精细化水产养殖产生、发展及应用

  现代渔业必然要从技术智能化、管理精细上进行面对,以满足时代的需要。这样的发展趋势,就是需要对水产养殖活动进行精细化管理,也可以认为是设施渔业的一个方面。

  文/图&nbsp中国水产科学研究院南海水产研究所&nbsp吕俊霖&nbsp艾红&nbsp黄巧珠&nbsp章丽萍

  近30年来,我国的水产养殖无论是养殖总面积还是养殖总产量均遥居世界领先地位。然而水产养殖业的基础设施简陋问题,土地资源浪费问题、水资源浪费以及环境污染的问题己严重制约水产养殖业的可持续发展,日益引起人们的关注。因此,发展和推广资源节约型和环境友好型的现代化水产养殖业,从而提高水产品质量和社会经济效益,加快产业转型,促进我国水产养殖业的可持续发展是今后的必然趋势。在这样的产业背景下,产生了水产养殖进行精细化的需求。
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  对水产养殖进行精细化养殖是在“精细农业”背景下提出的新概念。精细农业是指基于变异的一种田间管理手段,农田里田间土壤、作物的特性都不是均一的,是随着时间、空间变化的。根据田间变异来确定最合适的管理决策,目标是在降低消耗、保护环境的前提下,获得最佳的收成。精细水产同样如此,基于不同的时间地点,不同的水环境,不同的养殖对象而自行调节,从而达到高产出、低损耗、低风险和精细管理的功能。就目前的技术而言,为实现水产养殖的精细化,需要传感器、计算中心和控制中心三者的配合。随着当前传感技术、网络技术和软件技术的发展,这些都已经慢慢成为现实,并已经开始投入生产实践。
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  传感器的发展,物联网和3G网络的发展,改变了养殖业的生产模式,可以克服传统养殖业的一系列问题。

  一、目前水产养殖业存在的问题
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  1、基础设施简陋问题,养殖风险性高
  根据1996年上海市的调查,1996年上海市精养鱼池的固定资产每亩平均不到1000元。多数养殖场缺乏现代化高层次生产所必需的物质条件和技术能力,对水质环境的监测能力较低,无法实时了解水体的溶解氧、pH值、温度和盐度等,多数只能靠简单的设备和经验进行检测,这样无疑加大了养殖生产的风险。
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  2、土地资源的占用和浪费问题
  池塘养殖是传统淡水养殖的主要方式,它一般需要占据大量土地资源。在耕地日渐紧缺的今天,通过增加养殖面积来扩大养殖规模潜力己不大。海水养殖由于沿海工业、旅游业、港口等行业的发展,可用于水产渔业的面积也日益减少。另外,这些地方的养殖还造成沿海海区、港湾的生态影响、水质污染以及红树林等资源的破坏等问题。
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  3、水质资源的浪费问题
  目前水产养殖一般依赖天然水资源,如地表水、地下水或海水等。由于国家对水资源的管理力度不大,水产养殖业者几乎没有对养殖废水处理的意识,往往依靠大量水交换来保障养殖水体的水质,养殖污水未经处理大量排放。这对邻近的水域造成一定的污染,加上化工、农业、生活污水等污染,水环境的污染已经相当大。事实上,如果考虑到水产养殖所造成的污染治理成本,则养殖所带来的利润必将所剩无几。
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  4、人力资源不足问题
  我国水产养殖相关的渔业设施较为落后,投饵、清污、换水、捕捞等生产环节基本上依靠人力。尽管我国劳动力成本目前仍较低,但是受雇人员大多文化水平较低,专业知识掌握不够,一般凭经验盲目性地生产经营,难以完成有一定技术要求的工作,是生产中的一个风险因素。另外,由于社会的人口结构问题,许多青年人更愿意去建筑工地或工厂打工,养殖业存在人力不足的危机。
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  因此,促进水产养殖业的产业升级,使用精细水产技术;促进水产养殖智能化和信息化的发展,降低养殖风险,提高资源利用率,减少土地资源和水资源浪费,节约人力成本,建立高可控可管的养殖模式,是实现水产养殖业现代化的必然趋势。

  二、精细水产的产生和发展

  联合国粮农组织在《关于2000年以后水产养殖业发展的曼谷宣言和战略》中指出,在过去30年中,水产养殖已成为增长最快的食物生产部门并对国民经济的发展、全球粮食供应和粮食安全作出日益重要的贡献。由于人口的增长,为了维持目前的鱼产品消费水平,到2030年,世界鱼产品的产量每年需要增加3700万吨。但是目前世界传统捕鱼业已经达到了最高产量,所以养殖水产品将是唯一能够弥补这一缺口的途径。为此,更快更好的发展现代水产养殖业,以满足人民群众的食品(水产品)需求,是现代渔业的时代要求。现代渔业必然要从技术智能化、管理精细上进行面对,以满足时代的需要。
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  这样的发展趋势,就是需要对水产养殖活动进行精细化管理,也可以认为是设施渔业的一个方面。具体来讲,就是将工程技术、机械设备、监控仪表等现代工业技术用于渔业生产,结合软件技术和网络技术,实现高密度、高产值、高效益、低风险、高可控的养殖模式。
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  采用精细水产管理的养殖场将设置传感器和监控器,传感器可以测量溶解氧、pH、温度等水质指标。监控器可以监控鱼体的喂食情况,活动或死亡情况,这些模拟信号最终转换为数字信号,通过网络设备(主要是通过无线通信的方式,如GPRS或3G网络)传送出去。接收方可以是手机,也可以是电脑或其他的终端设备,这些终端设备将数字信号表达为文字或图形的格式。从而可以实时监控水质情况,绘制出详细的图表。另外,通过监控画面可以实时了解养殖情况和场地情况。
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  通过长期连续的监测、调节和控制水质,使养殖对象处在最适于生长的环境下,达到增产、节能、减轻工人劳动强度的效果。从而减少养殖损失,增加养殖产量。通过该系统,即使在远离观测现场的异地,也能方便地对各种环境要素如温湿度、光照、CO2等环境数据的采集读取,真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外,系统还可实现远程手机报警,并通过用户手机远程控制现场设备。如此,我们达到了水质管理,养殖管理和场地管理的统一,实现精细管理。从而达到精细调节,未雨绸缪,节约资源,避免浪费,减少了养殖风险,提升了养殖效益。实现了精细水产技术的养殖模式。具体的养殖模式可见图例1。

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  如图例1,在各养殖场设置传感器,监测水体因子,监控养殖对象的活动情况,并将数据通过网络接口发送出去(一般采用无线的Z-bee模式),养殖场办公室接收传感器发来的数据,并通过软件形成图形图像,通过分析和调整各种参数,采取合理的养殖活动。另外,数据还可以通过GPRS网络或3G网络发送到手机,这对不在养殖场的管理人员尤其好用。也可以把数据通过互联网发送到生产总部或其他研究机构,通过各种软件系统进行远程诊断和维护。
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  现在以某公司的东营市海水渔业科技示范中心水质无线监控系统举例说明。
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  养殖品种:海参
  系统功能:在海参人工养殖的过程中,不适宜的水环境将导致海参发病率升高,甚至影响海参的存活。海水养殖水质无线监控系统的功能,是对养殖水环境中对海参生长发育极为重要的5个参数:水温、pH、DO、EC、水位进行无线监测。传统的海参养殖水质管理方法是使用离线的水质监测仪器,定时对水质进行人工测量,这种方法耗时耗力,且测量值因不同的个体操作易造成误差。此海水养殖水质无线监控系统可实现水质的长时间在线测量:每隔半个小时自动对这些水质参数测量记录一次,数据能够在海水渔业科技示范中心办公室通过触摸屏实时显示。同时在采集节点、路由节点、上位机自动存储,并且能够使用U&nbsp盘进行本地数据下载、远程通过GPRS下载,实现海参养殖水环境的自动监测和远程监测。
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  在电脑上,接收传感器的数据,并转换为图形格式。

  三、展望

  目前,国内已有一些厂家和研究机构在做精细水产的研发和推广工作。随着3G网络的发展,物联网的出现,可以实现多个传感器的互联、互通和互计算,从而在监控和调节上更加便捷化、智能化。另外,云计算的兴起,为多个传感器的协同奠定了基础,从而在互操作性、稳定性上更有保证。可以预见,随着计算机和网络技术的发展,养殖管理模式将会发生翻天覆地的改变。

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