工廠化養殖稚幼中華鱉的環保型溫室構建與性能試驗

蔣業林，張 靜，侯冠軍，程云生，李 翔，季索菲，張太祥

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工廠化養殖稚幼中華鱉的環保型溫室構建與性能試驗

蔣業林1,2，張 靜1,2，侯冠軍1,2，程云生1,2，李 翔2,3，季索菲1，張太祥4

（1. 安徽省農業科學院水產研究所，合肥 230031；2. 安徽省鱉類養殖工程技術研究中心，蚌埠 233040；3. 安徽省喜佳農業發展有限公司，蚌埠233040；4. 六安市幫群水產養殖有限公司，六安237001）

為了滿足稚幼中華鱉工廠化養殖的需求，響應減少CO2排放的政策，設計建造了符合其生活習性的環保型溫室。該溫室使用地源熱泵空調系統控溫，底部排污系統排出殘餌和排泄物，養殖池內配置網片隱蔽巢供稚幼鱉棲息，采用微孔增氧裝置和微生物制劑調控水體中溶解氧、氨氮和亞硝態氮含量。結果表明通過使用地源熱泵空調，1棟占地780 m2的溫室在10個月的生產期內減少使用燃煤約35 t，減少CO2排放約84.01 t。養殖水體中溶解氧質量濃度5.83～7.68 mg/L，氨氮和亞硝態氮質量濃度分別在0.39～0.83 mg/L和0.14～0.16 mg/L范圍內。經過約10個月的養殖（放養質量約為3.5 g，密度為50只/m2），平均質量為581 g，存活率86.2%，飼料轉化率1.18，特定生長率1.77，1棟溫室年利潤為157 870元。綜上，該工廠化養殖稚幼鱉的環保型溫室能為其提供舒適的生活環境，表現出良好的經濟效益和社會效益，有很大的推廣價值和實際意義。

環保；溫室；試驗；稚幼鱉；經濟效益；社會效益

0 引 言

中華鱉（）屬變溫動物，溫度低于12 ℃，即進入冬眠[1]，消耗體重的10～15%維持生命[2]。另外，稚鱉一般在6－10月份孵化出殼，體質較弱，自然越冬成活率低，直接影響商品鱉的養殖。溫室內溫度適宜，生長環境穩定，能顯著提高成活率，縮短養殖周期，是目前養殖稚幼鱉最常見的方法[3-8]。安徽省是中華鱉主產區，溫室養殖主要面臨兩大問題：供暖方式和水質調控。

目前，溫室供暖多以鍋爐為主[9]，但煤炭價格的逐年增加和CO2排放的限制是養殖戶必須面臨的問題?！栋不帐　笆濉笨刂茰厥覛怏w排放工作方案》明確指出“推進太陽能、淺層地熱能等可再生能源在建筑中規模化應用”[10]。清潔可再生能源—太陽能已經廣泛應用于溫室加熱[11-12]，但皖北地區太陽能提供的熱量不足以使養殖池水溫保持在30 ℃。地源熱泵是1種利用地下淺層地熱資源的高效節能環保型空調系統[13]。通過輸入少量電能，將地下水熱量通過換熱系統輸向空氣，從而達到加熱的目的[14]。使用過程中不會直接產生CO2等污染性氣體，對環境的影響遠遠小于煤炭[15-16]。

工廠化養殖中華鱉，水質惡化快，潑灑微生物制劑和換水目前是水質調節的有效手段。換水方式多為每7～15天換水1次，每次換水1/2～1/5[1,17]。但長期不換水，水體中氨氮和亞硝態氮積累較多，且一次性換水量大，中華鱉容易患皮膚病。構建方便快捷的排水系統，及時有效的排出殘餌和排泄物，可減少潛在病原體的擴散，有效降低水質惡化程度[18]。

本文將重點介紹工廠化養殖稚幼鱉的環保型溫室構建以及經濟和社會效益。溫室采用地源熱泵空調系統加熱，通過便利排水系統將殘餌和排泄物排出養殖池，以保持良好的水質。

1 材料與方法

1.1 溫室構建

該溫室位于安徽省蚌埠市（117.38°E，32.95°N）。1棟溫室占地約780 m2（60 m×13 m），主要由溫控系統，排水系統和增氧系統等組成。內部結構如圖1a所示，室內有9個70 m2（約11.5 m×6 m）、1個35 m2的養殖池（約5.8 m×6 m）和1個35 m2的蓄水池（約5.8 m×6 m）。養殖池墻體為磚砌實墻，高1 m，最上端為“T”型防逃檐。

1.羅茨鼓風機 2.小型污水池 3.保溫層 4.水下食臺 5.水泵 6.大污水池7.地源熱泵空調 8.網片隱蔽巢

1.Roots blower 2.Small sewage tank 3.Insulation layer 4.Underwater feeding platform 5.Pump 6.Big sewage tank 7.Ground-source heat pump air-conditioning system 8.Shelter

a. 環保型溫室的3D模型圖

a. 3D model of environmentally-friendly greenhouse

b.“?”型排水管示意圖

1.1.1 溫控系統

溫控系統由地源熱泵空調系統和保溫層2部分組成。地下水通過水泵抽至地源熱泵空調（NAFD-200），經熱交換器與溫室內空氣進行熱能轉換，溫度由自動控溫裝置控制。如圖1a所示，1棟溫室內配備2臺地源熱泵空調，分別裝在對角線位置，使溫室內空氣對流，溫度均勻。相對于鍋爐系統，采用空調系統加熱，室內氣溫高于水溫約2 ℃，避免了因水分過度蒸發而引起的透明度差的問題。

針對稚幼鱉“喜靜怕驚，喜陽怕風”的生活習性，屋頂為全封閉不透光的保溫層，由內至外依次為：聚乙烯塑料薄膜，泡沫板，聚乙烯塑料薄膜，泡沫板，石棉，保溫棉和黑色抗氧化塑料薄膜。保溫層由鍍鋅管構建的弧形框架支撐，最高點離地面2.9 m。

1.1.2 排水系統

排水系統由鍋底型底部和“?”型排水管組成。殘餌和排泄物在鍋底型底部聚集，經“?”型排水管隨廢水排至室外小型污水池。如圖1b所示，短的一端與鍋底型底部通過地漏連接，長的一端位于室外。排水時，將其拔掉，持續排水幾秒即可。殘餌和排泄物在小型污水池內沉淀自然降解，廢水匯集至總污水池，最終流入種植蘆葦及其他水生植物的生態池進一步凈化。該排水結構相互獨立，容易操作，可及時將養殖池內殘餌和排泄物排出，且在排水過程中，對稚幼鱉干擾小甚至無干擾。排水后，蓄水池內的新水經進水管注入池內。

1.1.3 增氧系統

使用三葉羅茨鼓風機（2.2 kW）將空氣通過XD型高效節能微孔增氧裝置通入養殖水體（每棟溫室1臺鼓風機，每個飼養池配備3個增氧裝置）。PVC氣管進入養殖池后，由分氣管通入分布在池底的3個微孔增氧裝置。該裝置是將微孔增氧管彎曲固定成圓盤狀，然后使用帶孔的塑料板覆蓋，防止稚幼鱉咬破增氧管，影響增氧效果。

1.1.4 其 他

中華鱉生性殘暴，高密度養殖環境下易相互撕咬引起傷殘，甚至死亡。在養殖池內安裝隱蔽物，為其提供棲息藏身的場所，可降低傷殘率，提升品相等[19]。隱蔽物為邊長為1.2 m的聚乙烯無結網，菱形網眼邊長0.5 cm，懸掛于水面上方約10 cm，2個隱蔽物之間距離約為20 cm。為了符合中華鱉水下吃食的習性，石棉網置于水面下10～15 cm作為水下食臺[20]，每個養殖池配備6～7個。具體如圖2所示。

圖2 溫室內部實拍圖

1.2 試驗方法

1.2.1 水質調控和檢測

每天定點排放含有大量殘餌和排泄物的廢水，每個養殖池的日排放量隨稚幼鱉的生長逐漸增加，前5個月為0.11～1.11 m3，后5個月為1.11～2.78 m3。排水后，池內水面下降0.15～3.75 cm，水質變化小，不會對稚幼鱉產生影響。

殘餌和排泄物排出之前有部分營養物質溶解至水中，滋生細菌，惡化水質[17]，影響稚幼鱉健康生長。采用微生物制劑（黑精靈、調水寶和生物底改）凈化水質，稀釋后，均勻潑灑至養殖水體。前期（2015年9月至12月）濃度均為5 g/m3，中期（2016年1月至3月）黑精靈潑灑濃度提高至10 g/m3，養殖后期（2016年4月至6月）調水寶和生物底改亦調至10 g/m3。

養殖池內水溫、溶解氧、氨氮和亞硝態氮濃度使用物聯網實時監控記錄。探頭在養殖池中央水面下40 cm處，所有數據通過互聯網在電腦上記錄保存。

1.2.2 稚幼鱉的生長性能

將粉狀復合飼料（粗蛋白≥48%）加工成直徑是2.0～5.0 mm的圓形軟顆粒。制備過程中，定期交替添加有益菌和維生素C，中上旬添加有益菌，下旬添加維生素C，添加量分別為飼料質量的1%和0.2%。每天定時投喂3次，分別在5:40，11:30和19:30。日投喂量約是鱉質量的3%，具體情況視吃食量而定，一般在30 min內吃完。稚幼鱉的生長參數計算方法如公式（1－4）所示

2 結果與分析

2.1 養殖池水質

圖3展示了從2015年9月到2016年6月期間養殖池內氨氮、亞硝態氮、溶解氧和水溫的月平均值。從圖中可以看出水溫一直保持在31±0.5 ℃范圍內，幅度波動小，是稚幼鱉生長最舒適的溫度范圍，生長速度最快[21]。

a. 氨氮

a. Ammonia nitrogen

b. 亞硝態氮

b. Nitrite

c. 溶解氧

c. Dissolved oxygen

d. 水溫

氨氮和亞硝態氮是水產養殖重要的水質參數，其含量過高會減少進食量，降低生長速度，甚至導致死亡[22-23]。從圖3可以看出二者質量濃度分別在0.39～0.83和0.14～0.16 mg/L范圍內。隨著稚幼鱉的生長，殘餌和排泄物增加，水體中氨氮和亞硝態氮濃度隨之增加，但是從圖3中僅觀察到氨氮濃度的增加，亞硝態氮濃度上升趨勢并不明顯，主要是由于水體溶解氧充足。養殖池日曝氣時間隨稚幼鱉的生長從1 h逐漸增加至14 h，溶解氧質量濃度控制在5.83～7.68 mg/L范圍內，足以保證養殖對象和微生物生長的需求，使有毒的亞硝態氮轉化為低毒的硝態氮[24]。另外，及時排出殘餌和排泄物也在一定程度上減少了養殖池內的氨氮和亞硝態氮濃度。經曝氣、微生物調控和及時排污三者相結合，氨氮濃度在稚幼鱉安全生長的范圍內（≤3.0 mg/L）[25]。

2.2 稚幼鱉生長性能

表1是100個面積為70 m2養殖池內稚幼鱉生長性能的平均數和標準差。放養密度為每平方米50只。經過約10個月的養殖，存活率為86.2%。即每平方米可收獲43.1只，相對于張平等報道的成活率80%高6.2%[26]。表明該密度在溫室的合理承受范圍內。平均質量為581 g，特定生長率為1.77，平均每天可增質量1.93 g。另外，飼料轉化率在水產養殖中是一個很重要的參數，該溫室內水溫一直保持在最適合稚幼鱉生長的溫度范圍內，另溫室內的各項裝備均符合稚幼鱉的生活習性，使平均飼料轉化率為1.18，遠遠低于Lin等所報道的2.1±0.2[27]。

表1 稚幼鱉的生長性能參數和成活率

注：SGR、FCR、WG分別為特定生長率、飼料轉化率和增質量率。

Note: SGR, FCR, WG mean specific growth rate, feed conversion rate, weight gain.

2.3 經濟效益和社會效益

2.3.1 經濟效益

1棟溫室在10個月生產期內的經濟效益如表2所示。生產成本約為379 410元，其中飼料消耗為265 785元，占生產成本的70%。故降低飼料轉化率，能有效提高經濟效益。該溫室水溫保持在稚幼鱉生長舒適的范圍內，隱蔽物提供棲息的場所，氨氮和亞硝態氮的含量在曝氣，微生物和及時排水的綜合作用下，保持在良好的范圍內，故稚幼鱉在該條件下能健康生長，且生長速度快，發病率低，飼料轉化率較低。另外，該溫室操作方便，溫度由地源熱泵空調自動控溫單元控制，水質由物聯網監控，在很大程度上減少了勞動量，1個工人可管理4棟溫室，操作成本低，人力成本僅占總成本的2.6%。1棟占地780 m2的溫室可生產中華鱉16 790 kg，按均價32元/kg的市場價格，可盈利157 870元。

表2 經濟效益

2.3.2 社會效益

2015年12月10日至2016年1月27日，安徽省蚌埠市最低氣溫連續49 d在0 ℃以下[28]，但該時間段的用電量并未增加，證明該溫室保溫效果良好，需要少量熱量即可維持水溫的穩定。如表3所示，10個月生產期內，使用地源熱泵空調的耗電量為56 818 kW·h，沒有直接排放CO2。但考慮到電力由燃煤電站供應，每發1 kW·h電的用煤量為315 g，1 g燃煤釋放CO22.4 g[16,29]，故相當于耗煤17.9 t，產生CO244.6 t。而根據前期使用傳統鍋爐供暖的記錄，1棟溫室在10個月生產期內的耗煤量為52.9 t，直接釋放CO2126.96 t，是使用地源熱泵空調排放量的2.85倍。另外，相對于燃煤系統，使用地源熱泵空調系統控溫可減少投入11 086元（僅含電力或煤炭成本，不含設施成本）。

表3 每棟溫室生產期（10個月）內，使用鍋爐和地源熱空調供暖的耗煤，CO2排放和成本對比

3 結 論

1）1棟溫室占地面積約780 m2，室內有9個70 m2的養殖池，1個35 m2的養殖池和1個35 m2的蓄水池。養殖池內安裝水下食臺，人工隱蔽物等符合中華鱉生活習性的設施。

2）溫室采用地源熱泵空調系統控溫，不會直接排放CO2，且電力投入小。相對于鍋爐系統，在生產期內，每棟溫室減少耗煤和CO2排放量分別約為35和84.01 t，減少經濟投入11 086元。

3）排水系統便利，每天定點排水，養殖池內水質變化不大，加之微生物的調控，使水中氨氮，亞硝態氮和溶解氧含量分別控制在0.39～0.83，0.14～0.16和5.83～7.68 mg/L內，水溫為31±0.5 ℃。

4）中華鱉放養密度為50只/m2，經過約10個月的生長期，存活率為86.2%，質量581 g，飼料轉化率1.18，經濟效益高達202元/m2。養殖過程中未發現白點病，腐皮，疥瘡等皮膚類疾病發生。

綜上所述，該溫室既能為中華鱉提供良好的生活環境，又不會對環境造成污染，經濟效益和社會效益良好，有很大的推廣價值。

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Construction and performance experiment of environmentally-friendly greenhouse for culturing juvenile Chinese soft-shelled turtle ()

Jiang Yelin1,2, Zhang Jing1,2, Hou Guanjun1,2, Cheng Yunsheng1,2, Li Xiang2,3, Ji Suofei1, Zhang Taixiang4

(1.,230031,;2.,233040,;3..,233040,;4.’’237001,)

Due to its high nutritional and medicinal value, Chinese soft-shelled turtle, pelodiscus sinensis, is a favorite food in many parts of Asia. Consequently, the cultivation of it has become commercial. Large-scale farming of turtle in Anhui province has been growing rapidly, and the production was about 40 000 t in 2015. As a poikilothermal animal, the juvenile is hard to survive in the cold winter. Over-winter in greenhouse is necessary for it. Considering high fuel prices and limitation of pollutant emissions, an environmentally-friendly greenhouse was designed and constructed to satisfy the demand of the intensive cultivation of Chinese soft-shelled turtle, and to reduce the use of fuel and the pollutant emissions. One greenhouse was approximately 780 m2, including nine 70 m2culture tanks, one 35 m2culture tank and one 35 m2reservoir. Every culture tank was connected to a settling tank through underground pipe. Ground source heat pump was used for heating, wok shape tank bottom with “?”-tape central drainage was used to discharge the residual feeds and faeces timely, and the culture tank skirt shape 3-D shelter, under water feeding platform were equipped to satisfy the living habits, which could reduce the fighting probability and mortality in a great degree. For one greenhouse within the cultural period of 10 months, coal consumption and CO2emissions were reduced by about 35 and 84.01 t, respectively, by using ground source heat pump compared to fossil fuel (coal) boiler. Additionally, the cost was decreased by about ￥ 11086 during the ten months culturing period. At the start, 3500 juveniles were stocked in one 70 m2culture tank with an average weight of 3.5 g. Effective microorganisms and vitamin C were added into feed to increase the resistance during feed preparation. The culture water quality was controlled by microorganisms and parameters were monitored and recorded every several seconds by Internet of Things. During the culturing process, dissolved oxygen concentration was maintained in the range of 5.83-7.68 mg/L, water temperature was kept at 31±0.5 ℃, the monthly mean content of ammonia was kept at 0.39-0.83 mg/L and the nitrite was 0.14-0.16 mg/L. After cultivation for about 10 months, the weight of juvenile could increase to about 581 g from 3.5 g, the survival rate was 86.2%, feed conversion rate was 1.18, and specific growth rate was around 1.77, which meant that 43.1 turtles were obtained in per square meter and the average daily weight gain of one turtle was 1.93 g. Good growth performance meant high economic benefits, especially survival rate and feed conversion rate, because the cost of feed accounted for 70% of total investment. The economic return of a greenhouse was about ￥ 157 870. Therefore, it is promising to construct the greenhouse for its significant environmental and economic benefit. The results provided a great theoretical and practical significance for the cultivation of juveniles in greenhouse. In summary, the environmentally-friendly greenhouse for culturing juveniles could provide comfortable living conditions, showing high economic and social values. So the greenhouse has a great popularization value and practical significance.

environmentally protection; greenhouse; experiments; juvenile Chinese soft-shelled turtle; economic value; social value

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.17.022

S2; S625.1

A

1002-6819(2017)-17-0167-06

2016-11-15

2017-08-09

安徽省科技重大專項（16030701065）；安徽省國際合作項目（1604b0602019）；安徽省院士工作站（科人[2014]12）；國家外專局示范項目（Y20153400009）和國家星火計劃（2014GA710011）聯合資助

蔣業林，研究員，國際龜鱉組織（TSA）成員，中國水產學會淡水養殖分會委員，安徽省鱉類工程技術研究中心首席專家，安徽省院士工作站負責人，主要從事龜鱉等良種選育和生態養殖。Email：jiangyelin@qq.com