郝麗峰,原 輝,李 毅,韓鵬遠(yuǎn),趙占軍,武 旭
(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)研究中心,山西太原 030031)
虹鱒(Oncorhynchus mykiss)屬硬骨魚(yú)綱(Osteichthyes)鮭形目(Clupeiformes)鮭科(Salmonidae)太平洋鮭屬(Oncorhynchus),其肉質(zhì)鮮嫩,風(fēng)味獨(dú)特,無(wú)肌間小刺,富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸及多種維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),在全球鮭鱒魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖業(yè)中占有重要地位[1]。我國(guó)于20世紀(jì)50年代末期引進(jìn)虹鱒養(yǎng)殖,經(jīng)過(guò)近60 a的發(fā)展,現(xiàn)年產(chǎn)量已達(dá)約3萬(wàn)t,成為我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的重要組成部分。近年來(lái),由于各地區(qū)可利用冷水資源日趨下降、對(duì)養(yǎng)殖廢水的排放限制更加嚴(yán)格以及對(duì)養(yǎng)殖投入品管理標(biāo)準(zhǔn)不斷提升,國(guó)內(nèi)虹鱒養(yǎng)殖業(yè)沿襲多年的開(kāi)放式自然流水養(yǎng)殖模式已不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。改進(jìn)養(yǎng)殖模式,在各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能及低排放健康養(yǎng)殖是其必然趨勢(shì)[2]。同時(shí),傳統(tǒng)的養(yǎng)殖品種由于性成熟較早,影響產(chǎn)品形態(tài)、品質(zhì)及養(yǎng)殖效益等因素,逐漸被道氏虹鱒、三倍體虹鱒等優(yōu)良新品種所取代。其中,三倍體虹鱒適于養(yǎng)殖大規(guī)格橘紅肉質(zhì)產(chǎn)品,較二倍體虹鱒具有更好的口感風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及養(yǎng)殖效益,其商品名稱為“三文鱒”,已成為國(guó)內(nèi)鮭鱒魚(yú)養(yǎng)殖業(yè)的主推品種之一[3-4]。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和水利現(xiàn)代化建設(shè)要求,水利工程管理單位在工程控制上逐步采用以信息采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為核心的水利工程自動(dòng)監(jiān)控軟件系統(tǒng),有利于促進(jìn)工程管理科學(xué)化、規(guī)范化、精細(xì)化,提升了工程管理水平。良好的軟件系統(tǒng)用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)是以用戶需求為導(dǎo)向,體現(xiàn)軟件系統(tǒng)易用性和交互性的關(guān)鍵點(diǎn),本文結(jié)合望亭水利樞紐自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施過(guò)程中用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)和做法進(jìn)行介紹和探討。
本研究在“微流水+液態(tài)氧增氧”條件下,對(duì)三倍體虹鱒養(yǎng)殖大規(guī)格橘紅肉質(zhì)產(chǎn)品(三文鱒)的生產(chǎn)性能、比較效益等進(jìn)行中試研究,同時(shí)對(duì)水流量、注水率及養(yǎng)殖水體容積等參數(shù)與液態(tài)氧增氧系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)之間的匹配關(guān)系及增氧效率等進(jìn)行研究,旨在建立一種針對(duì)源水流量不足或源水天然低氧狀況的節(jié)水、節(jié)能型新型養(yǎng)殖模式。
1.1.1 三倍體虹鱒苗種 養(yǎng)殖試驗(yàn)所用苗種為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新研究課題潞城試驗(yàn)基地引進(jìn)丹麥三倍體虹鱒發(fā)眼卵自行孵化、培育的3月齡魚(yú)苗,從中篩選了外形、體質(zhì)俱優(yōu),大小均勻的魚(yú)苗5 000尾進(jìn)行大規(guī)格橘紅肉質(zhì)商品魚(yú)養(yǎng)殖生產(chǎn)試驗(yàn),平均規(guī)格為9.46 g/ind。
1.1.2 水源與養(yǎng)殖設(shè)施 試驗(yàn)所用水源為辛安泉泉域內(nèi)地下水,經(jīng)機(jī)提并經(jīng)過(guò)充分曝氣后進(jìn)入魚(yú)池。提水量根據(jù)試驗(yàn)魚(yú)的規(guī)格、數(shù)量(尾數(shù))及總載魚(yú)量確定,從20 m3/h逐步增加至100 m3/h。據(jù)有關(guān)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,源水pH值為7.98,溶解氧為4.63~5.85 mg/L。試驗(yàn)期間每天采用DO2OO型溶氧儀測(cè)量水溫,不同月份的平均水溫列于表1。
教師先展示電子顯微圖,再出示自制細(xì)胞核模型,指引學(xué)生剖開(kāi)教具,從外往里觀察模型。并提供問(wèn)題串,引導(dǎo)學(xué)生將核膜與細(xì)胞膜進(jìn)行類(lèi)比:①細(xì)胞膜的功能是什么?②核膜與細(xì)胞膜同樣是作為邊界,可能具有什么功能?③細(xì)胞膜有幾層?④核膜的雙層膜結(jié)構(gòu)可能影響哪種功能?⑤觀察核膜還具有什么特點(diǎn)?
飼料采用丹麥愛(ài)樂(lè)水產(chǎn)(Aller)青島有限公司生產(chǎn)的虹鱒專(zhuān)用膨化飼料,其營(yíng)養(yǎng)成分分析值為:粗蛋白質(zhì)41%~45%,粗脂肪14%~24%,粗纖維≤3%,粗灰分≤8%,鈣≥0.8%,總磷≤2.0%,賴氨酸≥2.5%。日投喂次數(shù)4~2次,投餌率為3.0%~1.15%。從2017年3月10日起,采用在上述飼料中添加40 mg/kg濃度蝦青素的高能量專(zhuān)用膨化飼料(脂肪含量為24%)持續(xù)投喂至試驗(yàn)結(jié)束,期間定期(每60 d一次)采用羅氏比色卡檢測(cè)魚(yú)肉色度。
表1 試驗(yàn)期間不同月份平均水溫
2.3.1 養(yǎng)殖成本 根據(jù)試驗(yàn)期間實(shí)際支出情況,在不計(jì)管理費(fèi)用、資產(chǎn)折舊等間接費(fèi)用的前提下,總養(yǎng)殖成本為260 084.64元,包括固定成本和變動(dòng)成本2個(gè)部分[9],具體構(gòu)成及比例列于表5。
養(yǎng)殖成本由苗種成本、飼料成本、電力成本、液態(tài)氧成本、人工成本及雜項(xiàng)支出等構(gòu)成。
養(yǎng)殖試驗(yàn)共進(jìn)行573 d,從2016年6月1日開(kāi)始,至2017年12月25日結(jié)束。試驗(yàn)過(guò)程中,以試驗(yàn)魚(yú)的規(guī)格、數(shù)量及注水量為依據(jù),確定各階段養(yǎng)殖密度與面積。養(yǎng)殖密度的調(diào)整范圍為6~100ind/m2,養(yǎng)殖面積從50 m2逐步遞增至800 m2(表2)。由于可利用水量有限,各階段注水率[6]差異較大,苗種期(≤50 g)為12.36,到養(yǎng)成期逐步遞減至最低值2.99,平均注水率為7.49。根據(jù)各階段注水量及養(yǎng)殖水體容積,試驗(yàn)期各魚(yú)池平均水交換率為0.202次/h。日常管理主要是水質(zhì)、溶氧管理、試驗(yàn)魚(yú)健康管理及日投喂量的確定。每日定時(shí)清除殘餌、糞便等,定期進(jìn)行養(yǎng)殖水體消毒。通過(guò)溶氧控制儀無(wú)間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)魚(yú)池排水部溶氧,當(dāng)溶氧降至設(shè)定下限值(5.5 mg/L)時(shí),液態(tài)氧增氧系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行,加壓水泵工作頻率為45 Hz,溶氧混合罐工作壓力為0.35~0.4 MPa,達(dá)到上限值(8.0 mg/L)時(shí)自動(dòng)停機(jī)。以10 d為一個(gè)相對(duì)固定投喂量的時(shí)間單元,每完成一個(gè)單元即對(duì)試驗(yàn)魚(yú)進(jìn)行隨機(jī)抽樣測(cè)試,測(cè)算其在本單元末達(dá)到的平均規(guī)格。根據(jù)日平均水溫、平均規(guī)格等確定試驗(yàn)魚(yú)在下一單元應(yīng)采用的適宜投餌率。
試驗(yàn)用魚(yú)池為砌石結(jié)構(gòu),長(zhǎng)方形,每個(gè)魚(yú)池可單注單排,排水為池頂部排水結(jié)構(gòu)。魚(yú)池按照面積分為苗種池和成魚(yú)池2種類(lèi)型,池深0.90~1.00 m,內(nèi)徑分別為12.5 m×4.0 m和25 m×4 m。
從圖3可看出,三種方法所測(cè)得結(jié)果均低于所配原料的Cl含量,對(duì)于含高濃度Cl(>4%)的城市固體廢棄物模擬組分宜采用氧彈燃燒法,然而對(duì)于低濃度 Cl(≤3%)的城市固體廢棄物模擬組分宜采用艾士卡法。我國(guó)南方廚余垃圾中Cl濃度一般在3%左右,宜采用艾士卡法檢測(cè)廚余垃圾中的不溶性Cl含量。
表2 試驗(yàn)各階段養(yǎng)殖面積與密度
對(duì)液態(tài)氧增氧系統(tǒng)增氧效率、三倍體虹鱒生產(chǎn)性能及養(yǎng)殖效益等指標(biāo)進(jìn)行比較分析。數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行處理。
本結(jié)果發(fā)現(xiàn),Nif和CsA聯(lián)合用藥可誘導(dǎo)牙齦增生,且增生程度較單獨(dú)使用Nif或CsA更為顯著,表明二者在誘導(dǎo)牙齦增生方面可能具有協(xié)同作用;TGF-β1水平越高,藥物性牙齦增生越嚴(yán)重。提示,TGF-β1可能是CsA和Nif的作用靶點(diǎn),但TGF-β1如何特異性調(diào)控牙齦局部發(fā)生增生性改變,其具體機(jī)制尚不清楚,需要進(jìn)一步研究。
2.3.2 經(jīng)濟(jì)效益 根據(jù)2017年11—12月國(guó)內(nèi)主產(chǎn)區(qū)市場(chǎng)行情,冰鮮三文鱒原魚(yú)(去內(nèi)臟)平均出場(chǎng)價(jià)為57元/kg,以平均出成率85%計(jì),折算為活鮮原魚(yú)出場(chǎng)價(jià)格可達(dá)到48.5元/kg。單位產(chǎn)品毛利潤(rùn)為20.43元/kg,毛利率為42.12%。根據(jù)其養(yǎng)殖周期(573 d),年平均毛利率為26.83%,投入產(chǎn)出比為1∶1.73。
河流健康功能得到改善,有效修復(fù)了生態(tài)。在實(shí)施增效擴(kuò)容改造時(shí),重慶市對(duì)納入改造的非季節(jié)性河流電站均按規(guī)定完善了生態(tài)流量泄放措施,提高了水資源環(huán)境的承載能力,有效改善和恢復(fù)了202條河流流域生態(tài)功能,保護(hù)了河流健康。通過(guò)改造新增了清潔能源供應(yīng)量,每年可減少燃煤75萬(wàn)t,減少排放二氧化碳191萬(wàn)t、二氧化硫近3萬(wàn)t和煙塵5萬(wàn)余t。
系統(tǒng)控制單元通過(guò)安裝于魚(yú)池上的溶解氧控制儀不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體溶氧,當(dāng)池水溶氧降至設(shè)定下限值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng),并按照設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和工作壓力運(yùn)行。當(dāng)池水溶氧值達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī),完成一次增氧過(guò)程。
根據(jù)患兒的打鼾的頻率,不打鼾0分、偶爾打鼾1分、經(jīng)常打鼾2分、整夜打鼾3分。憋氣出現(xiàn)頻率:從不憋氣0分、偶爾憋氣1分、經(jīng)常憋氣2分、整夜憋氣3分。
由表3可知,該液態(tài)氧增氧系統(tǒng)適宜的額定功率為4 kW,適宜的工作壓力范圍為0.35~0.45 MPa,在水體溶氧值不低于4.5 mg/L的前提下,系統(tǒng)每次啟動(dòng)后適宜工作時(shí)間為15~20 min,其平均溶氧增加值為3.80 mg/L,平均止點(diǎn)溶氧值為8.86 mg/L,平均增氧效率為1.66 kg/(kW·h),可完全滿足三倍體虹鱒良好生長(zhǎng)的需要[8]。
表3 液態(tài)氧增氧系統(tǒng)工作參數(shù)與增氧效率
在養(yǎng)殖試驗(yàn)期間,以系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為變量,在試驗(yàn)魚(yú)池水溫為15.4~16.5℃,總水體容量500 m,載魚(yú)密度為10.32~11.87 kg/m3的條件下,對(duì)液態(tài)氧增氧系統(tǒng)的相關(guān)工作參數(shù)、增氧效率等進(jìn)行了測(cè)試。其結(jié)果如表3所示。
對(duì)微流水+液態(tài)氧增氧條件下三倍體虹鱒養(yǎng)殖的生產(chǎn)性能進(jìn)行了測(cè)試,其具體結(jié)果列于表4。
通過(guò)對(duì)表2,3,4數(shù)據(jù)的綜合分析得出,在微流水+液態(tài)氧增氧條件下,經(jīng)過(guò)周期為573 d養(yǎng)殖試驗(yàn),三倍體虹鱒由平均初始規(guī)格的9.46 g增質(zhì)量至平均為2 004.41 g,達(dá)到大規(guī)格商品魚(yú)上市標(biāo)準(zhǔn)。平均日增質(zhì)量為3.48 g/d,特定生長(zhǎng)率為0.93%/d,平 均飼料系數(shù)1.16,養(yǎng)殖成活率為92.46%。
表4 “微流水+液態(tài)氧增氧”條件下三倍體虹鱒養(yǎng)殖生產(chǎn)性能
1.1.3 液態(tài)氧增氧系統(tǒng) 該系統(tǒng)為邀請(qǐng)項(xiàng)目合作單位自行試制組裝,由總顯示控制儀、電氣控制系統(tǒng)、液氧貯罐、溶氧混合罐、加壓水泵及管路等組成。擬匹配的流水養(yǎng)殖面積為1 000 m2,水體總?cè)莘e為500~600 m3。其工作原理為:采用高揚(yáng)程、低流量離心式水泵(增加水壓)從魚(yú)池進(jìn)水渠中抽取部分清水(每小時(shí)進(jìn)水量為養(yǎng)殖水體總?cè)莘e的5%~6%)進(jìn)入溶氧混合罐,與經(jīng)汽化進(jìn)入罐體的純氧氣體進(jìn)行對(duì)撞和充分混合,形成超飽和狀態(tài)的高壓高氧水,通過(guò)PE管路分別進(jìn)入每個(gè)魚(yú)池,在進(jìn)水端接近池底位置沿水流方向呈扇面形水平噴射,以推動(dòng)池水流速加快及溶氧提升。溶氧混合罐的容積是決定系統(tǒng)增氧效能的主要因素,根據(jù)養(yǎng)殖水體容積、目標(biāo)容納量及虹鱒適溫范圍下的耗氧率[5]等參數(shù)確定了其容積及工作壓力等參數(shù)。罐體采用304不銹鋼材料制造,正圓柱形,凈容積為0.35 m3。內(nèi)部為氧-水混合室,從上至下分為2級(jí),上部為第1級(jí),進(jìn)行氧-水的對(duì)撞和混合;中下部為第2級(jí),填裝單體為蜂窩鋸齒結(jié)構(gòu)的PE懸浮填料,對(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)撞和混合后的高氧水和純氧氣泡再次進(jìn)行撞擊、切割和混合,以提高氧氣利用率。
表5 “微流水+液態(tài)氧增氧”模式下三倍體虹鱒養(yǎng)殖成本及構(gòu)成
根據(jù)表2,5可知,本試驗(yàn)養(yǎng)殖總成本(直接成本)為260 084.64元,單位產(chǎn)品成本為28.07元/kg。在成本構(gòu)成中,飼料成本占比最高,為48.93%;其次為人工成本,為25.57%;提水電費(fèi)占比為10.6%,居第3位;液態(tài)氧與增氧系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)占比達(dá)7.05%,超過(guò)苗種支出,居第4位。
其中,DO1,DO2分別為時(shí)間 t1,t2時(shí)的溶氧值(mg/L);V 為總水體容積(L)[5];W1,W2分別為時(shí)間t1,t2時(shí)的體質(zhì)量(g);G為總投飼量(g);W 為魚(yú)體總增質(zhì)量(g)[7]。
本試驗(yàn)表明,在水體負(fù)載率為10.32~11.87kg/m3的的情況下,液態(tài)氧增氧系統(tǒng)平均增氧效率仍達(dá)到1.66 kg/(kW·h),與傳統(tǒng)虹鱒養(yǎng)殖模式中常用的水車(chē)式增氧機(jī)(1.2~1.5 kg/(kW·h)、射流式增氧機(jī)(0.6~0.8 kg/(kW·h)及壓縮空氣曝氣增氧(0.75~1.05 kg/(kW·h))[10-11]等幾種增氧方式相比,優(yōu)勢(shì)明顯。因此,對(duì)于源水流量較小,水體交換率較低的微流水式養(yǎng)殖方式而言,配備液態(tài)氧增氧系統(tǒng)是理想的選擇。
在本試驗(yàn)中,共使用液態(tài)氧5 014 L,平均日消耗量為8.75 L。液態(tài)氧成本及系統(tǒng)運(yùn)行成本合計(jì)為18 339.32元,在總養(yǎng)殖成本中占比為7.05%,單位產(chǎn)品應(yīng)攤銷(xiāo)的該項(xiàng)成本為1.98元/kg。在以大規(guī)格橘紅肉質(zhì)產(chǎn)品(三文鱒)為終端產(chǎn)品的養(yǎng)殖中,由于產(chǎn)品具有較高的附加值,可完全覆蓋該項(xiàng)支出,所以從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)2個(gè)方面考量,這種新型的增氧方式是可行的。
There are so many astonishment in 2018 and It's aroused people's discussion on the credibility of wine education. Will these frequent incidents impact the development of wine education industry?What is the future?
傳統(tǒng)的自然流水虹鱒養(yǎng)殖理論通常認(rèn)為,水量是高密度養(yǎng)殖成功的重要因素,建議注水率為10~15,養(yǎng)殖水體交換率為1~2次/h[6]。在本試驗(yàn)中,試驗(yàn)魚(yú)注水率(平均)為7.49,養(yǎng)殖水體交換率(平均)為0.202次/h,2項(xiàng)指標(biāo)僅為常規(guī)自然流水養(yǎng)殖模式的20%~50%,屬于典型微流水養(yǎng)殖。試驗(yàn)結(jié)果表明,液態(tài)氧增氧是一種高效、經(jīng)濟(jì)的增氧方式,可極大程度地彌補(bǔ)注水量小、水體交換率低而導(dǎo)致的生長(zhǎng)環(huán)境問(wèn)題。在這種新型養(yǎng)殖模式下,三倍體虹鱒養(yǎng)殖生產(chǎn)性能表現(xiàn)良好,各項(xiàng)生產(chǎn)性能指標(biāo)均可以達(dá)到自然流水養(yǎng)殖模式下的水平[12-13]。為保證商品魚(yú)的質(zhì)量,單位水體養(yǎng)殖量以不超過(guò)20 kg/m3為宜。
從產(chǎn)成品的形態(tài)、質(zhì)量來(lái)看,在新養(yǎng)殖模式下,雖然存在池水流速較緩、魚(yú)池中代謝廢物停留時(shí)間較長(zhǎng)、對(duì)水質(zhì)有一定影響等不利因素,但并未對(duì)三倍體虹鱒生長(zhǎng)及產(chǎn)成品的品質(zhì)構(gòu)成負(fù)面影響。出池產(chǎn)品體型、體色正常,肌肉色質(zhì)為深橘紅色,色度達(dá)到羅氏比色板30度以上,肌肉間脂肪線分布均勻、清晰,完全符合商品“三文魚(yú)”上市標(biāo)準(zhǔn)[14]。另一方面,通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)在本試驗(yàn)中還存在一些不足之處,比較突出的是水體交換問(wèn)題,還可通過(guò)改進(jìn)池型,如增加出水通道,改善水體交換效果[15]以及適當(dāng)提高液態(tài)氧增氧系統(tǒng)工作壓力(延長(zhǎng)高壓高氧水的噴射距離)等方式來(lái)創(chuàng)造更理想的生長(zhǎng)環(huán)境條件。
傳統(tǒng)虹鱒養(yǎng)殖理論認(rèn)為,基于虹鱒的生物學(xué)特點(diǎn),其養(yǎng)殖應(yīng)采用自然流水式養(yǎng)殖模式,池水的流速和水體交換率以2~30 cm/s和1~2次/h為宜,水流量是決定養(yǎng)殖產(chǎn)量的重要因素[16];該模式的主要缺點(diǎn)在于對(duì)源水流量依賴性很強(qiáng),水資源消耗量大,養(yǎng)殖廢水排放量高。近年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)文明建設(shè)的快速發(fā)展,對(duì)水資源高效利用和環(huán)境保護(hù)的要求日益提高;另外,各養(yǎng)殖區(qū)域可利用冷水資源儲(chǔ)量呈下降趨勢(shì);在養(yǎng)殖品種和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面存在品種退化,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一(小規(guī)格白色肉質(zhì)產(chǎn)品),附加值較低和效益不佳的問(wèn)題,發(fā)展面臨多維困局[17]。
本試驗(yàn)所提出的“微流水+液態(tài)氧增氧”是一種新型養(yǎng)殖模式,從試驗(yàn)結(jié)果看,在水體載魚(yú)密度、單位水體產(chǎn)量及生產(chǎn)周期基本相同的條件下,該模式用水量?jī)H為常規(guī)模式的20%~50%,節(jié)水效果顯著,生態(tài)效益突出。三倍體虹鱒品系的引進(jìn)養(yǎng)殖顯著提升了養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)和附加值,根據(jù)對(duì)同地區(qū)同類(lèi)型虹鱒養(yǎng)殖場(chǎng)成本及產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格的調(diào)研,與養(yǎng)殖小規(guī)格白色肉質(zhì)產(chǎn)品相比,三倍體虹鱒單位產(chǎn)品成本上升約40%,但產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格可提升60%~65%;從比較效益的角度分析,單周期毛利潤(rùn)率凈提升22%~25%,年均毛利率提升14%~16%,經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著,具有良好的發(fā)展前景。