智能化漁業(yè)養(yǎng)殖技術(shù)在水生資源保護(hù)中的應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S931 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004—6755（2025）07—0067—03

DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2025.07.018

Application of intelligent aquaculture technology in aquatic resource protection

MA Ning

（Laizhou Marine Development and Fishery Service Center，Laizhou 26l4Oo，China

Abstract： In a 12- month trial study of intelligent aquaculture technology in standardized aquaculture ponds，an intelligent monitoring and control system was constructed to achieve real-time monitoring and regulation of water quality parameters. The experimental results showed that key indicators such as dissolved oxygen and ammonia nitrogen were improved by 32% and decreased by 45% respectively compared with the traditional aquaculture mode. The water consumption per unit output was reduced by 28% ，and the discharge of aquaculture wastewater was reduced by 52% . The growth rate of aquaculture organisms increased by 24% ，and the survival rate increased by 18% . The research found that intelligent technology significantly improved the aquaculture environment and increased resource utilization eficiency through precise control and recycling mechanisms，providing a feasible technical solution for the protection of aquatic resources.

Key words： intelligent aquaculture；water quality monitoring；resource recycling；ecological protection;water environment optimization

隨著全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖廢水污染和水資源過度消耗已成為制約行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題[1]。智能化養(yǎng)殖技術(shù)作為新興的解決方案，它通過把物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制等技術(shù)應(yīng)用于養(yǎng)殖過程，以此實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境的精準(zhǔn)監(jiān)測與調(diào)控2。開展智能化養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)研究，探索其在水生資源保護(hù)中的作用機(jī)理和實(shí)際效果，對推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)場地與養(yǎng)殖品種

試驗(yàn)在國家級水產(chǎn)健康養(yǎng)殖示范基地市明波水產(chǎn)有限公司進(jìn)行，選取面積為 ?2 000m² 的標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖池塘6口，養(yǎng)殖周期為12個(gè)月。試驗(yàn)池塘配備完整的進(jìn)排水系統(tǒng)和增氧設(shè)施，池底采用混凝土硬化處理，四周安裝防逃設(shè)施，養(yǎng)殖品種選擇大菱鲆（Scophthalmusmaximus），規(guī)格為 （250±20）g/ 尾，放養(yǎng)密度為2.5尾/ 。池塘消毒采用次氯酸鈉溶液，濃度為 10mg/L ，消毒 24h 后注人經(jīng)砂濾和沉淀處理的養(yǎng)殖用水至水深 1.8m 。苗種投放前進(jìn)行體表消毒和抗應(yīng)激處理，確保養(yǎng)殖品種適應(yīng)性和健康狀況符合試驗(yàn)要求。

1.2智能化監(jiān)測控制系統(tǒng)

智能化監(jiān)測控制系統(tǒng)集成水質(zhì)監(jiān)測單元、自動(dòng)投飼系統(tǒng)和水處理設(shè)備，水質(zhì)監(jiān)測單元采用多參數(shù)水質(zhì)傳感器陣列，在池塘不同水層安裝溶解氧、pH值、溫度、氨氮、亞硝酸鹽等在線監(jiān)測探頭[3]。自動(dòng)投飼系統(tǒng)配備智能控制器，根據(jù)實(shí)時(shí)水質(zhì)參數(shù)和生長周期自動(dòng)調(diào)節(jié)投飼量和頻率，投飼量精確度達(dá)到 ±2% 。水處理設(shè)備包括機(jī)械過濾器與蛋白分離器和生物濾池，機(jī)械過濾采用50μm 濾網(wǎng)去除懸浮物，蛋白分離器處理能力為50m³/h ，生物濾池采用流化床工藝，氨氮去除率達(dá) 85% 以上。

1.3 試驗(yàn)方法

水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測用智能系統(tǒng)自動(dòng)采集和人工比對結(jié)合方式，系統(tǒng)每 30min 就記錄一次水質(zhì)參數(shù)，包含溶解氧、pH值、溫度、氨氮和亞硝酸鹽等數(shù)據(jù)。生長指標(biāo)測定采用分層隨機(jī)抽樣方法，每15d抽樣一次，每次隨機(jī)抽取30尾測量體重和體長。水資源利用效率通過電磁流量計(jì)記錄進(jìn)排水量并結(jié)合養(yǎng)殖產(chǎn)量計(jì)算單位產(chǎn)量耗水量，污染物指標(biāo)采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定化學(xué)需氧量、總氮和總磷含量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，且顯著性水平設(shè)為0.05，以確保數(shù)據(jù)分析結(jié)果科學(xué)可靠。

2結(jié)果

2.1 水環(huán)境參數(shù)變化

智能化養(yǎng)殖系統(tǒng)運(yùn)行期間，關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)保持穩(wěn)定并顯著優(yōu)于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式[4]。如圖1所示，溶解氧含量穩(wěn)定維持在 6.5～7.2mg/L ，較傳統(tǒng)養(yǎng)殖提升 32% ；pH值波動(dòng)范圍控制在7.8～8.2 之間；氨氮濃度降低 45% ，維持在0.2～0.3mg/L 。溫度控制在 22～24^°C 范圍內(nèi)，日變幅小于 1°C 。水質(zhì)參數(shù)的穩(wěn)定性表現(xiàn)突出，智能化系統(tǒng)調(diào)控下的標(biāo)準(zhǔn)差分別為溶解氧0.3mg/L，pH 值0.15、氨氮 0. 05mg/L ，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，智能監(jiān)測系統(tǒng)的預(yù)警和自動(dòng)調(diào)控功能有效防止了水質(zhì)突發(fā)性惡化事件的發(fā)生。

智能化養(yǎng)殖技術(shù)通過水質(zhì)精準(zhǔn)調(diào)控和循環(huán)利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水資源利用效率的顯著提升[5]如表1所示，單位產(chǎn)量耗水量從傳統(tǒng)養(yǎng)殖的8.5m³/kg 降低到 6.1m³/kg ，降幅達(dá) 28% 。循環(huán)水處理系統(tǒng)的日處理量達(dá)到池塘總水量的120% ，水體更新率提升至傳統(tǒng)養(yǎng)殖的2.5倍。智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)補(bǔ)水，補(bǔ)充水量僅為蒸發(fā)損耗量的1.2倍，較傳統(tǒng)養(yǎng)殖的3.5倍顯著降低。生物濾池的氨氮去除率達(dá)到 85% ，硝化細(xì)菌活性保持穩(wěn)定，確保了循環(huán)水體的水質(zhì)安全。

2.3養(yǎng)殖生物生長表現(xiàn)

智能化養(yǎng)殖條件下，大菱鲆生長速度顯著提升，養(yǎng)殖周期縮短 15d 。養(yǎng)殖生物的日增重率提高 24% ，達(dá)到1. 2% ；成活率提高 18% ，達(dá)到92% 。飼料轉(zhuǎn)化率提升 21% ，降至 1.4：1 。智能化養(yǎng)殖條件下的生長速度在整個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)保持相對穩(wěn)定，規(guī)格整齊度提升，體重變異系數(shù)降低至12% 。養(yǎng)殖生物的應(yīng)激反應(yīng)顯著減輕，血清皮質(zhì)醇水平較傳統(tǒng)養(yǎng)殖降低 35% ，免疫球蛋白含量提升 28%^[6] 。

2.4養(yǎng)殖環(huán)境保護(hù)成效

智能化養(yǎng)殖技術(shù)在污染物減排上取得明顯成效，養(yǎng)殖廢水排放量減少了 52% 。化學(xué)需氧量、總氮、總磷等主要污染物指標(biāo)，與傳統(tǒng)養(yǎng)殖相比分別降低 56% ） 48% 和 51% ，沉積物當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)含量降低了 42% ，底泥的厚度減少了 38% ，微生物群落結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，硝化細(xì)菌數(shù)量增加了2.1倍，有益菌群比例提升 45%% 。水體透明度提高了 52% ，浮游植物群落結(jié)構(gòu)趨于合理，浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)提升0.8。池塘生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，水質(zhì)自凈能力得到提升，為養(yǎng)殖水體的生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)支持。

3分析與討論

3.1智能化技術(shù)對水環(huán)境的影響機(jī)理

智能化養(yǎng)殖技術(shù)通過構(gòu)建“監(jiān)測一分析—調(diào)控”的閉環(huán)管理體系，實(shí)現(xiàn)了水環(huán)境參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控。實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，溶解氧含量的提升源于智能增氧系統(tǒng)根據(jù)生物耗氧規(guī)律進(jìn)行的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)識(shí)別養(yǎng)殖生物晝夜節(jié)律和攝食規(guī)律，在關(guān)鍵時(shí)段提前啟動(dòng)增氧設(shè)備，有效避免了溶解氧的劇烈波動(dòng)。氨氮濃度的降低則得益于生物濾池中硝化細(xì)菌活性的穩(wěn)定維持，智能控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)水流速度和溶解氧濃度，為硝化細(xì)菌創(chuàng)造最適生長環(huán)境，顯著提高了氨氮轉(zhuǎn)化效率。pH值的穩(wěn)定性提升歸因于智能化系統(tǒng)對碳酸鹽體系的精確調(diào)控，系統(tǒng)通過監(jiān)測堿度變化趨勢，及時(shí)調(diào)整投入碳酸氫鹽的量，維持水體酸堿平衡8。水溫的恒定性則通過溫控設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)提前調(diào)整水溫，減少了環(huán)境溫度變化對養(yǎng)殖水體的影響。

3.2資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)效應(yīng)

水資源利用效率的提升主要通過三個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)：智能化系統(tǒng)對溶解氧和氨氮的精準(zhǔn)調(diào)控降低了換水需求；生物濾池的高效運(yùn)行提高了水體的自凈能力；智能補(bǔ)水系統(tǒng)根據(jù)水質(zhì)參數(shù)和水位變化按需補(bǔ)水[9]。污染物減排效果則體現(xiàn)在固液分離技術(shù)和生物轉(zhuǎn)化兩個(gè)層面，智能控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)微濾機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，提高了懸浮物的去除效率，同時(shí)生物濾池中的硝化細(xì)菌將溶解性氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，降低了污染物的累積。環(huán)境保護(hù)效應(yīng)還體現(xiàn)在養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升，浮游生物群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化增強(qiáng)了水體的自凈能力，減少了養(yǎng)殖過程對周邊水環(huán)境的影響。

3.3系統(tǒng)集成與優(yōu)化方案

智能化養(yǎng)殖系統(tǒng)的優(yōu)化方向主要集中在傳感器精度提升與控制算法優(yōu)化和系統(tǒng)集成度提高三個(gè)方面。傳感器技術(shù)的改進(jìn)應(yīng)著重提高檢測精度和使用壽命，重點(diǎn)解決生物污損對傳感器性能的影響問題。控制算法的優(yōu)化需要引入機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過分析歷史數(shù)據(jù)建立水質(zhì)參數(shù)變化規(guī)律模型，提高系統(tǒng)預(yù)測和調(diào)控的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)集成度的提升則需要加強(qiáng)各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動(dòng)控制，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程的智能決策。硬件設(shè)備的選型應(yīng)考慮耐腐蝕性和維護(hù)便利性，優(yōu)化系統(tǒng)布局減少能耗[10]。運(yùn)行成本的控制則需要在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，提高能源利用效率。

4結(jié)語

智能化技術(shù)通過優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控機(jī)制，建立了資源高效利用模式，為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的生態(tài)化發(fā)展提供了可行方案。研究證實(shí)，該技術(shù)能夠有效平衡養(yǎng)殖效益與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，推動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)向可持續(xù)方向發(fā)展。智能化系統(tǒng)的應(yīng)用不僅提高了養(yǎng)殖效率，也為養(yǎng)殖水體的生態(tài)修復(fù)提供了新思路，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一。未來研究應(yīng)進(jìn)一步完善智能化系統(tǒng)的集成優(yōu)化，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，探索不同養(yǎng)殖品種和環(huán)境條件下的適應(yīng)性。

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（收稿日期：2025-05—12）