中國海水網(wǎng)箱的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向

中國海水網(wǎng)箱的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向

程世琪 石建高 袁瑞 李守湖,5 陳曉雪 肖進(jìn) 王猛,4 邱昱,5 徐俊杰,5 孫斌,5

(1 惠州益晨網(wǎng)業(yè)科技有限公司，廣東惠州 516000； 2 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090; 3 揚(yáng)州興輪繩纜有限公司，江蘇揚(yáng)州 225816; 4 上海理工大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院，上海 200093; 5 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306)

近年來，由于過度捕撈和環(huán)境污染等的影響，近海漁業(yè)資源日益衰退已成為一個(gè)全球性的問題[1-5]，拓展深水、深遠(yuǎn)海水域養(yǎng)殖成為一種必然趨勢，水產(chǎn)養(yǎng)殖空間逐漸由近岸走向深遠(yuǎn)海[6-9]。海水網(wǎng)箱是中國主要的海水養(yǎng)殖方式之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)[11]，截至2020年底，全國海水養(yǎng)殖面積為703.61萬hm2。其中，普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積為1 975.94 萬m2，深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖為3 821.39萬 m3，全國海水養(yǎng)殖面積比2019年增長了97.40%。全國海水養(yǎng)殖魚類總產(chǎn)量為2 135.31萬t，其中海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)量為85.82萬t，占全國海水養(yǎng)殖產(chǎn)量的4.02%。海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖已逐步成為中國海水魚類養(yǎng)殖的主體[12-13]。自20世紀(jì)80年代以來，我國海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖經(jīng)歷了大跨步發(fā)展，無論是從養(yǎng)殖面積還是養(yǎng)殖產(chǎn)量來看，海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖都在逐年遞增[7]。中國沿海省市除河北，天津及上海外，其余省份均分布有海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖[7]。海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖正在由傳統(tǒng)小規(guī)模網(wǎng)箱養(yǎng)殖逐漸向離岸深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖、大型化深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展[3]。迄今為止，中國國家級(jí)海洋牧場示范區(qū)已達(dá)136個(gè)[14]。海水網(wǎng)箱迅速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著一系列問題，例如，海洋生態(tài)環(huán)境問題日益突出[2,5]，海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖自身的污染導(dǎo)致養(yǎng)殖病害頻發(fā)[7]，“網(wǎng)破魚逃”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生且養(yǎng)殖網(wǎng)衣污損嚴(yán)重[6,8,12-13]，網(wǎng)箱等養(yǎng)殖設(shè)備、材料與挪威等水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)達(dá)國家仍存在一定的差距[15]，等等。

中國海水網(wǎng)箱的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了普通網(wǎng)箱、深水網(wǎng)箱及深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱等3個(gè)階段[14-15]。本文分別就普通網(wǎng)箱、深水網(wǎng)箱及深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為緩解中國近岸海域環(huán)境壓力、拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間，為中國網(wǎng)箱養(yǎng)殖綠色發(fā)展提供參考。

1 普通網(wǎng)箱發(fā)展現(xiàn)狀

普通網(wǎng)箱又稱為傳統(tǒng)近岸網(wǎng)箱，指設(shè)置在海域近岸、島嶼附近或者內(nèi)海灣，水深在15 m以內(nèi)的中小型網(wǎng)箱[15]。網(wǎng)箱養(yǎng)殖于19世紀(jì)末起源于柬埔寨[16]，20世紀(jì)60年代挪威利用網(wǎng)箱在海水中試養(yǎng)鮭魚獲得成功[16-17]。隨后，以日本、美國及丹麥等國家的網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展較快[18-19]。美國依托普吉特海峽建立了海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖基地，設(shè)置浮式網(wǎng)箱，年產(chǎn)大馬哈魚61.4 t以上[20]。此外，俄羅斯、瑞典、加拿大及英國等一些國家逐漸開展海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖[16]。日本于1980年研制了具有升降功能的超大型深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖系統(tǒng)，用于試養(yǎng)藍(lán)鰭金槍魚獲得成功；瑞典研制成功深水牧海型網(wǎng)箱；美國又研制了錨拉式剛性網(wǎng)箱、碟形網(wǎng)箱和球形網(wǎng)箱，等等[16]。隨著技術(shù)的發(fā)展，國外的網(wǎng)箱養(yǎng)殖朝著增大網(wǎng)箱養(yǎng)殖水體，提高網(wǎng)箱抗風(fēng)浪能力，加快網(wǎng)箱繩網(wǎng)新材料的研發(fā)與應(yīng)用，以及向深水網(wǎng)箱、深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的研發(fā)和應(yīng)用等方面發(fā)展[16]。

中國網(wǎng)箱養(yǎng)殖開始于1973年，與美國、日本等國家相比起步較晚。廣東省于20世紀(jì)80年代初首開先河進(jìn)行傳統(tǒng)普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖試驗(yàn)，試養(yǎng)石斑魚等魚類獲得成功[21]。此后，隨著技術(shù)的積累，網(wǎng)箱養(yǎng)殖逐步發(fā)展起來，尤其是20世紀(jì)90年代以來，利用網(wǎng)箱養(yǎng)殖多種魚類得以快速發(fā)展[22]。目前中國應(yīng)用的網(wǎng)箱一大部分還是普通網(wǎng)箱，例如傳統(tǒng)的木質(zhì)海水網(wǎng)箱、近岸小型高密度聚乙烯(high-density polyethylene，簡稱HDPE)框架網(wǎng)箱等。截至2020年底，全國普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積達(dá)1 975.94 萬m2，養(yǎng)殖總產(chǎn)量達(dá)565 112 t，養(yǎng)殖魚類主要有鱸魚、大黃魚、石斑魚、鯛魚及鲆魚等，集中分布在福建、浙江等沿海地區(qū)。普通網(wǎng)箱整體形狀呈方形或其他形狀，其主要構(gòu)成框架為木板、鋼管、竹竿，箱體網(wǎng)衣材料主要為聚乙烯(PE)網(wǎng)衣、聚酰胺(PA)網(wǎng)衣等，錨泊方式為下錨和打樁等。

普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖具有集約化、密度高等特點(diǎn)，但長期高密度養(yǎng)殖也帶來了一系列問題，如近海岸超負(fù)荷開發(fā)、漁業(yè)資源減退、網(wǎng)箱網(wǎng)衣污損嚴(yán)重、水體交換能力差、海域養(yǎng)殖環(huán)境日益惡化、養(yǎng)殖病害頻繁暴發(fā)等[23-24]，單位養(yǎng)殖產(chǎn)量明顯低于國際水平，嚴(yán)重制約了中國近海漁業(yè)資源的綠色可持續(xù)發(fā)展[8-9]。2000年8月，福建寧德發(fā)生多起死魚事故，鄭欽華等[25]研究發(fā)現(xiàn)，是因網(wǎng)箱布局不合理、網(wǎng)衣污損嚴(yán)重、更換網(wǎng)箱網(wǎng)衣間隔太久而導(dǎo)致的魚類缺氧死亡；2003年3月，舟山市網(wǎng)箱越冬花鱸暴發(fā)疫病，4月初花鱸死亡率超過80%，據(jù)李大海等[26]分析發(fā)現(xiàn)，是由于網(wǎng)箱養(yǎng)殖密度過大，導(dǎo)致花鱸感染細(xì)菌而暴發(fā)疫病。

為解決以上傳統(tǒng)木質(zhì)漁排等普通網(wǎng)箱存在的問題，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所石建高研究員主持起草了水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《塑膠漁排通用技術(shù)要求》(SC/T 4017—2020)[15]，提倡利用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和環(huán)保型的塑膠漁排替代傳統(tǒng)的木質(zhì)漁排，一定程度上為傳統(tǒng)木質(zhì)漁排的改造提供了規(guī)范。普通網(wǎng)箱抗風(fēng)浪能力較差，只能集中于部分避風(fēng)條件較好的內(nèi)灣、潛水海域或港灣等海區(qū)，一旦遭受臺(tái)風(fēng)等大風(fēng)浪襲擊，便會(huì)帶來重大損失。2018 年臺(tái)風(fēng)“瑪利亞”在福建寧德登陸，摧毀了7萬多口傳統(tǒng)木質(zhì)漁排，直接造成6億元的損失[27]。另外，隨著近幾年中國各個(gè)海域休漁期的延長，為實(shí)現(xiàn)近海域漁業(yè)資源的綠色健康可持續(xù)發(fā)展，離岸深水水域養(yǎng)殖必然成為海水養(yǎng)殖發(fā)展的趨勢，因此深水網(wǎng)箱、深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的開發(fā)和應(yīng)用尤為關(guān)鍵。

2 深水網(wǎng)箱發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 深水網(wǎng)箱概況

深水網(wǎng)箱又稱離岸網(wǎng)箱，其設(shè)置于水深15 m以上的開放海域和半開放海域，較普通網(wǎng)箱區(qū)域水更深，離岸更遠(yuǎn)。挪威自19世紀(jì)60年代開始就致力于網(wǎng)箱養(yǎng)殖研究，現(xiàn)已有5 000余只HDPE網(wǎng)箱[16]；美國隨后研制了錨拉式剛性網(wǎng)箱、遙控養(yǎng)殖網(wǎng)箱和碟形網(wǎng)箱[28-29]；日本于1980年研制了具有升降功能的超大型深水網(wǎng)箱[12,16,27]；瑞典研制了深水牧海型網(wǎng)箱[16]。國外先進(jìn)的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術(shù)主要致力于增大網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積，增強(qiáng)網(wǎng)箱抗風(fēng)浪能力，加強(qiáng)網(wǎng)箱框架及繩網(wǎng)新材料的研發(fā)與應(yīng)用，注重深水網(wǎng)箱的養(yǎng)殖配套設(shè)施裝備等[30-36]。

中國深水網(wǎng)箱研究始于1998年，海南省率先從挪威引進(jìn)了HDPE圓形雙浮管重力式深水網(wǎng)箱[16]；2001年浙江省從美國引進(jìn)碟形網(wǎng)箱[15]；2002年從日本引進(jìn)升降式網(wǎng)箱[15]。隨著抗風(fēng)浪網(wǎng)箱技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，我國以HDPE重力式網(wǎng)箱為代表的深水網(wǎng)箱已有了大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。截至2020年底，我國深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖水體為3 821.39萬 m3，比2019年增長97.40 %，養(yǎng)殖魚類產(chǎn)量為293 120 t[10]。我國深水網(wǎng)箱的結(jié)構(gòu)類型多種多樣，主要有浮式網(wǎng)箱、浮繩式網(wǎng)箱、金屬框架網(wǎng)箱等[16，29]。迄今為止，石建高等[6-8]起草了深水網(wǎng)箱通用要求系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了我國深水網(wǎng)箱的術(shù)語、定義和要求，推動(dòng)了我國深水網(wǎng)箱的標(biāo)準(zhǔn)化。中國現(xiàn)有應(yīng)用較廣泛的主要深水網(wǎng)箱有下述幾種。

2.2 浮式網(wǎng)箱

浮式網(wǎng)箱在深水網(wǎng)箱中占比最大。浮式網(wǎng)箱的框架浮于水面。我國浮式網(wǎng)箱中用量最大的是HDPE框架深水網(wǎng)箱。HDPE框架深水網(wǎng)箱主要包括框架系統(tǒng)、網(wǎng)衣系統(tǒng)、錨泊系統(tǒng)和配重系統(tǒng)[37]幾個(gè)部分，網(wǎng)箱依靠網(wǎng)衣下方的配重系統(tǒng)或張網(wǎng)架等來張緊網(wǎng)衣，以保持所需的養(yǎng)殖水體[38]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。HDPE框架深水網(wǎng)箱的框架材料為HDPE管材[39]。HDPE框架深水網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)簡單、物美價(jià)廉，且能夠抵御較強(qiáng)風(fēng)浪的沖擊，目前應(yīng)用范圍較廣[40]，如美國、挪威、澳大利亞等國家目前廣泛應(yīng)用該類網(wǎng)箱進(jìn)行海水養(yǎng)殖[41]。但該類網(wǎng)箱為保持養(yǎng)殖體積而增加配重系統(tǒng)的重量，容易導(dǎo)致網(wǎng)衣受損，因此其使用受到流速的限制。

圖1 HDPE框架深水網(wǎng)箱實(shí)景圖[8]

2.3 浮繩式網(wǎng)箱

浮繩式網(wǎng)箱的柔性框架由浮繩和浮子裝配而成，最初由日本發(fā)明并推廣到世界各地。浮繩式網(wǎng)箱由柔性框架、箱體網(wǎng)衣、浮子和錨泊系統(tǒng)等構(gòu)成[42-43]。網(wǎng)箱因其結(jié)構(gòu)具有柔性而能夠在風(fēng)浪作用下隨水流漂移，從而可以緩沖大風(fēng)浪帶來的沖擊力[16](見圖2)。為避免海水淹沒網(wǎng)箱邊沿導(dǎo)致魚類逃逸，該類網(wǎng)箱有時(shí)還配備有防逃網(wǎng)。浮繩式網(wǎng)箱有時(shí)可通過木板等固定物將多個(gè)相同規(guī)格的網(wǎng)箱連接起來組成網(wǎng)箱集合群，并在集合群最外沿使用浮子纏繞，以提供足夠的浮力[44]。浮繩式網(wǎng)箱制作簡單，成本較低廉，投飼方便，但該類網(wǎng)箱在遇到大風(fēng)浪時(shí)箱體網(wǎng)衣易發(fā)生變形而造成魚類傷亡[16]，因此浮繩式網(wǎng)箱一般應(yīng)用于風(fēng)浪較小的海域。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所的石建高研究員課題組聯(lián)合三沙美濟(jì)漁業(yè)發(fā)展有限公司等單位開展了金槍魚暫養(yǎng)用浮繩式網(wǎng)箱的開發(fā)，已成功實(shí)現(xiàn)浮繩式網(wǎng)箱在海捕金槍魚苗暫養(yǎng)上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[6]。

圖2 浮繩式網(wǎng)箱實(shí)景圖[6]

2.4 金屬框架網(wǎng)箱

金屬框架網(wǎng)箱的主體框架由金屬材料制成，其基本結(jié)構(gòu)為金屬框架、箱體網(wǎng)衣、浮筒和錨泊系統(tǒng)[45]。金屬網(wǎng)箱的上框架上一般裝有蓋網(wǎng)(見圖3)。該類網(wǎng)箱除金屬框架結(jié)構(gòu)外，有時(shí)使用鋅鋁合金網(wǎng)衣或者銅鋅合金網(wǎng)衣等金屬網(wǎng)衣作為網(wǎng)箱箱體網(wǎng)衣，使箱體整體有一定的剛性，能夠承受較大的風(fēng)浪沖擊[8，12，27，46]。金屬網(wǎng)箱錨泊時(shí)，可將多個(gè)網(wǎng)箱組合定位而成一個(gè)整體，將多個(gè)金屬網(wǎng)箱連接在一起，使得該類網(wǎng)箱大而穩(wěn)定，造價(jià)低廉[8]。人們可根據(jù)生產(chǎn)需要增減網(wǎng)箱，隨意解開一組金屬網(wǎng)箱的連接繩索，操作簡單方便。大連天正實(shí)業(yè)有限公司、三沙美濟(jì)漁業(yè)發(fā)展有限公司、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所等單位開展了金屬框架網(wǎng)箱的研發(fā)和應(yīng)用，石建高等[6，15]起草了《浮式金屬框架網(wǎng)箱通用技術(shù)要求》(SC/T 4067—2017)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，上述工作推動(dòng)了金屬框架網(wǎng)箱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)[6，8]。

3 深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱概況

針對(duì)目前尚無深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱標(biāo)準(zhǔn)的情況，東海所石建高研究員課題組率先開展了深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱定義研究，研究形成的深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱定義已寫入水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，解決了我國深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱定義缺失問題[6，15]。所謂深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱是指放置于水深超過15 m且有較大風(fēng)浪的開放性水域，養(yǎng)殖水體超過1.0×104m3的網(wǎng)箱，通常放置在離岸3海里外的島礁水域[6，15，47]。深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖研究技術(shù)1970年起源于美國，隨后挪威及日本等多個(gè)國家開展了深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖研究[48-50]。由于受到養(yǎng)殖技術(shù)條件、魚類消費(fèi)市場和養(yǎng)殖投資回報(bào)等方面的影響，目前利用深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱商業(yè)化養(yǎng)殖的魚類主要是鮭魚、金槍魚、大黃魚、黑鲪、花鱸和真鯛等[6，15]。

圖3 金屬框架網(wǎng)箱實(shí)景圖[6]

我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖模式主要包括深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱、養(yǎng)殖圍欄和養(yǎng)殖工船等[6]。目前深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖成功且實(shí)現(xiàn)商業(yè)化盈利的案例較少。2017年9月，世界上首座半潛式大型智能漁業(yè)養(yǎng)殖平臺(tái)“海洋漁場1號(hào)”(“Ocean Farm 1”)由挪威薩爾瑪(SalMar)公司設(shè)計(jì)并投入使用[41]?！昂Ｑ鬂O場1號(hào)”集深遠(yuǎn)海先進(jìn)的養(yǎng)殖技術(shù)、綠色可持續(xù)發(fā)展理念和頂級(jí)的海洋工程設(shè)計(jì)于一體，其形狀為圓形，直徑為110 m，高度為69 m，浸沒深度為45 m，空質(zhì)量7 700 t，容量為2.5×105m3，能抗12級(jí)臺(tái)風(fēng)(見圖4)?！昂Ｑ鬂O場1號(hào)”一次性可投入110萬尾大西洋鮭進(jìn)行養(yǎng)殖。比“海洋漁場1號(hào)”養(yǎng)殖量更大的是由中集來福士為挪威 Nordlaks Oppdrett AS 公司建造的“HAVFARM 1”深水養(yǎng)殖工船?！癏AVFARM 1”深水養(yǎng)殖工船項(xiàng)目總長385 m，寬59.5 m，深65 m，共包含6座深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱[27](見圖5)，可養(yǎng)殖1萬t鮭魚，能在挪威惡劣的海況下正常運(yùn)營?！癏AVFARM 1”深水養(yǎng)殖工船項(xiàng)目配備先進(jìn)的鮭魚全自動(dòng)化養(yǎng)殖系統(tǒng)，能夠完成魚苗自動(dòng)運(yùn)輸、飼料自動(dòng)投喂、死魚自動(dòng)回收、水下成魚自動(dòng)搜捕等工作，實(shí)現(xiàn)了深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的全自動(dòng)化和智能化。此外，挪威、美國、丹麥及英國等國家在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備技術(shù)智能化方面也取得重大進(jìn)展[15，51]。

圖4 “海洋漁場1號(hào)”網(wǎng)箱實(shí)景圖[6]

圖5 “HAVFARM 1”深水養(yǎng)殖工船實(shí)景圖[27]

相比于美國、挪威等國家，中國深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)起步較晚[51]。2007年，我國南沙美濟(jì)礁潟湖首次開展魚排養(yǎng)殖[52]，截止到2017年，我國深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱尚處于起步階段，此間我國先后開展了近10種簡單的深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱研究[15]。2011年孟祥君等[53]在南海美濟(jì)礁開展了可組裝式深遠(yuǎn)海潟湖金屬網(wǎng)箱開發(fā)，用于捕撈金槍魚苗的馴化和鱸魚產(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖。該類網(wǎng)箱養(yǎng)殖抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、養(yǎng)殖魚類品質(zhì)高。2012年石建高等[15]聯(lián)合荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán)、山東愛地等單位，在福建開展了周長200 m的特力夫TM超大型深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱試驗(yàn)。該網(wǎng)箱采用特力夫TM超高分子量聚乙烯繩網(wǎng)新材料技術(shù)和大型網(wǎng)具裝配技術(shù)等新技術(shù)，推進(jìn)了深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的大型化和高性能化發(fā)展。2016年，石建高等[15]聯(lián)合美濟(jì)漁業(yè)在南海美濟(jì)礁開展了深遠(yuǎn)海浮繩式網(wǎng)箱的研發(fā)與應(yīng)用，用于捕撈金槍魚苗的馴化和養(yǎng)殖。該網(wǎng)箱應(yīng)用特種超高強(qiáng)繩網(wǎng)材料和網(wǎng)具裝配技術(shù)，加快了我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖金槍魚的進(jìn)程。此外，還研制了聯(lián)體增強(qiáng)型工字架網(wǎng)箱和“六三型”網(wǎng)箱等深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱[54]。

2017年開始，在國家大力提倡建設(shè)藍(lán)色糧倉、推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)中國制造2025等戰(zhàn)略背景下，隨著武船重工、中集來福士和天津海王星等海工企業(yè)步入海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱獲得重大突破和飛躍式發(fā)展[15]。

3.2 “深藍(lán)1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海漁場

2018年5月，山東青島建成了世界上最大、中國首座全潛式“深海漁場”——“深藍(lán)1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海漁場。作為我國全潛式深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的代表，“深藍(lán)1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海漁場的成功建造與應(yīng)用在我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖業(yè)具有重要意義。“深藍(lán)1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海漁場箱體主體結(jié)構(gòu)呈正八邊形，周長180 m，高度38 m，養(yǎng)殖體積為5×104m3，年產(chǎn)量可達(dá)1 500 t[55-56](見圖6)，養(yǎng)殖深度可根據(jù)魚群生長的最適溫度在4～50 m調(diào)整[57]。相比于普通網(wǎng)箱和深水網(wǎng)箱，“深藍(lán)1號(hào)”深遠(yuǎn)海漁場采用了水下錨泊導(dǎo)纜裝置、大型特種網(wǎng)具裝配、魚類捕獲等新技術(shù)[56]，在抗大風(fēng)浪方面取得了較好的效果，真正意義上實(shí)現(xiàn)了中國網(wǎng)箱養(yǎng)殖由近海到深遠(yuǎn)海的拓展，從傳統(tǒng)人工養(yǎng)殖向自動(dòng)智能化養(yǎng)殖的過渡，推動(dòng)了中國由傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖向大型裝備養(yǎng)殖的進(jìn)程。2019年，受武船海工院委托，東海所石建高研究員課題組聯(lián)合藝高網(wǎng)業(yè)、山東好運(yùn)通等單位負(fù)責(zé)了“深藍(lán)1號(hào)”深遠(yuǎn)海漁場網(wǎng)具工程的升級(jí)改造項(xiàng)目，該升級(jí)改造項(xiàng)目通過新材料和工藝優(yōu)化創(chuàng)新，提升“深藍(lán)1號(hào)”深遠(yuǎn)海漁場網(wǎng)衣系統(tǒng)的安全性。2019年至今，“深藍(lán)1號(hào)”實(shí)現(xiàn)了15余萬尾鮭魚規(guī)?；踩a(chǎn)狀態(tài)，充分說明了“深藍(lán)1號(hào)”深遠(yuǎn)海漁場網(wǎng)具工程升級(jí)改造項(xiàng)目技術(shù)可行，綜合技術(shù)效果明顯。2021年6月21日，“深藍(lán)1號(hào)”全潛式深海漁場首批國產(chǎn)深遠(yuǎn)海鮭魚規(guī)?；B(yǎng)殖收魚成功，這標(biāo)志著該網(wǎng)箱成功進(jìn)入商業(yè)化養(yǎng)殖運(yùn)營階段，也標(biāo)志著我國全潛式深海漁場在深遠(yuǎn)海產(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖中邁出了一大步。

圖6 “深藍(lán)1號(hào)”深遠(yuǎn)海漁場實(shí)景圖[6]

3.3 “藍(lán)鑫號(hào)”深遠(yuǎn)海智能大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱

2019年12月，山東威海建成深遠(yuǎn)海智能化大西洋鮭養(yǎng)殖平臺(tái)——“藍(lán)鑫號(hào)”深遠(yuǎn)海智能大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱[15]。該網(wǎng)箱全長158 m，寬54 m，包括2個(gè)八角形網(wǎng)箱，總水體容量6×104m3，采用單點(diǎn)錨泊系統(tǒng)(見圖7)。該網(wǎng)箱配備自動(dòng)化遠(yuǎn)程投喂系統(tǒng)、水下魚類監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)衣清洗系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)。該網(wǎng)箱是現(xiàn)代化深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱智能化的代表，是威海市大西洋鮭深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖向產(chǎn)業(yè)化邁出的一大步。在“藍(lán)鑫號(hào)”項(xiàng)目建造實(shí)施過程中，威海海恩藍(lán)海水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司、挪威公司、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所石建高研究員課題組與山東好運(yùn)通提供了網(wǎng)具系統(tǒng)綜合技術(shù)(如網(wǎng)衣質(zhì)量安全檢測、網(wǎng)具優(yōu)化設(shè)計(jì)、網(wǎng)具連接安裝、網(wǎng)衣防磨加強(qiáng)等)支持和指導(dǎo)。該養(yǎng)殖平臺(tái)的建成，突出代表了我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖中智能化技術(shù)的應(yīng)用，為我國今后深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱網(wǎng)具智能化系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用提供了借鑒。

圖7 “藍(lán)鑫號(hào)”深遠(yuǎn)海智能養(yǎng)殖網(wǎng)箱實(shí)景圖[6]

3.4 “經(jīng)海1號(hào)”深遠(yuǎn)海智能網(wǎng)箱

2020年12月，山東煙臺(tái)建成了亞洲最大的深海智能網(wǎng)箱——“經(jīng)海1號(hào)”深遠(yuǎn)海智能網(wǎng)箱[58]。該網(wǎng)箱主體為鋼結(jié)構(gòu)，由立柱、上環(huán)、下環(huán)、沉墊及防沉板等組成，網(wǎng)箱內(nèi)部仍然是一個(gè)整網(wǎng)空間，網(wǎng)箱長度為68 m，寬度為68 m，高度為40 m，養(yǎng)殖水體容量為7×104m3(見圖8)。該漁場日常照明、監(jiān)控室等電力來源主要為太陽能及風(fēng)能，同時(shí)配備發(fā)電機(jī)以供投飼等連續(xù)作業(yè)的大功率用電。網(wǎng)箱搭載了空氣動(dòng)力投飼系統(tǒng)、自動(dòng)化趕魚裝置及搭載視覺系統(tǒng)的巡檢機(jī)器人等深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖所需的智能化裝備。網(wǎng)箱網(wǎng)衣采用PU涂層處理，嘗試提高深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱網(wǎng)衣防污效果，網(wǎng)箱底部坐落在海床上，可緩沖較大臺(tái)風(fēng)的沖擊力。該網(wǎng)箱全覆蓋式深遠(yuǎn)海智能化裝備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了推動(dòng)我國現(xiàn)代智能化養(yǎng)殖向深遠(yuǎn)海的拓展，為我國未來深遠(yuǎn)?，F(xiàn)代智能化的養(yǎng)殖提供了參考。

圖8 “經(jīng)海1號(hào)”深遠(yuǎn)海智能網(wǎng)箱實(shí)景圖[58]

中國近幾年在深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用方面取得了快速的發(fā)展。除上述幾個(gè)代表性的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)之外，中科院廣州能源所、招商局工業(yè)集團(tuán)等合作建造了“澎湖號(hào)”半潛式波浪能養(yǎng)殖網(wǎng)箱；上海振華重工集團(tuán)建成了“振漁1號(hào)”自翻轉(zhuǎn)式網(wǎng)箱；上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司、福建中新永豐實(shí)業(yè)有限公司和啟東海洋公司聯(lián)合研制的我國首創(chuàng)的深遠(yuǎn)海機(jī)械化養(yǎng)殖平臺(tái)——“振鮑1號(hào)”，還有“嵊海1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海大黃魚養(yǎng)殖平臺(tái)、“耕海1號(hào)”現(xiàn)代化海洋牧場綜合體、“閩投1號(hào)”深遠(yuǎn)海智能養(yǎng)殖裝備等深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱[15]，都體現(xiàn)了我國近幾年深遠(yuǎn)海智能化裝備的快速更新?lián)Q代，是我國深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱高科技的集成，也代表著我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖技術(shù)的逐步成熟。誠然，在部分深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱項(xiàng)目實(shí)施過程中，也出現(xiàn)了網(wǎng)破魚逃、網(wǎng)衣污損嚴(yán)重、框架結(jié)構(gòu)破損、智能化裝備實(shí)用性差等一系列問題，這些深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的“瓶頸”技術(shù)難題急需聯(lián)合攻關(guān)逐步解決。深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)任重道遠(yuǎn)。

4 中國未來海水網(wǎng)箱的發(fā)展方向

4.1 海水網(wǎng)箱的離岸拓展化

中國海水養(yǎng)殖自20世紀(jì)60年代以來進(jìn)入快速發(fā)展期，長期高密度的傳統(tǒng)普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖，造成了近海岸空間的超負(fù)荷開發(fā)利用[59]，局部海域養(yǎng)殖近乎飽和，導(dǎo)致近海區(qū)域生態(tài)環(huán)境污染[2,60]，漁業(yè)資源銳減嚴(yán)重，養(yǎng)殖魚類病害頻發(fā)[61]。為實(shí)現(xiàn)我國漁業(yè)資源的綠色可持續(xù)發(fā)展，以及部分沿海城市政策規(guī)劃養(yǎng)殖網(wǎng)箱的離岸化，海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖向離岸、深水、深遠(yuǎn)海拓展勢在必行[62-64]。深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖集新材料技術(shù)、新裝備系統(tǒng)及養(yǎng)殖智能化系統(tǒng)等于一體[35-68]，使得養(yǎng)殖網(wǎng)箱的養(yǎng)殖容量更大、網(wǎng)衣內(nèi)外水體交換率更高，還可以養(yǎng)殖仿野生魚類[15]，極大地提高了養(yǎng)殖魚類的品質(zhì)，促進(jìn)了養(yǎng)殖魚類的規(guī)?；?。因此，我國未來海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的離岸拓展化有利于減少近海岸生態(tài)環(huán)境的污染，促進(jìn)魚類養(yǎng)殖的集約化，提高養(yǎng)殖魚類的品質(zhì)，有效減少網(wǎng)箱養(yǎng)殖的魚類病害，同時(shí)也符合國家發(fā)展綠色可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖的理念。

4.2 海水網(wǎng)箱的大型升級(jí)化

相比于深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱，傳統(tǒng)普通網(wǎng)箱和深水網(wǎng)箱的框架周長一般不超過120 m，隨著新材料、新裝備、養(yǎng)殖機(jī)械化及自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱體積更大，抗風(fēng)浪能力更強(qiáng)，能夠抵抗臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害，突破了傳統(tǒng)近岸養(yǎng)殖網(wǎng)箱的局限性[69]。如2012年中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所石建高研究員課題組聯(lián)合山東愛地等單位設(shè)計(jì)開發(fā)的特力夫TM超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱周長高達(dá)200 m[65]，其箱體創(chuàng)新性采用了UHMWPE繩網(wǎng)材料，使箱體用繩網(wǎng)的質(zhì)量只相當(dāng)于傳統(tǒng)網(wǎng)箱的1/4～1/5，該項(xiàng)目推動(dòng)了網(wǎng)箱的大型化及新材料在網(wǎng)箱上的應(yīng)用。又如“深藍(lán)1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海漁場周長180 m，高度38 m，養(yǎng)殖體積5×104m3，年產(chǎn)量可達(dá)1 500 t，為養(yǎng)殖魚類提供了巨大的空間。與傳統(tǒng)普通網(wǎng)箱相比，“深藍(lán)1號(hào)”全潛式深遠(yuǎn)海漁場在抗臺(tái)風(fēng)等大風(fēng)浪方面顯示出明顯的優(yōu)勢。因此，中國未來海水網(wǎng)箱的大型升級(jí)化，可為養(yǎng)殖魚類提供更大的水體空間，有利于提高養(yǎng)殖魚類的品質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)箱養(yǎng)殖的規(guī)?；a(chǎn)。

4.3 海水網(wǎng)箱的智能自動(dòng)化

隨著深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的迅速發(fā)展與投入使用，深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱逐步配備自動(dòng)投餌機(jī)、自動(dòng)化網(wǎng)衣清洗機(jī)、魚類捕撈監(jiān)控系統(tǒng)、死魚收集裝備系統(tǒng)等輔助裝備，智能自動(dòng)化已成為深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱發(fā)展的趨勢[65，69-71]。如“藍(lán)鑫號(hào)”深遠(yuǎn)海智能大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱配備了自動(dòng)化遠(yuǎn)程投喂系統(tǒng)、水下魚類監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)衣清洗系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)，使該網(wǎng)箱成為現(xiàn)代化深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱智能化的代表之一，是中國大西洋鮭深遠(yuǎn)海智能化養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化集成的體現(xiàn)。因此，海水網(wǎng)箱的智能化自動(dòng)化，滿足了海水網(wǎng)箱現(xiàn)代化的發(fā)展需求。

4.4 海水網(wǎng)箱的規(guī)模集約化

相比于傳統(tǒng)網(wǎng)箱和深水網(wǎng)箱，深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱擁有離岸化、大型化及智能化等特點(diǎn)，其養(yǎng)殖容積更大，離海岸距離更遠(yuǎn)，通常配備智能自動(dòng)化裝備，尤其注重新材料、新裝備等高新技術(shù)的集約化應(yīng)用，故其養(yǎng)殖成本也會(huì)提高[41，72]。因此，深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的制造一般都要求形成養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)集約化，以便吸引更多的高科技人才、更多的資金灌入、更多的企業(yè)參與及更多的資源進(jìn)入，進(jìn)而形成規(guī)模化養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈，這樣可大幅度降低養(yǎng)殖成本、減少魚類加工、運(yùn)輸及銷售等成本[15]，從而提高網(wǎng)箱養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)回報(bào)率，同時(shí)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和完善。因此，海水網(wǎng)箱的規(guī)?；?、集約化是未來綠色可持續(xù)養(yǎng)殖的發(fā)展方向。

綜上所述，中國海水網(wǎng)箱未來的發(fā)展方向是離岸拓展化、大型升級(jí)化、智能自動(dòng)化、規(guī)模集約化。此外，還會(huì)向著標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化、生態(tài)一體化等多個(gè)方向發(fā)展。這不僅是海水網(wǎng)箱現(xiàn)代高新材料高新技術(shù)應(yīng)用的集成，也是現(xiàn)代化水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化的需求，更是國家提倡綠色可持續(xù)生態(tài)化養(yǎng)殖的要求。