濟寧市耕水養殖機械化技術試驗示范與推廣

邵長敏等

摘 要：根據濟寧市水產養殖發展現狀，采用耕水機械和傳統的增氧機械配合使用的模式，在具有代表性的任城區進行了對比試驗示范。結果表明：該模式可以實現清潔水質和增氧的雙重功效，從而達到優化水質、健康養殖、低碳節能的技術要求和構建適宜水體的技術效果，為濟寧市水產養殖業快速向資源節約、環境友好、質量安全、效益良好的現代漁業發展奠定了堅實基礎。

關鍵詞：耕水機械；增氧機械；健康養殖；優化水質；節能；效益

中圖分類號：S969.38 文獻標志碼：A 論文編號：2013-0579

The Experiment， Demonstration and Promotion of Hydroponic Cultivation

Mechanization Skill in Jining City

Shao Changmin1， Qi Zicheng2， Li Guoqiang1， Chen Kun1

（1Agricultural Machinery Bureau of Rencheng District in Jining City， Jining 272000， Shandong， China；

2Shandong Academy of Agricultural Machinery Sciences， Jinan 250100， Shandong， China）

Abstract： According to the development status of Jinings aquaculture， the author made a contrast experiment and demonstration by making use of the mode of hydroponic machinery and the traditional ventilated machinery used in conjunction in representative Rencheng. The results showed that： the mode could achieve the double effect of clean water and aeration， so as to optimize water quality， healthy farming， low-carbon energy technologies and the technical effect of building the appropriate water， it had laid a solid foundation for Jinings aquaculture rapidly moving toward a resource-saving environment friendly， quality and safety， good benefits of modern fisheries development.

Key words： Hydroponic Machinery； Ventilated Machinery； Healthy Farming； Optimizing Water Quality； Energy Saving； Effectiveness

0 引言

隨著中國對高密度集約化水產養殖及相應的機械增氧技術的引進，中國水產養殖產量已占世界水產養殖總量的70%，水產品出口已居中國農產品出口的首位[1-3]。水產養殖在山東省既是特色產業，又是發展現代農業的重要內容。近年來，隨著農業產業結構的不斷優化和調整，水產養殖業在山東整個農業生產中的地位在逐漸增強，淡水養殖主要集中在內地湖泊和塘壩，特別是在微山湖一帶，一直是水產養殖的主要產業，僅濟寧市任城區水產養殖面積就達到2.7×103 hm2，年產值達到3億元以上。但是，驅動水產養殖產量增長的高密度養殖技術所產生的高濃度有機污染，使水質不斷惡化，底泥壞死，生態鏈斷裂，形成惡性循環，水體的生產能力下降甚至消失，大大阻礙了水產養殖業的進一步發展，已經成為制約山東省各地淡水養殖的關鍵因素，因此，在該地區開展耕水養殖機械化技術試驗與推廣，對促進本地區水產養殖業的持續健康發展具有非常重要的意義。

關于高密度集約化養殖對水質的影響，國內外已有很多學者和機構給予大量研究。丁翔文等[4-13]研究發現，大量未食飼料、糞便及所含的營養物對水質產生富營養化影響；吳慶龍等[14]研究了大面積網箱養殖對水體的影響，發現養魚區的TN、NH4+-N、TP、PO43--P、CODcr、BOD5等含量比區外高很多。因此，通過試驗示范與推廣，改善養殖水體水質，走一條健康、綠色、低碳、可持續發展的生態養殖道路，解決濟寧市養殖水質差，阻礙水產養殖快速發展的關鍵難題，為山東省目前淡水產養殖業可持續發展提供借簽和參考依據。

本試驗示范是在山東省和濟寧市政府財政資金的支持和省市區各級農機推廣部門的技術引導下，結合山東淡水養殖的區域特點，自2011年起在濟寧市任城區的石橋鎮羅廠村、辛店村、仙莊等地進行了采用耕水機械和傳統的增氧機械配合使用模式的試驗示范，以期可以有效提高魚蝦幼苗成活率，使其生長速度快，品質好，而且省電、省藥、省餌料，實現清潔水質和增氧的雙重功效，安全綠色環保低碳，節本增效顯著，體現現代農業的發展理念。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

2011年2月—2012年2月，山東省濟寧市任城區農機局與任城區水產局聯合進行了采用耕水機和傳統增氧機配合使用模式的試驗，試驗池和對比池選在轄區內石橋鎮微山湖畔的水產養殖場內，水深2～2.5 m，面積10～15 hm2，水質符合《無公害食品養殖淡水養殖標準》。

1.2 研究區概況

濟寧，位于山東省的西南部，洼地面積1780 km2，占總面積的16.7%；湖泊面積1568.2 km2，占總面積的14.7%；中部有南四湖（微山湖、南陽湖、昭陽湖、獨山湖的總稱）貫穿南北。濟寧市天然水資源和魚類資源豐富，天然水資源總量水平年為55億m3，每平方公里為4.45×105 m3；共有淡水魚類8目15科55屬82種。其中，鯉魚、鯽魚、中南魚、羅非魚為濟寧市的四大經濟魚類，另外還有蝦蟹類和貝類等。這些魚蝦蟹貝類最主要的分布區是微山湖。任城區位于南四湖北端，環圍濟寧市中區，區內地勢平坦，土質肥沃，河流縱橫，湖泊遍布，聞名遐邇的京杭大運河穿境而過。任城是北方淡水資源富集區，北湖、京杭大運河、古運河、光府河、洙趙新河為天然水源，水面9133.33 hm2，占總面積的10%。農、林、牧、漁四業增加值比例為61：3：28：8，林牧漁業增加值占農業增加值的比重達到38.3%[5]。

隨著濟寧市農業產業結構的不斷優化和調整，水產養殖業在整個農業生產中的地位在逐漸增強，近年來任城區以發展特色農業、市場農業為方向，以增加農民收入為核心，圍繞培植優質糧、蔬菜、甜葉菊、花卉苗木、畜牧、水產等主導產業，大力調整種養結構。水產養殖面積和水產品產量增長迅速，集養殖、垂釣、餐飲、旅游為一體的休閑漁業長足發展。漁業生產大幅增長，全區水產養殖面積6.3×103 km2，比上年增長15%；水產品總量3.4×104 t，增長47.8%。據統計，2011年全區水產養殖面積達到2.7×103 km2，年產值達到3億元以上。但是一直以來，忽略了對養殖水體的清潔養護，底層水不能與表層水進行置換和循環，水底缺氧，污染物沉積，水質不斷惡化，底泥壞死，生態鏈斷裂，形成惡性循環，水體的生產能力下降甚至消失，大大阻礙了該地區水產養殖業的進一步發展。因此，在該地區進行耕水機械和傳統的增氧機械配合使用模式的試驗示范，輻射周邊地區并進行逐步推廣，像農具耕作呵護土壤一樣，對養殖水體進行“耕作養護”，把“死水”變成“活水”，清潔優化水質，從根本上提高水產品的品質，保障城鄉居民飲食安全，具有十分重要的意義。

1.3 技術原理

耕水，顧名思義，就是對養殖水體進行“耕耘”攪拌，耕水機的犁片在電機的帶動下，驅動水塘的底層水向上提升，由表面中心向四周緩慢推開，然后下降回流到水塘底部，再上升到水塘表面，由此上、下層水形成一個大范圍的環流回路，整個水塘變過去的“死水”為活水。在循環過程中，上升到表面的底層水通過與陽光曝曬和空氣接觸，利用大自然的光能風能，加速分解提升到表面的水底亞硝酸鹽和有機沉淀物，從而達到凈化水質的目的；同時，經過凈化和“吸入”大量氧氣的表層富氧水，從外圍回流到水塘底部，實現了池塘溶氧和氣溫均勻分布，抑制厭氧菌而促進異養菌生長發育。水塘上、下水層通過長時間的循環對流，最終形成了一個水質清潔、溶氧水溫和酸堿度上下均勻的、適宜魚蝦等水產物生長的水體環境，是傳統“流水不腐”這一凈水理念的現代體現[6-9，11-12，15-16]。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗設計 為探索總結適宜的水質優化技術模式和技術規程，在項目進行中，課題組對實用耕水機的試點水塘和單純使用增氧機的傳統養殖水塘開展了試驗對比研究，對比試驗水塘選在任城區石橋鎮辛店村漁業養殖專業戶趙傳華養殖場內[10]。

試驗分3組：第1組增氧效果試驗，試點水塘僅使用耕水機，測定耕水機增氧效果；第2組垂直分布試驗，測定溶氧、水溫上下分布均勻效果；第3組水質優化試驗，試點水塘使用耕水機和增氧機，與單純使用增氧機的傳統水塘，對比驗證水質清潔優化效果。

1.4.2 試驗條件 耕水機采用珠海耕水環保清潔有限公司生產的風光牌耕水機，增氧機采用750 W葉輪式增氧機。

2 結果與分析

2.1 耕水機增氧能力試驗

試驗按照《增氧機增氧能力的試驗方法》進行。主要測量儀器為溶氧儀，試驗樣機為60 W和90 W的耕水機。數據記錄見表1。

由表1可知，耕水機在不同的配套功率、不同的耕板尺寸和不同的轉速下，它的增氧能力幾乎沒有變化，測試結果都為0.11 kgO2/h，僅為葉輪式增氧機的2%，增氧效果較弱。測試現場觀察，耕水機工作時，產生顯著的水體環流和上下水層交換現象，功率大小不同的耕水機增氧效果是一樣的，數據結果都為0.11 kgO2/h，增氧效果弱。但是，耕水機工作時，產生顯著水體環流和上下水層交換現象。

2.2 溶氧水溫上下分布試驗

該試驗通過測試耕水機運轉時上下水層的溶解氧和水溫變化，以檢驗耕水機的水體攪拌能力。測試水塘為長方形，面積5 hm2，深度2 m，將1臺功率60 W的耕水機置于水塘中央，在塘中上下水層各設5個觀測點，其中4組在水塘對角線上距岸8 m處，中間1組距耕水機5 m處，上層測試點在水下10 cm，下層測試點在水下180 m，取10個測試點的溶氧和溫度，計算均勻度。數據見表2。

由表2可知，在16：10對應時間段內，開機前上下水層溫差平均值為2.3℃，開機第2天為0.4℃，第3天為0.2℃，開機24 h后，水溫均勻度達到97.8%；同樣，在16：10對應時段內，開機前，上下層溶氧差平均值為6.74 mg/L，第2天為0.26 mg/L，第3天為0.78 mg/L，開機24 h后，水塘溶氧均勻度已達到97.5%。水溫和溶氧均勻度測試結果表明，耕水機具有良好活水攪拌能力，水質均勻穩定。

2.3 水質優化試驗

該實驗采用2臺750 W葉輪增氧機和1臺60 W耕水機，分別運轉進行水質基本參數測試和分析比較。數據見表3。

由表3可知，耕水機運行時，養殖水體的BOD和COD分別降低了26.7%和27.3%，浮游物質、氮、磷、鐵、錳分別降低了85%、38%、58%、67%，pH值提升了0.5，透視度增加了1倍，濁度和色度降低了近50%，電耗僅為1/60。表明，耕水機與傳統增氧機相比，具有水質改善功效，節能效果顯著。

上述對比試驗和材料分析表明：耕水機使用得當，運行一定時間后，具有均勻分布溶氧水溫和酸堿度、清潔水質的效果，并有一定增氧效果，為水產養殖物構建了優良的水質環境，為提高水產品品質和產量提供了可靠基礎。

2.4 應用效益

1年來，通過耕水機和傳統增氧機的配合使用，效益數據分別為：應用耕水機水質優化技術節約電力30.5%，節約餌料13.2%，節約農藥20.7%，每公頃每年分別節約電力1143元、節約餌料2772元，節約農藥435元，合計每公頃每年節約養殖成本4450元；水產養殖產量提高15.6%，產值提高21.4%，每公頃每年平均爭創效益3852元，每公頃每年增收節支效益合計達到8302元。

2.5 技術模式和技術規程

2.5.1 技術模式 通過在實踐中的探索、試驗、總結，課題組形成了科學有效的機械化水質優化模式：耕水機+增氧機配合使用，實現優化水質和增氧的雙重效果。即：根據養殖物品種和天氣變化引起的對溶氧需要的不同，耕水機械和傳統的增氧機械配合使用，實現清潔水質和增氧的雙重效果，從而達到優化水質、構建適宜水體的技術效果，為水產養殖業提升綜合效益，奠定堅實基礎。

2.5.2 技術規程 （1）水塘機械配置，1臺耕水機適宜運行面積0.6 hm2、水深1.6 m左右。因功率很小，只相當于1個日光燈的耗電，可以長時間運行，一般運轉10天以后，水質明顯清亮透明；（2）選定適宜機械并正確安裝，本項目采用風光牌耕水機，該機主要結構浮體、電動機、減速器、耕板組成。浮體整機漂浮支撐在水面。依動力分為25、40、60、90 W不等，通過減速器使電機轉速降低，增大扭矩，帶動耕板以4～6 r/min的轉速旋轉，安裝要注意浮體繩索的可靠固定，和漏電保護器的有效性；（3）水產物生長初期，晴朗天氣可單獨使用耕水機；生長中期，白天晴朗天氣情況下，耕水機可以替代增氧機械，午夜至凌晨，需開增氧機械；生長后期和陰雨天氣，耕水機和增氧機械應并行運轉；（4）因功率很小，只相當于1個日光燈的耗電，可以長時間運轉運行，一般10天以后，水質明顯清亮透明；（5）耕水機適宜水深在1～2 m的水塘使用，優化效果隨水深的加大而變弱，對深度3 m左右的水體，尤其立體養殖的水體，效果較弱。

3 結論與討論

3.1 耕水機增氧功能微弱

耕水機增氧能力測試結果表明，耕水機的增氧能力僅為增氧機的2%，增氧能力微弱。因此，耕水機不能作為單獨的水產養殖增氧機具使用，尤其在水產養殖物生長旺盛的季節，及缺氧的陰雨天氣。

3.2 耕水機具有優良的水體攪拌均勻能力

耕水機上下溫度溶氧分布試驗結果表明，耕水機的運行使整個水塘表層與底層的溫度、溶氧基本趨于一致，消除了上下分布的不均勻性，直接改善養殖水塘的溫度、溶氧和水質，打破了水體上下分層的現象，實現了表層水和底層水的充分交換。

3.3 耕水機具有一定的改善水質的效果

從耕水機水質改善實例分析，耕水機運行時推升底層水到表面，通過日光曝曬、接觸空氣，殺滅了有害微生物，分解釋放了有害氣體，提高了水溫，增加了水的溶氧量，有利于提升和穩定水質，有利于構建水塘底部良好的微生物生長環境，促進異養菌繁殖，加快有害物質的氧化分解，修復水體正常機能，從而大大有利于水產養殖物的發育生長。

3.4 耕水機和增氧機配合使用，可以取得良好的經濟效益和生態效益

通過1年的試驗總結表明，耕水機和傳統增氧機的配合使用，可以有效節約成本、提高養殖品的產量及改善品質，綜合經濟效益試驗塘每公頃當年提高了8302元。

3.5 嚴格按照技術規程使用耕水機

耕水機是新型的水產養殖機械，在使用中要特別注意水產養殖物的生長季節、天氣陰晴、養殖水情等情況，適時開閉機具，避免帶來不必要的損失。

耕水機淡水養殖技術近年來，在濟寧市任城區獲得廣泛應用，使用面積達到100 hm2，取得了良好的經濟和生態效益，受到廣大水產養殖專業戶的歡迎。在今后的農機推廣工作中，緊緊抓住耕水機、增氧機和吸泥船等水產清潔環保機械納入國家農機購置補貼的有利形勢，大力發展淡水優化技術，加快水產養殖業向低碳、安全、生態、循環的現代農業方向邁進。

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