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　　近年來，我國池塘養(yǎng)殖發(fā)展迅速，新技術、新模式不斷出現(xiàn)，為豐富城鄉(xiāng)居民菜籃子、穩(wěn)定市場水產(chǎn)品供應發(fā)揮了重要作用。同時，池塘養(yǎng)殖的綠色發(fā)展水平也在不斷提升，這些進步的取得，得益于“十一五”以來大力開展的池塘生態(tài)工程技術研究，科技進步推動了我國池塘養(yǎng)殖的綠色高效發(fā)展。

　　我國是世界上*的池塘養(yǎng)殖國家，其中淡水池塘養(yǎng)殖占水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的43.26%，池塘象基本農(nóng)田一樣在保障國家糧食安全等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。但由于我國的多數(shù)養(yǎng)殖池塘建設于20世紀七、八十年代，目前普遍存在著養(yǎng)殖設施簡陋、機械化程度低、管理粗放等問題，隨著對高產(chǎn)量的過度追求，養(yǎng)殖水資源消耗大、養(yǎng)殖污染加重、產(chǎn)品質(zhì)量不高和生產(chǎn)效率低等生態(tài)環(huán)境問題日益顯現(xiàn)，成為社會各界和“環(huán)保風暴”關注的熱點。針對以上制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題和技術需求，2000年以來，中國水產(chǎn)科學研究院聯(lián)合相關高校、企業(yè)在國家和地方的大力支持下，以“產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好”為方向，圍繞池塘養(yǎng)殖的生態(tài)環(huán)境問題，開展了池塘綠色養(yǎng)殖生態(tài)工程技術和模式研究，歷經(jīng)近20年的連續(xù)攻關與實踐，取得了成套技術的創(chuàng)新和突破，達到了國際領先水平，解決了池塘養(yǎng)殖綠色發(fā)展的一系列關鍵技術和難題，引領了我國池塘養(yǎng)殖綠色發(fā)展的方向。

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　　創(chuàng)建池塘生態(tài)工程奠定綠色發(fā)展基礎

　　雖然我國的池塘養(yǎng)殖規(guī)模很大，但在理論技術創(chuàng)新方面一直滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，目前我國池塘養(yǎng)殖的科技貢獻率尚不足60%。20世紀90年代以來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖病害的不斷爆發(fā)，人們開始關注養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境問題，并將生態(tài)工程技術應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。生態(tài)工程是20世紀60年代以來，隨著全球生態(tài)環(huán)境危機爆發(fā)，在一些發(fā)達國家催生出的生態(tài)與工程交叉技術。1962年美國學者How？ardT.Odum提出了生態(tài)工程的概念，并定義為“為了控制生態(tài)系統(tǒng)，人類應用來自自然能源作為輔助能對環(huán)境的控制”。20世紀80年代以后，在歐美等國迅速發(fā)展，并用于生態(tài)環(huán)境治理等。

　　我國的生態(tài)工程發(fā)展起步較晚，但發(fā)展較快，具有顯著地獨立性和更廣闊的應用范圍，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、工業(yè)等領域已廣泛應用。為了盡快建立針對池塘養(yǎng)殖的生態(tài)工程理論技術體系，2005年以來，在“十一五”、“十二五”國家科技支撐計劃等課題的支持下，研究團隊對華南、華中、華東、西北四大淡水池塘主產(chǎn)區(qū)大宗魚、特色魚、蝦蟹等典型池塘養(yǎng)殖的生態(tài)環(huán)境進行了全面系統(tǒng)的調(diào)查研究，摸清了典型池塘養(yǎng)殖的生態(tài)環(huán)境特征和污染排放狀況，發(fā)現(xiàn)了高密度池塘養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)失衡、能量流動和物質(zhì)轉(zhuǎn)化不暢是造成養(yǎng)殖環(huán)境惡化的主要原因，并受環(huán)境理化、生物和氣象因子影響，提出實施生態(tài)環(huán)境調(diào)控是解決池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境問題的*途徑。為了闡明池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的主要影響因子及其作用機理，他們對全國主產(chǎn)區(qū)典型池塘養(yǎng)殖的理化、生物和氣象因子進行了研究。掌握了典型池塘養(yǎng)殖水體中DO、pH、ORP、氮、磷、碳等主要理化因子變化規(guī)律，營養(yǎng)物在沉積物-水界面間遷移特征，及其對養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)作用機制，摸清了典型池塘水體浮游生物、底棲生物、微生物特征，及其對氮磷循環(huán)、能量流動的作用，掌握了池塘主要水質(zhì)因子與氣象因素的關系，首創(chuàng)了基于氣象因素的水質(zhì)神經(jīng)網(wǎng)絡分析方法，準確率達80%以上，為人工干預池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境奠定了理論基礎。此外，他們還揭示了養(yǎng)殖動物品質(zhì)與環(huán)境的關系，發(fā)現(xiàn)了影響?zhàn)B殖水產(chǎn)品質(zhì)的主要因素是水質(zhì)及養(yǎng)殖環(huán)境中微生物結(jié)構(gòu)，氮磷等營養(yǎng)素失衡是誘發(fā)土腥味和土霉味菌群的主要原因，分泌水體中異味物質(zhì)的微生物來源為顫藻、魚腥藻等藍藻和部分放線菌，通過調(diào)控營養(yǎng)鹽培養(yǎng)“生物絮團”，可有效改善微生物群落結(jié)構(gòu)，補償碎屑鏈效率低等問題，為建立綠色養(yǎng)殖環(huán)境指標提供了科學依據(jù)。

　　池塘養(yǎng)殖種類多，地域差異大，一直缺綜合評價方法。為了填補空白，他們創(chuàng)造了多種評價方法，如創(chuàng)立了池塘綠色養(yǎng)殖的環(huán)境指標和控制點，制定了草魚等主要品種“良好水產(chǎn)養(yǎng)殖管理規(guī)范”，獲農(nóng)業(yè)農(nóng)村部立項《水產(chǎn)養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)技術規(guī)范》等，形成了池塘綠色養(yǎng)殖環(huán)境指標體系。創(chuàng)建了包含DO、水溫、pH、ORP、氮、磷、碳的池塘多因子綜合評價方法；創(chuàng)建了池塘養(yǎng)殖LCA評價方法、基于ECO？PATH的池塘養(yǎng)殖生態(tài)效率評價方法；創(chuàng)建了基于氣象因素的神經(jīng)網(wǎng)絡水質(zhì)綜合評價法等，實現(xiàn)了“肥、活、嫩、爽”經(jīng)驗描述的指標量化，為建立池塘綠色養(yǎng)殖生態(tài)工程提供了理論基礎。

　　在以上研究的基礎上，他們將生態(tài)工程學、池塘養(yǎng)殖學等理論技術相結(jié)合，提出了池塘養(yǎng)殖生態(tài)工程，明確了概念、原理和方法，明晰了池塘綠色養(yǎng)殖與生態(tài)工程的關系，確定了以“結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能提升、能量驅(qū)動物質(zhì)定向循環(huán)”為核心的池塘養(yǎng)殖生態(tài)工程技術。還制訂了首部《水產(chǎn)養(yǎng)殖設施名詞術語》國家行業(yè)標準，出版了56萬字的《池塘養(yǎng)殖生態(tài)工程》和《池塘養(yǎng)魚》教科書等多部著作，為我國池塘生態(tài)工程學發(fā)展奠定了基礎。

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　　解決轉(zhuǎn)型難題攻克關鍵技術

　　我國的養(yǎng)殖池塘多數(shù)建設于20世紀七、八十年代，在當時社會經(jīng)濟發(fā)展水平不高的情況下，主要采取“因水、因地、因勢”建設，缺少規(guī)范化技術，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，現(xiàn)有的養(yǎng)殖設施已不符合現(xiàn)代養(yǎng)殖要求，亟需升級改造。為了解決這個難題，研究團隊全面梳理了我國池塘設施狀況，吸納國內(nèi)外*成果，在國內(nèi)首創(chuàng)了包含“環(huán)境要求、結(jié)構(gòu)布局、功能區(qū)劃、水系布置、池塘結(jié)構(gòu)、土方平衡、生產(chǎn)和輔助設施等”的池塘養(yǎng)殖設施規(guī)范化技術，制定了《淡水池塘養(yǎng)殖設施構(gòu)建要求》行業(yè)標準，出版了《水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘工程化改造設計案例圖集》等多部著作，徹底解決了制約我國池塘發(fā)展問題。目前，該技術規(guī)范已在全國23個省區(qū)直接應用250萬畝，改造后達到綠色養(yǎng)殖設施要求，由于該技術的良好效果，池塘改造被列入“十二五”以來我國漁業(yè)的工作重點。

　　“養(yǎng)魚先養(yǎng)水”，水質(zhì)調(diào)控一直是水產(chǎn)養(yǎng)殖的核心技術。為了解決池塘養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控手段少、調(diào)控工效率低、技術落后、成本高等制約問題，他們創(chuàng)建了養(yǎng)殖池塘水環(huán)境原位調(diào)控技術，實現(xiàn)了水質(zhì)有效調(diào)控。其中，重點研究了池塘養(yǎng)殖草魚等養(yǎng)殖生長模型，查明了氮磷排放規(guī)律，建立了基于*投喂的減排管理模型，發(fā)明了“淡水生物絮團調(diào)控水質(zhì)技術”，實現(xiàn)了水體有機物的高效轉(zhuǎn)化利用。發(fā)明了池塘水層交換技術，解決了水體分層阻隔溶氧、物質(zhì)傳遞等問題。研發(fā)了移動增氧技術，解決了固定增氧范圍有限問題，增氧效率提高25%以上。發(fā)明了溶氧趨勢預判與智能增氧控制技術，實現(xiàn)了智能高效增氧，節(jié)能30%以上。發(fā)明了底泥環(huán)境因子監(jiān)控、底質(zhì)機械擾動等技術，解決了池塘底質(zhì)調(diào)控難題。發(fā)明了復合生物浮床等低成本、高效率原位水質(zhì)調(diào)控設施，節(jié)水50%，增效15%以上。發(fā)明底排污、分隔集污等技術和設施，解決了池塘集排污難題，使池塘水質(zhì)調(diào)控技術達國際領先水平。

　　為了解決池塘養(yǎng)殖尾水污染難題，項目組投入了大量的精力，開展了池塘養(yǎng)殖尾水生態(tài)治理技術研究。先后發(fā)明了“自控取水設備+布水管路+立體植被網(wǎng)+水生植物”池塘生態(tài)坡凈水系統(tǒng)，使對水體中總氮、總磷、COD和葉綠素的去除率分別達45%、65%、35%和10%以上。發(fā)明了陶粒、立體填料等高效生化濾床凈化技術，對氨氮、亞硝酸鹽、總氮、總磷、COD的去除率分別達20%、45%、55%、5%和21%以上。發(fā)明了利用閑置塘、排水溝渠構(gòu)建生態(tài)塘、生態(tài)溝渠技術，提出了與池塘適宜比例為1:(3~7)，對總氮、總磷、COD去除率分別達15%、30%和40%以上。創(chuàng)新了“潛流+表流+復氧”池塘復合人工濕地構(gòu)建技術，對總氮、總磷和COD去除率超過50%、40%和15%。查新表明，這些技術均高于國內(nèi)外水平。

　　針對池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境調(diào)控設備空白，項目團隊發(fā)明了涌浪機、太陽能移動底質(zhì)改良機等高效調(diào)控設備。其中，涌浪機采用中葉輪、中轉(zhuǎn)速、低能耗設計工藝，比同功率葉輪增氧機增氧半徑提高30m以上，節(jié)能70%以上。發(fā)明的太陽能移動增氧機，移動范圍覆蓋池塘水面80%以上，增氧效率達2.59kg/（kW·h），比傳統(tǒng)增氧機節(jié)能50%、增效20%以上。發(fā)明的太陽能移動底質(zhì)改良機，具有“三維運行”、“自伸縮”和“光控+遙控”等功能，可在0.5~3.5m不同水深池塘作業(yè)，突破了深度局限，綜合增效25%以上，以上設備均為具自主知識產(chǎn)權的國內(nèi)外首創(chuàng)產(chǎn)品。

　　針對池塘養(yǎng)殖管理粗放的歷史難題，項目組于2008年開始了池塘養(yǎng)殖數(shù)字化技術研究，先后攻克了基于模糊判別的綜合水質(zhì)指數(shù)模型與預警方法，發(fā)明了水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)及無線傳輸網(wǎng)絡，使相對誤差下降15%，開發(fā)了水體溶氧管理，智能投喂、綜合管理等軟件，研發(fā)了移動檢測車+自動多池固定取樣裝置，無線控制柜、中心管理平臺等設備系統(tǒng)。通過以上研究，實現(xiàn)了節(jié)飼21%、節(jié)省勞動力50%、節(jié)能30%以上，整體評價達國際先進水平。

　　集成以上技術，形成了池塘養(yǎng)殖生態(tài)工程技術體系，實現(xiàn)了工藝化應用，養(yǎng)1公斤魚平均用水量從4.5m3降低到2 3.25m，COD、TN、TP、TSS排放降低50%以上，綜合增效20%以上，為池塘綠色養(yǎng)殖提供了全方位技術支持，達國際領先水平。

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　　創(chuàng)建典型模式引領轉(zhuǎn)型升級

　　我國地域遼闊，不同地區(qū)的池塘養(yǎng)殖差異很大，為了引導全國池塘綠色發(fā)展，更好地應用生態(tài)工程技術，項目組針對全國主產(chǎn)區(qū)典型池塘養(yǎng)殖特點，創(chuàng)建了6種池塘綠色養(yǎng)殖生態(tài)工程模式，實現(xiàn)了大面積應用，引領了全國池塘養(yǎng)殖綠色發(fā)展方向。

　　他們在華東、華中、西北等水質(zhì)性缺水地區(qū)，構(gòu)建了“池塘+復合人工濕地+生態(tài)溝渠”池塘循環(huán)水綠色養(yǎng)殖模式，氮、磷、COD和浮游生物、菌群結(jié)構(gòu)等得到有效控制，水循環(huán)利用，節(jié)水60%，減排80%以上，增效25%以上。在華東水網(wǎng)地區(qū)，構(gòu)建了“成蟹+蟹種+草食性魚類+尾水處理”的池塘多級復合綠色養(yǎng)殖模式，氮、磷利用率提高50%以上，養(yǎng)殖尾水達標排放，經(jīng)濟效益提高15%以上。在華南水網(wǎng)區(qū)，構(gòu)建了“生物膜+池塘底部改良+輪捕輪放”多級復合養(yǎng)殖模式，實現(xiàn)三年養(yǎng)殖池塘“零排放”。在華東、華北等沿海灘涂區(qū)域，構(gòu)建了“池塘綠色養(yǎng)殖+水資源利用+土壤修復”灘涂池塘綠色綜合養(yǎng)殖模式，池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量超過1000kg/畝，經(jīng)濟效益提高60%以上，節(jié)水、減排50%以上，有效解決了灘涂生態(tài)環(huán)境不斷惡化的問題，為灘涂可持續(xù)開發(fā)和生態(tài)修復提供了新模式。在西北干旱缺水地區(qū)，構(gòu)建了“地表水生態(tài)凈化+種養(yǎng)結(jié)合+廢棄物資源化利用”的池塘節(jié)水減排養(yǎng)殖模式，與傳統(tǒng)池塘相比，節(jié)水60%、節(jié)能80%、增效25%以上。在沿黃灘區(qū)，構(gòu)建了“生物浮床+水質(zhì)調(diào)控+生態(tài)溝渠+生態(tài)塘（藕或有機稻）”灘區(qū)池塘濕地漁業(yè)模式，減少養(yǎng)殖換水60%以上，培育了“黃河谷大鯉魚”等國家農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品，整體效益提高30%以上。在西北鹽堿地區(qū)，構(gòu)建了“水系分隔+滲水排堿+養(yǎng)殖降堿”池塘“以漁治堿”綠色養(yǎng)殖模式，降低鹽堿80%，綜合效益提高60%，成為鹽堿和次生鹽堿治理的新途徑。

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　　推進“三產(chǎn)融合”社會經(jīng)濟效益顯著

　　為了更好地發(fā)揮池塘生態(tài)工程的技術優(yōu)勢，項目組將池塘綠色養(yǎng)殖與當?shù)氐纳鐣?、?jīng)濟、文化等進行“三產(chǎn)融合”，用于行業(yè)和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、休閑及漁文化產(chǎn)業(yè)、區(qū)域綜合治理、水域生態(tài)修復和“一帶一路”技術輸出等領域，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展和社會文化發(fā)展的和諧統(tǒng)一。

　　目前，他們研發(fā)的池塘生態(tài)工程技術已為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定《全國漁業(yè)發(fā)展第十三個五年規(guī)劃（2016-2020年）》、《“十三五”漁業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃》、《農(nóng)業(yè)部關于開展農(nóng)業(yè)部漁業(yè)健康養(yǎng)殖示范縣創(chuàng)建活動的通知》、“農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政工作重點”等政策提供了重要科學依據(jù)。還廣泛用于《北京現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《江蘇省百畝以上連片養(yǎng)殖池塘標準化改造專項規(guī)劃（2015-2020年）》、《山西汾河流域現(xiàn)代漁業(yè)規(guī)劃》、《南通市“十三五”現(xiàn)代漁業(yè)規(guī)劃》、《河南滎陽現(xiàn)代漁業(yè)區(qū)》、《江蘇沿?，F(xiàn)代漁業(yè)產(chǎn)業(yè)園》、《甘肅景泰鹽堿地現(xiàn)代漁業(yè)區(qū)》等漁業(yè)規(guī)劃和設計。以該技術團隊為依托，先后成立了“農(nóng)業(yè)部長江水域生態(tài)修復工程技術中心”、“中國水產(chǎn)科學研究院池塘生態(tài)工程中心”等多個科技創(chuàng)新平臺，進一步推動了池塘綠色養(yǎng)殖生態(tài)工程技術的優(yōu)化與應用。

　　據(jù)項目負責人劉興國研究員介紹，截止到2018年底，他們研發(fā)的池塘生態(tài)工程技術已在全國23省區(qū)直接規(guī)劃改造池塘超過250萬畝，通過編制規(guī)劃方案、技術培訓等技術應用超過1200萬畝（占全國池塘1/3），改造后綜合效益提高15%以上。近3年直接經(jīng)濟效益超過79.2億元，間接經(jīng)濟效益超過286億元。發(fā)明的涌浪機已成為國內(nèi)外*養(yǎng)殖設備，遠銷東南亞和“一帶一路”國家，累計銷售3.5萬余臺套，年銷售額超過0.2億元，創(chuàng)匯923.6萬美元。發(fā)明的太陽能移動式增氧機被評為2018上海市高新技術轉(zhuǎn)化項目，太陽能底質(zhì)改良機被科學美國人評價為”一臺小設備解決池塘養(yǎng)殖大問題”已在全國十多個省區(qū)及印尼、馬來西亞應用，節(jié)能80%以上，減排50%以上，增效15%以上，市場潛力巨大。創(chuàng)制的“池塘養(yǎng)殖*化管理系統(tǒng)”已應用2萬畝以上，綜合節(jié)能20%以上，降低飼料系數(shù)15%以上，節(jié)省勞動力50%以上，成為近年來的全國漁業(yè)信息化技術的示范模式，支持了2018年全國6大漁業(yè)示范點中3個示范的建設。

　　該研究還獲國家發(fā)明專利75項，國際專利1項，軟件著作權9項，制定標準9項，出版專著19部，發(fā)表學術論文250多篇，獲省部級獎勵11項，近3年新增產(chǎn)值超過286.8億元。取得了巨大的社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益，在全國受到普遍歡迎，成為池塘轉(zhuǎn)型升級的主體技術模式，為我國池塘養(yǎng)殖綠色發(fā)展做出了重大貢獻。

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