专家研究 | 水产养殖机械发展现状、问题与挑战及发展建议

导 语
8 u/ u6 A; U' [) Q. y, }本文通过对池塘养殖、网箱养殖、工厂化养殖、浅海筏式养殖和深远海设施养殖等几种水产养殖主要模式机械化发展现状开展研究，根据统计和调研数据分析其存在的问题，并提出加强政策支持保障力度、推动地方渔业主管部门参与规模养殖机械化示范区(县)评价工作、提高先进设备供给能力、强化农机与水产推广部门合作、加大水产机械社会化服务组织扶持力度、提升水产养殖机械化体系管理服务水平等发展建议。
机械化是水产养殖业现代化的重要内容、重要支撑和重要标志。近年来，水产养殖业加快向绿色高效转型升级，但水产养殖机械化的总体水平还不高，不同地区、不同养殖方式、不同生产规模、不同生产环节的机械化发展不平衡不充分，部分技术装备有效供给不足、设施装备与生产技术集成配套不够等问题亟待解决。
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前言
1 T) n! W6 Y2 A2020年11月，农业农村部印发《关于加快水产养殖机械化发展的意见》(以下简称“《意见》”)，针对当前水产养殖机械化发展不平衡不充分等问题，指导各地着力补短板、强弱项，推动水产养殖机械化向全程全面高质高效发展。《意见》提出，到2025年，水产养殖机械化水平总体达到50%以上，育种育苗、防疫处置、起捕采收、尾水处理等薄弱环节机械化取得长足进步，主要养殖模式、重点生产环节的机械化、设施化、信息化水平显著提升，绿色高效养殖机械化生产体系和社会化服务体系基本建立。
! i" y. S0 U2 `; X  n7 E; ^2018年，全国水产养殖机械化水平为28.85%，远低于农作物耕种收综合机械化率70%的机械化水平，为实现2025年总体达到50%以上的目标，仍有很多工作要做。
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发展现状
# d0 A1 o- G* @; C4 k经过30多年的发展，我国已逐步形成多种水产养殖模式。其中，主要的生产方式为池塘养殖、网箱养殖、工厂化养殖、浅海筏式养殖和深远海设施养殖等。
2 A& ^6 T3 a% V# H5 G7 _9 g(一)池塘养殖
- `. V: H. e; J: v- n2 y; I+ Z池塘养殖是我国水产养殖的主要生产方式，2020年，池塘养殖产量占水产品总产量的48.5%，养殖面积占总面积的42.7%。养殖池塘几乎遍布我国各省，86%为淡水池塘，主产区在长江中下游和珠江三角洲地区。淡水池塘以鱼类、虾蟹养殖为主，海水池塘以对虾、海参等养殖为主。长期以来，我国池塘养殖设施的构建特点是“鱼池+进排水沟渠”，设施系统构造简易，主要专业设备为增氧机、投饲机等，比重占到了渔业机械总数的90%。增氧机以叶轮式、水车式和微孔曝气式为代表，可保证水体的氧供给;投饲机绝大部分为定点抛洒式，其他装备应用较少。仅部分地区池塘养殖生产实现了清淤、增氧、投饵、水质监测等主要作业环节的机械化。
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目前，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所(以下简称“渔机所”)、浙江大学等科研院校正逐步研究和开发包括疫苗注射机械、拉网机械、起鱼机械、分级机械等装备，水产养殖的机械化、自动化水平逐年提高。池塘工程化循环水养殖、池塘集装箱生态养殖、池塘设施圈养等近年来新出现的设施型水产养殖模式正在逐步推广。
(二)网箱养殖
$ Z6 z9 O' i4 x网箱养殖是利用网箱进行水生经济动植物养殖的生产方式，主要分为普通网箱和深水网箱两种。普通网箱主要设置在沿海内湾水域和内陆湖泊水库，淡水网箱养殖产量约占淡水养殖的5%，主要品种有鲟鱼、虹鳟、草鱼、罗非鱼和斑点叉尾鮰等;海水网箱养殖产量约占海水养殖的38%，主要品种有大黄鱼、海鲈鱼、石斑鱼、鲷鱼、卵形鲳鲹等。
深水网箱一般在水深20m以内的背风湾口水域，养殖密度可达20kg/m3。近年来，我国开展了深海网箱、远海养殖平台等深远海养殖模式探索。在深水网箱配套装备和新型养殖设施方面，研究成果主要集中在投饲系统、网衣清洗装置和提网装置等，但在生产中投入使用的还很少。
  [3 ?8 F# x1 u由中集来福士研发设计的坐底式平台“长鲸1号”离岸深水网箱，是一座容积6万m3的海洋牧场平台，造价约4000万元，适用于黄海的浅海区域;中船重工武船集团建造的“深蓝1号”全潜式深海渔场，养殖水体5万m3，一次可养殖三文鱼30万条，实现产量1500t，已投入使用;中国水产科学研究院南海水产研究所与天津德赛环保科技有限公司共同研制的万吨级半潜船形渔场“德海1号”，投放至珠海海域，该船总长度91.3m，宽度27.6m，养殖水体3万m3，可抵抗17级台风、9m浪高，使用年限20年以上;2019年建成的莱州湾明波海洋牧场，大型养殖围栏面积相当于一个足球场，可容纳16万m3水体，每年可以养殖500t海水鱼。这些平台的工业水平已显著提高，面向深远海养殖的生产平台产业化发展有望加快。目前，国内科研院所正联合渔业养殖、海工、加工、金融等企业，积极整合优势资源，加快推动深远海养殖装备发展。
(三)工厂化养殖
" c  K! O! l5 Y4 D: l工厂化养殖是利用机械、生物、化学和自动化控制等技术装备起来的车间进行水生经济动植物养殖的生产方式，一般分为流水型工厂化养殖和循环水工厂化养殖，主要养殖品种有大菱鲆、鲈鱼和河豚等。流水型养殖是目前工厂化养殖的主要方式，养殖产量在36万t以上，其中海水和淡水分别占45%和55%，养殖设施以“车间+鱼池+井水”为主，配以微孔充气增氧和热水加温装置，养殖密度为10kg/m3～20kg/m3。
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# J% Q) Q8 c( p: P循环水养殖集约化程度高，设置有水质净化与调温系统，可自动化控制，具有不受气候环境影响、节水、省地、环保、单位面积生产量高等诸多优点，养殖密度可达30kg/m3～50 kg/m3。主要设施设备有纯氧增氧装备、多参数水质在线自动监控系统、微滤机、蛋白质分离器、生物净化设备、集污排污分离器、杀菌装备、尾水处理一体化设备以及CO2去除试验装置等。与发达国家相比，我国在养殖系统的自动化控制、机械化操作以及排放物再利用等方面还存在一定差距。
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(四)浅海筏式养殖
5 V4 @" r( V% @2 S! ?- F) Y$ v8 L& i浅海筏式养殖是指在海洋水域中设置浮动筏架，在筏架上挂养海洋经济动植物的生产方式，主要用于养殖藻贝类。筏式养殖在我国沿海规模较大，养殖面积44万ha(包括吊笼养殖)，养殖产量60多万t，占海水养殖总量的1/3，养殖设施多设置在大型的湾区，水深10m左右。筏架设施没有相对的建设规范，筏绳排列与浮标及吊绳、吊笼设置各异，筏架控制及升降工程化程度低。筏式养殖配套装备有船上扇贝苗出舱播撒一体化电动拔笼、电动拔梗等机械化装置。底播养殖是将人工苗种或半人工苗种投放到环境适宜水域的底质上，通过其自然生长进行养殖的生产方式，主要养殖品种为贝类和海参。
. A+ A5 j& b! g! t3 b1 S* C目前，荣金牡蛎、威海长青与渔机所联合研发的牡蛎采收设备已完成一代机研发，并取得较好效果，现正在一代机的基础上进一步优化、研发二代机。相关机构对海带采收一体机也进行了攻关研发，其中，海带收割装备已进入二代机试制阶段。
1 V& Q- Q8 z; C" T- a8 O(五)深远海设施养殖
& H+ K0 j& A0 F9 {: w- m5 z近年来，随着国家生态文明建设要求的进一步明确，以及传统养殖方式弊端的逐步凸显，深远海养殖产业成为发展热点。渔机所设计的中国第一艘3000t级冷水团养殖科研示范工船“鲁岚渔养61699”号已投入进行实船示范，为大型深远海养殖工船设计、建造和养殖积累工程经验与基础数据。
. R; J1 n, l% w1 q/ D. a) n9 R2020年12月，由青岛国信集团、中船工业集团、渔机所和青岛蓝粮渔业共同发起的全球首艘十万吨级智慧渔业大型养殖工船“国信1号”在中国船舶集团青岛北海船厂启动建造，该船于2021年完成分段施工、合拢、出坞下水并开展设备及系统调试，2022年5月已交付运行。配套研发的“国信101”号养殖工船中试船，集成了养殖水流交换、水质与光照调控、自动化作业装备等系统，开展了大黄鱼中试养殖试验，饵料系数为1.05，成活率超97%。
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问题与挑战
( M- s  o$ \1 S0 N# R(一)各环节机械化水平不均衡
池塘养殖仍然是当前水产养殖生产的主要方式，核心养殖活动主要包括增氧、投饲、捕捞、尾水处理、清淤等内容，目前机械化水平较高的环节主要集中在增氧和投饲两方面，其他养殖环节渔业机械使用水平较低，尤其是传统捕捞工作，大部分仍处于全人工状态。海水养殖中，筏式吊笼与底播养殖模式中夹苗、播种、采收，以及网箱养殖的投饲、网衣更换和清洗等作业环节大部分由人工操作。
调研结果显示，湖北省渔业机械约48.4万台(套)，其中，增氧机28.7万台、投饵机12.9万台，分别占湖北省渔业机械总数的60%和27%。从全国水平看，水产机械总量约469.0万台，其中增氧机、投饲机分别达到326.1万台和105.8万台，分别占全国70%和23%。
疫苗注射机械、拉网机械、起鱼机械、分级机械等新装备目前还未得到广泛推广和应用。
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8 M4 `4 H# _* D6 ?- V(二)不同省份和地区机械化水平存在较大差异
2021年8月，农业农村部农业机械化管理司和农业机械化总站组织开展的规模养殖机械化示范区(县)试点评价工作(以下简称“试点评价工作”)取得较多数据，分析发现，各省和地区的机械化水平存在较大差异。按照NY/T3490-2019《农业机械化水平评价第3部分：水产养殖》测算，江苏省水产养殖综合机械化水平53.2%，其中，投饲械化水平76.7%、水质调控械化水平59.5%、起捕械化水平10.3%、清淤机械化水平9.3%。盐城市响水县规模池塘养殖机械化水平为77.8%;常州市金坛区规模池塘养殖机械化水平为71.82%，其中，投饲机械化水平80.09%、水质调控机械化水平83.32%、起捕机器机械化水平29.59%(其中四大家鱼养殖起捕机械化水平为100%)、清淤机械化水平85.49%;兴化市水产养殖综合机械化水平达到62%。浙江省椒江区深水网箱养殖的机械化水平为92%。广西壮族自治区钦州市钦南区、防城港市防城区深水网箱养殖机械化率分别为100%和82.1%，百色市平果市池塘养殖机械化率为31.6%。
按照NY/T3490-2019《农业机械化水平评价第3部分：水产养殖》规定的方法统计，2018年，全国水产养殖机械化水平为28.85%，其中，工厂化养殖机械化水平为56.03%，池塘养殖机械化水平为30.73%，筏式吊笼与底播养殖模式机械化水平为24.78%，网箱养殖机械化水平为15.7%。试点评价工作反馈的数据中，参加试点的三个省份池塘养殖和深水网箱养殖机械化水平远远高于全国平均水平。
(三)标准化工作不能满足产业发展需求
4 n$ D0 z( s* _8 y- x标准化是现代渔业技术发展不可或缺的重要组成部分，也是我国现代渔业建设的重要技术支撑。渔业机械标准作为行业生产规范，在促进渔业机械技术改进、提高我国渔业生产力与竞争力等方面发挥着重要作用。截至2020年，渔业机械仪器分技委完成制、修订的现行有效标准为110项，包括国家标准4项、行业标准106项。其中，养殖机械和设施相关标准仅30项，国家标准只有1项。水产养殖机械和设施类地方标准和团体标准数量也十分有限。新修订的《NY/T1640-2021农业机械分类》标准中，涉及渔业机械的有3个大类、44个品目的产品，仅6个品目的产品已制定发布国家和行业标准;标准化工作不能满足当前水产养殖机械化发展需求。
(四)高效适用设施设备供给不足
水产养殖机械研发进展缓慢，缺乏高效适用新产品。增氧机发明几十年来未有较大突破更新，只在外观造型上略有变化。投饲机仍以定点投饲为主，适用于鱼类养殖，但不适宜需要进行多点投饲的虾蟹类养殖。水质传感器是进行水质监测及处理的必配设备，但目前的水质监测传感器准确度差、使用寿命短、价格昂贵。传统池塘养殖，尤其是大水面增殖渔业的捕捞难度大，尚未研发出有效的捕捞设施装备，仍以传统的拉网方式捕鱼;在稻田里进行稻渔综合种养，仍以地笼捕获为主。筏式养殖夹苗、播种和采收等环节及底播养殖的机械化作业设备均处于研发和试制阶段，与发达国家相比机械化程度低，生产作业主要依靠人力，缺乏吊绳植苗机械和海带、紫菜等大型藻类养殖采收机械，以及吊笼养殖饲喂、收获轻简化工具与专业化养殖工作船等。
: u1 D: F1 P& E) H$ B(五)机械化信息化智能化融合不够
多数养殖机械处于简单替代人力阶段，与鱼类行为学原理及其他养殖机械设备之间缺乏信息化、智能化融合交互。目前，饵料投饲机只能做到定时、定点投喂，无法将投喂活动与鱼类行为有效结合，不能通过监测鱼类行为探知鱼类饥饿程度，判断出是否需要开启投喂模式。多数增氧机仍然需要人工开启，水质监测传感器功能单一，以池塘温度和溶解氧监测为主，缺乏更丰富的监测指标。水质监测与增氧机开关之间缺乏有效联动，信号延误极易造成浮头现象，导致一定损失发生。
(六)社会化服务体系建设匮乏
7 V" \" L  Z' _8 Q一是水产机械社会化服务存在手段落后、设施简陋、经营管理水平低、服务队伍不稳定等问题。与传统大田粮食作物农机社会化服务相比，水产养殖过程中清淤、收获、池塘改造等环节需要使用到操作较为复杂、使用率不高或价格较为昂贵的养殖机械设备相关方面社会化服务基本处于空白状态。
二是水产机械社会化服务组织政府投入资金不足、农民自筹资金有限且融资难。《中华人民共和国农业机械化促进法》明确了，农业机械专业合作社可享受信贷支持，但实际操作过程中，水产机械专业合作社很难提供如房产担保、公务员担保等非机具担保，即便金融机构同意机具担保，也会要求质押，最终得到的也是小额贷款，无法彻底缓解水产机械专业合作社资金短缺的问题，阻碍了水产机械专业合作社发展壮大。
三是水产机械社会化服务组织管理人员缺乏，其主要成员是农民，文化水平普遍不高。水产机械专业合作社的主要管理者也大多由合作社内部人员担任，知识结构、经营管理水平比较低，聘请职业经理人的组织很少，市场竞争能力有限，难以适应市场经济的需要。
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7 B9 S8 V+ k; `发展建议
. R! E  _% y4 Z, y0 P(一)加强政策支持保障力度
根据水产养殖绿色健康发展方向，发布水产养殖机械装备设施研发指南，明确产业机械化发展短板弱项，引导技术研发单位开发符合产业高质量发展需求的产品。争取国家科技、财政部门支持，针对影响水产养殖机械化发展的基础研究和关键技术设立研发专项，夯实机械化发展基础。加大渔机购置补贴支持力度，将更多水产养殖机械化设施装备纳入补贴范围，提高补贴标准，积极探索池塘工程化循环流水养殖系统、牡蛎采收和海带采收等成套设施补贴路径，推进先进新型养殖设备推广应用。同时，积极引导社会资本通过独资、合资、合作、联营等形式，投入水产养殖机械研发、生产，完善水产养殖机械化多元投入机制。
(二)推动地方省市渔业主管部门参与规模养殖机械化示范区(县)评价工作
& B, J; d4 J( B: v在开展规模养殖机械化示范区(县)评价工作时，建议地方省市渔业主管部门积极参与评价工作，了解目前国内各地区水产养殖机械化装备现状，学习水产养殖新技术和新装备应用较多的先进地区推进水产养殖全程机械化工作的经验和做法，同时，引进、推广和应用水产养殖新技术与新装备，提高本地区各种养殖模式的总体机械化水平。
(三)提高先进设备供给能力
开展渔业关键性技术及装备的研究攻关，搭建产学研推用深度融合的技术创新平台、创新联盟，加强渔机装备关键技术协同攻关。加快物联网、大数据、云计算和人工智能技术在水产养殖机械化中的应用，推进水产养殖机械设施装备应用、管理与信息化技术的深度融合。加快研发处于空白状态的机械设备，满足产业发展的需求。对现有机械化养殖设备进行升级换代，进一步提升增氧机的增氧效率，开发更多类型的投饲机，满足定点投喂、多点投喂、流动投喂等多样化需求。进一步提高水质监测探头的准确度、监测数据的丰富度和延长使用寿命、进一步降低价格。强化鱼类生理学、行为学等研究，摸清鱼类行为与需求的关系，通过信息技术将两者进行连接，进一步提升有关设备的智能化水平。
(四)强化农机与水产技术推广部门合作
: Z3 e9 K  v" t4 ~# W水产养殖品种多、模式多、专业性强，与种植业、畜牧业相比有显著不同。推动农业机械推广部门与水产技术推广部门高效合作，针对主要养殖品种和主推技术模式，研究全程机械化系统解决方案。双方联合开展水产养殖机械装备设施宣传和推广活动，加快淘汰老旧水产养殖机械装备，推广普及绿色高效的水产养殖机械化新技术、新产品、新装备。引导有条件的水产养殖主产县创建水产养殖机械化示范县，遴选一批水产养殖全程机械化示范基地，形成一批“功能布局合理、基础条件完备、生态环境优良、机械化水平高”的样板模式，辐射带动周边区域养殖户增强使用新机具的积极性和主动性。
(五)加大力度扶持水产机械社会化服务组织
针对使用频率低、价格较高的水产养殖机械装备，通过政府购买服务等方式，调动装备生产企业、社会团体等开展社会化服务的积极性。在购置补贴资金安排上，向水产机械社会化服务组织倾斜，有条件的市县推动建立水产养殖机械化作业专业团队，开展全程机械化服务，提高水产机械利用率。依托新型职业农民培育工程等政策，培养水产养殖机械化大户、水产养殖机械合作社领军人才和水产养殖机械操作、保养、维修等实用技能型人才。打造水产机械社会化服务品牌，促进渔民增收、渔业增效，加快推进水产机械社会化服务进程。
2 u3 r. j8 H: ?. A3 h, o(六)提升水产养殖机械化体系管理服务水平
' b- O- y) p6 X1 O4 d继续组织相关专家深入主要水产优势产区开展专题调研，围绕水产养殖机械化制定各种团体标准、地方标准和行业标准，健全完善水产养殖机械化标准体系，优化《规模养殖机械化示范区(县)评价指标体系》，编制发布产品技术规程、作业标准等，提高相关产品推广鉴定能力，为先进、节能、安全的使用装备纳入农机购机补贴奠定基础。明确水产养殖宜机化作业标准，并纳入养殖池塘标准化改造考核指标，为机械化生产创造条件。支持农机试验鉴定机构改善检验检测条件，创新试验鉴定方法，加大、加快水产养殖机械相关试验鉴定大纲的制定和修订，切实提升水产养殖机械装备试验鉴定能力。完善水产养殖机械化评价体系，使评价结果契合行业发展实际，发挥评价指标的引导作用。
来源 | 《中国水产》2022年第8期
7 q& c3 X( u8 G* r作者 | 顾海涛 李明爽 刘兴国 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所 全国水产技术推广总站 中国水产学会
排版 | 数智海洋公众号
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