图/ 中科院海洋所实验海洋生物学重点实验室
“从一开始连续2茬单产24斤/m3，到现在2800m3的养殖水体已经连续6茬成功养殖南美白对虾，而且一年可养8茬，循环水养虾不仅仅高产还稳产！”孙建明说道。
中国水产养殖业一直都是朝阳产业，养殖产量年年勇创新高，但是可使用养殖面积却在逐年减少，加上环境保护压力加大，发展可持续的高密度与高效率的设施养殖是中国水产养殖业发展的必经之路。
据悉，中国科学院海洋研究所近期在对虾封闭循环水养殖技术取得新突破，水产前沿采访了项目负责人中科院海洋所实验海洋生物学重点实验室孙建明研究员，希望了解他们在循环水养虾的工作进展，以及未来循环水养殖发展前景。
中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室孙建明研究员
研究成果与工作进展
水产前沿：您好！孙老师，听闻您研究的对虾全封闭循环水养殖技术取得了新突破，能介绍一下现在所取得养殖成果吗？
孙建明：循环水养殖是我们研究团队的主要工作之一。在凡纳滨对虾循环水养殖工艺技术与设备研发方面我们进行了大量的科研和实践探索。继2017-2018年对闲置海参育苗室进行改造为循环水养殖凡纳滨对虾以来，团队连续攻克了矩形养殖池高效集污、死虾及虾壳自动收集、生物滤器量化设计、变流式养殖和间歇式回水工艺等难题与关键技术。通过工艺技术与设备的创制和流程再造，2018年成功实现了凡纳滨对虾的规模化全封闭循环水养殖，经连续2茬单产24斤/m3以上后，分别通过了由中国科学院沈阳分院和辽宁省水产学会组织的两次现场验收。2019-2020年团队不断进行技术、设备、工艺的升级，在国内首次创建了规模化的封闭循环水清水高密度养虾模式，推广示范循环水养殖系统8套，养殖水体2800m3，已经连续成功养殖南美白对虾6茬。
水产前沿：在循环水养虾这方面您目前所作的工作有哪些？
孙建明：我们已经取得和正在进行的研究与成果，目前已经系列化，主要涵盖以下四个方面：
（1）循环水养虾系统工艺、设备优化与构建
开展水力模型模拟与现场试验研究，优化各类型养虾池结构和水动力参数，达到高效集污和养殖的目的；优化循环水养殖各个关键环节的控制参数，研发带有自控功能的各种循环水养殖设备，最优化配置循环水养殖设备，如循环泵、微滤机、生物氧化塔、泡沫分离器、增氧消毒、pH调节等设施设备。
（2）新型无小梁中空膜太阳能水产专用温室的研发与构建
利用水产温室内热空气升温养殖用水，研发了气/水热量交换的工艺与设备，在养殖水升温的同时降低养殖车间的室温，同时脱除养殖水中的CO2。
（3）循环水养殖车间耗能设备的智能化与节能技术的研发与构建
研发适于高效养殖和节能减排的各种设备的控制工艺；构建循环水养殖系统智能控制系统。
（4）基于循环水养殖的水产养殖管理机器人研发与应用
循环水养殖系统中的南美白对虾
一年养8茬，高效又节能
水产前沿：您所设计的对虾全封闭循环水养殖系统的工艺流程是怎样的？
孙建明：如下图所示。
对虾全封闭循环水养殖系统的工艺流程
水产前沿：你们自主研发的全封闭式循环水系统较市面上的传统循环水系统存在哪些差异，有何特色优势？
孙建明：差异在于我们先找出了鱼和虾循环水养殖的不同点和关键技术；再设计了拥有回水防虾逃离和死虾、虾壳、污物收集技术与装置，在防止活虾逃离的前提下，系统能自动收集死虾和虾壳，防止回水口堵塞；另外，我们的系统拥有养殖回水间歇式大流量回水技术与设备，排污效率大大提高；根据不同养殖阶段和养殖水的浊度采用变流式循环水模式，水处理效率高；利用浊度变化控制水质，控制反应快，效率高，水质稳定；耗能设备智能化管控，节能，延长设备寿命；采用太阳能升温为主，电能加热为辅，养殖过程节约能源。
特色优势就是节能，充分利用太阳能和减少设备非必要耗能；养殖效率高，单产24斤/m3以上，一年可养殖8茬对虾；稳定性能好，养殖成功率高；养殖过程不使用任何动保和微生态制剂产品，降低了养殖生产成本；清水养虾，有利于观察和管理；虾的品质高；养殖成本低；智能化程度高，操作简单，消耗劳动力少。
海水淡水都可稳定产出
水产前沿：这一整套系统的投资成本和养殖成本在多少？
孙建明：包含养殖车间厂房、PP材质养殖池和养殖设备，估算2500-3500元/m3。投资成本与规模有关，规模越大单位水体的投资越小；养殖成本在13-15元/斤。
水产前沿：系统的稳定性如何？在日常使用系统过程中需要注意什么问题？
孙建明：泛指的稳定性应该从二个方面理解，一方面是设备运行的稳定性，另一方面是系统的养殖生产稳定性。设备稳定性方面，我们研发的单体设备已经运行了十年以上，当然随着技术的不断升级，单体设备也在不断更新；成套系统方面，较早的循环水养鱼系统目前已经运行了8年，现在还在使用，循环水养虾成套系统自2017年到现在已经运行了3年多，经过3年多的研究工作，不断升级，目前已趋于完善。在养殖稳定性方面，循环水养鱼系统单产160-200斤/m3已成为常态，循环水养虾系统已经取得了连续6茬养殖成功。
水产前沿：对虾养殖需要一定的盐度，这套系统在内陆地区进行对虾淡水养殖可行吗？
孙建明：南美白虾是我国对虾养殖的重要种类，其适应盐度的范围广，能在盐度0.5‰-35‰的水域中生长，经淡化后能在淡水中生长。随着南美白虾淡化养殖技术的成熟和推广，淡化养殖已成为我国南美白虾养殖的主要模式之一。
我们最初的循环水南美白对虾养殖取得成功是在海水（22‰-30‰）条件下取得的成果，成果取得后（2018年末），内陆一些养殖企业不断与我们探讨淡水循环水养虾事宜。由于循环水养殖模式设备投资大，没有较高的单产和养殖效率，其投资回报率难以保证，而目前已有资料还没见到淡水循环水南美白对虾养殖成功报道，淡水养殖南美白对虾能不能获得较高的单产还是个未知数，因此我们告诫养殖企业在没有开展这方面研究之前，慎重投资。
由于内陆地区对于淡水循环水养殖南美白对虾有较大的需求，为此我们团队于2019年中旬开展了淡化循环水养殖南美白对虾的试验，实验结果表明，当盐度降到5‰以下时，养殖的南美白对虾发生大量死亡，死亡率达到50%以上，单产受到了严重影响；盐度在7‰以上时南美白对虾生长正常。因此可以得出这样的结论，在内陆地区将养殖水的盐度调至7‰以上，这套系统是可以开展淡化南美白对虾养殖的。
水产前沿：循环水养殖的核心在水处理单元上，用来处理养殖南美对虾带有盐度的水有哪些需要注意的地方？
孙建明：利用这套系统进行淡化南美白对虾循环水养殖，在水处理工艺上与海水养殖没有太多的不同，但需要注意的一是对虾标苗期间要逐步将盐度降下来，但不能低于7‰；二是养殖水的配置要精准，混合均匀，尽量减小盐度波动。
循环水养虾难点是做好排污
水产前沿：工厂化循环水养殖技术在我国发展已比较成熟，但养鱼居多，用来养虾存在哪些技术难题，您是如何解决的？
孙建明：在循环水养殖的系统中，在回水口处加设防止鱼虾逃逸的防逃网是一般常识。对虾同鱼的循环水养殖相比，有其独有的特点：一是在养殖过程中对虾每天会大量脱壳，防逃网的设置带来了虾壳严重堵塞回水口的问题，使得养殖水无法循环，如何能及时与方便地将虾壳、死虾和污物排出，是循环水养虾的难点，也是养殖能否成功的关键技术；二是对虾养殖过程中饲料投喂比例较高，鱼的投喂比例通常在生物量的0.7%-1.5%，虾的投喂比例则在生物量的3%-7%，约是同等养鱼生物量的4倍，水处理系统负载较高；三是对虾个体较小，所需水流速度要小，水流小不利于污物聚集和排污。
针对上述问题，我们一是采用改堵为疏的策略，研发、设计了“虾壳、死虾和污物排除技术与设备”，其原理为将回水口设为长条缝形，缝口宽度可以根据养殖池内虾体大小进行调整，使得虾壳和死虾可以通过，而绝大多数活虾不能通过，集污框和防虾逃逸网则设置在养殖水的表层，在水表层收集虾壳和死虾，随水流上来的小于缝隙的虾滞留于防虾逃逸网内，可定时捞回养殖池；二是研发了“具有浊度检测功能微滤机”和“生物氧化塔的量化技术与设计”，提高了系统的颗粒物去除和生物氧化能力；三是研发了“利用水动力学模型集污技术与装置”、“间歇式回水技术与设备”和“变流式循环水养殖技术与设备”，利用回水和入水的速度变化提高集污和排污能力。
水产前沿：对虾养殖的病害（弧菌、孢子虫等）是一个大问题，在循环水高密度养殖的情况下如何做好病害防控？
孙建明：在循环水高密度养殖的情况下，对虾养殖的病害重在防控，需要做好以下几点——
把好虾苗关，购买无特定病原的虾苗；把好水源关，养殖用水需要经过消毒后才能使用；把好饲料关，选择优质配合饲料和无对虾特定病原的生物饵料，饲料保存条件要符合食品储存的要求，最好放置于冷库内；把好管理关，养殖车间要与外界隔绝，防止人员将病原带入；养殖器材专用，定期消毒；及时清扫池台和过道上掉落的饲料。
水产前沿：一名养殖新手，如果想要投资工厂化循环水对虾养殖，您有什么建议？
孙建明：学习好对虾养殖的基本知识；弄清循环水养殖原理与养殖工艺，以及它与传统养殖和絮团养殖的根本区别，不能将各种技术混用；充分调研，选择有实战经验和成功案例团队进行设计和指导；严格按照操作规程操作；杜绝向系统内乱投碳源和各种生物安保制品行为。特殊情况需要时，要请教有循环水养虾经验的专家；时刻保持养殖池内水的清澈；定时保养和维护养殖设备。
水产前沿：工厂循环水养殖目前受水处理成本的压力，仍以流水养殖、半封闭循环水养殖为主，真正意义上的全封闭循环水养殖企业较少，您是怎么看待这个问题的？
孙建明：由于目前我国循环水养虾成功案例较少，所以大家对其养殖成本的高低了解不多。
如果与池塘养殖相比，表面上看其养殖成本较高，但综合养殖成功率、养殖季节限制、养殖地域限制、养殖效率、占地面积、环保和食品安全等各方面来看，情况就不那么悲观了，可以说各有优势，互相不能取代；如果与小棚养虾相比，据我们了解其养殖成本并不高。从用电方面看，小棚养虾每1000立方养殖水体需要的鼓风机功率在15-22kW，基本与循环水养虾耗电持平；在小棚养虾过程中需要投加各种生物安保产品和微生态制剂，其费用也不低，而循环水养虾则不需要；小棚冬季养虾，在养殖成功的情况下，养殖水升温费用为4-5元/斤，循环水养虾养殖水升温费用仅为1-2元/斤；此外循环水养虾还有尾水处理、水产品安全和虾品质高等优势。
水产前沿：限制工厂化循环水发展的问题之一在于前期基础设施投入成本大，您认为该如何降低成本？
孙建明：大家普遍认为循环水养虾基础设施投入大和养殖生产运行成本高，这是限制工厂化循环水发展的问题。投资大不是问题，问题是投资回报率如何？解决循环水养虾的投资大和回报率应从以下几方面入手，仅是一家之言。
事前充分调研和论证，做好初步设计，不匆忙上马，杜绝工艺反复变化与修改、设施改变、设备追加和工程返工；循环水养虾的工艺参数要量化，设备配置要精准，不能小马拉大车，也不能大马拉小车；在养殖过程中提高养殖系统的利用率。
有几个可以提高系统利用率的建议：开展全年养殖生产；选择养殖周期短的品系；充分发挥系统的养殖容量；养殖厂的养殖系统大小搭配合理，小苗在小系统，中苗在中系统，大苗在大系统；实行多段式养殖，缩短养成阶段的养殖周期；养成系统达到养殖容量后，不一次收虾，每天收获与投饲量相同重量的虾，延长收获期10-15天。
水产前沿：水产工业化养殖近年来呼声越来越高，但是真正落地的实践却很少，您是如何看待这一现象？
孙建明：主要是成功案例太少，大家都在观望。需要优秀的案例示范与引导，榜样的力量是无穷的。
水产前沿：在水产养殖业转型升级的路上，您认为未来我国的工业化循环水养殖该如何发展？
孙建明：从我国水产品供给的结构上看：一是捕捞，包括跨洋捕捞和近海捕捞；二是养殖，包括基于自然生态系统的养殖和基于人工生态养殖方式—工业化养殖。
跨洋捕捞：全球渔业资源不断下降已是不争事实。从近年捕捞产量的统计数量和渔业资源逐渐萎缩的状况看，靠增加跨洋捕捞量来满足我国国民需求已不可能。近海捕捞：我国近海渔业资源已近枯竭，采用容量控制的方法可以有效恢复近海资源，但在短期内效果不会有太明显的效果。因此发展水产养殖是保障国民粮食安全的必由之路。
基于自然生态系统的养殖：我国常见的养殖方式有池塘养殖、近海和小网箱养殖、工厂化室内流水或换水式养殖、多营养层次养殖、海洋牧场、滩涂养殖、稻田养殖等等，这些养殖方式可以归类为基于自然生态系统的养殖方式。这些养殖方式靠天吃饭，实现绿色可持续发展必须做好养殖区的养殖容量和生态容量的评估，依据评估结果划分禁养、限养、养殖区域和养殖单产和总产量的限制。因此在将来水产品供给的数量增长方面，基于自然生态系统的养殖方式难有作为。
基于人工生态养殖方式：循环水养殖是一种人工生态养殖方式，它为水产养殖生产提供了一个可控生态系统，与基于自然生态养殖不同，在这个生产体系的生产过程中，它具备了工业化生产的特征，既具有计划性、高效性、稳定性和标准性。循环水养殖的养殖水循环利用，具有生产效率高、易于管理、无污染、水产品安全有保障、占地面积少、不受季节变化的限制、劳动力成本低、效益好等特点。因此它是我国未来水产养殖业的重要发展方向。
循环水养殖自身发展历程
水产养殖1.0：以人力、自然池塘和近岸小网箱为主要生产手段的传统养殖业；
水产养殖2.0：以厂房、简单养殖设备、自然种质和大量使用生物安保产品、农药，提高养殖业生产水平为手段的工厂化养殖；
水产养殖3.0：以新品种引进、杂交育种和成套循环水设备、设施为手段，大幅度提高生产水平的工业化循环水养殖时代；
水产养殖4.0：信息将成为生产要素，以水产品工程种质创制、自动化设备、互联网、物联网、大数据、云计算和智能机器人应用为特征的智能渔业时代。
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