移动式太阳能增氧机在水产养殖中的应用研究

2020-04-01徐延熙徐晓琳

太阳能 2020年1期

马嵩，徐延熙，徐晓琳

(1.济南市水产技术推广站，济南 250021；2.济南市农业环境保护站，济南 250021 )

0 引言

太阳能作为取之不尽、用之不竭、清洁无污染的可再生能源，其开发利用受到了普遍关注。我国作为世界上最大的水产养殖国，所需要的渔业机械，如增氧机等的数量庞大，电力消耗严重。因此，在化石能源日益枯竭、环境污染日益严峻的今天，对太阳能增氧机进行研究[1-2]不仅是新能源应用于水产养殖领域的一种尝试，更关系到了可持续发展和节能减排的百年大计。

增氧机作为一种普遍应用于渔业的机械，与其他渔业机械(如投饵机等)有很多相同之处。根据渔业养殖的特点，无论是投饵还是增氧都有一定的时间要求，不需要连续24 h开机，且每次开机时间不长，这给以太阳能作为动力源应用于增氧机提供了条件。本文以移动式太阳能增氧机在日常水产养殖中的应用效果为切入点，通过对水产养殖成果及增氧机耗能等方面进行分析，探讨了利用太阳能作为动力源的增氧设备在渔业机械方面的应用前景。

1 材料和方法

1.1 试验场所

以济南市现代渔业示范园内的5个工厂化养殖池塘为试验场所，每个池塘占地约2亩(1亩≈0.13公顷)，为水泥池壁，水深为1.7 m。养殖方式为草鱼和鲤鱼混养，鱼苗种为济南市淡水养殖研究所自繁、自育，无流动性病原携带；在每个池塘中放入大小、品种均等的草鱼和鲤鱼鱼苗各2000尾/亩；养殖池定期消毒，补充生态微生物。

1.2 试验器材

移动式太阳能增氧机由中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所研制生产[3]，该增氧机的额定功率为350 W，内不含蓄电装置，安装于养殖池塘的中心位置，可根据光照的不同来进行不同速度的水车式增氧，但在夜间无法连续运行。

用于试验的5个池塘之前采用的均为常规车轮式增氧机，功率为1500 W。

1.3 试验设计

试验前，5个池塘中，每个池塘放置4台常规车轮式增氧机，然后进行移动式太阳能增氧机替代性试验。5个池塘中，常规增氧机替换为移动式太阳能增氧机的台数分别为0台、1台、2台、3台、4台，替代率分别为0、25%、50%、75%、100%。

将移动式太阳能增氧机安装于池塘中，为防止其与池塘边缘发生触碰，用尼龙绳将其固定在一定区域内活动。每个池塘放入数量相同的鱼苗，采用相同的管理措施，定期对水质中的溶氧、氨氮等化学指标进行测量监控，日常巡塘检查鱼体摄食情况，统计养殖过程中的死鱼数量。

设定 4个养殖周期，分别为 90 d、180 d、270 d和360 d，在每个养殖周期内对饵料系数(饵料系数是指在一定时期内鱼类消耗某种饵料的重量和鱼类增加的重量的比值)进行阶段性测定；给每个池塘的增氧机安装独立的电表，测算实际能耗，通过所得数据分析移动式太阳能增氧机作为新型增氧机的应用前景。

2 结果与分析

经过1年的养殖时间，4个使用移动式太阳能增氧机的池塘的平均亩产商品鱼为680 kg，平均疾病发生率为1.2%，饵料系数均值约为1.4，每亩平均节约电能10000 kWh以上；而未使用移动式太阳能增氧机的池塘的亩产商品鱼为650 kg，平均疾病发生率为2.1%，饵料系数均值约为1.5。

2.1 移动式太阳能增氧机替代率不同时池塘内鱼体成活率的情况

在4个养殖周期内移动式太阳能增氧机替代率不同时，鱼体的成活率情况如图1所示。由图可知，当替代率为0～75%时，鱼体成活率变化较小，差异不显著，移动式太阳能增氧机可以作为替代性增氧机使用。而当替代率为100%时，鱼体成活率急剧下降，这说明移动式太阳能增氧机的替代性难以成立。

2.2 移动式太阳能增氧机替代率不同时鱼体饵料系数的变化情况

饵料系数越低，饲料成本越低，这说明提高了养殖的经济效益。通过对4个周期内各池塘内鱼体饵料系数的测定，得到了不同替代率时各池塘的饵料系数数据，如图2所示。由图可知，当替代率为0～75%时，各池塘间的饵料系数变化不大，变动范围在0.01～0.10，差异不显著；而替代率为100%的池塘，由于受成活率等因素的影响，饵料系数大幅增加，与其他池塘的差异显著。

2.3 分析

对移动式太阳能增氧机在不同替代率时鱼苗的生长情况结果进行分析。当替代率为100%时不能满足养殖生产的要求，这主要是因为移动式太阳能增氧机对光源的依赖性较高，而在水产养殖过程中需随时开启增氧设备来应对突发情况，否则将产生较大的养殖损失；同时在低氧环境中，鱼类的饵料系数也会大幅提高，从而增加了饲料成本。当替代率为零时，鱼苗的成活率高，这主要是由于常规增氧机虽然可以自如的应对极端天气，但在实际生产中会考虑能耗、成本等问题，常规增氧机每天只开启一定的时间，整体工作时长小于移动式太阳能增氧机的工作时长，所以水中溶氧总体上处于劣势，而溶氧与减少水产疾病发生率和增加产量都呈正相关。因此，当替代率为零时，虽然鱼苗成活率高于其他替代率，但产量和疾病发生率却不如其他替代率时。

3 建议与展望

1)建议：①由于移动式太阳能增氧机需要较大的空间，因此很多自然水域形成的池塘、不规则形状的池塘，以及周边挺水植物较多的池塘，都会影响其使用；②由于移动式太阳能增氧机的成本较高且故障率高于常规增氧机，所以后期使用时需要考虑此方面的影响；2)展望：①未来可以将此移动式太阳能增氧机连接到渔用物联网的遥控系统中，对池塘进行实时信息监控，智能启停增氧机，使池塘中环境因子长期稳定在适宜生长的条件下，同时达到节约电能、低碳环保的目的；②移动式太阳能增氧机在试验中体现出了良好的节能优势和应用前景[4]，但其未设计太阳能蓄电功能，无疑在实际应用中存在缺陷，使其无法满足全面替代的要求。未来可将蓄电池集成到移动式太阳能增氧机中，使其具备全天候工作的能力，从而满足突发情况时的增氧需求。