大容量自动投喂系统在青鱼池塘养殖中的应用

杭勇，倪蒙，邹松保，刘梅，周聃，胥晴，原居林*

(1.杭州仁益农业开发有限公司，浙江 杭州 311107；2.浙江省淡水水产研究所，浙江 湖州 313001)

随着人们消费水平的提高，人们对高蛋白、低脂食品的需求越来越大。鱼富含优质蛋白质，营养价值高，很受消费者欢迎。水产养殖是优质蛋白的主要来源。据估计，到2030年，全球2/3的鱼类将由水产养殖提供[1]。我国是水产养殖大国，2020年，全国水产品总产量6 549.02 万t，其中养殖产量5 224.20 万t，占总产量的79.8%[2]，为保障食物安全发挥了重大作用[3]。但我国水产养殖同样面临资源约束大、劳动生产率低等问题[4]。另外，劳动力成本大幅度提高，劳动力老龄化问题持续严峻，平均年龄已超过55周岁。据统计，2020年我国渔业人口已由2016年的1 973.41万人下降到1 720.77万人，累计减少252.64万人，降幅高达12.80%[2]。随着新一轮科技革命的蓬勃发展，现代信息技术为水产养殖自动化、智能化的发展提供了技术支撑。水产养殖精准智能投喂是提高渔业信息化水平、促进渔业高质量发展的关键环节。

饲料是水产养殖生产中的重要投入品，占池塘养殖总成本的70%，饲料投喂是否合理直接影响池塘养殖效果和环境生态效益[5]。传统池塘养殖生产中采用人工投喂，存在随意性大、饲料浪费严重，残余饲料恶化养殖环境、增加病害发生等诸多问题，不但养殖成本增加、效益下降，而且对生态环境产生了极为不良的影响，甚至给人类的健康带来严重的威胁。因此，亟需开展饲料精准投喂技术研究，以保持水产养殖的可持续发展。为提高饲料利用效率，我国水产养殖饲料投喂已逐步从人工投喂过渡到自动投喂[6]。通过设定投喂时间和投喂量，自动投喂在很大程度上减少了养殖的人工成本，但国内使用较多的是单片机控制的小型自动投饵机[7-9]，虽能满足一般用户的需求，但存在投饵机料仓小、投喂效率低、加料频繁等问题，另外，故障率高、可靠性较差等问题也长期存在，不能满足池塘养殖高密度、大容量的要求。因此，本研究以青鱼为研究对象，通过比较大容量自动投喂智能管控系统与传统人工投喂方式下池塘的水质指标、青鱼生长指标、经济效益等方面差异，以期为自动投喂技术研发与优化提供基础数据，并为建立标准化池塘养殖生产技术体系提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于杭州市余杭区仁和街道杭州仁益农业开发有限公司，占地面积80 707 m2。养殖场地理位置优越，水源充足，水质良好，符合渔业生产的要求。池塘东西走向，池深1.6～2.0 m，黏壤土底质，池底平坦且向排水口方向倾斜。独立进排水，进水口与排水口分设在池塘的对角线上。养殖水质符合《渔业水质标准》(GB 11607—1989)的要求。

1.2 自动投喂系统构造

大容量自动投饲系统配备2个3 t料仓、2台下料机、1台4.0 kW高压风机、4套分料出料器、1组输料管道、1套系统控制柜；支持养殖池塘定时、定量、定点投饲作业，最大投饲速度为1.5 t·h-1，系统支持手动、自动、远程控制3种工作模式。系统采用正压风送原理，鼓风机产生高速气流，饲料通过下料机与气流混合，通过输料管输送至各个分料阀，最后经过鸭嘴散料器将饲料投喂至各养殖区(图1)。控制器包含2个部分，一部分为投料机控制盒，控制盒能与投料机的开关电源进行连接，可以实现远程开关及控制。另一部分则为与控制盒的鱼类摄食传感器和水质传感器相连接，能实时读取水体中的溶氧、水温等参数信息，再由控制盒传递到服务器中(图2)。服务器可通过无线网络发送和接收对应的数据，可以在手机APP或网页端查看各池塘自动投喂系统运行情况，能远程操控实施投料工作。

图1 自动投喂系统

图2 自动投喂智能管控系统

1.3 试验设计

选择2个5 336 m2左右的长方形池塘(分别记为1号、2号)作为自动投喂组(AB组)，每天使用大容量自动投喂设备进行自动投喂。选择2个面积相近的池塘(分别记为3号、4号)作为对照组，对照组采用人工投喂(CON组)。

1.4 鱼种放养

养殖试验所用的鱼种为公司自培苗种，规格整齐、体质健壮。鱼种放养前用3%～5%食盐溶液浸泡5～10 min，并于池塘中使用聚维酮碘溶液消毒(表1)。

表1 放养情况

1.5 养殖管理

饲料投喂青鱼养殖用颗粒膨化配合饲料(粗蛋白含量≥35%)为主，粒径2.0～4.0 mm。饲料定点投在距离岸边2 m处，用竹竿和皮条网搭设5 m×6 m的食框区域，试验组每天使用大容量自动投喂设备进行投喂，日投喂2次，日投喂量视情况灵活调整，每次投喂时间为1.5～2.0 h。对照组日投喂2次，日投喂量占鱼体总重的2.0%～5.0%，并根据吃食情况灵活调整，每7 d调整1次。

定期使用微生态制剂保持水体“肥、活、嫩、爽”，高温季节，每周加注新水一次，每次加水约20 cm。坚持每天巡塘，注意观察和记录水质、天气、鱼摄食活动及生长情况，发现问题及时处理。

1.6 指标测定

经过6个月的养殖，每个池塘随机选取50尾青鱼，采用电子天平测量最终体重，并计算成活率和饵料系数，根据价格及产量指标计算产值及利润。

2 结果与分析

2.1 投喂方式对青鱼池塘水质指标的影响

*表示差异达显著水平(P<0.05)。

2.2 投喂方式对青鱼生长、饲料利用及经济效益的影响

不同投喂方式对青鱼生长、产量及饲料利用的影响如表2所示，自动投喂组青鱼成活率提高到95.4%～96.0%；自动投喂组青鱼规格(5.8～6.1 kg)高于人工投喂组(5.0～5.1 kg)；自动投喂组667 m2产量(2 088～2 196 kg)高于人工投喂组(1 800～1 836 kg)；自动投喂组667 m2产值(35 855～37 947 元)也高于人工投喂组(29 905～30 569 元)。饲料利用方面，自动投喂组平均饲料使用比人工投喂组高294 kg，但自动投喂组饲料系数(1.60～1.63)低于人工投喂组(1.80～1.81)。

表2 不同投喂方式青鱼产量、产值及饲料利用情况

不同投喂方式的青鱼成本及经济效益如表3所示，每667 m2自动投喂组青鱼人工成本比人工投喂组低2 400元，自动投喂组平均饲料成本比人工投喂组高2 932.2元，其他成本比人工投喂组高500元，自动投喂组总成本比人工投喂组高1 032.2元，自动投喂组利润比人工投喂组高5 631.5元。

表3 不同投喂方式青鱼成本及经济效益情况

3 讨论

3.1 自动投喂可在一定程度上改善养殖池塘水质

3.2 自动投喂可通过提高饲料利用率增加经济效益

在水产养殖中实现精准投料的关键是在一定时间内提供适量的饲料，以满足养殖鱼类特定生长速率的营养需求。如果无法适应鱼类的摄食需求，可能会出现摄食不足或过量的问题。投喂不足会影响鱼的生长速度，而过度投喂不仅会导致饲料浪费，增加养殖成本[12]，而且在更大程度上决定着水产养殖的经济效益[13-14]。另外，自动投喂可降低养殖场工人的数量，对于解决当下养殖劳动力老龄化，养殖人口急剧下降等问题具有重要作用。

4 结论与展望

本研究采用了大容量自动投喂系统开展青鱼自动投喂，与传统投喂方法相比，自动投喂更有利于池塘水质控制，提高饲料利用效率及生产效率，降低人力、饲料和环境成本，实现水产养殖投喂的精准化和智能化。但对于水下感知和视频监控联合分析还存在多源数据采集的复杂性和不完整性等问题。未来的研究应进一步解决所遇到的问题，接入鱼类生长数字模型，根据鱼群当下生长周期及近期表现，动态调节后一次的投喂参数，实现更精准地基于鱼类投料需求的自动投喂，并将研究模型应用到实际生产中，提高养殖经济效益和生态效益。