張寶龍 趙子續(xù) 曲 木 張洪竹 唐子鵬 翟勝利

天津現(xiàn)代晨輝科技集團有限公司/ 天津市水族動物功能性飼料企業(yè)重點實驗室，天津301800

水產(chǎn)品因其脂肪含量低、肉質(zhì)鮮嫩，同時富含蛋白質(zhì)、磷質(zhì)、維生素、無機鹽等各類營養(yǎng)物質(zhì)而深受消費者的喜愛，近年來，海淡水養(yǎng)殖規(guī)模及產(chǎn)量逐年增加。工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖作為海淡水養(yǎng)殖中的主要養(yǎng)殖形式發(fā)展迅猛，隨之而來的則是諸多問題，如水環(huán)境污染日益加重、養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、食品質(zhì)量安全下降、水資源消耗等。在這種情況下，海淡水養(yǎng)殖業(yè)面臨著嚴峻的考驗，因此，如何提高水產(chǎn)養(yǎng)殖品質(zhì)量安全，降低養(yǎng)殖成本，提高養(yǎng)殖收益，減少水資源及環(huán)境污染等，成為水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。

1 工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的歷史

1.1 國外工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的歷史

國外工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖起步于20 世紀60 年代的流水網(wǎng)箱養(yǎng)殖，這種養(yǎng)殖模式主要參考了內(nèi)陸海水水族館養(yǎng)殖技術(shù)、自動化水族箱養(yǎng)殖技術(shù)和高密度流水養(yǎng)殖技術(shù)，而初步形成的初期的工廠化養(yǎng)殖模式[1]，曾經(jīng)還被美國政府列為“十大最佳投資項目之一”；20 世紀70 年代，為了更好地優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境，節(jié)約水資源，減少傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖，國家開始出臺一系列政策來推動和鼓勵工廠化養(yǎng)殖的發(fā)展[2]，工廠化養(yǎng)殖技術(shù)開始采用機械過濾、生物包凈水設施、臭氧設施以及自動排污等設備進行高密度養(yǎng)殖，此時期的工廠化養(yǎng)殖模式迅速發(fā)展；20 世紀90 年代，隨著生物工程技術(shù)、膜技術(shù)、自動化技術(shù)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)、微生物檢測技術(shù)的出現(xiàn)，工廠化養(yǎng)殖邁入一個新時代，實現(xiàn)了機械化、自動化、電子化、信息化和經(jīng)營管理現(xiàn)代化，進入了“知識經(jīng)濟”范疇，工廠化養(yǎng)殖基本實現(xiàn)了“零排放”[3]。

1.2 國內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的歷史

國內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖起步于20 世紀70 年代，開始效仿日本利用電熱廠溫排水養(yǎng)殖淡水魚技術(shù)[4]，然而該養(yǎng)殖模式并沒有形成真正意義上的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式；20 世紀80 年代，國外的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖設備和養(yǎng)殖技術(shù)開始流入國內(nèi)，我國部分地區(qū)開始有人用這種養(yǎng)殖模式進行養(yǎng)殖，但最終因為投入太高導致該養(yǎng)殖模式?jīng)]有大規(guī)模的發(fā)展；到20 世紀90 年代末期，社會經(jīng)濟快速發(fā)展，國內(nèi)的循環(huán)水養(yǎng)殖模式隨之迅速崛起，許多水產(chǎn)品工廠化養(yǎng)殖基地也開始建立；進入21 世紀以來，隨著工業(yè)化養(yǎng)殖的高速發(fā)展，食品安全問題日益嚴重、水資源的大量消耗、水環(huán)境的不斷惡化等問題尤為顯著，這些問題極大地限制了現(xiàn)代工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

2 國內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)狀分析

截至2017 年底，我國工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達到7 000 萬m3，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量達429 000 t[5]。雖然我國工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量及面積都位居世界前列，但是目前我國大部分企業(yè)還處于發(fā)展的初級階段，工廠化養(yǎng)殖模式仍以流水養(yǎng)殖和半封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖2 種養(yǎng)殖模式為主，與國外發(fā)達國家的全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式相比，目前我國的養(yǎng)殖模式還不算是真正意義上的工廠化養(yǎng)殖。

2.1 工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖品種分析

目前工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖品種中海水養(yǎng)殖的主要為鱸、鲆、大黃魚、石斑魚、蝦、蟹、牡蠣、扇貝等品種；淡水養(yǎng)殖中主要為草魚、鰱、鳙、鯉、鯽、羅非魚、鰻、鱘等品種。但目前來看，適合工廠化養(yǎng)殖的名貴水產(chǎn)品種很少，大部分名貴品種還是以捕撈為主。由于目前大部分養(yǎng)殖品種還處于研究探索階段，暫時不能進行工廠化繁育養(yǎng)殖，故未來還需要很長一段時間進行探索、研究，實現(xiàn)更多名貴品種的工廠化繁養(yǎng)工作。

2.2 工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式分析

目前，國內(nèi)比較多見的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式主要有流水養(yǎng)殖模式、半封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式和全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式3 種。

1）流水養(yǎng)殖模式。流水養(yǎng)殖模式主要控制養(yǎng)魚環(huán)境，利用不斷流動的水流進行魚類養(yǎng)殖，具有投入少、建池簡單、占用面積小、周期短、密度高、產(chǎn)量高等特點，主要應用于耗氧量高的經(jīng)濟性魚類，這種養(yǎng)殖方式有利于魚類生長發(fā)育，最大限度地發(fā)揮魚類的生長潛力。但這種養(yǎng)殖方式養(yǎng)殖用水不進行循環(huán)再利用，流水交換量為每天6～15 次，耗水量極大。盡管流水養(yǎng)殖對水環(huán)境污染較為嚴重，但目前仍是國內(nèi)使用最多、養(yǎng)殖面積最廣的工廠化養(yǎng)殖方式。

2）半封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式。半封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式主要由魚池、增氧設施、水質(zhì)凈化系統(tǒng)、消毒防病設施、水溫調(diào)控設施5 部分組成，此養(yǎng)殖模式下養(yǎng)殖廢水經(jīng)沉淀、過濾、消毒等簡單處理后再進行循環(huán)使用，這種養(yǎng)殖模式與流水養(yǎng)殖模式相比，降低了一部分用水量，相較于全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)還有一定差距。目前國內(nèi)一部分水產(chǎn)養(yǎng)殖工廠采用這種養(yǎng)殖方式。

3）全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式。全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式[6]是通過水處理設備將廢水凈化消毒殺菌后，再進行循環(huán)使用的一種養(yǎng)殖模式，主要包含去除氨氮的生物凈化裝置、去除懸浮顆粒的物理過濾裝置、可以消毒殺菌的臭氧發(fā)生裝置、去除二氧化碳的曝氣裝置，其關(guān)鍵技術(shù)是水質(zhì)凈化處理裝置，核心是快速去除水溶性有害物質(zhì)和增氧技術(shù)[7]。這種養(yǎng)殖模式雖然能減少水資源消耗、環(huán)境污染，節(jié)約用地，養(yǎng)殖產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)安全，病原可控，不受地域與環(huán)境的影響，但由于這種養(yǎng)殖模式前期投入較高，且國內(nèi)這種設備制造還不甚成熟，目前國內(nèi)企業(yè)使用這種養(yǎng)殖模式的較少。

全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖在歐洲等發(fā)達國家使用較多，養(yǎng)殖技術(shù)相對較成熟；而國內(nèi)目前還未普及使用此養(yǎng)殖方式進行養(yǎng)殖。全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖采用的水處理技術(shù)，目前尚處于研究完善的階段，李梅[8]提出的生物過濾器生物膜培養(yǎng)技術(shù)，能將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-，從而降低氨氮、亞硝酸鹽對水產(chǎn)養(yǎng)殖的危害；?；赖萚9]提出的新型全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖廠建設新方案，降低了封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖前期投入，在加快封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖的普及速度上做出了貢獻。在全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖品種方面，李銳[7]的三文魚養(yǎng)殖技術(shù)、黃嘉榮[10]的石斑魚健康養(yǎng)殖、湯愛萍[11]的中華鱉養(yǎng)殖技術(shù)初探以及陳建章[12]的歐鰻養(yǎng)殖技術(shù)等研究都對工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的長足發(fā)展提供了一定的指導與借鑒意義。

3 工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖擬解決的問題及改進措施

3.1 水資源問題

目前國內(nèi)大部分水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)采用的都是流水養(yǎng)殖，不僅需要消耗大量的地下水資源，而且養(yǎng)殖廢水中大多含有氨氮、亞硝酸鹽、有機污染物、有機磷以及一些飼料、藥品殘留物等污染物質(zhì)。由于養(yǎng)殖廢水大部分未經(jīng)過處理就排放到溝渠里，不僅導致水資源的過度消耗，同時也造成了水資源大面積的污染。因此，養(yǎng)殖水處理特別是養(yǎng)殖尾水處理問題成為了目前工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖需解決的關(guān)鍵問題。

近些年來生物絮凝技術(shù)、物理過濾技術(shù)、微生物技術(shù)等已應用于水處理技術(shù)上，將養(yǎng)殖水體中的氨氮轉(zhuǎn)化成低毒的硝酸氮[13]，甚至大幅度降低亞硝酸鹽和氨氮的含量，盡量減少對養(yǎng)殖魚體的影響，使養(yǎng)殖水體可進行循環(huán)利用。因此需要進一步開展循環(huán)水處理設備及技術(shù)研究，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水資源化再利用，徹底達到全封閉工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖“零排放”。

3.2 水產(chǎn)品質(zhì)量安全問題

在科技信息化高速發(fā)展的今天，抗生素及其他一些違禁藥品的亂用，造成養(yǎng)殖品質(zhì)量下降，水產(chǎn)品安全事件頻發(fā)[14]。反觀2006 年多寶魚事件，由于個別不法廠家造成的一個產(chǎn)業(yè)受到嚴重沖擊的事件還歷歷在目，國家為了食品安全問題，也相繼出臺一系列措施來提升食品安全風險防控能力，這也是進行食品安全風險防控、確保食品安全的一項必須跟進的艱巨任務。然而，相比世界其他發(fā)達國家，我國在建立水產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系方面起步較晚，因此存在著風險體系監(jiān)管力度不足、法律法規(guī)不夠完善、消費者認可度低等問題，這些問題無不制約著我國水產(chǎn)品追溯體系的建設和發(fā)展[14]。這些水產(chǎn)品食品安全事件時刻提醒著我們，應當堅持科學養(yǎng)殖，各個養(yǎng)殖基地都應自覺嚴禁使用違禁藥品，加快水產(chǎn)養(yǎng)殖動物疫病防控體系的建設工作，只有完善了追溯體系制度，才能更好地解決水產(chǎn)品質(zhì)量安全問題。

3.3 病害防控問題

由于水產(chǎn)品養(yǎng)殖病害情況復雜、種類較多[15]，在魚群里傳染也較快，因此魚體一旦患病很難進行補救，現(xiàn)階段特效治療藥物較少，故水產(chǎn)品疾病防控主要以預防為主，治療為輔。一般循環(huán)水養(yǎng)殖模式下，設有高效的消毒環(huán)節(jié)，在確保補充水源、魚苗、餌料無特定病原以及規(guī)范的生產(chǎn)管理操作前提下，循環(huán)水養(yǎng)殖理論上可杜絕特定病害的發(fā)生, 同時降低普通病害暴發(fā)幾率[16-17]。

3.4 適用于全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖的品種問題

由于全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖前期建設成本較高，目前循環(huán)水養(yǎng)殖只適用于一些名貴魚種，其他一些經(jīng)濟魚類不適合進行工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖，不僅如此，還有一部分養(yǎng)殖品種極難馴化，導致了適用于循環(huán)水養(yǎng)殖的品種很少，研究適用于工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的品種成了解決品種少問題的關(guān)鍵，加快適宜工廠化養(yǎng)殖的新品種的選育及推廣，順應大眾和企業(yè)的發(fā)展需要是解決問題的關(guān)鍵[18]。

3.5 飼料安全及質(zhì)量等問題

由于飼料質(zhì)量、適用性、水體污染等問題出現(xiàn)，所以加強適用于工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)、高效、價優(yōu)的人工配合飼料研發(fā)和推廣力度成為重點，就飼料營養(yǎng)配方和加工工藝而言，仍需重視開展針對循環(huán)水養(yǎng)殖特點的專業(yè)飼料，重點開展糞便成型好、利用率高、溶蝕率低、氮磷排放少、水體污染小、沉降速度適宜的飼料研發(fā)[18]。

3.6 養(yǎng)殖種質(zhì)退化問題

養(yǎng)殖的一些野生品種魚類，對產(chǎn)卵環(huán)境要求極其苛刻，人工養(yǎng)殖條件下很難繁殖，必需提供專門的繁殖環(huán)境，但苗種場經(jīng)過多代人工孵化，種質(zhì)已經(jīng)退化，不僅生長緩慢，而且發(fā)病率高、抗逆性也差[19]。

因此，加大遺傳物質(zhì)的研究，恢復種質(zhì)資源，多品種進行雜交，親本擇優(yōu)選用或者多引進新的野生種魚進行馴化繁育以防出現(xiàn)種質(zhì)退化現(xiàn)象；提高親本的質(zhì)量，盡量避免近親繁殖；把握好苗種的生產(chǎn)技術(shù)，減少抗生素的使用，盡量讓親魚自然繁育，減少使用催產(chǎn)劑；盡量選用生態(tài)養(yǎng)殖模式，創(chuàng)造良好的環(huán)境條件[20]。

4 循環(huán)水工廠化養(yǎng)殖模式展望

4.1 建立適用于我國現(xiàn)狀的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式

想要建立適用于我國現(xiàn)狀的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，需要進行充分的調(diào)研，根據(jù)我國居民對水產(chǎn)品的需求及現(xiàn)階段我國工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水平，將現(xiàn)階段循環(huán)水養(yǎng)殖水處理技術(shù)與工程化生態(tài)凈化技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)養(yǎng)殖過程中節(jié)水、零排放。同時采用科學先進的微生物凈化技術(shù)，前期減少高昂的設備費用支出，縮短回報周期，讓更多的養(yǎng)殖人員從目前的多浪費、多污染的流水養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱阄廴?、少浪費的全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式，這不僅降低了生產(chǎn)成本而且有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

4.2 深入研究生產(chǎn)技術(shù)

應了解我國相關(guān)部門的政策支持并結(jié)合我國國內(nèi)行情及基本情況，加強對養(yǎng)殖技術(shù)的學習及發(fā)展方向的探討，加強養(yǎng)殖技術(shù)攻關(guān)工作，縮短科研成果應用于實踐的周期，以提升循環(huán)水處理設備及其他養(yǎng)殖方法及設備的技術(shù)水平。

4.3 確定合適的養(yǎng)殖品種

循環(huán)水養(yǎng)殖品種應該根據(jù)市場行情、養(yǎng)殖設備情況及自己現(xiàn)有技術(shù)等方面來確定。再根據(jù)養(yǎng)殖品種，深入研究并探討該養(yǎng)殖品種在全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖的高密度模式下的適應程度及最適密度。在這種養(yǎng)殖條件下，養(yǎng)殖的密度會導致水產(chǎn)動物體產(chǎn)生一系列變化，在研究養(yǎng)殖產(chǎn)品在高密度養(yǎng)殖環(huán)境下的適應機制的同時，還應掌握該養(yǎng)殖品種在孵化過程中的最適放養(yǎng)密度，以此更好地進行該產(chǎn)品的繁養(yǎng)工作。

5 結(jié) 論

相較于傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式需要較高的科學技術(shù)水平，該養(yǎng)殖方式不僅具有高效、節(jié)水、降低發(fā)病率、提高水產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等諸多優(yōu)點，還可以利用無害化的水處理方式處理養(yǎng)殖用水，減少對環(huán)境污染等，是一種健康、持續(xù)、環(huán)保的水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)模式。封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖方式是今后水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要養(yǎng)殖模式，同時有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)池塘養(yǎng)殖，成為未來新的生產(chǎn)方式。