智慧渔业发展，深蓝粮仓建设应用了哪些“黑科技”?

喜欢养金鱼的朋友肯定有过这种幻想：坐在家中就可以观察鱼儿们进食情况，或者用电脑实现远程喂食。这种方法真的可行吗？如果对缸中的鱼儿奏效，对海洋中的鱼会有效果吗？

在海洋中养鱼，怎么养、怎么管、怎么收，又怎么运输，如何送到市场，让广大民众一年四季都有口福吃到高品质的海鲜呢？今天我们就来聊一聊这个。

一、为什么发展深海水产养殖业？

我们都知道，我们生活的地球是一颗“蓝色星球”，因为地球表面的70.8%被汪洋大海覆盖，总面积约为3.6亿平方公里，其中含有13.5亿立方千米的水资源，占地球总体水量的97%。

海洋资源是丰富的，但也不是无限的。从联合国粮农组织(FAO)发布的世界捕捞渔业和水产养殖产量的对比，我们很清楚地看到：未来渔业发展需开拓新空间，各国都在向深海和大洋进军。如何开拓深远海水域资源，构建永续的水产养殖方式，这是渔业界的管理者、科学家和所有从业人员都在认真思考的问题。智慧渔业的发展，为这个问题提供了一些辅助方式。

2017年，美国哥伦比亚大学博士后丽贝卡·金特里（Rebecca R. Gentry）在她的研究报告中指出：捕捞渔获量在过去20年中停滞不前，因为许多种群已被充分开发。这导致人们普遍转向水产养殖，以满足世界对鱼类日益增长的需求。她提出：第一几乎每个沿海国家都有适合水产养殖的大片地区，其开发潜力远远超过满足可预见的需求；第二，有1140万km2海域适合发展鱼类养殖，每年可生产大约150亿吨有鳍鱼类，是目前全球海洋水产品消费量的100倍以上；第三，如果养殖与当前捕捞量相当的水产品，只需全球海洋面积的0.015%。

深水抗风浪网箱养殖示范区（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

二、各国如何发展智慧海上养殖呢？

目前，各国发展智慧海上养殖主要有深海网箱和养殖工船这两种方式。

1.深海网箱

美国自1964年就引进网箱养鱼技术，养殖斑点叉尾。目前，网箱养鱼已扩展到欧洲、非洲、美洲等30多个国家。

近20年来，挪威、芬兰、法国、德国研发大型海洋网箱，挪威的海上网箱最大周长200m，安装方便，抗风浪能力大，有抗老化的能力，在波高12m的巨浪下，网箱不变形，不影响网箱内鱼类的行为。

挪威深水抗风浪网箱（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

美国球型网箱（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

美国蝶形网箱（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

2.养殖工船

作为最先进的可移动养殖管控平台，养殖工船这些年在世界一些先进的水产养殖国家兴起。养殖工船改变了传统渔业产业模式，将海洋养殖从近海拓展到深远海，同时解决了传统深水网箱养殖不可移动的弊端，通过引导物联网、大数据、人工智能等现代信息技术与水产养殖生产深度融合，有效解决传统渔业养殖转型升级和缓解近海养殖污染等问题。

土耳其养殖工船（图片来源：中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所所长徐皓）

挪威养殖工船（图片来源：中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所所长徐皓）

三、我国是如何发展智慧渔业的？

渔业是国家粮食安全战略的重要组成部分，我国渔业的发展需要向深海和大洋索要空间，发展以养为主的海洋渔业新型生产方式。深蓝渔业完全不同于传统海洋渔业，它注重生态，以海洋生物战略性种群资源科学、可持续利用为发展支撑，以深远海工业化、智慧化养殖为构建主体，形成可持续的现代海洋渔业。

以下我们重点介绍几种海水智慧化养殖模式。

1. 多营养层级综合水产养殖（IMTA）系统

这个系统的原理是充分利用空间、时间、饵料等资源。把需要投饵的养殖水生生物按科学的比例与不用投饵的养殖水生动物和植物混养，使一种养殖生物的副产出物，比如粪便、残留食物成为另一生物的输入物，如成为一些贝类的食物或一些植物的肥料，这就叫养殖废物资源化利用。除此之外，这种养殖方式还充分利用多种养殖生物和植物互补性，把原来养殖空间变成两倍，甚至多倍，提升了海洋空间的养殖承载力。

此项研究是希望在提高水产养殖产量的同时，避免对海洋环境的可持续性利用造成不利影响。目前我们国家山东烟台桑沟湾多营养层级综合水产养殖（IMTA）模式，已经成为国际上学习的典范。

这个模式借鉴欧盟养殖规划和环境管理的先进理念和方法，综合我国相关政策法规和水产养殖生态学科技成果，兼顾养殖环境友好、质量安全和产业可持续发展，建立基于GIS的水产养殖空间规划决策支持系统。

这个模式针对我国北方典型海水养殖区桑沟湾制定科学的海水养殖空间规划方案，并开展示范应用；兼顾水产养殖的食物产出和生态服务功能，通过合理空间规划确保其优质高效和生态友好。目前已经建成了单机版和基于互联网的水产养殖空间规划决策支持系统，为水产养殖规划管理和我国县一级海洋功能区划提供技术支撑，为发展基于生态系统的水产养殖业奠定基础。

为什么国际上会把这个模式列入智慧渔业？因为它应用了许多数字化的工具和技术。如基于GIS组件的水产养殖空间规划平台及其相关应用技术、数据库存储和展示功能、模型软件和数据输出功能的研发；如基于GIS系统功能，整合历史观测数据和现场调查数据，以及物理海洋学和生态学模型，构建了桌面版和网络端的“水产养殖空间规划决策支持系统”（APDSS）。

通过这些环境数据浏览，专家们可以进行养殖适宜性评价，养殖生物生长预测，养殖容量评估和经济效益测算。用比较通俗的话说，用了这些技术，我们可以知道这个水域适合不适合养鱼，养什么鱼，养多少鱼，可以预测我们所养的鱼会长多大，会有多少经济效益，甚至可以预先评估市场，提前定价，因此，可以为水产养殖企业的规划和生产管理提供决策支持。

山东桑沟湾多营养层级综合水产养殖模式（图片来源：中国水产科学研究院黄海水产研究所刘慧研究员）

1. 海洋牧场

海洋牧场是一种集生态功能、环境功能和社会功能为一体的新型产业。为什么在水中放牧，不投饲料，也能把它列入智慧渔业呢？没那么简单！有许多前沿科技应用在海洋牧场建设。比如，用海洋遥感技术来选址，用音响驯化技术来驯化鱼。特别是在监控方面，现代化的海洋牧场都建有可视化、智能化、信息化的智慧海洋牧场管理平台，在这样的管理平台上搭载了多种监测仪器和传感器，能对海洋生态环境及生产运营情况进行实时采集和数据分析。这些设备包括雷达，水上、水下视频监控和安防设施。也就是说，你坐在家里，你都能看到海洋牧场里的鱼是否在打架。

近几年，我国投入大量人力物力积极建立海洋立体化监控网络体系。在许多海洋牧场里设有海洋生物科普馆及沉浸式体验馆，你可以在体验中，进入美丽神奇的海底世界。

海洋牧场（图片来源：大连海洋牧场研究院）

3.深水抗风浪网箱养殖。

自“十一五”以来，我国先后自行研制了多种适合我国海况条件的深水抗风浪网箱，及配套养殖设施，研究并建立了各海区适宜养殖鱼类的深水网箱养殖技术与模式。目前我国已开发的深水网箱在规模化和智能化方面已经在赶超世界先进水平。

“先进”在哪里呢？

我们先从结构看，目前我国深水抗风浪网箱养殖是什么样结构形式和大小？

深水网箱从结构形式上主要有重力式抗风浪网箱、升降式网箱、大型围栏、坐底式网箱和深远海养殖平台等，从形状上分又分为方形、圆形、球型、蝶形和船型等。

升降式抗风浪网箱，顾名思义，网箱可以根据需要调节深度。因为可以布置在有台风且较深的海区，所以又叫做升降式深水抗风浪网箱。与传统网箱相比，大型深水网箱具有抗风浪能力强、养殖容量大、鱼类生长速度快、产品品质好等优点。最主要的是，在台风或赤潮来临前，我们赶快把主浮管充水，让网箱下沉到水下7-8米水深处，就可以抵抗12级以上台风，抗浪能力能达到5米，抗流能力能达1米。灾害过后网箱主浮管充气再浮起来，鱼儿不会逃也不会死，养鱼人也就不用哭了！

目前我国已开发的深水网箱的周长可达40～160m，养殖水体700～20,000立方米，单网箱可产鱼8～600吨，养殖水体和养殖产量是近海传统小型网箱的几十倍到几百倍。

国产深水抗风浪网箱（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

深水网箱锚泊系统示意图（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

带有休闲功能的深水抗风浪网箱（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

第二种是抗风浪金属网箱，它的主要性能与HDPE网箱大致相同，但浮力大，管理操作方便，如果养殖海区的流速比较大时，还是这种网耐流性能好、不易在风暴中让鱼受伤。

接下来，我们再从设备看：有了合适的网箱，还需要有良好的配套养殖设施，那么与深水网箱的主要配套养殖设施有哪些呢？

目前主要有网箱投饵机、网箱清洗机、网箱起网设备、鱼类规格分选装置、鱼类起捕设备，起捕设备还分为抄网起捕和真空活鱼起捕机，这些设备都是在大型深水网箱养鱼、收获鱼所必须的。特别是网箱投饵机，分为单网箱固定式和多路气力输送投饵机两种，投饵机可以定时、定量投饵，不用人工站在海上洒鱼粮了。为了安全生产和环境保护，还需要有网箱水下监视系统、养殖环境监测系统、养殖区夜间警示灯等。

金鲳鱼深水抗风浪网箱养殖（图片来源：全国水产推广总站）

有了深水抗风浪网箱和相应的设备，可以说是硬件已经齐全了。那么还需要海水网箱数字化养殖操作管理软件，同时还需要有精湛的养殖技术与工艺，主要包括适宜规格苗种培育、苗种转运与投放、饲料选择与投喂量、疾病防控及日常监测与管理等。还需依据不同的养殖品种制定不同的养殖模式、技术工艺及养殖参数。

国产新型深远海网箱及平台（由中集来福士设计制造）（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

国产新型深远海网箱及平台（由中集来福士设计制造）（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

“深蓝一号”是世界最大的深远海养殖重汽全潜式网箱。整个养殖水体约5万立方，设计年养鱼产量1500吨，可同时养殖三文鱼5万尾。该全潜式养殖平台是我国基于绿色理念研创的深远海养殖重器，利用潜艇沉浮控制技术，融合黄海冷水团三文鱼养殖技术，创建了我国独特的深远海全潜式三文鱼养殖模式。

“深蓝1号”（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

“振鲍1号”是我国首创的深远海机械化养殖平台。可抵御12级至15级台风侵袭，可容纳近5000个鲍鱼养殖箱，预计单台年产鲍鱼约12吨。“振鲍1号”设有远程监控系统，水质监测系统、赤潮防护系统等先进功能,引入风力发电系统，为鲍鱼养殖提供了绿色动力，节能环保。

“振鲍1号”（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

4.养殖工船

养殖工船是比深远海网箱养殖系统更先进、更智能化的新型养殖系统，在工船上，科学创新地把苗种繁育、产业化养殖、船舶设备、人工智能、信息化技巧等各种相关元素有效地结合起来。

近年来，随着我国近海污染严重，水产养殖发展受到许多环境因素的制约。养殖工船的出现，正在逐步解决这些痛点，为什么呢？

这是因为，船岸一体的智能系统可及时把握鱼类生长动态；工船可游弋回避台风、赤潮；同时在工船上可以或许实现多品种养殖，还可以或许模仿野生鱼洄游路线，选择合适海域；还可以或许阔别污染，并可封锁舱体，过滤失落海水中有害物资。最后是养殖效率高，可不受养殖海域温度季候影响，实现全年稳质稳量连续供给。

近几年来，我国制造出了多条新型养殖工船，为我国渔业走向深蓝，构建了一道亮丽的风景线。我们来看看有哪些？

“振渔1号”是国内首部深海自动旋转海鱼养殖平台。“振渔1号”养殖平台呈橄榄球形，总长60米，型宽30米，养殖水体达13000万立方米，预计年产优质商品海鱼120吨。

“振渔1号”（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

“澎湖号”是全球首台半潜式波浪能发电养殖网箱。目前已经获得中国、欧盟、日本和加拿大四个国家的发明专利授权。可提供1.5万立方米的养殖水体。平台还搭载了自动投饵、鱼群监控、水体监测、活鱼传输和制冰等现代化渔业生产设备，可以实现智能化养殖，仅需1人便可承担平台上所有养殖任务。

“澎湖号”（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

“海洋渔场1号”是世界首座半潜式智能海上渔场。该渔场直径110米，总高69米，一次可实现养鱼量150万条。“海洋渔场1号”配备了全球最先进的三文鱼智能养殖系统、自动化保障系统、高端深海运营管理系统等，所有系统都实现了智能化和自动化。

“海洋渔场1号”（图片来源：中国水产科学研究院 黄海水产研究所黄滨研究员）

“国信1号”是由中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所渔业船舶工程创新团队研发，以“大型养殖工船功能与船型”、“鱼类集约化船载舱养工艺与装备”为核心的创新性成果，是全球首艘10万吨级智慧渔业大型养殖工船，为我国实施“深蓝渔业”战略提供了重大装备支撑与产业示范，成为船舶工业新旧动能转换及拓展深远海国土利用空间的经典案例，奏响新时代海上的“中国田园牧歌”。

与这艘船相关研究结果形成30多项自主知识产权，并在世界渔业发达国家提出发明专利申请，引发联合国粮农组织和世界科技同行的关注。“国信1号”，可以有效规避近海养殖污染与远海养殖风险，是推动我国海洋渔业智能化、现代化升级的有机载体。

“国信1号”（图片来源：中国水产）

上文介绍了那么多生态的、先进的、智能化的现代海水养殖系统和设备，总结一下，智慧渔业在深蓝战略中有什么重大意义吗？

一是拓展养殖海域，减轻环境压力，有利于生态环境保护，更有利于蓝色国土资源的充分利用。

二是优化网箱结构能抵御风浪侵袭，改善养殖条件能减少疾病危害，鱼类品质提升了，鱼类生长加快了，生产效率提高了，渔民增收、渔村增效、渔区的社会也稳定了。

三是把深水网箱养殖业与休闲观光渔业紧密地结合，发展海上观光、垂钓、运动、旅游等项目，对推动我国休闲渔业的发展也具有积极的意义。

开展深海养殖产业化配套关键设备，以及集约化养殖关键技术攻关研究，提升了我国深海养殖的科技水平，为实施渔业高质量发展战略、产业结构调整与升级提供重大科技支撑，这些技术代表了当今世界养殖先进生产力水平，经济、社会和生态效益显著，应用前景广阔。

智慧渔业的发展有助于我国实施深蓝渔业战略，可以为世界渔业可持续发展提供“中国方案”，努力使我国渔业地位从大国向强国提升。虽然，目前与国际先进水平相比，我们在设施水产养殖工程技术领域还存在较大的差距。然而，作为发展中的世界渔业大国，在现代渔业建设中，中国未来的养殖必然通过设施化而走向信息化、智能化，进而实现工业化。同时，在信息技术日新月异的今天，相信会有更多、更新的技术和内容融入智慧渔业，比如元宇宙…...。

出品：科普中国

作者：刘雅丹（中国水产学会原秘书长助理/研究员，全国首席科学传播专家）

监制：中国科普博览

参考文献：

1.《农村绿皮书：中国农村经济形势分析与预测（2021~2022）》p149-150，社会科学文献出版社2022年4月

2.《世界农业科技前沿》农业农村部科教司

3.《2018年世界渔业和水产养殖状况》FAO

4.《2022年世界渔业和水产养殖状况》FAO

5.《数字农业农村发展规划（2019-2025年）》农业农村部

6.《实现蓝色增长建设充满活力的渔业和水产养殖社区》FAO

7.《中国农业展望报告》（2022—2031）农业农村部市场预警专家委员会著