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摘 要：回顾了我国淡水养殖装备的发展历史，结合调研介绍了我国淡水养殖目前装备的配备和能耗情况，总体来说，我国淡水养殖装备取得一定成果，但发展不均衡，捕捞及辅助装备严重缺乏，信息化程度也不高，根据这种情况对今后的发展提出了建议。
关键词：淡水养殖;装备;利用
几千年以前，我国就有水产养殖的记载，春秋时期的范蠡就编写出世界第一部养鱼专著《养鱼经》[1]。近几十年来，我国水产养殖业得到了迅速发展，成为世界上唯一一个养殖产量长时间、大幅度超过捕捞产量的国家[2]，淡水养殖更是被美国生态经济学家莱斯特·布朗称为对世界的二大贡献之一。2019年底，全国水产品总量64 803 616 t，淡水养殖产量30 137 441 t，占养殖总产量的46.5%[3]，而在这背后，养殖装备发挥了积极重要的作用，是渔业大幅度增产的重要支撑。虽然，我国水产养殖业取得了很大的成绩，但是到2030年，我国人口达到峰值时，还有很大的水产养殖品的缺口，需要通过发展水产养殖来弥补[4]。为了提升我国养殖生产力水平，农业农村部发布了《关于加快水产养殖机械化发展的意见》[5]，指出 “到2025年，水产养殖机械化水平总体达到50%以上” 。
为了解我国淡水渔业装备的配备、能源消耗结构及能源利用水平，2019年，根据有关部门的要求，我们到西南、华东、西北、华中进行了实地调研，向200多家淡水养殖企业发放了调查问卷，以期为政府制订渔业相关政策与导向提供科学客观依据。
1 中国淡水养殖装备发展历史
长期以来我国的淡水养殖一直以池塘养殖为主，即使到现在出现了许多新的模式如集装箱、稻田养鱼等，但池塘养殖仍是主体，2019年池塘养殖占淡水养殖总产量的74%。因此淡水养殖装备的研发也是以池塘养殖为主。广义的淡水养殖装备是指在淡水养殖生产中，用于提高效率、改善环境所使用的各类机械和仪器;狭义指的是完全或主要用于淡水养殖的机械和仪器。淡水养殖装备是淡水养殖业实现集约化、规模化养殖的重要前提和保障。
解放初，我国淡水养殖装备几乎是一片空白。在20世纪60年代以前，我国水产养殖上使用的设备通常是水泵等农用设备。为研究解决我国水产机械等领域的重大关键性技术问题，1962年，经国务院聂荣臻副总理亲自批示同意筹建专门的渔业机械仪器研究所，拉开了国家研究渔业机械的序幕。
20世纪60年代，科研人员借鉴了水力采煤的原理，完成了立式泥浆泵的研制工作，以水力冲泥、泥浆泵抽汲的方法，试验挖塘取得成功。在此基础上，70年代末，研制完成了“水力挖塘机组”。该机组由立式泥浆泵及输泥系统、高压泵、水枪及输水系统和电控箱等组成，泥浆泵配合高压水枪用于土方开挖、疏浚等，工效高、成本低，被广泛应用于鱼池、河道开挖、疏浚、低洼地改造、围海（湖）造地（田、鱼池）等土方工程等[6]。
1972年，研制成功国内第一台齿轮传动、电动机功率为7.5 kW的水产养殖用叶轮式增氧机[7]。该机通过倒伞式叶轮在水面的旋转产生水跃，有效地提高了养殖水体中的溶氧量，解决了因水体缺氧造成鱼浮头、甚至窒息死亡的泛池（塘）现象，被渔民誉为“救鱼机” “增产机”。增氧机的推广应用，突破了我国几千年来传统的自然放养、单产提高不快的瓶颈，也是此后二十多年来，我国对虾养殖及淡水养殖业得到飞速发展的最关键机械。
20世纪80年代以后，养殖机械得到全面发展，水下鱼塘清淤机械、射流式增氧机、水净化机、管式桨叶增氧机、电子水质净化机、增氧水净化机、增氧投饲机、风力增氧机、自动投饲机等新产品不断出现，同时对设备的制造材料也进行了改进，如叶轮增氧机采用耐腐蚀、重量轻和适合于大批量工业化生产的塑料叶轮和浮体，不仅提高了生产工效，而且提高了产品的性能。
进入21世纪，随着信息化的发展，研制了在线水质监控系统，并在此基础上可自动或远程对增氧、投饲设备进行控制，此外包括底质改良机[8]、涌浪机[9]在内的一批新型设施装备不断涌现，太阳能[10]技术也在各类装备上得到运用，推动了养殖向绿色可持续方向发展。
2 中国淡水养殖装备配备情况
经过50多年的发展，养殖的机械化水平有了一定的发展，出现了许多淡水养殖装备，见表1。
从图1可以看出，有超过2/3的企业有增氧设备，60%的企业都配备了投饲设备，而超过一半以上的企业二种设备均有。而未配备的原因，主要是因为调研的许多养殖场主养品种为小龙虾、鳖等，有的养殖场养殖模式为虾稻综合种养、苗种繁育等，对投饲和增氧需求不大。此外，还有不少养殖场还配备了发电机、拌料机、提升机、绞肉机和气能热泵等装备。
信息化技术也开始运用到水产养殖中，有接近25%的企业使用了在线水质监测设备，对养殖用水的溶氧、pH值、水温和氨氮等进行了实时监测（图2）。一些企业开始结合自动水质监测的情况，来控制增氧等设备，如当养殖池塘的溶氧低于5 mg/L时，增氧机将在线自动开启;一些企业还可以通过手机进行远程观看数据和控制设备;还有一些企业自行配备了如无人自动喷药船等设备，可实现自动巡塘、投饲、投药，还可实现水质监测和养殖情况观测。
3 中国淡水养殖能耗情况
从调研的情况来看，养殖过程中主要使用的能源是电能，少部分企业会因配备发电机而使用燃油（一些企业还使用纯氧）。因此我们主要针对电能来调研。
3.1 不同养殖地区能耗情况对比
为对各地区的养殖能耗情况有所了解，需要采用同一模式类似的品种进行比较，由于大宗淡水鱼是我国淡水养殖的主力军，在每个省份都有养殖，而且基本采用的是池塘养殖，因此采用池塘养殖大宗淡水鱼池塘养殖能耗情况，对各地区进行比较。
图3是4个地区单位大宗淡水鱼产量的能耗情况，可以看出华中、华东、西南等几个地区的能耗情况差不多，基本在0.30 kW·h/kg以下，而西北偏高一点，达到0.36 kW·h/kg，可能与西北地区干燥、养殖周期短有关。但在具体养殖场中，差别也很大，少的可以仅为0.015 kW·h/kg，而多的可以超过1 kW·h/kg，这可能与设备的配备、养殖品种和密度以及養殖管理有较大关系，如养殖青鱼和养殖鲢鳙差别会较大。 图4是养殖场单位水面的能耗比较，可以看出各地区有较大的区别，由东向西呈递减的趋势，而其中华东地区单位水面面积的能耗是西南地区的5倍，可能是华东地区养殖比较发达，而且集约化程度也相对较高，使用设备较多，因此能耗相对较高。
3.2 池塘养殖不同品种能耗
由图5的养殖情况看，不同的品种养殖能耗也非常大，养虾的能耗最高，是鱼类的6～7倍，而黄鳝、甲鱼和泥鳅等的养殖能耗较少，可能主要是这些养殖对象，几乎不用养殖装备。
3.3 不同养殖模式下的能耗比较
由图6看，工厂化流水和循环槽养殖的能耗较高，这主要因为这些需要设施设备长期运行，因此耗电较多。
4 建议
4.1 要加快对起捕等设备的研制
从调研的情况来看，我国研发的养殖装备，近十年主要还是集中在增氧设备、投饲设备上，而起捕设备几乎未见。目前养殖场人员年龄大部分在40岁以上，随着时间的推移，对分级、称重、捕捞、疫苗注射的装备需求越来越迫切，因此需要加大对这些设备的研制力度，以满足养殖产业的需求。
4.2 对不同养殖模式的能耗应进行综合评价
养殖能耗与养殖设备配备的情况、养殖的品种、养殖的模式以及对养殖场管理要求都有很大的关系。对设施养殖来說，由于高密度水循环的要求，其能耗比一般的池塘养殖要高很多，但作为节地、节水的一种养殖模式，其优点也是明显的，是未来发展的一个方向，因此不能简单地以能耗指标来对养殖场进行评价。
4.3 要加强信息节能技术的运用
虽然，目前许多养殖场都使用了机械设备，但使用太阳能装备的不超过5%。同时，信息化技术使用的并不普遍，一些设备的使用是凭借经验来开启关闭，即使在溶氧完全饱和的情况下，仍然曝气，容易造成设备的无效使用，因此应采取措施，一方面鼓励采用信息化技术，通过监测水质情况控制增氧机的开停，通过监测鱼类的吃食情况控制投饲机的运转，从而有效地减少浪费;另一方面鼓励绿色能源的利用，从而达到节能的目的。
参考文献：
[1] 中国渔业史编委会.中国渔业史[M]北京：中国科学技术出版社，1993：24-29.
[2] 黄一心，徐皓，丁建乐.我国陆上水产养殖工程化装备现状及发展建议[J].贵州农业科学，2016，44（7）：87-91.
[3] 农业农村部渔业渔政管理局，全国水产技术推广总站，中国水产学会.2020中国渔业统计年鉴[M].北京：中国农业出版社，2020：17.
[4] 唐启升，丁晓明，刘世禄，等.我国水产养殖业绿色、可持续发展战略与任务[J].中国渔业经济，2014，32（1）： 4-9.
[5] 中华人民共和国农业农村部.农业农村部关于加快水产养殖机械化发展的意见[EB/OL].（2020-11-10）[2021-06-26].http：//www.njhs.moa.gov.cn/tzggjzcjd/202011/t20201110_6356101.htm.
[6] 胡伯成，丁永良，陈民龙.水力挖塘机组的研究应用[J].渔业现代化，2007，34（3）：57-59.
[7] 丁永良.叶轮增氧机开创了我国池塘养鱼高产的新纪元[J].渔业现代化，2007，34（5）：3-5+7.
[8] 田昌凤，刘兴国，张拥军，等.池塘底质改良机的研制[J].上海海洋大学学报，2013，22（4）：616-622.
[9] 管崇武，刘晃，宋红桥，等.涌浪机在对虾养殖中的增氧作用[J].农业工程学报，2012，28（9）：208-212.
[10] 吴宗凡，程果峰，王贤瑞，等.移动式太阳能增氧机的增氧性能评价[J].农业工程学报，2014，30（23）：246-252.
（收稿日期：2021-06-17）
关键词：淡水养殖;装备;利用
几千年以前，我国就有水产养殖的记载，春秋时期的范蠡就编写出世界第一部养鱼专著《养鱼经》[1]。近几十年来，我国水产养殖业得到了迅速发展，成为世界上唯一一个养殖产量长时间、大幅度超过捕捞产量的国家[2]，淡水养殖更是被美国生态经济学家莱斯特·布朗称为对世界的二大贡献之一。2019年底，全国水产品总量64 803 616 t，淡水养殖产量30 137 441 t，占养殖总产量的46.5%[3]，而在这背后，养殖装备发挥了积极重要的作用，是渔业大幅度增产的重要支撑。虽然，我国水产养殖业取得了很大的成绩，但是到2030年，我国人口达到峰值时，还有很大的水产养殖品的缺口，需要通过发展水产养殖来弥补[4]。为了提升我国养殖生产力水平，农业农村部发布了《关于加快水产养殖机械化发展的意见》[5]，指出 “到2025年，水产养殖机械化水平总体达到50%以上” 。
为了解我国淡水渔业装备的配备、能源消耗结构及能源利用水平，2019年，根据有关部门的要求，我们到西南、华东、西北、华中进行了实地调研，向200多家淡水养殖企业发放了调查问卷，以期为政府制订渔业相关政策与导向提供科学客观依据。
1 中国淡水养殖装备发展历史
长期以来我国的淡水养殖一直以池塘养殖为主，即使到现在出现了许多新的模式如集装箱、稻田养鱼等，但池塘养殖仍是主体，2019年池塘养殖占淡水养殖总产量的74%。因此淡水养殖装备的研发也是以池塘养殖为主。广义的淡水养殖装备是指在淡水养殖生产中，用于提高效率、改善环境所使用的各类机械和仪器;狭义指的是完全或主要用于淡水养殖的机械和仪器。淡水养殖装备是淡水养殖业实现集约化、规模化养殖的重要前提和保障。
解放初，我国淡水养殖装备几乎是一片空白。在20世纪60年代以前，我国水产养殖上使用的设备通常是水泵等农用设备。为研究解决我国水产机械等领域的重大关键性技术问题，1962年，经国务院聂荣臻副总理亲自批示同意筹建专门的渔业机械仪器研究所，拉开了国家研究渔业机械的序幕。
20世纪60年代，科研人员借鉴了水力采煤的原理，完成了立式泥浆泵的研制工作，以水力冲泥、泥浆泵抽汲的方法，试验挖塘取得成功。在此基础上，70年代末，研制完成了“水力挖塘机组”。该机组由立式泥浆泵及输泥系统、高压泵、水枪及输水系统和电控箱等组成，泥浆泵配合高压水枪用于土方开挖、疏浚等，工效高、成本低，被广泛应用于鱼池、河道开挖、疏浚、低洼地改造、围海（湖）造地（田、鱼池）等土方工程等[6]。
1972年，研制成功国内第一台齿轮传动、电动机功率为7.5 kW的水产养殖用叶轮式增氧机[7]。该机通过倒伞式叶轮在水面的旋转产生水跃，有效地提高了养殖水体中的溶氧量，解决了因水体缺氧造成鱼浮头、甚至窒息死亡的泛池（塘）现象，被渔民誉为“救鱼机” “增产机”。增氧机的推广应用，突破了我国几千年来传统的自然放养、单产提高不快的瓶颈，也是此后二十多年来，我国对虾养殖及淡水养殖业得到飞速发展的最关键机械。
20世纪80年代以后，养殖机械得到全面发展，水下鱼塘清淤机械、射流式增氧机、水净化机、管式桨叶增氧机、电子水质净化机、增氧水净化机、增氧投饲机、风力增氧机、自动投饲机等新产品不断出现，同时对设备的制造材料也进行了改进，如叶轮增氧机采用耐腐蚀、重量轻和适合于大批量工业化生产的塑料叶轮和浮体，不仅提高了生产工效，而且提高了产品的性能。
进入21世纪，随着信息化的发展，研制了在线水质监控系统，并在此基础上可自动或远程对增氧、投饲设备进行控制，此外包括底质改良机[8]、涌浪机[9]在内的一批新型设施装备不断涌现，太阳能[10]技术也在各类装备上得到运用，推动了养殖向绿色可持续方向发展。
2 中国淡水养殖装备配备情况
经过50多年的发展，养殖的机械化水平有了一定的发展，出现了许多淡水养殖装备，见表1。
从图1可以看出，有超过2/3的企业有增氧设备，60%的企业都配备了投饲设备，而超过一半以上的企业二种设备均有。而未配备的原因，主要是因为调研的许多养殖场主养品种为小龙虾、鳖等，有的养殖场养殖模式为虾稻综合种养、苗种繁育等，对投饲和增氧需求不大。此外，还有不少养殖场还配备了发电机、拌料机、提升机、绞肉机和气能热泵等装备。
信息化技术也开始运用到水产养殖中，有接近25%的企业使用了在线水质监测设备，对养殖用水的溶氧、pH值、水温和氨氮等进行了实时监测（图2）。一些企业开始结合自动水质监测的情况，来控制增氧等设备，如当养殖池塘的溶氧低于5 mg/L时，增氧机将在线自动开启;一些企业还可以通过手机进行远程观看数据和控制设备;还有一些企业自行配备了如无人自动喷药船等设备，可实现自动巡塘、投饲、投药，还可实现水质监测和养殖情况观测。
3 中国淡水养殖能耗情况
从调研的情况来看，养殖过程中主要使用的能源是电能，少部分企业会因配备发电机而使用燃油（一些企业还使用纯氧）。因此我们主要针对电能来调研。
3.1 不同养殖地区能耗情况对比
为对各地区的养殖能耗情况有所了解，需要采用同一模式类似的品种进行比较，由于大宗淡水鱼是我国淡水养殖的主力军，在每个省份都有养殖，而且基本采用的是池塘养殖，因此采用池塘养殖大宗淡水鱼池塘养殖能耗情况，对各地区进行比较。
图3是4个地区单位大宗淡水鱼产量的能耗情况，可以看出华中、华东、西南等几个地区的能耗情况差不多，基本在0.30 kW·h/kg以下，而西北偏高一点，达到0.36 kW·h/kg，可能与西北地区干燥、养殖周期短有关。但在具体养殖场中，差别也很大，少的可以仅为0.015 kW·h/kg，而多的可以超过1 kW·h/kg，这可能与设备的配备、养殖品种和密度以及養殖管理有较大关系，如养殖青鱼和养殖鲢鳙差别会较大。 图4是养殖场单位水面的能耗比较，可以看出各地区有较大的区别，由东向西呈递减的趋势，而其中华东地区单位水面面积的能耗是西南地区的5倍，可能是华东地区养殖比较发达，而且集约化程度也相对较高，使用设备较多，因此能耗相对较高。
3.2 池塘养殖不同品种能耗
由图5的养殖情况看，不同的品种养殖能耗也非常大，养虾的能耗最高，是鱼类的6～7倍，而黄鳝、甲鱼和泥鳅等的养殖能耗较少，可能主要是这些养殖对象，几乎不用养殖装备。
3.3 不同养殖模式下的能耗比较
由图6看，工厂化流水和循环槽养殖的能耗较高，这主要因为这些需要设施设备长期运行，因此耗电较多。
4 建议
4.1 要加快对起捕等设备的研制
从调研的情况来看，我国研发的养殖装备，近十年主要还是集中在增氧设备、投饲设备上，而起捕设备几乎未见。目前养殖场人员年龄大部分在40岁以上，随着时间的推移，对分级、称重、捕捞、疫苗注射的装备需求越来越迫切，因此需要加大对这些设备的研制力度，以满足养殖产业的需求。
4.2 对不同养殖模式的能耗应进行综合评价
养殖能耗与养殖设备配备的情况、养殖的品种、养殖的模式以及对养殖场管理要求都有很大的关系。对设施养殖来說，由于高密度水循环的要求，其能耗比一般的池塘养殖要高很多，但作为节地、节水的一种养殖模式，其优点也是明显的，是未来发展的一个方向，因此不能简单地以能耗指标来对养殖场进行评价。
4.3 要加强信息节能技术的运用
虽然，目前许多养殖场都使用了机械设备，但使用太阳能装备的不超过5%。同时，信息化技术使用的并不普遍，一些设备的使用是凭借经验来开启关闭，即使在溶氧完全饱和的情况下，仍然曝气，容易造成设备的无效使用，因此应采取措施，一方面鼓励采用信息化技术，通过监测水质情况控制增氧机的开停，通过监测鱼类的吃食情况控制投饲机的运转，从而有效地减少浪费;另一方面鼓励绿色能源的利用，从而达到节能的目的。
参考文献：
[1] 中国渔业史编委会.中国渔业史[M]北京：中国科学技术出版社，1993：24-29.
[2] 黄一心，徐皓，丁建乐.我国陆上水产养殖工程化装备现状及发展建议[J].贵州农业科学，2016，44（7）：87-91.
[3] 农业农村部渔业渔政管理局，全国水产技术推广总站，中国水产学会.2020中国渔业统计年鉴[M].北京：中国农业出版社，2020：17.
[4] 唐启升，丁晓明，刘世禄，等.我国水产养殖业绿色、可持续发展战略与任务[J].中国渔业经济，2014，32（1）： 4-9.
[5] 中华人民共和国农业农村部.农业农村部关于加快水产养殖机械化发展的意见[EB/OL].（2020-11-10）[2021-06-26].http：//www.njhs.moa.gov.cn/tzggjzcjd/202011/t20201110_6356101.htm.
[6] 胡伯成，丁永良，陈民龙.水力挖塘机组的研究应用[J].渔业现代化，2007，34（3）：57-59.
[7] 丁永良.叶轮增氧机开创了我国池塘养鱼高产的新纪元[J].渔业现代化，2007，34（5）：3-5+7.
[8] 田昌凤，刘兴国，张拥军，等.池塘底质改良机的研制[J].上海海洋大学学报，2013，22（4）：616-622.
[9] 管崇武，刘晃，宋红桥，等.涌浪机在对虾养殖中的增氧作用[J].农业工程学报，2012，28（9）：208-212.
[10] 吴宗凡，程果峰，王贤瑞，等.移动式太阳能增氧机的增氧性能评价[J].农业工程学报，2014，30（23）：246-252.
（收稿日期：2021-06-17）