智慧漁業發展，深藍糧倉建設應用了哪些“黑科技”？
喜歡養金魚的朋友肯定有過這種幻想：坐在家中就可以觀察魚兒們進食情況，或者用電腦實現遠端餵食。這種方法真的可行嗎？如果對缸中的魚兒奏效，對海洋中的魚會有效果嗎？
在海洋中養魚，怎麼養、怎麼管、怎麼收，又怎麼運輸，如何送到市場，讓廣大民眾一年四季都有口福吃到高品質的海鮮呢？今天我們就來聊一聊這個。
一、為什麼發展深海水產養殖業？
我們都知道，我們生活的地球是一顆“藍色星球”，因為地球表面的70。8%被汪洋大海覆蓋，總面積約為3。6億平方公里，其中含有13。5億立方千米的水資源，佔地球總體水量的97%。
海洋資源是豐富的，但也不是無限的。從聯合國糧農組織（FAO）釋出的世界捕撈漁業和水產養殖產量的對比，我們很清楚地看到：未來漁業發展需開拓新空間，各國都在向深海和大洋進軍。如何開拓深遠海水域資源，構建永續的水產養殖方式，這是漁業界的管理者、科學家和所有從業人員都在認真思考的問題。智慧漁業的發展，為這個問題提供了一些輔助方式。
2017年，美國哥倫比亞大學博士後麗貝卡·金特里（Rebecca R。 Gentry）在她的研究報告中指出：捕撈漁獲量在過去20年中停滯不前，因為許多種群已被充分開發。這導致人們普遍轉向水產養殖，以滿足世界對魚類日益增長的需求。她提出：第一幾乎每個沿海國家都有適合水產養殖的大片地區，其開發潛力遠遠超過滿足可預見的需求；第二，有1140萬km2海域適合發展魚類養殖，每年可生產大約150億噸有鰭魚類，是目前全球海洋水產品消費量的100倍以上；第三，如果養殖與當前捕撈量相當的水產品，只需全球海洋麵積的0。015%。
深水抗風浪網箱養殖示範區（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
二、各國如何發展智慧海上養殖呢？
目前，各國發展
智慧海上養殖主要有
深海網箱和養殖工船這兩種方式。
1。
深海網箱
美國自1964年就引進網箱養魚技術，養殖斑點叉尾。目前，網箱養魚已擴充套件到歐洲、非洲、美洲等30多個國家。
近20年來，挪威、芬蘭、法國、德國研發大型海洋網箱，挪威的海上網箱最大周長200m，安裝方便，抗風浪能力大，有抗老化的能力，在波高12m的巨浪下，網箱不變形，不影響網箱內魚類的行為。
挪威深水抗風浪網箱（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
美國球型網箱（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
美國蝶形網箱（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
2.養殖工船
作為最先進的可移動養殖管控平臺，養殖工船這些年在世界一些先進的水產養殖國家興起。養殖工船改變了傳統漁業產業模式，將海洋養殖從近海拓展到深遠海，同時解決了傳統深水網箱養殖不可移動的弊端，透過引導物聯網、大資料、人工智慧等現代資訊科技與水產養殖生產深度融合，有效解決傳統漁業養殖轉型升級和緩解近海養殖汙染等問題。
土耳其養殖工船（圖片來源：中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所所長徐皓）
挪威養殖工船（圖片來源：中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所所長徐皓）
三、我國是如何發展智慧漁業的？
漁業是國家糧食安全戰略的重要組成部分，我國漁業的發展需要向深海和大洋索要空間，發展以養為主的海洋漁業新型生產方式。深藍漁業完全不同於傳統海洋漁業，它注重生態，以海洋生物戰略性種群資源科學、可持續利用為發展支撐，以深遠海工業化、智慧化養殖為構建主體，形成可持續的現代海洋漁業。
以下我們重點介紹幾種海水智慧化養殖模式。
1. 多營養層級綜合水產養殖（IMTA）系統
這個系統的原理是充分利用空間、時間、餌料等資源。把需要投餌的養殖水生生物按科學的比例與不用投餌的養殖水生動物和植物混養，使一種養殖生物的副產出物，比如糞便、殘留食物成為另一生物的輸入物，如成為一些貝類的食物或一些植物的肥料，這就叫養殖廢物資源化利用。除此之外，這種養殖方式還充分利用多種養殖生物和植物互補性，把原來養殖空間變成兩倍，甚至多倍，提升了海洋空間的養殖承載力。
此項研究是希望在提高水產養殖產量的同時，避免對海洋環境的可持續性利用造成不利影響。目前我們國家山東煙臺桑溝灣多營養層級綜合水產養殖（IMTA）模式，已經成為國際上學習的典範。
這個模式借鑑歐盟養殖規劃和環境管理的先進理念和方法，綜合我國相關政策法規和水產養殖生態學科技成果，兼顧養殖環境友好、質量安全和產業可持續發展，建立基於GIS的水產養殖空間規劃決策支援系統。
這個模式針對我國北方典型海水養殖區桑溝灣制定科學的海水養殖空間規劃方案，並開展示範應用；兼顧水產養殖的食物產出和生態服務功能，透過合理空間規劃確保其優質高效和生態友好。目前已經建成了單機版和基於網際網路的水產養殖空間規劃決策支援系統，為水產養殖規劃管理和我國縣一級海洋功能區劃提供技術支撐，為發展基於生態系統的水產養殖業奠定基礎。
為什麼國際上會把這個模式列入智慧漁業？因為它應用了許多數字化的工具和技術。如基於GIS元件的水產養殖空間規劃平臺及其相關應用技術、資料庫儲存和展示功能、模型軟體和資料輸出功能的研發；如基於GIS系統功能，整合歷史觀測資料和現場調查資料，以及物理海洋學和生態學模型，構建了桌面版和網路端的“水產養殖空間規劃決策支援系統”（APDSS）。
透過這些環境資料瀏覽，專家們可以進行養殖適宜性評價，養殖生物生長預測，養殖容量評估和經濟效益測算。用比較通俗的話說，用了這些技術，我們可以知道這個水域適合不適合養魚，養什麼魚，養多少魚，可以預測我們所養的魚會長多大，會有多少經濟效益，甚至可以預先評估市場，提前定價，因此，可以為水產養殖企業的規劃和生產管理提供決策支援。
山東桑溝灣多營養層級綜合水產養殖模式（圖片來源：中國水產科學研究院黃海水產研究所劉慧研究員）
1. 海洋牧場
海洋牧場是一種集生態功能、環境功能和社會功能為一體的新型產業。為什麼在水中放牧，不投飼料，也能把它列入智慧漁業呢？沒那麼簡單！有許多前沿科技應用在海洋牧場建設。比如，用海洋遙感技術來選址，用音響馴化技術來馴化魚。特別是在監控方面，現代化的
海洋牧場都建有視覺化、智慧化、資訊化的智慧海洋牧場管理平臺，在這樣的管理平臺上搭載了多種監測儀器和感測器，能對海洋生態環境及生產運營情況進行實時採集和資料分析。這些裝置包括雷達，水上、水下影片監控和安防設施。也就是說，你坐在家裡，你都能看到海洋牧場裡的魚是否在打架。
近幾年，我國投入大量人力物力積極建立海洋立體化監控網路體系。在許多海洋牧場裡設有海洋生物科普館及沉浸式體驗館，你可以在體驗中，進入美麗神奇的海底世界。
海洋牧場（圖片來源：大連海洋牧場研究院）
3。
深水抗風浪網箱養殖。
自“十一五”以來，我國先後自行研製了多種適合我國海況條件的深水抗風浪網箱，及配套養殖設施，研究並建立了各海區適宜養殖魚類的深水網箱養殖技術與模式。目前我國已開發的深水網箱在規模化和智慧化方面已經在趕超世界先進水平。
“先進”在哪裡呢？
我們先從結構看，目前我國深水抗風浪網箱養殖是什麼樣結構形式和大小？
深水網箱從結構形式上主要有重力式抗風浪網箱、升降式網箱、大型圍欄、坐底式網箱和深遠海養殖平臺等，從形狀上分又分為方形、圓形、球型、蝶形和船型等。
升降式抗風浪網箱，顧名思義，網箱可以根據需要調節深度。因為可以佈置在有颱風且較深的海區，所以又叫做升降式深水抗風浪網箱。與傳統網箱相比，大型深水網箱具有抗風浪能力強、養殖容量大、魚類生長速度快、產品品質好等優點。最主要的是，在臺風或赤潮來臨前，我們趕快把主浮管充水，讓網箱下沉到水下7-8米水深處，就可以抵抗12級以上臺風，抗浪能力能達到5米，抗流能力能達1米。災害過後網箱主浮管充氣再浮起來，魚兒不會逃也不會死，養魚人也就不用哭了！
目前我國已開發的深水網箱的周長可達40～160m，養殖水體700～20，000立方米，單網箱可產魚8～600噸，養殖水體和養殖產量是近海傳統小型網箱的幾十倍到幾百倍。
國產深水抗風浪網箱（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
深水網箱錨泊系統示意圖（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
帶有休閒功能的深水抗風浪網箱（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
第二種是抗風浪金屬網箱，它的主要效能與HDPE網箱大致相同，但浮力大，管理操作方便，如果養殖海區的流速比較大時，還是這種網耐流效能好、不易在風暴中讓魚受傷。
接下來，我們再從裝置看：有了合適的網箱，還需要有良好的配套養殖設施，那麼與深水網箱的主要配套養殖設施有哪些呢？
目前主要有網箱投餌機、網箱清洗機、網箱起網裝置、魚類規格分選裝置、魚類起捕裝置，起捕裝置還分為抄網起捕和真空活魚起捕機，這些裝置都是在大型深水網箱養魚、收穫魚所必須的。特別是網箱投餌機，分為單網箱固定式和多路氣力輸送投餌機兩種，投餌機可以定時、定量投餌，不用人工站在海上灑魚糧了。為了安全生產和環境保護，還需要有網箱水下監視系統、養殖環境監測系統、養殖區夜間警示燈等。
金鯧魚深水抗風浪網箱養殖（圖片來源：全國水產推廣總站）
有了深水抗風浪網箱和相應的裝置，可以說是硬體已經齊全了。那麼還需要海水網箱數字化養殖操作管理軟體，同時還需要有精湛的養殖技術與工藝，主要包括適宜規格苗種培育、苗種轉運與投放、飼料選擇與投餵量、疾病防控及日常監測與管理等。還需依據不同的養殖品種制定不同的養殖模式、技術工藝及養殖引數。
國產新型深遠海網箱及平臺（由中集來福士設計製造）（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
國產新型深遠海網箱及平臺（由中集來福士設計製造）（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
“深藍一號”是世界最大的深遠海養殖重汽全潛式網箱。整個養殖水體約5萬立方，設計年養魚產量1500噸，可同時養殖三文魚5萬尾。該全潛式養殖平臺是我國基於綠色理念研創的深遠海養殖重器，利用潛艇沉浮控制技術，融合黃海冷水團三文魚養殖技術，建立了我國獨特的深遠海全潛式三文魚養殖模式。
“深藍1號”（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
“振鮑1號”是我國首創的深遠海機械化養殖平臺。可抵禦12級至15級颱風侵襲，可容納近5000個鮑魚養殖箱，預計單臺年產鮑魚約12噸。“振鮑1號”設有遠端監控系統，水質監測系統、赤潮防護系統等先進功能，引入風力發電系統，為鮑魚養殖提供了綠色動力，節能環保。
“振鮑1號”（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
4.養殖工船
養殖工船是比深遠海網箱養殖系統更先進、更智慧化的新型養殖系統，在工船上，科學創新地把苗種繁育、產業化養殖、船舶裝置、人工智慧、資訊化技巧等各種相關元素有效地結合起來
。
近年來，隨著我國近海汙染嚴重，水產養殖發展受到許多環境因素的制約。養殖工船的出現，正在逐步解決這些痛點，為什麼呢？
這是因為，船岸一體的智慧系統可及時把握魚類生長動態；工船可遊弋迴避颱風、赤潮；同時在工船上可以或許實現多品種養殖，還可以或許模仿野生魚洄游路線，選擇合適海域；還可以或許闊別汙染，並可封鎖艙體，過濾失落海水中有害物資。最後是養殖效率高，可不受養殖海域溫度季候影響，實現全年穩質穩量連續供給。
近幾年來，我國製造出了多條新型養殖工船，為我國漁業走向深藍，構建了一道亮麗的風景線。我們來看看有哪些？
“振漁1號”是國內首部深海自動旋轉海魚養殖平臺。“振漁1號”養殖平臺呈橄欖球形，總長60米，型寬30米，養殖水體達13000萬立方米，預計年產優質商品海魚120噸。
“振漁1號”（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
“澎湖號”是全球首臺半潛式波浪能發電養殖網箱。目前已經獲得中國、歐盟、日本和加拿大四個國家的發明專利授權。可提供1。5萬立方米的養殖水體。平臺還搭載了自動投餌、魚群監控、水體監測、活魚傳輸和製冰等現代化漁業生產裝置，可以實現智慧化養殖，僅需1人便可承擔平臺上所有養殖任務。
“澎湖號”（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
“海洋漁場1號”是世界首座半潛式智慧海上漁場。該漁場直徑110米，總高69米，一次可實現養魚量150萬條。“海洋漁場1號”配備了全球最先進的三文魚智慧養殖系統、自動化保障系統、高階深海運營管理系統等，所有系統都實現了智慧化和自動化。
“海洋漁場1號”（圖片來源：中國水產科學研究院 黃海水產研究所黃濱研究員）
“國信1號”是由中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所漁業船舶工程創新團隊研發，以“大型養殖工船功能與船型”、“魚類集約化船載艙養工藝與裝備”為核心的創新性成果，是全球首艘10萬噸級智慧漁業大型養殖工船，為我國實施“深藍漁業”戰略提供了重大裝備支撐與產業示範，成為船舶工業新舊動能轉換及拓展深遠海國土利用空間的經典案例，奏響新時代海上的“中國田園牧歌”。
與這艘船相關研究結果形成30多項自主智慧財產權，並在世界漁業發達國家提出發明專利申請，引發聯合國糧農組織和世界科技同行的關注。“國信1號”，可以有效規避近海養殖汙染與遠海養殖風險，是推動我國海洋漁業智慧化、現代化升級的有機載體。
“國信1號”（圖片來源：中國水產）
上文介紹了那麼多生態的、先進的、智慧化的現代海水養殖系統和裝置，總結一下，智慧漁業在深藍戰略中有什麼重大意義嗎？
一是拓展養殖海域，減輕環境壓力，有利於生態環境保護，更有利於藍色國土資源的充分利用。
二是最佳化網箱結構能抵禦風浪侵襲，改善養殖條件能減少疾病危害，魚類品質提升了，魚類生長加快了，生產效率提高了，漁民增收、漁村增效、漁區的社會也穩定了。
三是把深水網箱養殖業與休閒觀光漁業緊密地結合，發展海上觀光、垂釣、運動、旅遊等專案，對推動我國休閒漁業的發展也具有積極的意義。
開展深海養殖產業化配套關鍵裝置，以及集約化養殖關鍵技術攻關研究，提升了我國深海養殖的科技水平，為實施漁業高質量發展戰略、產業結構調整與升級提供重大科技支撐，這些技術代表了當今世界養殖先進生產力水平，經濟、社會和生態效益顯著，應用前景廣闊。
智慧漁業的發展有助於我國實施深藍漁業戰略，可以為世界漁業可持續發展提供“中國方案”，努力使我國漁業地位從大國向強國提升。雖然，目前與國際先進水平相比，我們在設施水產養殖工程技術領域還存在較大的差距。然而，作為發展中的世界漁業大國，在現代漁業建設中，中國未來的養殖必然透過設施化而走向資訊化、智慧化，進而實現工業化。同時，在資訊科技日新月異的今天，相信會有更多、更新的技術和內容融入智慧漁業，比如元宇宙…。。。。
出品：科普中國
作者：劉雅丹（中國水產學會原秘書長助理/研究員，全國首席科學傳播專家）
監製：中國科普博覽
參考文獻：
1.
《農村綠皮書：中國農村經濟形勢分析與預測（2021~2022）》
p149-150，社會科學文獻出版社2022年4月
2.《世界農業科技前沿》農業農村部科教司
3。《2018年世界漁業和水產養殖狀況》FAO
4。《2022年世界漁業和水產養殖狀況》FAO
5。《數字農業農村發展規劃（2019-2025年）》農業農村部
6。《實現藍色增長建設充滿活力的漁業和水產養殖社群》FAO
7。《中國農業展望報告》（2022—2031）農業農村部市場預警專家委員會著
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