖模式可以很大程度上节约土地和水资源（表1），符合现阶段水产集约化、高质量发展的产业趋势。

表1 不同水产养殖模式在不同资源使用效率上的比较

1.2 建造地点更加灵活

传统的水产养殖模式需要建造在靠近水源，远离市场的地方； 工厂化循环水养殖提高水资源的利用率，让水产养殖可以在水资源不丰富、且靠近水产品市场的地方开展生产活动， 极大的降低水产品流通环节的费用，进一步降低生产成本。

1.3 提高生产效力，改善养殖环境

工厂化循环水养殖模式另一个特点是可以科学合理调配投饲量，降低水产动物的饵料系数，提高饲料的利用效率，减少残饵造成的水体富营养化，并进一步实现养殖尾水经处理后达标排放。

2 河南省工厂化循环水养殖模式发展现状

2.1 养殖品种

河南工厂化循环水养殖品种包括鲈鱼、罗非鱼、斑点叉尾鮰、黄颡鱼、鲶鱼、虹鳟、鲟鱼和南美白对虾等经济价值较高的鱼类。

2.2 养殖模式

目前， 河南省工厂化水产养殖模式主要包括循环过滤式、温排水式、普通流水式及温静水式。其中，基于循环过滤模式的循环水养殖系统和鱼菜共生系统是目前工厂化水产养殖中较为普遍、 较受关注的养殖模式。

循环水养殖系统是一种通过综合利用先进的调控技术和工厂化生产手段，控制养殖水体环境，去除水体废物和有害物质（如NO2-和NH3），实现水体循环再利用的系统。 它主要由物理过滤、生物净化过滤和杀菌、消毒增氧和自动投饵装置等构成（见图1）。 其中，物理过滤装置用于去除水体中的固体残留物（主要是未消化的残饵和产生的粪便）；生物净化过滤装置用于将鱼体代谢产生的NH3通过微生物的硝化作用转变为NO3-或通过微生物的反硝化作用将NO3-转变为N2。 相比于传统的养殖模式，循环水养殖系统具占地面积小，可无限拓展，节约水资源，单位水体产量高等优势。

图1 封闭式循环水养殖系统构成（改编自Takeuchi）

RAS生物处理过程中，会产生增温效果比CO2大的温室效应气体N2O；此外，处理后的RAS养殖水体依然存在大量的NO3-和PO43-。 为了减少这些物质对环境和鱼体健康的潜在影响， 鱼菜共生系统应运而生。 鱼菜共生是水产养殖与蔬菜水培的结合体 （图2）； 它利用水培蔬菜生长吸收养鱼系统废物（CO2、NO3-和PO43-等）、产生O2的特性，实现养殖鱼类和水培蔬菜双生产的目的。

图2 维尔京群岛大学鱼菜共生系统布局

2.3 养殖面积、产量和密度

截止2020年底， 河南工厂化循环水养殖面积26.08万m3，养殖产量0.21万t，养殖密度5.7 kg/m3。

2006～2020年，河南工厂化循环水养殖面积和产量增长迅速，养殖面积年均增长率约4%，产量年均增长约6%。 工厂化循环水养殖产量在水产养殖总量中的占比呈现显著升高的趋势，但比例仍十分微小，约占0.2%。在此时期，水产养殖密度呈现先升高然后下降的趋势， 从3.6 kg/m3（2006年） 升至8.2 kg/m3（2011年），随后又降至5.7 kg/m3（2020年）。

3 生产建设中的限制性因素

目前，工厂化水产养殖发展迅速，在养殖理论与技术方面已逐渐成熟， 例如循环水养殖系统的更新换代和日益成熟的管理技术、 一系列先进的控制系统等高新技术，但同时也存在诸多问题。

3.1 建造成本和运行成本高昂

工厂化循环水养殖建设和运行需要大量的资金投入，加之其回收时间长、风险大的特点，让大部分养殖企业避而远之。 目前， 河南省只有部分资金充足、技术力量雄厚的生产单位开展，普通养殖户没有大量普及。

3.2 养殖品种差异性缺乏

工厂化循环水养殖成本高昂的特点迫使其只能选择养殖生长周期短、 市场价值高的名特优水产品种，同时也造成了其与其他养殖模式（如池塘养殖）在养殖品种、市场方面的雷同，市场竞争的加剧。

3.3 总体发展水平仍处于初级阶段

河南工厂化循环水养殖目前仍主要以流水养殖和半封闭的循环水养殖为主， 还没有充分实现工厂化，养殖方式产量低、耗能大、效率低，尾水处理成本高， 技术密集型的全封闭的循环水养殖模式占比极少， 推广力度不足。 若以循环水最低养殖密度（59.9 kg/m3）评价标准，河南工厂化循环水养殖还有很大的提升空间。

3.4 发展不平衡

目前，河南工厂化循环水养殖在养殖技术、养殖面积和养殖产量等方面，与沿海省份（如山东、福建）相比还十分落后。

3.5 工厂化生产管理制度标准不健全

工厂化循环水养殖属于工业属性， 更多的是依靠多专业的分工合作，精细化管理需求高。 目前，受限于从业人员专业和素质方面的不足， 工厂化生产还存在着标准体系不完善、标准水平低、标准更新不及时、标准的监督制度和保障不完善等一系列问题。

4 对策

针对存在的诸多问题， 对河南工厂化水产养殖未来的发展提出以下建议和对策。

4.1 发挥科技创新优势，降低成本

目前， 建造成本和运行成本依然是限制工厂化循环水养殖应用的主要因素。 系统设计不合理被认为是工厂化循环水养殖面临的主要问题， 借鉴国外先进经验，优化系统设计，可在一定程度上降低工厂化的建造成本。 能源消耗是造成工厂化养殖运行成本高昂的主要因素；利用新型能源（如地热、太阳能等） 可在一定程度上减少工厂化水产养殖因能量消耗造成的运行成本。

4.2 设置差异化的养殖品种

增加工厂化循环水养殖水产品的绿色认证，增强消费者对工厂化养殖食品安全性的认可度， 开发适合工厂化生产的水产新品牌， 让产品具备更强的市场竞争力，发挥工厂化养殖模式的优势。

4.3 规范和完善标准化管理制度

因水质和机械方面人才队伍的缺乏造成的管理不善是限制工厂化养殖发展的主要因素。因此，需加强相关人才队伍培养，提高从业人员素质，实现多专业的分工合作和精细化管理。

4.4 增加工厂化养殖的附加值

可在现有系统的基础上增加水培系统， 增加工厂化养殖的附加产品； 同时可结合生物絮团技术在饵料方面的应用优势， 减少工厂化水产养殖的饲料成本。 生物水培和生物絮团技术的应用也有利于降低温室效应气体的排放，降低环境污染。