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　　近年來，我國池塘養殖發展迅速，新技術、新模式不斷出現，為豐富城鄉居民菜籃子、穩定市場水產品供應發揮了重要作用。同時，池塘養殖的綠色發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工程技術研究，科技進步推動了我國池塘養殖的綠色高效發展。

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

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　　創建池塘生態工程奠定綠色發展基礎

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

　　我國的生態工程發展起步較晚，但發展較快，具有顯著地獨立性和更廣闊的應用范圍，在農業、林業、環保、工業等領域已廣泛應用。為了盡快建立針對池塘養殖的生態工程理論技術體系，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區大宗魚、特色魚、蝦蟹等典型池塘養殖的生態環境進行了全面系統的調查研究，摸清了典型池塘養殖的生態環境特征和污染排放狀況，發現了高密度池塘養殖結構失衡、能量流動和物質轉化不暢是造成養殖環境惡化的主要原因，并受環境理化、生物和氣象因子影響，提出實施生態環境調控是解決池塘養殖生態環境問題的*途徑。為了闡明池塘養殖生態環境的主要影響因子及其作用機理，他們對全國主產區典型池塘養殖的理化、生物和氣象因子進行了研究。掌握了典型池塘養殖水體中DO、pH、ORP、氮、磷、碳等主要理化因子變化規律，營養物在沉積物-水界面間遷移特征，及其對養殖生態系統作用機制，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、能量流動的作用，掌握了池塘主要水質因子與氣象因素的關系，首創了基于氣象因素的水質神經網絡分析方法，準確率達80%以上，為人工干預池塘養殖生態環境奠定了理論基礎。此外，他們還揭示了養殖動物品質與環境的關系，發現了影響養殖水產品質的主要因素是水質及養殖環境中微生物結構，氮磷等營養素失衡是誘發土腥味和土霉味菌群的主要原因，分泌水體中異味物質的微生物來源為顫藻、魚腥藻等藍藻和部分放線菌，通過調控營養鹽培養“生物絮團”，可有效改善微生物群落結構，補償碎屑鏈效率低等問題，為建立綠色養殖環境指標提供了科學依據。

　　池塘養殖種類多，地域差異大，一直缺綜合評價方法。為了填補空白，他們創造了多種評價方法，如創立了池塘綠色養殖的環境指標和控制點，制定了草魚等主要品種“良好水產養殖管理規范”，獲農業農村部立項《水產養殖清潔生產技術規范》等，形成了池塘綠色養殖環境指標體系。創建了包含DO、水溫、pH、ORP、氮、磷、碳的池塘多因子綜合評價方法；創建了池塘養殖LCA評價方法、基于ECO？PATH的池塘養殖生態效率評價方法；創建了基于氣象因素的神經網絡水質綜合評價法等，實現了“肥、活、嫩、爽”經驗描述的指標量化，為建立池塘綠色養殖生態工程提供了理論基礎。

　　在以上研究的基礎上，他們將生態工程學、池塘養殖學等理論技術相結合，提出了池塘養殖生態工程，明確了概念、原理和方法，明晰了池塘綠色養殖與生態工程的關系，確定了以“結構優化、功能提升、能量驅動物質定向循環”為核心的池塘養殖生態工程技術。還制訂了首部《水產養殖設施名詞術語》國家行業標準，出版了56萬字的《池塘養殖生態工程》和《池塘養魚》教科書等多部著作，為我國池塘生態工程學發展奠定了基礎。

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　　解決轉型難題攻克關鍵技術

　　我國的養殖池塘多數建設于20世紀七、八十年代，在當時社會經濟發展水平不高的情況下，主要采取“因水、因地、因勢”建設，缺少規范化技術，隨著社會經濟發展，現有的養殖設施已不符合現代養殖要求，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，吸納國內外*成果，在國內首創了包含“環境要求、結構布局、功能區劃、水系布置、池塘結構、土方平衡、生產和輔助設施等”的池塘養殖設施規范化技術，制定了《淡水池塘養殖設施構建要求》行業標準，出版了《水產養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展問題。目前，該技術規范已在全國23個省區直接應用250萬畝，改造后達到綠色養殖設施要求，由于該技術的良好效果，池塘改造被列入“十二五”以來我國漁業的工作重點。

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

　　為了解決池塘養殖尾水污染難題，項目組投入了大量的精力，開展了池塘養殖尾水生態治理技術研究。先后發明了“自控取水設備+布水管路+立體植被網+水生植物”池塘生態坡凈水系統，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。發明了利用閑置塘、排水溝渠構建生態塘、生態溝渠技術，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。創新了“潛流+表流+復氧”池塘復合人工濕地構建技術，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外水平。

　　針對池塘養殖生態環境調控設備空白，項目團隊發明了涌浪機、太陽能移動底質改良機等高效調控設備。其中，涌浪機采用中葉輪、中轉速、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，節能70%以上。發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），比傳統增氧機節能50%、增效20%以上。發明的太陽能移動底質改良機，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，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權的國內外首創產品。

　　針對池塘養殖管理粗放的歷史難題，項目組于2008年開始了池塘養殖數字化技術研究，先后攻克了基于模糊判別的綜合水質指數模型與預警方法，發明了水質在線監測系統及無線傳輸網絡，使相對誤差下降15%，開發了水體溶氧管理，智能投喂、綜合管理等軟件，研發了移動檢測車+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。通過以上研究，實現了節飼21%、節省勞動力50%、節能30%以上，整體評價達國際先進水平。

　　集成以上技術，形成了池塘養殖生態工程技術體系，實現了工藝化應用，養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，為池塘綠色養殖提供了全方位技術支持，達國際領先水平。

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　　創建典型模式引領轉型升級

　　我國地域遼闊，不同地區的池塘養殖差異很大，為了引導全國池塘綠色發展，更好地應用生態工程技術，項目組針對全國主產區典型池塘養殖特點，創建了6種池塘綠色養殖生態工程模式，實現了大面積應用，引領了全國池塘養殖綠色發展方向。

　　他們在華東、華中、西北等水質性缺水地區，構建了“池塘+復合人工濕地+生態溝渠”池塘循環水綠色養殖模式，氮、磷、COD和浮游生物、菌群結構等得到有效控制，水循環利用，節水60%，減排80%以上，增效25%以上。在華東水網地區，構建了“成蟹+蟹種+草食性魚類+尾水處理”的池塘多級復合綠色養殖模式，氮、磷利用率提高50%以上，養殖尾水達標排放，經濟效益提高15%以上。在華南水網區，構建了“生物膜+池塘底部改良+輪捕輪放”多級復合養殖模式，實現三年養殖池塘“零排放”。在華東、華北等沿海灘涂區域，構建了“池塘綠色養殖+水資源利用+土壤修復”灘涂池塘綠色綜合養殖模式，池塘養殖產量超過1000kg/畝，經濟效益提高60%以上，節水、減排50%以上，有效解決了灘涂生態環境不斷惡化的問題，為灘涂可持續開發和生態修復提供了新模式。在西北干旱缺水地區，構建了“地表水生態凈化+種養結合+廢棄物資源化利用”的池塘節水減排養殖模式，與傳統池塘相比，節水60%、節能80%、增效25%以上。在沿黃灘區，構建了“生物浮床+水質調控+生態溝渠+生態塘（藕或有機稻）”灘區池塘濕地漁業模式，減少養殖換水60%以上，培育了“黃河谷大鯉魚”等國家農產品地理標志產品，整體效益提高30%以上。在西北鹽堿地區，構建了“水系分隔+滲水排堿+養殖降堿”池塘“以漁治堿”綠色養殖模式，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“三產融合”社會經濟效益顯著

　　為了更好地發揮池塘生態工程的技術優勢，項目組將池塘綠色養殖與當地的社會、經濟、文化等進行“三產融合”，用于行業和區域發展規劃、休閑及漁文化產業、區域綜合治理、水域生態修復和“一帶一路”技術輸出等領域，實現了產業綠色發展和社會文化發展的和諧統一。

　　目前，他們研發的池塘生態工程技術已為農業農村部制定《全國漁業發展第十三個五年規劃（2016-2020年）》、《“十三五”漁業科技發展規劃》、《農業部關于開展農業部漁業健康養殖示范縣創建活動的通知》、“農業部漁業漁政工作重點”等政策提供了重要科學依據。還廣泛用于《北京現代漁業發展規劃》、《江蘇省百畝以上連片養殖池塘標準化改造專項規劃（2015-2020年）》、《山西汾河流域現代漁業規劃》、《南通市“十三五”現代漁業規劃》、《河南滎陽現代漁業區》、《江蘇沿海現代漁業產業園》、《甘肅景泰鹽堿地現代漁業區》等漁業規劃和設計。以該技術團隊為依托，先后成立了“農業部長江水域生態修復工程技術中心”、“中國水產科學研究院池塘生態工程中心”等多個科技創新平臺，進一步推動了池塘綠色養殖生態工程技術的優化與應用。

　　據項目負責人劉興國研究員介紹，截止到2018年底，他們研發的池塘生態工程技術已在全國23省區直接規劃改造池塘超過250萬畝，通過編制規劃方案、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年直接經濟效益超過79.2億元，間接經濟效益超過286億元。發明的涌浪機已成為國內外*養殖設備，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，創匯923.6萬美元。發明的太陽能移動式增氧機被評為2018上海市高新技術轉化項目，太陽能底質改良機被科學美國人評價為”一臺小設備解決池塘養殖大問題”已在全國十多個省區及印尼、馬來西亞應用，節能80%以上，減排50%以上，增效15%以上，市場潛力巨大。創制的“池塘養殖*化管理系統”已應用2萬畝以上，綜合節能20%以上，降低飼料系數15%以上，節省勞動力50%以上，成為近年來的全國漁業信息化技術的示范模式，支持了2018年全國6大漁業示范點中3個示范的建設。

　　該研究還獲國家發明專利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，發表學術論文250多篇，獲省部級獎勵11項，近3年新增產值超過286.8億元。取得了巨大的社會、經濟、生態效益，在全國受到普遍歡迎，成為池塘轉型升級的主體技術模式，為我國池塘養殖綠色發展做出了重大貢獻。

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