摘 要:工厂化循环水养殖具有节约水土资源、养殖密度高、生产控制能力强、自动化程度高以及生态绿色环保等优点,是现阶段我国养殖产业主推的绿色养殖模式之一。文章对凡纳滨对虾工厂化养殖模式的内涵、国内外发展历程和水平等进行了概述,通过调研分析上海实施工厂化养虾的典型案例,发现目前上海地区工厂化养虾存在前期投资较大、运营成本较高、技术支撑体系不够完备、技术和管理类复合型人才缺乏、市场不稳定等瓶颈问题,并提出了加大政府扶持力度、加强基础应用研究、开展技术培训指导、重视品牌战略建设等切实可行的对策和建议,可为上海工厂化养虾的进一步发展和推广提供参考。
关键词:凡纳滨对虾;工厂化养殖;循环水养殖;生物絮团技术;绿色水产养殖
凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)隶属于对虾科、滨对虾属,因其壳薄体肥、肉质鲜美、营养丰富而深受国内外广大民众喜爱,具有较高的养殖经济价值。我国是世界第一养虾大国 [1],凡纳滨对虾是中国虾类养殖的主要对象,其产量已占中国所有养殖虾类总产量的80% [2]。
目前,上海地区凡纳滨对虾养殖以露天池塘养殖和温室池塘养殖为主,但随着养殖规模的快速发展,传统养殖方式缺点日益凸显。第一,大量富营养物质排放在就近的水域,严重影响了周边环境,也造成养殖水体自身的交叉污染;第二,病害暴发蔓延依然是凡纳滨对虾养殖生产面临的首要问题;第三,随着上海城镇化进程的不断加快,鱼塘复垦、退渔还耕等政策的实施,导致水产养殖土地资源日趋紧张,淡水养殖面积从2003年的4.5万hm2逐渐减少到目前的不足1.4万hm2;第四,人工成本在虾类养殖总投入中的占比越来越高,且养殖工已呈老龄化的趋势。在这样的新形势下,探索发展清洁、安全、节约、高效的工厂化养虾模式势在必行。工厂化循环水养殖具有节约水土资源、养殖密度高、生产控制能力强、自动化程度高以及生态绿色环保等优点。因此,工厂化养虾以一种节水节地、降低生产成本、实现自动控制、提前预警病害、绿色高效生产 [1]的“新农业”养殖模式而受到高度关注。但由于工厂化养虾投资大、风险高、技术支撑体系不够成熟、专业人才缺乏、市场不稳定等因素,该模式在上海的推广应用覆盖面仍然有限,尤其在当前上海提倡都市现代绿色渔业发展的大背景下,尚未形成现代渔业发展的主流模式。为此,课题组走访调研了已实施工厂化养虾的上海盒马农业科技有限公司、上海城市电力发展有限公司、上海润静果蔬专业合作社、上海亭丰果蔬种植专业合作社等地,分析目前上海工厂化养虾存在的瓶颈问题,并通过咨询相关专家提出对策和建议,以期为上海地区进一步发展和推广工厂化养虾提供参考。
1 工厂化养虾的内涵及其发展历程和 水平
工厂化养虾是一种以工厂化的形式组织生产的现代化水产养殖模式。该模式依托一定的养殖工程和水处理设施和设备,在生产中运用机械、电气、化学、生物及自动化等现代化措施,维持池内水质、水温、水流、溶解氧、光照及饲料等各方面的生态环境,能为对虾创造一个高密度集约化并适宜生长的条件,实现高产、高效养殖的目的。
从发展历程看,工厂化养虾起源于工厂化养鱼,20世纪90年代中期,工厂化养虾设施是根据对虾生活特性由工厂化养鱼设施改造而成的。比较有代表性的有美国得克萨斯海洋科学研究所的跑道式养虾系统、台湾对虾试验所台南分所的室内自动化养虾系统等 [1,3-5]。20世纪90年代末到21世纪初,工厂化养虾进入快速发展阶段 [1],由于新技术的应用,工厂化养虾又有了新的模式,比较具有代表性的系统有美国的三阶段对虾养殖系统、虾-藻类-贝养殖系统、南得克萨斯Sauz牧场的基于人工湿地的养虾系统等 [1,3,6-7]。2005年以后,工厂化养虾进入平稳发展阶段 [1],更加注重有益菌和藻的利用,单位产量和存活率都大幅提高。如美国墨西哥湾海岸研究实验室的基于生物絮凝的对虾养殖系统、美国德克萨斯农作物生命研究所海水养殖实验室的基于菌藻共生的对虾养殖系统等 [1,3,8]。我国工厂化养虾始于1999年,广西北海地区首先利用对虾育苗池和珍珠养殖池养殖凡纳滨对虾,取得了较高的养殖产量。2000年以后,随着鲆鲽类养殖利润的下降,对虾工厂化养殖在东部沿海地区开始大量发展起来,养殖模式以塑料大棚+水泥池的流水养殖为主 [9],采用封闭式循环水养殖模式的较少 [10]。目前,国内工厂化养虾面积已超过800万m3,主要分布在山东、河北、天津、江苏、辽宁等地,上海地区总体规模较小,主要分布在金山、崇明、青浦、奉贤等区。
从研究进展看,国外工厂化养虾已经将信息感知、模型构建、自动化装备结合起来,实现了以预报、预测技术为基础,结合运行过程状态反馈的典型养殖生产过程的精准化控制,大大提高了养殖过程的智能化水平 [1],并且朝着大型化、高科技化方向发展。例如,英国渔业环境与对虾养殖科学中心建立了生物群生态自适应模型;丹麦、挪威等研究机构制定了精确投喂模型;美国YSI、HACH、In-Situ和德国WTW等公司在水质在线监控技术方面开发的基于荧光淬灭效应的溶解氧传感器已广泛应用于环境监测、污水处理和设施对虾养殖环境调控,技术已较成熟 [1]。国内在设施对虾养殖智能精准装备系统研究领域也已经开展了相关的基础研究和单项技术研究,取得了一定的积累,部分成果已在生产中得到应用。如刘晓蒙等 [11]提出,工厂化水产养殖循环水处理系统一般由固液分离、气浮一体化处理、生物滤池和消毒等设备组成;刘雨青等 [12]设计了一套以西门子S7—200为核心的PLC控制系统,该系统自动化程度高,运行过程平稳、安全,便于维护保养;姜辉等 [13]研制了一种不借助任何外在驱动装置,在养殖过程中提前处理并去除固态颗粒的自动排水排污系统,适用于国内大多数工厂化养殖设施。但总体而言,国内研究技术融合和集成尚显不足,系统和装备成熟度有待提升 [1],仍存在较大的研究空间。
2 上海凡纳滨对虾工厂化养殖典型案例 分析
上海地区的工厂化养殖起步于20世纪80、90年代,最初主要由科研机构和高校建设,多用于科学研究试验,在生产领域应用较少 [14]。随着人们对水产品需求的不断增加以及养殖技术的进步,近年来,上海逐渐兴起了工厂化养殖热潮。据《2023年中国渔业统计年鉴》统计,截至2022年,上海工厂化养殖面积达30 352 m2,养殖产品年产量为30 t。凡纳滨对虾是上海工厂化养殖的主要品种之一。主要养殖方式是采用采光保温大棚+室内水泥池或帆布池,并配备沉淀、消毒、调盐、控温、增氧等设施,进行循环水养殖,1年可养殖3~4茬,尤其是秋冬季可以获得较高的养殖收益,盈利点主要是高密度养殖。课题组实地走访了目前上海实施工厂化养虾模式成效较为显著的4家经营主体,其中崇明区2家、金山区2家,案例的基本情况汇总见表1。
2021年盒马注资5 000万元成立了上海盒马农业科技有限公司,落地崇明,专注于凡纳滨对虾的工厂化养殖,这是盒马进军养殖业,探索数字化、工厂化、规模化养殖的第1个项目,也是零售行业中首个运用生物技术自主养殖活鲜的探路者,打造了活虾品类产、配、销全链路的闭环模式。同年,崇明基地一期项目设计完成并开工建设,该工厂一期投入5 000万元,建设面积为4 200 m2。2021年至2022年,崇明基地逐渐步入正轨,技术团队逐步壮大,养殖基地采用“生物絮团技术”和“人工湿地技术”相结合的技术路线,养殖过程中不使用抗生素,且全链路可控。养殖用水环保,实现车间内部循环使用,部分排放的养殖尾水经过人工湿地技术处理后回收利用,耗水量是传统流水养殖模式的1/10。此外,该项目采用空气源热泵机组供热的方式使养殖水温控制在适宜凡纳滨对虾生长的28~30 ℃,打破了季节、气温和地域的影响,1年养殖4茬,可实现全年稳定供应,年产量为60 t。在工厂化养殖环境中养出的虾,比普通虾个头更大、口感更鲜甜、虾壳更薄、出肉率高出2%~3%,并且获得了无抗认证,自创了“盒田虾”品牌。通过数字化赋能、自动化投入,破解了活鲜虾从养殖、运输到销售环节的养殖成活率低、运输和暂养损耗高、持续稳定供应差等行业痛点难题。但近期了解到盒马已停运崇明基地,并解散了相关团队,退出水产养殖行业。
上海城市电力发展有限公司成立于2016年,2018年认证推进渔光互补项目,落地崇明陈家镇璞叶小镇养殖基地,占地面积226.04 hm2。基地塘埂上是光伏板,光伏板下进行水产养殖。光伏大棚的光伏组件和PC板(透光板)既可以空中发电,又可以反季节养殖,主要养殖的是加州鲈鱼和凡纳滨对虾,加州鲈养殖面积将近66.67 hm2,凡纳滨对虾养殖面积约20 hm2。基地于2021年完成技术升级改造,做到养殖过程、产品品质、水质监测等相关数据实现全动态管理。2022年底落成投产的现代名优绿色繁育养殖基地,包括5口科研塘(共计面积5.57 hm2)、9口种源塘(共计3.33 hm2)以及7口标粗塘。2023年6月基地开始在孵化车间的水泥池进行工厂化养虾,水泥养殖池长2 m、宽2 m,水深1.3 m,共60口,全程采用数字化室内循环水产养殖系统对水质进行处理,养殖密度为500尾/m2,养殖周期为70 d,实现全年适宜温度和高效且稳定的产量,不受季节变化、地理位置、气候和环境的影响。水质监测预警系统、自动投料系统、生物尾水处理系统等智能系统的应用实现了养殖工厂的远程化、自动化管理。
上海润静果蔬专业合作社于2020年开始采用陆基帆布圆池养殖凡纳滨对虾,合作社自筹资金进行虾-菜共生系统的研究试验,经设计及小试、中试、模块批试,自创了一套“种养结合零排放”的凡纳滨对虾养殖模式,经过3次系统及设备的升级换代,目前拥有一个由36口直径6 m的帆布池组成的循环水模块,标准配置可以养殖100万尾虾苗,前期投入成本较高,共计投入约600万元。养殖尾水作为蔬菜种植的水溶肥,通过灌溉水泵进入蔬菜大棚的喷灌系统,经干湿分离出来的虾粪,经检测属优质有机肥,亦可用作肥料,从而做到零排放。从开始对生物絮团各种参数的把控、调节不专业,到技术人才的加入,使技术不断稳定成熟 [15]。近3年来,虽然因疫情影响了各项试验、产品销售的节奏,但总体工厂化养殖凡纳滨对虾还是成功的,养出的对虾无抗菌素,无激素,无农残,平均销售价格为50元/kg,近3年经济效益基本持平。
上海亭丰果蔬种植专业合作社于2019开始采用陆基帆布圆池养殖凡纳滨对虾,养殖面积共计6 667 m2,有98口直径7 m的圆筒形帆布池,初期投资600多万元。2019—2021年期间,凡纳滨对虾病害频发、成活率低,尤其是在养殖中期对虾体长在7~8 cm时,往往遭遇养殖失败,导致连年亏损。该合作社总结失败经验,不断提升养殖技术,自2022年开始扭亏为盈,取得良好的养殖成效,达到16 kg/m2的产量,平均每口池产虾150 kg左右,饲料系数在0.9~1.0,并且养殖成本冬天控制在26元/kg以内,夏天控制在22元/kg以内。目前该合作社一年养殖3茬虾,虾苗投放时间分别是1月底、6月底和11月底,投放的虾苗一般为P5仔虾,养殖周期在100 d左右,出售的虾规格在60~80尾/kg。
调研结果显示,调研对象均采用生物絮团技术(biofloc technology,BFT),即通过调控养殖池中的微生物组成,利用微生物调控水质的新型对虾养殖模式。生物絮团可有效转化系统中的氨氮、亚硝酸盐氮,微生物体蛋白质还可以作为营养物质被对虾摄食,实现饲料营养的重复利用,提高饲料利用率。综合运用营养强化、环境优化、清洁养殖、病害综合防治等技术,可在一定程度上解决虾类养殖污染环境、病害频发、资源锐减等问题 [1],符合我国人多耕地少、水资源紧缺的基本国情,也符合当前国家提出的循环经济、节能减排、转变经济增长方式的战略需求 [16]。但是,在实际养殖生产过程中受产业政策、经济实力、养殖技术、管理机制、人员团队、市场需求等不确定因素的影响,工厂化养虾充满挑战和机遇。
3 上海凡纳滨对虾工厂化养殖发展的 瓶颈
3.1 投资和运营成本较高
工厂化养殖车间的构建由养虾池、保温大棚、水质处理设备、增氧设备、控温设备、水质监测与自动控制设备等组成。与传统养虾模式相比,基础设施设备投入较高,产业启动困难。如调研中的盒马,前期总投资高达5 000万元,尽管养殖经济效益显著,但高额的前期投资回收周期较长,容易出现资金链中断的问题,使很多养殖户对工厂化养殖望而却步。工厂化养殖设备运行成本较高,特别是冬天用于加热的电费成本过高,且无法享受农业生产的优惠价。车轩等 [17]基于157家养殖企业的调研结果显示,工厂化养殖的单产能耗为7.76 kW·h/kg,约为池塘养殖单产能耗( 1.35 kW·h/kg)的6倍,因而大大降低了产品的市场竞争力。
3.2 技术支撑体系不够完备
我国工厂化养殖设施设备的标准化和自动化程度较低,尤其是水质处理系统,这是工厂化养虾的核心问题,要从水质沉淀、过滤、消毒杀菌、培水到养殖水体的排污、净化、再利用的循环过程的各个环节加以改善,精准管控是实现智能化养殖生产、现代化渔业管理的基础。现有工厂化养殖企业生产管理技术很难满足集约、高效、绿色的产业发展需求,已成为制约我国养殖产业发展的关键技术瓶颈。另外,工厂化养虾是在小水体中进行高密度饲养,对饲料投喂和病害防控要求很高 [2],合理的养殖密度、精准投喂和有效病害防控仍是工厂化养殖面临的重要问题,一旦发生病害,将全军覆没,如2022年我国多地暴发了对虾高致病性弧菌,主要是由于虾苗携带病菌引起的;2023年上半年养殖对虾病害尤为严重,“玻璃苗”检出率高,导致大面积死虾,养殖户亏损较大。
3.3 技术和管理类复合型人才缺乏
凡纳滨对虾工厂化养殖具有半农业、半工业的特点,工厂化设施系统的复杂性和专业性,使之对经营者要求较高,是技术和劳动双密集型的产业。除了掌握对虾养殖技术以外,还要精通设施工程、电器自控、环境工程,甚至经济管理等新技术才能实现监控管理和精细化管理,上海目前符合技术要求的复合型农业科技和推广人才较少。调研中也发现,实施工厂化养虾的合作社大多在开始时从事传统养虾,能保证配套设备使用并安全运转的实践经验较少,大多边摸索边养殖,用传统养殖设施的管理思路运作工厂化设施,因此难以使设施系统体现工业化的生产效能。
3.4 市场不稳定,经济效益不显著
据《2023年中国渔业统计年鉴》统计,2022年福建、山东、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江等地在农村经济不断壮大的推动下,依托丰富的水资源和科技优势,工厂化养殖快速发展,尤其是江苏“小棚虾模式”的大量复制,使得产能过剩,5—6月对虾集中大量上市,在一定程度上对上海市场造成冲击,加剧制约了对虾养殖生产效益的提高。2023年上半年,受进口鱼粉价格上涨的影响,国内水产饲料价格持续上涨,加之上海对虾市场行情疲软,凡纳滨对虾(60尾/kg)塘头收购价约为36元/kg,接近养殖成本,因此养殖户资金回收压力较大。再加上中国加入WTO后,市场准入、关税减让、非关税壁垒的取消,国外价廉质优的虾也进入国内市场,如国外冷冻对虾从2017年进口3.5万t飙升至今年的近100万t,造成国内冷冻对虾库存过多,竞争更加激烈。
4 上海地区凡纳滨对虾工厂化养殖发展的对策建议
2019年初,农业农村部等十部委联合发布的《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》提出,水产养殖绿色发展将是我国今后水产养殖业的发展方向,要大力推进工厂化循环水、养殖尾水等环保设施设备的研发和推广应用。循环水养殖是养殖产业主推的绿色养殖模式之一 [18]。为更好地推动上海工厂化养虾产业的发展,促进对虾养殖业的可持续发展,现提出如下 建议。
4.1 加大政府扶持力度,科学分析项目可行性
南美白对虾工厂化养殖是高投入、高技术、高风险的产业 [2],其综合成本在可预见的将来并不会有根本性的降低,但该类养殖方式又是今后发展的方向,并承担了一定的社会责任。建议政府及农业、水产等相关部门发挥宏观引导和调控作用,制定落实符合上海地方自然条件、经济条件、消费偏好的工厂化养殖发展规划 [14],既要制定出具体的扶持政策,利用财政杠杆的功能,将工厂化养殖设施建设与都市绿色建设项目、农机补贴等政策相结合,实施免税减税政策、贷款优惠政策、土地审批政策、农业用电优惠政策,完善农村金融服务体系和农业保险制度;又要从长远的角度出发,在全市范围内对工厂化养殖进行全面布局,抓好示范基地建设,将科研单位、大专院校、行业协会、专业合作经济组织的力量聚集起来,通过“产学研”合作,积极开展该模式的示范推广 [15]。同时,利用政府特有的优势和平台建立多元化工厂化养殖投资、融资渠道,吸引国内外资金投入到工厂化养殖的研究和发展中去,为本市工厂化养殖提供强有力的资金支持。养殖企业要根据自身条件和自然优势,做好市场调研、生产成本及经济效益分析和经营风险分析 [2],采取合理的技术路线,对养殖设施系统和开发基地等进行科学可行性分析,防止盲目跟风发展。
4.2 加强基础应用研究,提升技术支撑体系
建议上海水产养殖方面的特色院校和科研机构,通过引进国内外先进的工厂化养殖系统设备和关键技术 [14],结合本土工厂化养殖技术的发展进行借鉴创新,根据凡纳滨对虾的生长发育特征、生活习性、环境需求、营养需求和行为学等特征,全面研究对虾在工厂化养殖过程中的生长规律,探讨工厂化养虾模式构建等方面的基础理论与应用研究;加快养殖用水综合处理技术研究、增加新型饲料的研发投入和病害防控措施,降低对虾应激与胁迫反应,摸索出科学合理的水质调控参数模型,建立科学规范的养殖流程和操作守则,推动工厂化养虾的学科和生产应用水平的提高。同时,通过构建智能化工厂化对虾养殖系统,串联各养殖环节,自动监控养殖参数,实现节水节地,降低人工投入,精准自动控制,提前预警病害,绿色高效养殖。
4.3 开展技术培训指导,培育养殖技术人才
建议由渔业、育种、生物学、化学、环境科学、建筑工程、病害防治、机电等方面的专家组成工厂化养殖技术服务团,定期下乡为养殖户现场指导传授工厂化养殖技术;同时,可通过开展专家讲座、编写统一教材、现场演示等形式,加大对技术骨干人员的培训,宣传工厂化的相关技术和解决养殖过程中遇到的问题。依托科技入户公共服务平台,积极构建“技术专家+核心示范户+示范区+辐射户”的推广模式,提高技术的到位率和普及率 [15]。除此以外,也可以向山东、湖南、湖北等省学习经验,加强技术交流和合作,取长补短,实现跨越式发展。
4.4 重视品牌战略建设,拓宽消费市场渠道
养殖企业和合作社应形成打造产品品牌的理念,树立品牌意识,提高产品质量,提升知名度,增加附加值。实践证明,虽然创建水产品品牌难度较大,但一旦形成并有一定知名度后,将会给企业带来巨大的竞争优势,上海市场上的“沪宝”大闸蟹、“大泖”黄浦江大闸蟹、崇明清水蟹和盒马的“盒田虾”等就是典型的例子。品牌化不仅能带来经济利益,还能带动其他产业产生较高的社会效益。同时,可以推进工厂化养虾与乡村旅游、农业科普、乡村文化、健康养生等产业深度融合,打造多元化商业模式,吸引消费者前来参观、购物 [15]。另外,可借助微信公众号、抖音直播、团购等销售平台,拓宽线上线下相结合的销售渠道,实现农民稳步增收。
5 前景展望
工厂化养殖模式具有养殖周期短、节约水土资源、生产控制能力强、不受季节变化及地域的限制、营养物质转化率高、水产品质量好、生态环保等优点,可以避免靠天吃饭,弥补养殖用地面积减少的问题,并且在很大程度上提高了养殖的集约化程度,代表了现代渔业的发展方向。工厂化养虾相较于其他养殖品种,因其饲料系数低,养殖前景广阔,可在土地资源紧张的城郊或活虾供应稀缺的内陆及北方地区重点发展,充分发挥水产养殖业健康可持续发展的潜力。未来在发展工厂化养虾方面,可进一步加强渔业智能化、数字渔业或无人养殖场等方面研究。
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Development bottleneck and suggestion of industrial
aquaculture
model of Litopenaeus vannamei in Shanghai area
ZHU Yan, REN Wenling, JIN Qin, LIU Xiaodong,
HUANG Wei,ZHU Jianming, SHI Yonghai
(Shanghai Fisheries Research Institute, Shanghai Fisheries
Technical Extension Station, Shanghai 200433, China)
Abstract: Under the continuous advocacy of the national green development of aquaculture, "industrial "recirculating aquaculture is one of main green farming models promoted by the aquaculture industry. The industrial culture model has the advantages of saving water and soil resources, high stocking density, strong production "control ability, high degree of automation, and ecological green environmental protection. This paper briefly "expounded the connotation, development history, and level of the industrial farming model of Litopenaeus "vannamei in China and abroad. Through investigation and analysis of typical cases of the implementation of "industrial shrimp farming in Shanghai, it was found that there were current bottlenecks such as large initial "investment, high operating costs, incomplete technical support system, lack of multi-talents in technology and management, and market instability. In order to provide scientific reference for the further development and "popularization of industrial shrimp farming in Shanghai, this paper put forward feasible countermeasures and "suggestions from the aspects of increasing government support, strengthening basic application research, carrying out technical training and guidance, and attaching importance to brand strategy construction.
Key words:" Litopenaeus vannamei; industrial aquaculture of shrimp; recirculating aquaculture; biofloc technology; green aquaculture