收藏∣史上最全水产养殖设备、设施之——现代水产苗种高效繁育系统

水产养殖给人的感觉一直是“起得比鸡早、睡得比狗晚”，是一个非常辛苦的行业，繁苗、投料、巡塘、拉网，都是些重体力活，和种植业相比，随着机械化水平的日益提高，种植业变得越来越轻松，而水产养殖业给人感觉是养殖机械应用较少，更多的是靠人工来完成养殖全过程。事实是近几年来，水产养殖机械设备、设施越来越多地被发明出来，并应用到养殖过程中。

为了让更多的养殖者了解水产养殖中的养殖设备、设施，我们邀请了中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所、大宗淡水鱼养殖设施与装备岗位专家徐皓研究员及团队成员，为大家讲述水产养殖中应用的渔业设备、设施，可以说如果在养殖的全程中应用这些养殖设施、设备，那么水产养殖也将会变得越来越轻松，养殖效率也会越来越高。我们将以连载形式，每周四发布在微信公众号上，敬请关注。 

一、序言

健康养殖和高效生产是实施水产养殖生产方式转变的主要目标，良种化是重要的途径，良种对产业增长的贡献率一般在40%以上。我国水产苗种繁育设施建设于20世纪50年代后期，以青鱼、草鱼、鲢、鳙和鲤鱼为主要品种，限于当时的养殖生产力水平，繁育生产规模较小，至80年代以后，我国的水产苗种产业进入了快速发展的轨道，品种增多，规模增大，2001年水产苗种产量达到5098亿尾，比1982年增加了近10倍。如今，我国已围绕水产养殖良种化，构建完成了苗种管理、生产、质量检测以及品种创新体系，建设了一批原种场、良种场和繁育基地。我国现代水产苗种繁育设施伴随着养殖品种的规模化发展而形成并逐步发展起来。

现代苗种繁育技术从本质上讲就是使用工厂化苗种繁育系统进行亲鱼产卵、鱼卵孵化、苗种培育和鱼苗暂养的技术。工厂化苗种繁育系统是以繁育环境模拟与控制为核心，集生物学、生物工程学、化学、机械、电子、仪器仪表和土建工程等现代科技于一体的一种工业化、节能型的高效苗种繁育模式。相对于传统繁育方式，采用循环水技术结合先进的水质自动在线监测和电气控制技术的全人工控制的封闭式循环水繁育技术可有效减少对外部环境条件的依赖，避免不利因素的影响，为鱼类苗种的繁育提供最佳的生长环境条件，提高繁育效率和苗种质量。同时，还可以实现提早繁育或反季节繁育，增加生产时间，为获取更大的经济效益创造了有利条件。此外，由于全人工控制繁育系统具有耗水量小和对环境排放的污染物少等突出优点，对于节约宝贵的水资源和保护我们赖以生存的自然环境意义也十分重大。 

二、现代苗种繁育设施的发展趋势

一个现代化的育种场所是一个复杂的设施综合体，其不仅依赖高效的硬件设施和设备，更要有优秀的软件辅助，即不断更新的技术、标准化的控制管理程序、具备专业技能水平且熟练程度良好的工作人员等，使育种场所具备可靠性、易用性、智能化、生产能力强、成本效率高等特点。

目前，在全球水产领域研究学者的共同努力下，现代育种设施已经取得了许多重要的进展，包括温度、光照强度、溶氧水平、pH值、水流条件等环境因素的可控性，繁育系统的自动化程度，疾病预防和治疗的有效控制以及幼苗一般行为学的研究等方面。但不可否认的是，随着全球渔业经济的快速发展和人们消费水平、消费数量的不断提升，现代育种设施的发展必须更有针对性、更具创造力地紧跟社会发展的脚步，满足科技进步的潮流。

1.生产模式更具针对性  由于现代化的育种设施初次投资大，运营成本相对较高，其建设初期就结合养殖对象和目标市场等条件进行有针对性的细节设计工作，并结合育种场所坐落地点生态环境等因素的特征，因地制宜地采取最适合的养殖模式，在保障鱼苗产量供应的前提下，尽可能地避免由于生产计划制定失误和运输损耗等所造成的经济损失。

2.“饲养环境”的优化开发  苗种繁育是一个复杂的系统化工程，育种设施必须针对苗种所处的每个阶段进行最合适的培养工作，即“饲养环境”的最优化，适合的“饲养环境”可最大化地保证鱼苗的产量和质量。研究“饲养环境”是充分掌握亲鱼及幼苗行为学和生理需要的产物，其对提高鱼苗设施的设计细节以及完善生产管理工作具有极大的推动作用。例如，在亲鱼及幼苗的食物选择供应方面，保证足够的食物是良好“饲养环境”的基本要素，也是建立现代育种设施的前提条件。因此，不同繁育阶段鱼苗食物的同步培养工作及相关设备配套是保证繁育工作顺利进行的物质基础，也是现代育种设施发展的必然趋势。

3.技术及管理体系的智能化建立  发展我国的现代育种设施产业，就要对包括温度、湿度、pH、溶解氧、氨氮浓度、光照条件、水流速等在内的主要影响因子进行更深层次的开发研究。强化常规的控制管理，观测水质参数和鱼苗条件(一般行为、喂养活动、疾病症状等)，通过对苗种繁育过程中的主要环境因子的同步检测和记录，了解各类因子的变化规律，通过整体测试与综合平衡，逐步建立我国的智能化育种设施的技术体系和管理体系。

三、现代苗种繁育系统的组成

现代苗种系统通常主要由四部分组成，分别为亲鱼培育产卵系统、鱼卵孵化系统、苗种培育系统和鱼苗暂养系统。

1.亲鱼培育产卵系统  亲鱼培育产卵系统主要由产卵设施和水处理设施组成。产卵设施是一种模拟江河天然产卵场的流水条件建设的产卵用设施。产卵设施包括产卵池，集卵池和进排水设施。产卵池的种类很多，常见的为圆形产卵池，目前也有玻璃钢产卵池、PVC编织布产卵池等。

亲鱼培育产卵系统由于投喂量较少，水处理设施相对简单，主要包括砂滤罐、紫外杀菌器和生物移动床等。常用的工艺流程见图2：

2.鱼卵孵化系统  鱼卵孵化系统主要由鱼卵孵化设施和水处理设施组成。鱼卵孵化设施是一类可形成均匀的水流，使鱼卵在溶氧充足、水质良好的水流中孵化的设施。鱼卵孵化设施的种类很多，传统的孵化设施主要有孵化桶(缸)、孵化环道和孵化槽等，也有矩形孵化装置和玻璃钢小型孵化环道等新型孵化设施系统。鱼苗孵化设施一般要求壁面光滑，没有死角，不堆积鱼卵和鱼苗。

鱼卵孵化系统的水处理设施大多采用综合处理箱、PBF滤器、砂滤罐、紫外杀菌器和生物滤塔等，在综合处理箱中进行补水、控温等处理，该系统孵化量可达70万～80万尾/米3。常见的工艺流程见图3：

3.苗种培育系统  苗种培育系统主要由矩形池和水处理设施组成。矩形池苗种培育系统主要用于鱼苗的养殖，必要时也可用于黏性鱼卵的孵化。鱼池通常采用玻璃钢材质，长条形结构，内设两块改善流态并有利于排污的隔板，该系统育苗量可达10万～15万尾/米3。苗种培育系统水处理设施通常采用综合处理箱、生物滤塔、紫外杀菌器、砂滤罐以及生物移动床等。常见的工艺流程见图4：

4.鱼苗暂养系统  鱼苗暂养系统主要由圆形鱼池和水处理设施组成。鱼苗暂养系统的圆形鱼池通常采用PVC或者PP材质，其主要作用是对开口鱼进行培育，并可以对成鱼进行暂养，因此相对于其他系统而言，水体中会有更多的固体悬浮颗粒物及氨氮等有害物质，水处理设备就更加复杂。

鱼苗暂养系统水处理工艺通常采用两条循环支路的方式来满足不同养殖工况的需要，其中一条支路包括砂滤罐和紫外杀菌器，另一条支路主要有生物移动床，总回水路上包括微滤机和生化滤池等。该循环模式可有效过滤水体，养殖量可达10万～12万尾/米3。常见的工艺流程见图5：

四、现代苗种繁育系统常用设施设备

1.组合式亲鱼产集卵装置  组合式亲鱼产集卵装置是采用钢制框架结构，内衬高强度PVC 编织布热焊而成的池体。最大直径可达5米，底部设有正常循环管路和排卵管路，可根据实际情况利用阀门进行切换。在亲鱼需要大水流刺激时，可调整系统各池间的水交换量，提高部分亲鱼池的水体循环率。亲鱼排卵阶段该池不参加循环，以避免鱼卵进入水处理系统。集卵时，自流排出的含卵水通过软管，进入移动式鱼卵收集器收卵。集卵装置设在鱼池边的地沟中。该装置可以降低鱼池及土建造价，尤其适用于北方含硝地质(受冻后地坪易膨胀)，如图6所示。

2.环道孵化装置  环道孵化装置通常采用形状较为复杂的小型环道方式，截面形状近似于ω形，主要用于脱黏后的沉性和半沉性卵的孵化。池体采用玻璃钢材质，采用上部溢流排水，上部设有一个可移动的圆台形滤罩，底部设6个切向进水喷嘴，可排除环流形成的中心漩涡，增大了滤水面积和孵化利用空间，实现了环道内水流态均匀，彻底解决了传统环道存在的死角与贴苗、贴卵现象。环道流速0.3米/秒以上，水循环率2次/小时左右。玻璃钢环道孵化装置见图7。

3.矩形孵化装置  矩形孵化池是现代水产苗种繁育上最为常用的孵化装置，一般采用砖混结构或玻璃钢材质，主要用于黏、浮性卵的孵化。专用支架和孵化格则采用不锈钢或UPVC材质，根据实际的孵化量可灵活配置孵化架(格)的数量和位置，这样一方面充分利用了孵化水体，另一方面又便于孵化期间的日常观察和操作。如图8所示。由于采用了优化设计的进排水装置，矩形孵化池中水流平稳、溶氧分布均匀，经实际生产验证鱼卵病害的发生率少、孵化率高。孵化密度根据鱼卵种类和性质有所差别，对于罗非鱼和斑点叉尾鮰卵来说，孵化密度10万～30万粒/米3 水体，而胭脂鱼孵化密度为2万～5万粒/米3 水体。

4.物理过滤装置  苗种繁育系统水体中总固体悬浮物(TSS)中粒径大于60微米的颗粒物质质量同样占到颗粒物质总质量的大部分。将该部分颗粒快速地通过最为有效的物理过滤方式排出系统，避免其腐败和细化对其他处理环节产生不必要的负面影响，是整个水处理工艺关键环节之一。因此，对于亲鱼养殖和培苗等需要投喂饲料的系统，一般采用沉淀、筛滤和颗粒介质过滤等多种可选择的技术工艺，利用高目数转鼓式微滤机去除大于60微米的固体颗粒物质，运用聚苯乙烯发泡粒子(EPS)滤器截留和吸附微小固体悬浮物(SS)，实现了总固体悬浮物(TSS)去除率大于80%、水头损失小于2米、可低耗高效地解决固体悬浮物浓度的合理控制问题。

转鼓式微滤机(见图9)是最常用的设备，是一种利用微孔过滤原理的机械过滤设备。它适用于把液体中存在的微小悬浮物质，主要是浮游植物、浮游动物和有机物残渣等最大限度地分离出来，达到液体净化或回收的目的。微滤与其他过滤方法的根本区别在于所采用的过滤介质——不锈钢丝网或微滤网总的孔径特别小，而且非常薄，这种滤网相对地在低水力阻力下，具有较高的流速特性，使截留下来的悬浮物大小总是比这些滤网上的微孔小。

5.生物处理装置  生物过滤是循环水处理工艺的核心环节，净化效率高效和稳定是生物滤器最为关键的指标。通常选用大比表面积(800米2/米3)的EPS发泡塑料粒子作为生物膜载体，滤料为球状，粒径为3～5毫米，密度较普通发泡粒子略大，为0.15千克/米3。其作用原理为在曝气混合搅拌作用下，保证废水与载体上的生物膜广泛而频繁地接触，提高系统传质效率的同时，加快生物膜微生物的更新，保持和提高生物膜的活性。目前常用的设备为生物滤器(图10)，其为保证滤池长期运行的稳定性，设计了独特的气水脉冲联合反冲洗工艺，通过反冲洗时粒子的膨胀、错位、摩擦和水流的冲洗，保证了截流的SS和老化生物膜的及时去除，避免了生物滤器普遍存在的生物阻塞难题，保证了系统健康稳定运行。

6.水质自动检测装置  温度(T)、溶解氧(DO)、pH值、总氨氮(TAN)、亚硝酸盐(NO₂^--N)作为主要的繁育水质指标，在实际操作中均具有检测必要。系统利用组态软件配合分布集中控制的输入输出模块、数据采集模块，现场由传感器采集的数据通过信号转换器将电流信号转换成电压信号，并通过485通信传送信号至转换模块转换成232信号，传送到工业控制计算机，系统原理图如图11所示。计算机通过基于windows操作系统上二次开发的MCGS组态软件对经过仪表处理后的数据进行分析，并完成实时数据记录、历史数据保存和数据处理等工作。系统外部误差主要是由流速、杂物、气泡等造成的，通过合理设置传感器位置、控制流速等方式可有效排除这些误差；内部误差主要就是传感器和仪表自身的误差造成的。传感器的误差可以通过定期维护去除，也可通过调节仪表的偏差完成。溶解氧传感器的维护周期是3个月，pH值、T和ORP传感器为半年。溶解氧主要是通过更换电解液然后在空气中校准，pH值和ORP则是通过专用的校准液进行校准。水质控制方面，针对获取的实时数据与设定数据的比较，实施对温度和溶解氧的显示、报警和控制，而对于pH值采用报警方式提醒操作人员进行必要的调节。

五、应用案例

中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所在重庆市万州区国家级胭脂鱼、岩原鲤原种场构建循环水繁育系统，主要针对胭脂鱼、岩原鲤、匙吻鲟等淡水特色养殖品种，研究全流程不同阶段的生境需要，确定影响苗种生产的关键因子，优化集成高度物理过滤、水体温度精准控制、水质监测和自动控制等关键技术装备，形成系统模式。重庆万州繁育车间场景见图12。

1.系统设计

(1)亲鱼池系统：采用半埋式结构，地坪上部1.2米，中底部设排污管，总水体量168米3，作产卵用池，另在池边增设集卵池。考虑到不投饲、无残饵、鱼粪较少等因素，循环系统不设物理过滤以及生物处理环节，只是通过污排分流解决少量鱼粪等固体污物，每套亲鱼池系统都只设置1台推流水泵，可根据亲鱼排卵需要设定水流速度。

(2)环道孵化系统：有3套，每套包括8个环道池。环道底部为圆弧形，中间为向上凸起的圆锥体，锥形滤水网设在圆池上部池壁内侧，可排除环流形成的中心漩涡，增大了滤水面积和孵化利用空间，且流态均匀，促使鱼卵、鱼苗分布均匀，避免了贴卵、贴苗现象；水处理系统相对比较简单，仅设置一个综合处理箱作物理过滤、生物处理及调温用。环道流速0.3米/秒以上，水循环率2次/小时左右。

(3)矩形池苗种培育系统：共2套，因池形不同，分别采用不同的水处理工艺。矩形池池型分为两种。不同池型系统均包括24个鱼池。小池型系统因水体量相对较小，水处理设备包括1台生物滤塔、1个综合处理箱、1个砂滤罐及1台紫外杀菌器，循环量为0.5次/小时。

(4)圆形池苗种暂养系统：共设置5套，其中：4套采用方圆型玻璃钢苗种池，另1套采用圆形苗种池，每套系统的鱼池数量为8个。由于苗种规格较大，可投喂成形饲料，水处理设备要求较高。鱼池设计根据不同循环率采用双排水形式，以满足不同养殖工况的需要，在两路循环同时开启的条件下，系统循环率可达0.8次/小时。

2.运行效果 

(1)催产时间：各种鱼类的繁殖时间均比往年提前1个月左右，胭脂鱼可在2月催产，岩原鲤可在3月催产，中华倒刺鲃、黄颡鱼均可在3－4月催产，克服了天气对鱼类催产繁殖的影响。

(2)催产效果：胭脂鱼、岩原鲤、中华倒刺鲃和黄颡鱼开口水花的年产量分别为500万尾、200万尾、210万尾和150万尾，较以前产量分别增加40%、50%、50%和50%以上；名特鱼类苗种产量的大幅增加主要是各种鱼类的催产率、受精率、孵化率、鱼苗暂养成活率均较以前有大幅的提升(表1)。

    (3)投资与能耗：系统设备费用为184.528万元，有效养殖面积为537.5米2，不考虑原有土建投入，单位水面设备成本为3433元/米2。繁育车间日耗电量约160度，其中75%为功率5千瓦的风机能耗。按1年繁育6批次、每批次耗时半个月计算，单批次耗电2400度。

(4)节水效果：相对于传统流水型繁育模式，系统节水效果非常显著。车间总水体量约为435米3，日耗水量约为80米3(不含产卵池)，平均日换水率约为18%，主要为鱼池少量换水、水处理设备反冲洗、养殖池渗漏等损耗，相比传统生产方式节水90%以上。

中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所 徐皓 张成林 张宇雷