池塘“零排放”绿色高效圈养技术解析

池塘“零排放”圈养绿色高效养殖系统由养殖仓模块、供氧及起捕模块、集排污模块及尾水处理模块四部分组成。鱼类养殖在养殖仓中，供氧及起捕模块保障水体中溶氧的充足和起捕的便捷性，养殖过程中所产生的残饵粪便等固形物由集排污模块统一收集并进行固液分离，随后通过池岸人工湿地的尾水处理模块“除氮脱磷”后重新排回池塘循环利用，实现池塘养殖的“零排放”。池塘“零排放”圈养模式采用“异位修复技术”，通过集排污模块及尾水处理模块从根本上减少了池塘氮污染来源（残饵粪便）和养殖对象氮代谢产物，其固废排出率高达90%以上；在保障水质优良的前提下大大提高了单位面积产量，池塘养殖容量可至5吨/亩。本模式显著节约水资源，节本增效效果显著，饵料系数较散养降低约20%，大幅减少人力成本，综合养殖利润为传统池塘的2～4倍。

池塘养殖是我国渔业的主要生产方式，其产量占全国水产养殖总产量的43.6%。《“十四五”全国渔业发展规划》提出，坚持“稳产保供、创新增效、绿色低碳、规范安全、富裕渔民”的工作思路，推进渔业高质量发展，统筹推动渔业现代化建设。然而，我国池塘工程化设施换代缓慢，大多地区依旧延续散养粗放模式，传统池塘养殖面临着捕捞作业强度大、水体环境难控制、养殖尾水难处理、饲料投喂不精准、养殖品质难保障、渔病防治难度大等问题。针对池塘养殖中存在的问题，国家大宗淡水鱼产业技术体系工程化养殖岗位，响应绿色低碳发展要求，研发完成了“零排放”池塘工程化圈养系统及其绿色高效养殖技术，被评定为2019年和2020年农业农村部“十大引领性技术”。

一、“圈养”设计理念与技术流程

1.基于池塘工程化养殖概念的“圈养”设计

池塘工程化养殖，依据池塘生态学规律和鱼类生物学特点，利用工程化技术，装备现代化养殖设施，耦合水生态处理技术，通过养殖管理系统精准控制鱼类生长和养殖环境，实现池水循环利用、高效生产、品质保障、风险可控的水产绿色养殖目标。池塘“圈养”是池塘工程化养殖的创新模式，是将传统池塘的“开放式散养”变为“生态化圈养”。

在传统池塘养殖过程中，养殖鱼类的残饵粪便得不到及时有效地清理，容易引发养殖水体的恶化导致鱼病频发、造成鱼肉品质降低。传统池塘养殖的散养模式无法使养殖鱼类得到精细化管理，导致养殖鱼类饵料系数高、存活率低等，这直接影响了传统池塘养殖的经济效益。若能够将养殖过程中所产生的多余营养元素及时有效地控制并去除，同时对养殖鱼类进行集约化精细管理，可以行之有效的提升池塘养殖的经济效益、降低鱼病发生、提高养殖鱼类品质。

因此，国家大宗淡水鱼产业技术体系工程化养殖岗位提出“池塘圈养”的养殖概念，研发了“零排放”池塘工程化圈养系统（图1）及其绿色高效养殖技术。该技术模式将养殖鱼类集中圈养在池塘的养殖仓内，通过实时收集鱼类粪便与残饵并进行有效地养殖尾水的循环处理使用，保障养殖水体和养殖鱼类的健康，不对外排放尾水，实现池塘养殖的“零排放”和集约化高效养殖。

图1. 池塘工程化圈养系统（湖北公安基地固定平台）（Lu et al., 2022）

2.圈养技术流程图

“零排放”圈养模式的主要技术流程与原理是将养殖的水生生物在养殖仓内进行喂养，残饵、粪便等固态废弃物通过重力作用沉降至养殖仓下部的锥形集污区域，通过集排污系统（排污水泵、管道）收集，将养殖过程中所产生的固态废弃物抽至陆基固液分离塔中，经重力作用沉淀分离后固态废弃物可用于制作有机肥等资源再利用，上层液经尾水处理模块（人工湿地）脱氮除磷后，排放回到原有池塘实现水资源循环利用；水生生物的尿液等其他代谢废物，则依靠池塘水体自净能力消除。将传统散养模式转变为圈养模式后，在饲养密度合理、水体净化区自净能力强的背景下，养殖水环境可得到有效控制，鱼病发生和渔药用量降低，养殖产品品质大幅提升，实现了圈养池塘养殖尾水“零排放”（图2）。同时，由于在池塘中可以设置多个独立养殖仓，这就使池塘圈养具有了“一塘多鱼、分区养殖、用药精准、捕捞简易”的生产特点。

图2. 池塘“圈养”养殖技术流程图（Lu et al., 2022）

二、“圈养”系统设计

池塘“零排放”圈养绿色高效养殖系统是一个综合的生态系统，它应用了生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进养殖废水中污染物良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。池塘“零排放”绿色高效养殖系统由养殖仓模块、供氧及起捕模块、集排污模块及尾水处理模块四部分组成，通过集约化精准化的养殖管理大大提高了池塘的单位亩产量，降低了鱼病发生概率，通过该系统配套的人工湿地系统解决了养殖尾水的排放问题，形成了“塘外封闭、塘内循环”的生态环保型绿色养殖。

1.养殖仓模块

养殖仓主体上部为圆柱形，下部为圆锥形，主体材质为聚乙烯，其直径４m、高３m，总容积30m3,有效养殖水深（1.7±0.1）m，有效养殖水体约20m3。在锥形底部开有直径为110mm的排污口用以链接排污水泵与管道，圆柱形下方50cm处设有以圆孔（直径1cm）组成的水体交换窗（40cm×40cm）。上部圆柱体与下部圆锥体交界处设有防逃网，其上配有起捕及供氧模块以方便捕捞和氧气供应（图3）。

图3. 圈养系统养殖仓刨面图（Lu et al., 2022）

2.起捕及供氧模块

起捕及供氧模块框架是由镀锌钢管焊接而成的高0.4m、直径4m的短圆柱形，框架上采用孔径为1cm的尼龙网布覆盖以防止养殖对象逃逸。供氧模块以罗茨风机提供空气输送，采用微孔增氧方式，将微孔增氧管固定在起捕模块底部框架上，沿养殖仓桶壁布置１圈。通常来讲，采用300w的罗茨风机即可满足1个养殖仓的耗氧需求（图4）。

图4. 圈养系统及起捕供氧模块（Lu et al., 2022）

3.集排污模块

集排污模块由固液收集分离塔、抽污泵和连接的管道组成。固液收集分离塔形状与养殖仓相似材质为聚乙烯，圆柱体部分内径2.0m，高2.0m。集污部分为倒圆锥体，内径2.0m，髙1.0m，夹角45°，锥底设有排污口，内径20cm，固液收集分离塔对的容水量约为8.4m3。圆锥体底部设排污管，用以排出固体废弃物；圆柱体与圆锥体交界处设出水管，以排出上清液进入尾水处理模块（图5），据计算本系统固体排污收集率为93%～95%。

图5. 集排污及尾水处理模块（Lu et al., 2022）

4.尾水处理模块

尾水处理模块采用桶式短程人工湿地，采用规格为直径0.6m、高1.5m的不锈钢铁桶，桶内填充稀疏多孔滤材（如沸石等），采用上进水下出水三级串联模式，辅以300w的罗茨风机，通过硝化-反硝化、潮汐流等多重水净化工艺复合使用（图6）。尾水处理模块分为三个部分：前端部分利用间隙曝气控制低溶氧水平，抑制亚硝酸氧化过程发生；中部区间营造缺氧环境，促进反硝化过程发生；末端通过高强度曝气，确保氨氮及亚硝态氮转化为硝态氮。经集排污及尾水处理模块净化后，氨氮、亚硝态氮、可溶性活性磷、总氮和总磷的去除率分别为86.82%、85.45%、16.36%、64.19%和56.76%（图7，表1）（Lu et al., 2022）。

图6. 集排污及尾水处理模块（Lu et al., 2022）

图7. 尾水处理效果

表1.集排污及尾水处理模块净化效率（Lu et al., 2022）

注：原水是指通过排污泵从养殖仓中抽出的未经处理的水。上清液为固液收集分离塔中沉淀12小时的水。净化后是指经过人工湿地净化后向池塘过滤后处理排放的水。TAN为总氨氮，SRP为可溶性活性磷。

5.造价成本核算

以一亩池塘放置一组“圈养”系统为例（包含6个养殖仓、6组起捕供氧模块、1组集排污模块、1组尾水处理模块），基础设备成本为4万元、人工安装费用1万元、配套设备费用（罗茨风机+排污泵）0.3万元、各类连接管道配件0.5万元，合计5.8万元。设备设计使用年限15年，即每年每套圈养系统折旧成本0.38万元。

三、“圈养”技术特点

1.圈养技术池塘配比及相应改造

圈养模式养殖面积一般占池塘总面积的10%左右，加上人行通道面积圈养模式所使用的面积不应超过池塘总面积的15%，即每亩池塘可配备一组圈养系统。一组圈养系统可包含有4-6个养殖仓、4-6组起捕及供氧模块（1.8kw罗茨风机一个）、一组集排污模块、一组尾水处理模块。其余85%的水面作为水体净化区使用，利用水体的自我净化能力来中和养殖对象的尿液等其他代谢产物，因此水体净化区也应进行相应的改造，以增强其自我净化能力。

水体净化区域提高水体自净化能力的措施包括：（1）放养滤食性鱼类如鲢、鳙，放养密度为100-150尾/亩；（2）悬挂长度不低于1m的生物净化刷，密度为500-1000个/亩；（3）种植占池塘面积20%左右的沉水植物，如轮叶黑藻藻、苦草等；（4）定期使用生物制剂调控改良水质。

2.圈养设施的维护及日常管理

在采用圈养模式进行养殖时，应时常对池塘工程化设施中的各个设备进行检修，定期进行维护。特别是对增氧设施（罗茨风机及输气管道）和排污装置（抽污泵及相应管道）的每日检查。在池塘工程化设施的运行中电力是必要的条件，因此在具有池塘工程化设施的养殖场中应配备有相应功率的发电机组，以防备停电事故的发生而造成不可挽回的损失。在养殖过程中应根据养殖对象的种类、养殖密度、摄食情况、天气情况、水质变化等多方面综合来决定供氧设备的启停，通常来说水体溶氧应保持5mg/L以上。集排污模块每天至少应排污一次，最佳排污时间为摄食完毕后的1h，每次排污时间为0.5-1h，入塔尾水静置12h后，将上层液引入池岸人工湿地处理净化后回塘，固体废弃物每4天应排出一次作为生物化肥发酵后再利用。

3.投喂管理

在圈养系统中应尽可能的选用漂浮膨化饲料，在投喂时因其漂浮于水面的特性，可直接观察到养殖对象的摄食、生长和健康状况，及时发现异常，调整饲料投喂量，并实时进行疾病预防与治疗。应根据养殖对象的生长阶段对投喂饲料的营养组成和粒径进行调整，以增强饲料适口性降低饵料系数。一般情况下，在圈养模式中进行投喂时应遵循“定时定量”的方针，每日可定时多次投喂，每次投喂量不超过鱼重的1.5%，建议每日投喂总量鱼重的3%-5%。夏季高温时，应避免在阳光直射时进行投喂，一般选择在日出前日落后进行投喂活动。当发生连续的阴雨天时，应逐渐减少投喂量。

四、“圈养”养殖案例

目前，已在池塘圈养系统中成功养殖的鱼类有草鱼、团头鲂、异育银鲫、大口黑鲈、黄颡鱼、翘嘴鲌等多种吃食性鱼类。以上鱼类均表现出了较高的生长性能与较低的饵料系数。

本文以草鱼和团头鲂为例，阐述“零排放”圈养模式的实际养殖效果。

1.草鱼养殖

在湖北公安县崇湖渔场试验基地开展了池塘圈养模式下的草鱼养殖试验。试验分设两个养殖密度组，初始密度分别为7.5kg/m3和15 kg/m3。在120天的养殖期间，草鱼保持了良好的生长性能，圈养系统的最高养殖产量约为34.6kg/m3。

湖北地区传统池塘草鱼平均每亩净产量约为1000kg，饵料系数约为1.7。在整个养殖过程中，池塘工程化圈养系统高密度草鱼每亩的净产量为3252kg，投饲量为4487kg，平均饵料系数为1.38。相较传统池塘养殖，圈养系统草鱼的饵料系数下降了18.82%。而低密度草鱼饵料系数为1.07，每亩的净产量为1992kg，投饲量为2131kg，饵料系数相较传统池塘下降51.22%。

在池塘圈养系统中饲养鱼类，主要成本涉及系统设备成本、电力成本、饲料成本、鱼苗成本。以草鱼养殖120天计算，每6个圈养桶为一组配置一台增氧机（1.8kw，12h/天）和一台抽污泵（4kw，0.5h/天），每亩增氧耗能2592kw·h、排污系统耗能240kw·h，总计2832kw·h。以0.56元/kw·h计，共计1585元，高密度草鱼每亩的净产量为3252kg，平均耗电成本为0.48元/kg，低密度草鱼净产量1992kg，平均耗电成本为0.79元/kg。养殖效益详见表2。

表2.圈养系统内不同密度草鱼的经济效益计算（养殖120天）

注：以上数据为2018年试验的亩产效益数据（6个养殖仓/亩）

2.团头鲂养殖

在湖北公安县崇湖渔场试验基地开展了池塘圈养模式下的团头鲂养殖试验，试验分设两个养殖密度组，分别为5kg/m3和10kg/m3。经过120天的养殖，圈养系统的平均最高养殖产量约为23.2kg/m3。

从能源消耗来看，池塘圈养系统的能量消耗主要包括增氧系统的耗能和排污系统的耗能。平均每日增氧时间约为12h，增氧机的功率为1.8kw。排污系统在每天傍晚进行，抽污时间30min，抽污泵的功率为4kw。在养殖过程中每6个养殖仓为一组配置一台增氧机和一台抽污泵，每亩增氧耗能2592kw·h、排污系统耗能240kw·h，总计2832kw·h。以0.56元/ kw·h计，共计1585元。以高密度组团头鲂每亩的净产量为1872kg，平均耗电成本为0.84元/kg。

从饲料利用率来看，高密度组团头鲂计每亩的净产量为1872kg，投饲量为2489kg，饲料利用率为1.33。低密度组团头鲂计每亩的净产量为1068kg，投饲量为1356kg，饲料利用率为1.27。养殖效益详见表3。

表3.圈养系统内不同密度团头鲂的经济效益计算（Lu et al., 2022）

注：以上数据为2018年试验的亩产效益数据（6个养殖仓/亩）

附：参考文献

Lu, J., Li, S., He, X., Tang, R., Li, D., 2022. An in-pond tank culture system for high-intensive fish production: Effect of stocking density on growth of grass carp (Ctenopharyngodon idellaValenciennes,1844) and blunt snout bream (Megalobrama amblycephalaYih, 1955) [J]. Aquaculture, 549:737-808.

(来源：科学养鱼杂志社)

(作者：国家大宗淡水鱼产业技术体系工程化养殖岗位/华中农业大学水产学院 李大鹏 陆佳敏 何绪刚 汤蓉 侯杰)

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