移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究

馬 嵩，徐延熙，徐曉琳

(1.濟(jì)南市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，濟(jì)南 250021；2.濟(jì)南市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站，濟(jì)南 250021 )

0 引言

太陽(yáng)能作為取之不盡、用之不竭、清潔無(wú)污染的可再生能源，其開發(fā)利用受到了普遍關(guān)注。我國(guó)作為世界上最大的水產(chǎn)養(yǎng)殖國(guó)，所需要的漁業(yè)機(jī)械，如增氧機(jī)等的數(shù)量龐大，電力消耗嚴(yán)重。因此，在化石能源日益枯竭、環(huán)境污染日益嚴(yán)峻的今天，對(duì)太陽(yáng)能增氧機(jī)進(jìn)行研究[1-2]不僅是新能源應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域的一種嘗試，更關(guān)系到了可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的百年大計(jì)。

增氧機(jī)作為一種普遍應(yīng)用于漁業(yè)的機(jī)械，與其他漁業(yè)機(jī)械(如投餌機(jī)等)有很多相同之處。根據(jù)漁業(yè)養(yǎng)殖的特點(diǎn)，無(wú)論是投餌還是增氧都有一定的時(shí)間要求，不需要連續(xù)24 h開機(jī)，且每次開機(jī)時(shí)間不長(zhǎng)，這給以太陽(yáng)能作為動(dòng)力源應(yīng)用于增氧機(jī)提供了條件。本文以移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)在日常水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果為切入點(diǎn)，通過對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖成果及增氧機(jī)耗能等方面進(jìn)行分析，探討了利用太陽(yáng)能作為動(dòng)力源的增氧設(shè)備在漁業(yè)機(jī)械方面的應(yīng)用前景。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)所

以濟(jì)南市現(xiàn)代漁業(yè)示范園內(nèi)的5個(gè)工廠化養(yǎng)殖池塘為試驗(yàn)場(chǎng)所，每個(gè)池塘占地約2畝(1畝≈0.13公頃)，為水泥池壁，水深為1.7 m。養(yǎng)殖方式為草魚和鯉魚混養(yǎng)，魚苗種為濟(jì)南市淡水養(yǎng)殖研究所自繁、自育，無(wú)流動(dòng)性病原攜帶；在每個(gè)池塘中放入大小、品種均等的草魚和鯉魚魚苗各2000尾/畝；養(yǎng)殖池定期消毒，補(bǔ)充生態(tài)微生物。

1.2 試驗(yàn)器材

移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)由中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所研制生產(chǎn)[3]，該增氧機(jī)的額定功率為350 W，內(nèi)不含蓄電裝置，安裝于養(yǎng)殖池塘的中心位置，可根據(jù)光照的不同來進(jìn)行不同速度的水車式增氧，但在夜間無(wú)法連續(xù)運(yùn)行。

用于試驗(yàn)的5個(gè)池塘之前采用的均為常規(guī)車輪式增氧機(jī)，功率為1500 W。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)前，5個(gè)池塘中，每個(gè)池塘放置4臺(tái)常規(guī)車輪式增氧機(jī)，然后進(jìn)行移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)替代性試驗(yàn)。5個(gè)池塘中，常規(guī)增氧機(jī)替換為移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的臺(tái)數(shù)分別為0臺(tái)、1臺(tái)、2臺(tái)、3臺(tái)、4臺(tái)，替代率分別為0、25%、50%、75%、100%。

將移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)安裝于池塘中，為防止其與池塘邊緣發(fā)生觸碰，用尼龍繩將其固定在一定區(qū)域內(nèi)活動(dòng)。每個(gè)池塘放入數(shù)量相同的魚苗，采用相同的管理措施，定期對(duì)水質(zhì)中的溶氧、氨氮等化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，日常巡塘檢查魚體攝食情況，統(tǒng)計(jì)養(yǎng)殖過程中的死魚數(shù)量。

設(shè)定 4個(gè)養(yǎng)殖周期，分別為 90 d、180 d、270 d和360 d，在每個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)對(duì)餌料系數(shù)(餌料系數(shù)是指在一定時(shí)期內(nèi)魚類消耗某種餌料的重量和魚類增加的重量的比值)進(jìn)行階段性測(cè)定；給每個(gè)池塘的增氧機(jī)安裝獨(dú)立的電表，測(cè)算實(shí)際能耗，通過所得數(shù)據(jù)分析移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)作為新型增氧機(jī)的應(yīng)用前景。

2 結(jié)果與分析

經(jīng)過1年的養(yǎng)殖時(shí)間，4個(gè)使用移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的池塘的平均畝產(chǎn)商品魚為680 kg，平均疾病發(fā)生率為1.2%，餌料系數(shù)均值約為1.4，每畝平均節(jié)約電能10000 kWh以上；而未使用移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的池塘的畝產(chǎn)商品魚為650 kg，平均疾病發(fā)生率為2.1%，餌料系數(shù)均值約為1.5。

2.1 移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)替代率不同時(shí)池塘內(nèi)魚體成活率的情況

在4個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)替代率不同時(shí)，魚體的成活率情況如圖1所示。由圖可知，當(dāng)替代率為0～75%時(shí)，魚體成活率變化較小，差異不顯著，移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)可以作為替代性增氧機(jī)使用。而當(dāng)替代率為100%時(shí)，魚體成活率急劇下降，這說明移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的替代性難以成立。

2.2 移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)替代率不同時(shí)魚體餌料系數(shù)的變化情況

餌料系數(shù)越低，飼料成本越低，這說明提高了養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)4個(gè)周期內(nèi)各池塘內(nèi)魚體餌料系數(shù)的測(cè)定，得到了不同替代率時(shí)各池塘的餌料系數(shù)數(shù)據(jù)，如圖2所示。由圖可知，當(dāng)替代率為0～75%時(shí)，各池塘間的餌料系數(shù)變化不大，變動(dòng)范圍在0.01～0.10，差異不顯著；而替代率為100%的池塘，由于受成活率等因素的影響，餌料系數(shù)大幅增加，與其他池塘的差異顯著。

2.3 分析

對(duì)移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)在不同替代率時(shí)魚苗的生長(zhǎng)情況結(jié)果進(jìn)行分析。當(dāng)替代率為100%時(shí)不能滿足養(yǎng)殖生產(chǎn)的要求，這主要是因?yàn)橐苿?dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)對(duì)光源的依賴性較高，而在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中需隨時(shí)開啟增氧設(shè)備來應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，否則將產(chǎn)生較大的養(yǎng)殖損失；同時(shí)在低氧環(huán)境中，魚類的餌料系數(shù)也會(huì)大幅提高，從而增加了飼料成本。當(dāng)替代率為零時(shí)，魚苗的成活率高，這主要是由于常規(guī)增氧機(jī)雖然可以自如的應(yīng)對(duì)極端天氣，但在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)考慮能耗、成本等問題，常規(guī)增氧機(jī)每天只開啟一定的時(shí)間，整體工作時(shí)長(zhǎng)小于移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的工作時(shí)長(zhǎng)，所以水中溶氧總體上處于劣勢(shì)，而溶氧與減少水產(chǎn)疾病發(fā)生率和增加產(chǎn)量都呈正相關(guān)。因此，當(dāng)替代率為零時(shí)，雖然魚苗成活率高于其他替代率，但產(chǎn)量和疾病發(fā)生率卻不如其他替代率時(shí)。

3 建議與展望

1)建議：①由于移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)需要較大的空間，因此很多自然水域形成的池塘、不規(guī)則形狀的池塘，以及周邊挺水植物較多的池塘，都會(huì)影響其使用；②由于移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)的成本較高且故障率高于常規(guī)增氧機(jī)，所以后期使用時(shí)需要考慮此方面的影響；2)展望：①未來可以將此移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)連接到漁用物聯(lián)網(wǎng)的遙控系統(tǒng)中，對(duì)池塘進(jìn)行實(shí)時(shí)信息監(jiān)控，智能啟停增氧機(jī)，使池塘中環(huán)境因子長(zhǎng)期穩(wěn)定在適宜生長(zhǎng)的條件下，同時(shí)達(dá)到節(jié)約電能、低碳環(huán)保的目的；②移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)在試驗(yàn)中體現(xiàn)出了良好的節(jié)能優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景[4]，但其未設(shè)計(jì)太陽(yáng)能蓄電功能，無(wú)疑在實(shí)際應(yīng)用中存在缺陷，使其無(wú)法滿足全面替代的要求。未來可將蓄電池集成到移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)中，使其具備全天候工作的能力，從而滿足突發(fā)情況時(shí)的增氧需求。

4 結(jié)論

本文研究了在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，以移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)替代常規(guī)增氧機(jī)的可行性，結(jié)果表明，替代率為0～75%時(shí)是可行的；替代率為100%時(shí)，由于移動(dòng)式太陽(yáng)能增氧機(jī)對(duì)光源的依賴性較高，不能應(yīng)對(duì)突發(fā)情況時(shí)的需求，所以替代不可行。未來可增加蓄電功能，使其具備全天候工作的能力。