封閉式養(yǎng)殖工船研發(fā)歷程回顧

劉 晃，徐 皓，莊志猛

(1 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092；2中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，青島 266071；3青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室，青島 266237)

水產(chǎn)養(yǎng)殖為人們提供了品種豐富、質(zhì)量優(yōu)良的水產(chǎn)品，已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)糧食安全及優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白保障供給的重要發(fā)展方向。與牛、豬和禽類養(yǎng)殖相比，魚類養(yǎng)殖具有更高的蛋白轉(zhuǎn)化效率，其飼料轉(zhuǎn)化率分別約為牛、豬和禽類的6倍、3倍和1.5倍[1]。目前，中國的海水養(yǎng)殖主要集中于沿岸近海，由于養(yǎng)殖密度過大、病害頻發(fā)和環(huán)境惡化等問題，生存空間受到嚴(yán)重?cái)D壓，走向深遠(yuǎn)海，拓展新空間，發(fā)展綠色工業(yè)化養(yǎng)殖已經(jīng)成為必然趨勢(shì)[2]。深遠(yuǎn)海有廣闊空間和優(yōu)質(zhì)水源，發(fā)展?jié)摿薮?，?jù)估算中國在深遠(yuǎn)海適合魚類養(yǎng)殖的面積有7萬多km2，幾乎未進(jìn)行任何的開發(fā)利用。如果在這些海域開展魚類養(yǎng)殖，年產(chǎn)量可達(dá)3 900萬t[3]。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖已然成為當(dāng)下發(fā)展熱點(diǎn)，科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較為快速，以大型桁架類網(wǎng)箱、養(yǎng)殖工船等為代表的各種類型的大型養(yǎng)殖設(shè)施競相投入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用探索，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)施的工業(yè)化水平得到顯著提高，有望加快深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[4]。封閉式養(yǎng)殖工船是具有自主航行功能的海上封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)(floating closed aquaculture systems，F(xiàn)CAS)，也是一種綜合的海上漁業(yè)生產(chǎn)平臺(tái)，其生產(chǎn)功能以深遠(yuǎn)海封閉式“船載艙養(yǎng)”為主體，兼具水產(chǎn)品初加工與儲(chǔ)運(yùn)功能，既可以根據(jù)季節(jié)的變化，選擇水溫適宜的錨泊海域，也可主動(dòng)躲避超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的正面襲擊或赤潮等自然災(zāi)害，能有效解決長期困擾傳統(tǒng)開放式網(wǎng)箱養(yǎng)殖“聽天由命”的痛點(diǎn)，可以將海水養(yǎng)殖從近岸推向深遠(yuǎn)海。

養(yǎng)殖工船的構(gòu)想和雛形大致可以追溯到20世紀(jì)70年代，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所雷霽霖院士在構(gòu)想“未來海洋牧場(chǎng)”建設(shè)藍(lán)圖中提出了海上養(yǎng)魚工廠的初步設(shè)想和愿景[5]。歷經(jīng)反復(fù)的探索研究，直到2022年5月20日全球首艘10萬噸級(jí)智慧漁業(yè)大型封閉式養(yǎng)殖工船“國信1號(hào)”正式交付運(yùn)營，一個(gè)標(biāo)志性的階段成果，讓養(yǎng)殖工船從夢(mèng)想變成為現(xiàn)實(shí)，開啟了海水養(yǎng)殖走向深藍(lán)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。封閉式養(yǎng)殖工船還可以與深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱、陸上工廠化養(yǎng)殖設(shè)施相結(jié)合，形成效率最大化的陸海接力養(yǎng)殖方式；與捕撈漁船組成“漁業(yè)航母船隊(duì)”，在遠(yuǎn)離大陸的遠(yuǎn)海、公海開展?jié)O業(yè)綜合生產(chǎn)，形成“養(yǎng)-捕-加”一體化、“海-島-陸”相聯(lián)動(dòng)的新型漁業(yè)生產(chǎn)模式。圍繞養(yǎng)殖工船形成的漁業(yè)航母船隊(duì)，將搭建深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖全流程、全周期、全鏈條的養(yǎng)殖體系，極大優(yōu)化水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和作業(yè)維度，提升中國深遠(yuǎn)海漁業(yè)資源利用能級(jí)，通過“以養(yǎng)為主”來建設(shè)真正的“深藍(lán)糧倉”，實(shí)現(xiàn)向大海要優(yōu)質(zhì)蛋白，可為保障中國糧食安全和生態(tài)安全貢獻(xiàn)力量。養(yǎng)殖船隊(duì)還可駐守在邊遠(yuǎn)海疆，極大提高區(qū)域存在感和態(tài)勢(shì)感知能力，對(duì)于維護(hù)國家海洋戰(zhàn)略利益和海洋安全具有深遠(yuǎn)意義。養(yǎng)殖工船也可以作為大國名片，走出國門踐行海洋命運(yùn)共同體的理念，以海洋聯(lián)通世界，通過和平、發(fā)展、合作、共贏方式，扎扎實(shí)實(shí)推進(jìn)海洋強(qiáng)國建設(shè)。

未來，封閉式養(yǎng)殖工船的發(fā)展前景廣闊，本研究主要回顧了封閉式養(yǎng)殖工船的發(fā)展歷程，歸納了其主要技術(shù)特點(diǎn)，并總結(jié)了研究進(jìn)展的主要經(jīng)驗(yàn)，旨在為封閉式養(yǎng)殖工船的健康可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 發(fā)展歷程

1.1 孕育構(gòu)想階段

20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)前葉的近20年期間，世界水產(chǎn)養(yǎng)殖把發(fā)展的目光轉(zhuǎn)到公海大洋，提出了一種全新的現(xiàn)代化養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)——海上工業(yè)化養(yǎng)魚，并提出了基于船舶平臺(tái)養(yǎng)殖的大型養(yǎng)殖工船的概念[6]。歐美漁業(yè)發(fā)達(dá)國家先后提出了養(yǎng)殖工船設(shè)計(jì)方案，圍繞工船結(jié)構(gòu)、養(yǎng)殖系統(tǒng)、養(yǎng)殖方式等方面開展積極探索研究。如西班牙的de Bartolomé等[7]提出了一種游弋式金槍魚養(yǎng)殖工船(The Tuna Offshore Unit)的創(chuàng)意性設(shè)想，設(shè)計(jì)了一艘船長189 m、寬56 m、航速8 kn的半潛式養(yǎng)殖工船，養(yǎng)殖艙底可打開，以剛性網(wǎng)箱擴(kuò)展養(yǎng)殖空間，養(yǎng)殖水體最大可達(dá)195 000 m3，據(jù)稱該工船可航行至地中海、幾內(nèi)亞灣、澳大利亞等海域的漁場(chǎng)接運(yùn)活捕金槍魚幼魚，在10個(gè)月內(nèi)將藍(lán)鰭金槍魚養(yǎng)成，最后到達(dá)日本海域出售。荷蘭農(nóng)村和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)(Innovatie Netwerk)發(fā)布了船載養(yǎng)殖可行性研究報(bào)告[8]，提出了Innofisk養(yǎng)殖工船的概念，圍繞大西洋鮭孵化、繁育、養(yǎng)成與加工，開展了船載養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)可行性分析，結(jié)果表明開展船載幼魚繁育是可行的，年產(chǎn)量要在1 000 t以上才具有經(jīng)濟(jì)可行性，適宜的養(yǎng)殖密度為20 kg/m3左右。但是，由于歐美發(fā)達(dá)國家海洋捕撈資源較為豐富，缺乏大規(guī)模發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖的動(dòng)力，這些研究大多僅停留在概念設(shè)計(jì)和可行性研究階段。

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所丁永良研究員長期跟蹤海上工業(yè)化養(yǎng)魚研發(fā)進(jìn)程，并梳理總結(jié)提出了養(yǎng)殖工船的概念，并指出養(yǎng)殖工船需要構(gòu)建全過程“完全養(yǎng)殖”，自成體系“獨(dú)立生產(chǎn)”，要實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化，以及需要注重“結(jié)合旅游”“綠色食品”“全年生產(chǎn)”“后勤保障”等技術(shù)方向[6]，為中國封閉式養(yǎng)殖工船技術(shù)研發(fā)構(gòu)建了基本的體系框架。

1.2 積極探索階段

國際海事組織(IMO)于2003年通過了MARPOL73/78防污公約附則Ⅰ修正案，為淘汰單殼油輪制定了時(shí)間表[9]。因此，有大量的單殼油輪將被淘汰，在此背景之下，養(yǎng)殖工船再度進(jìn)入業(yè)界視野。歐洲國家開展了養(yǎng)殖工船的可行性試驗(yàn)驗(yàn)證，土耳其Denizsan航運(yùn)公司將一艘船長153.33 m、寬22.8 m、型深12.5 m，載重噸19 030 t的散貨船改造成養(yǎng)殖工船，設(shè)有12個(gè)養(yǎng)魚艙和5臺(tái)海水泵，配備了投飼、增氧、進(jìn)排水管、照明等設(shè)備以及水溫、pH、水位和流速等測(cè)試儀器，開展了虹鱒的養(yǎng)殖試驗(yàn)，初始平均體質(zhì)量為25±2.7 g，11個(gè)月后達(dá)3.7±0.4 kg，飼料系數(shù)、特定生長率和養(yǎng)殖密度分別為1.1±0.1、1.51±0.3%/d和101±2.1 kg/m3[10]。挪威Mood Harvest公司提出了FMPH(Floating Marine Production﹠Harvest)海上浮式生產(chǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，將載重噸150 000 t的舊船改造后開展大西洋鮭循環(huán)水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖密度可達(dá)60 kg/m3，年生產(chǎn)量將達(dá)到10 000～15 000 t[11]。航運(yùn)界傳奇人物挪威的John Fredrisksen在2016年希臘海事展上提出將致力于散貨船改裝成養(yǎng)殖工船的研發(fā)和推廣思路[12]。挪威Marine Harvest公司作為世界最大的大西洋鮭生產(chǎn)商，也有計(jì)劃利用廢舊的巴拿馬型散裝船改造后開展大西洋鮭養(yǎng)殖[13]。

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所于2012年立項(xiàng)開展利用油輪改建養(yǎng)殖工船的可行性研究，提出了10萬噸級(jí)阿芙拉型油輪的養(yǎng)殖工船改建方案，設(shè)計(jì)養(yǎng)殖水體75 000 m3，可以形成年產(chǎn)4 000 t以上海水魚的養(yǎng)殖能力，并創(chuàng)新研發(fā)了一種船載海洋養(yǎng)殖系統(tǒng)，可以選擇在水溫合適、水質(zhì)優(yōu)良的海域進(jìn)行養(yǎng)殖，還可以應(yīng)急躲避臺(tái)風(fēng)，降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)[14]。依托上海市創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃“大型海上漁業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)總體技術(shù)研究(2015—2017)”項(xiàng)目，開展了大型養(yǎng)殖工船系統(tǒng)功能與總體設(shè)計(jì)、安全保障和綜合性能優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)研究，完成了國內(nèi)首艘具備自航能力，集養(yǎng)殖、繁育、加工、物流補(bǔ)給等多功能于一體的10萬噸級(jí)大型游弋式漁業(yè)綜合生產(chǎn)平臺(tái)的工程化總體技術(shù)方案[15]。依托青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室鰲山創(chuàng)新計(jì)劃課題，完成了3 000噸級(jí)科研示范養(yǎng)殖工船“魯嵐?jié)O61699”的研制改造，并開展了部分功能性試驗(yàn)驗(yàn)證[16]。在這期間，圍繞養(yǎng)殖工船總體研究和系統(tǒng)構(gòu)建等方向進(jìn)行了不斷地探索和嘗試，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集養(yǎng)殖、繁育、加工、物流補(bǔ)給等多功能于一體的規(guī)?；B(yǎng)殖工船技術(shù)方案，還先后為企業(yè)完成了10萬、20萬和30萬噸級(jí)等系列舊船改造養(yǎng)殖工船的可行性研究[17-18]。

1.3 創(chuàng)新研發(fā)階段

近10年來，以挪威為代表的大西洋鮭網(wǎng)箱養(yǎng)殖生產(chǎn)國，深受海虱(Sea lice)病害的傷害和環(huán)境養(yǎng)殖容量的限制，走出近岸峽灣，走向深遠(yuǎn)海開放水域成為必然選擇。在挪威政府2015年開始實(shí)施的創(chuàng)新許可證計(jì)劃(Development Licenses)的刺激下，集養(yǎng)殖生產(chǎn)各環(huán)節(jié)為一體的大型深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)成為研發(fā)熱點(diǎn)[19]。挪威NSK船舶設(shè)計(jì)公司為Nordlaks Oppdrett養(yǎng)殖公司設(shè)計(jì)，中國煙臺(tái)來福士公司建造了具有移動(dòng)推進(jìn)裝置的“Havfarm 1”養(yǎng)殖工船，該工船長385 m、寬59 m、高65 m，擁有6個(gè)養(yǎng)殖網(wǎng)箱，養(yǎng)殖水體達(dá)400 000 m3，還配備了魚苗輸送、飼料投喂、水下增氧、死魚回收、成魚收獲等養(yǎng)殖裝備，將錨泊在離岸開放海域開展生產(chǎn)，可養(yǎng)殖10 000 t大西洋鮭[20-21]。為更好地解決表層海水寄生蟲病害、防止網(wǎng)衣?lián)p壞導(dǎo)致養(yǎng)殖物種逃逸等產(chǎn)業(yè)制約性問題，挪威Eidsfjord Sj?farm公司研發(fā)的Eidsfjord Giant封閉式養(yǎng)殖工船于2021年獲得了挪威政府頒發(fā)的創(chuàng)新許可證。該工船長270 m、寬41 m，具有6個(gè)密閉式養(yǎng)殖艙，養(yǎng)殖總水體69 000m3，采用水泵抽取下層海水，并可以根據(jù)需要調(diào)整取水深度，由水泵抽取的海水經(jīng)過濾器后注入養(yǎng)殖艙，能有效將海虱阻擋在外，計(jì)劃將大西洋鮭養(yǎng)到2～2.5 kg后再轉(zhuǎn)移至網(wǎng)箱養(yǎng)成，預(yù)期產(chǎn)能將達(dá)到5 000 t以上[22]。

同一時(shí)期，中國也瞄準(zhǔn)了深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，中國工程院先后啟動(dòng)實(shí)施了“中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究(2009—2013)”“水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)‘十三五’規(guī)劃戰(zhàn)略研究(2014—2016)”“現(xiàn)代海水養(yǎng)殖新技術(shù)、新方式和新空間發(fā)展戰(zhàn)略研究(2015—2016)”以及“水產(chǎn)健康養(yǎng)殖發(fā)展戰(zhàn)略研究(2016—2017)”等多項(xiàng)重大、重點(diǎn)咨詢研究課題[23]，圍繞深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖，提出了大型養(yǎng)殖工船發(fā)展策略[24-25]。2014年底原農(nóng)業(yè)部在北京召開了深遠(yuǎn)海大型養(yǎng)殖平臺(tái)構(gòu)建研討會(huì)，深入討論了發(fā)展深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的重大意義、海上養(yǎng)殖功能區(qū)裝備研發(fā)以及如何完善輔助功能設(shè)施建設(shè)等[26]。青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)了“深藍(lán)漁業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程專項(xiàng)(2018—2021)”，開展了養(yǎng)殖工船自航及系泊工況下的耐波性能研究，構(gòu)建了廣義單點(diǎn)錨泊系統(tǒng)，建立平臺(tái)單點(diǎn)錨泊安全評(píng)價(jià)方法[27-28]，分析了養(yǎng)殖工船動(dòng)力系統(tǒng)的合理配置，結(jié)合養(yǎng)殖工船工況特點(diǎn)，獲取動(dòng)力系統(tǒng)最佳配置方案[29-30]。研發(fā)了船載艙養(yǎng)結(jié)構(gòu)、智能裝備和養(yǎng)殖工船基本船型，提出了以黃條鰤、大菱鲆、大西洋鮭等為養(yǎng)殖對(duì)象的工船養(yǎng)殖模式，突破了養(yǎng)殖艙流場(chǎng)特性及液面制蕩、旋流集污技術(shù)，提出“縱向隔板，橫向隔艙”船載適漁性艙養(yǎng)結(jié)構(gòu)，形成了一批以“船載艙養(yǎng)”技術(shù)為核心內(nèi)容的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)[31-32]。受青島國信集團(tuán)委托，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所承擔(dān)了10萬噸級(jí)大型養(yǎng)殖工船“國信1號(hào)”的總體設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)開展了5 000噸級(jí)中試船“國信101”的改裝設(shè)計(jì)和大黃魚船載艙養(yǎng)中試試驗(yàn)，通過兩個(gè)生長期的養(yǎng)殖試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了大黃魚集約化船載艙養(yǎng)，養(yǎng)殖密度達(dá)到20 kg/m3，養(yǎng)成存活率達(dá)到95%以上，生長性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖[33]。2022年5月，全球首艘10萬噸級(jí)大型養(yǎng)殖工船“國信1號(hào)”交付運(yùn)營，標(biāo)志著可以適應(yīng)無限航區(qū)要求的海上工業(yè)化養(yǎng)殖的開端。該工船投資4.5億元，總長249.9 m、型寬45 m、型深21.5 m，載重量約100 000 t ，滿載排水量約130 000 t，海上自持力90 d，定位在12～200海里專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)之內(nèi)、40 m等深線之外。全船設(shè)置有15個(gè)養(yǎng)殖艙，養(yǎng)殖水體80 000 m3，可以開展大黃魚、石斑魚、大西洋鮭、黃條鰤等名優(yōu)魚類養(yǎng)殖，設(shè)計(jì)產(chǎn)量3 500 t以上、養(yǎng)殖密度20 kg/m3以上，并配有冰鮮魚產(chǎn)品自動(dòng)化加工生產(chǎn)線[34-35]。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 封閉式養(yǎng)殖，環(huán)境可控，是高質(zhì)量綠色養(yǎng)殖方式

封閉式養(yǎng)殖工船是以“船載艙養(yǎng)”為主體，通過抽取下層優(yōu)質(zhì)海水在隔離的魚艙中進(jìn)行集約化養(yǎng)殖，單艙水體數(shù)千至數(shù)萬立方米，相當(dāng)于在海上建立了一座超大型的工廠化養(yǎng)殖車間。海上封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)根據(jù)是否具有自主航行能力，分為定置式養(yǎng)殖平臺(tái)、移動(dòng)式船型平臺(tái)和游弋式養(yǎng)殖工船等。封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)具有養(yǎng)殖環(huán)境可控、集約化程度高、能抵御敵害生物侵害和養(yǎng)殖排污物可收集等特點(diǎn)，是綠色高效的養(yǎng)殖方式。近些年來，挪威等國正在大力研發(fā)玻璃鋼或鋼材構(gòu)筑的海上封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)，可以利用抽取下層海水來免受海虱病害的侵噬，正在成為大西洋鮭網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新途徑[36]。從最新的研究與實(shí)踐來看，其與開放式網(wǎng)箱養(yǎng)殖系統(tǒng)相比，取水口遠(yuǎn)離容易滋生病原體的表層海水，可以有效控制養(yǎng)殖病害發(fā)生。而且優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)和穩(wěn)定的水溫，可以提高了系統(tǒng)的集約化程度，養(yǎng)殖大西洋鮭的密度可以達(dá)到75 kg/m3，是網(wǎng)箱養(yǎng)殖的3.75倍以上[37]。大型化的養(yǎng)殖艙有利于構(gòu)建適合于魚類生長所需的水流環(huán)境，促進(jìn)魚類保持有氧運(yùn)動(dòng)，以獲得良好的生長效果和肌肉品質(zhì)。封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)糞便、殘飼等固形物的收集，養(yǎng)殖排放減少60%～70%以上。隔離性設(shè)施化養(yǎng)殖還可以更有效地防止養(yǎng)殖對(duì)象的逃逸，以保護(hù)水域生態(tài)安全，更有利于構(gòu)建高質(zhì)量的工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)[38-41]。

2.2 游弋式養(yǎng)殖，可充分利用自然條件，是高效的生產(chǎn)模式

封閉式養(yǎng)殖工船是具有游弋功能，規(guī)?；姆忾]式養(yǎng)殖及綜合生產(chǎn)平臺(tái)，除具有封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)的基本特點(diǎn)之外，還可以游弋在更開放的遠(yuǎn)海，利用不同海域季節(jié)性水文條件，構(gòu)建全程適宜、水質(zhì)優(yōu)良的水溫環(huán)境，可主動(dòng)躲避臺(tái)風(fēng)侵襲，達(dá)到高效安全生產(chǎn)的效果。中國沿海海域與挪威等國有很大差異，周年水溫的溫差較大，大陸架構(gòu)造使30 m以深海域遠(yuǎn)離海岸，頻繁的臺(tái)風(fēng)侵襲給海上生產(chǎn)帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)。中國網(wǎng)箱養(yǎng)殖方式一旦走出內(nèi)灣水域，就必須要面對(duì)“在哪養(yǎng)才安全？養(yǎng)什么魚才合適？”的問題。養(yǎng)殖工船的自主航行能力，既能主動(dòng)規(guī)避超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)中心侵襲，又能確保人員、物質(zhì)和養(yǎng)殖對(duì)象的安全，具備走向深水、遠(yuǎn)海的保障條件。例如：大黃魚適宜生長的水溫在22～28℃，利用工船養(yǎng)殖大黃魚，冬季可以在東海南部附近海域，到夏季逐步轉(zhuǎn)往黃海海域，全周期保持優(yōu)良水質(zhì)和適宜水溫條件，就如同在海上建造了一座利用自然條件的可移動(dòng)養(yǎng)魚工廠，可全年開展全天候工業(yè)化養(yǎng)殖，構(gòu)建大黃魚“南魚北養(yǎng)”模式。通過“國信101”中試試驗(yàn)船的生產(chǎn)試驗(yàn)證明，工船養(yǎng)殖方式不僅大大縮短了養(yǎng)殖周期，而且生產(chǎn)效率更高更有效[33]。因此，采用同樣方式，利用季節(jié)性及不同水層的水溫條件，工船可以針對(duì)性暖水性、溫水性和冷水性魚類，構(gòu)建出不同的深遠(yuǎn)海高效養(yǎng)殖生產(chǎn)模式。

2.3 大型化發(fā)展，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，構(gòu)建綜合生產(chǎn)平臺(tái)

封閉式養(yǎng)殖工船經(jīng)濟(jì)性在于規(guī)?；凸I(yè)化，只有大型化的工船平臺(tái)，才能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，只有標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)方式及其陸海聯(lián)動(dòng)的生產(chǎn)體系，才能保證生產(chǎn)規(guī)模的實(shí)現(xiàn)。大型化不僅保障了養(yǎng)殖對(duì)象的安全與高效生產(chǎn)，還需具備管理人員生活和生產(chǎn)物資存放的功能，與開放式網(wǎng)箱養(yǎng)殖設(shè)施相比，裝備系統(tǒng)更為復(fù)雜，生產(chǎn)運(yùn)行需要更多的能源成本。通過“國信1號(hào)”養(yǎng)殖工船[34]、荷蘭Innofisk概念船[8]以及張光發(fā)等[42]基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證模型的研究結(jié)果，證明了養(yǎng)殖規(guī)模對(duì)投資運(yùn)行成本的分?jǐn)偡浅Ｖ匾?。國?號(hào)大型養(yǎng)殖工船，載重量100 000 t，養(yǎng)殖水體近80 000 m3，養(yǎng)殖產(chǎn)能達(dá)到3000～5 000 t/年[34]，等同于一個(gè)5 000畝(333.33 hm2)以上的池塘養(yǎng)殖場(chǎng)的魚產(chǎn)量，相當(dāng)于50棟以上占地2 000 m2的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖車間，可以替代3 000個(gè)以上的近岸“魚排”。封閉式養(yǎng)殖工船將引領(lǐng)海水養(yǎng)殖進(jìn)入規(guī)?；?、工業(yè)化、自動(dòng)化、智能化的現(xiàn)代漁業(yè)階段?；诖笮宛B(yǎng)殖工船，還可以構(gòu)建海上養(yǎng)殖產(chǎn)品即時(shí)加工、捕撈漁獲物中繼加工、生產(chǎn)物資補(bǔ)給配送等生產(chǎn)功能，以及海洋環(huán)境、生物資源等科考功能，成為大型綜合漁業(yè)生產(chǎn)母船平臺(tái)，對(duì)于人類開發(fā)海洋水域資源，變藍(lán)色海洋為藍(lán)色糧倉，實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)從“以捕為主”向“以養(yǎng)為主”的深藍(lán)漁業(yè)轉(zhuǎn)變。

3 主要經(jīng)驗(yàn)

3.1 采用工業(yè)化理念構(gòu)建現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新模式

封閉式養(yǎng)殖工船模式是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)全新的生產(chǎn)模式，是當(dāng)前推進(jìn)漁業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，培育新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的創(chuàng)新之舉。傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方式普遍缺乏標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、系統(tǒng)化管理、現(xiàn)代化裝備、資本化金融等工業(yè)元素，生產(chǎn)方式依然是傳統(tǒng)的、粗放的，生產(chǎn)操作、養(yǎng)殖管理還是依靠人力與經(jīng)驗(yàn)，存在著品質(zhì)安全、資源消耗與環(huán)境影響等問題而被社會(huì)所詬病，養(yǎng)殖產(chǎn)品也不能因品質(zhì)優(yōu)劣而形成價(jià)格上的差異。因此，封閉式養(yǎng)殖工船從可行性研究之初，就堅(jiān)持工業(yè)化理念，加強(qiáng)工業(yè)化的養(yǎng)殖工藝、操作規(guī)范、品質(zhì)管理等技術(shù)體系研究，大力提升海上養(yǎng)殖裝備的機(jī)械化、信息化、智能化水平，同時(shí)強(qiáng)化海上信息物流通道、陸基加工儲(chǔ)運(yùn)基地等打通深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的布局，全面構(gòu)建“養(yǎng)-捕-加”一體化、“海-島-陸”相聯(lián)動(dòng)的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新模式，并通過示范帶動(dòng)和產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)，從而形成海上工業(yè)化深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖生產(chǎn)群。

3.2 注重現(xiàn)代裝備技術(shù)與水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的深度融合

深遠(yuǎn)海水域生產(chǎn)條件特殊，需要以規(guī)?；?、工業(yè)化生產(chǎn)為前提，構(gòu)建全面的生產(chǎn)體系。這就需要充分發(fā)揮科技創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，圍繞“在哪養(yǎng)？養(yǎng)什么？怎樣養(yǎng)？怎么實(shí)現(xiàn)盈利？”等科技問題和產(chǎn)業(yè)需求，注重現(xiàn)代裝備技術(shù)與水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的深度融合，一方面是要選育針對(duì)不同海域特點(diǎn)、不同養(yǎng)殖環(huán)境、滿足市場(chǎng)需求的適養(yǎng)品種，加強(qiáng)船載艙養(yǎng)條件下魚類行為機(jī)理研究，通過對(duì)養(yǎng)殖小環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)福利養(yǎng)殖。另一方面是要突破工程裝備與養(yǎng)殖工藝耦合度較低的問題，研發(fā)針對(duì)性強(qiáng)、適用性好的精準(zhǔn)智能投喂、自動(dòng)起捕作業(yè)、連續(xù)生態(tài)捕撈、船載加工等技術(shù)裝備，大力提升養(yǎng)殖工船的機(jī)械化、信息化和智能化水平。構(gòu)建工業(yè)化全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)從“試驗(yàn)”到“示范”。下一步需要加大技術(shù)攻關(guān)力度，跨越性提升科技創(chuàng)新引領(lǐng)技術(shù)水平，技術(shù)保障產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，解決好生產(chǎn)規(guī)模與成本效益問題，從而實(shí)現(xiàn)在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖領(lǐng)域領(lǐng)跑世界發(fā)展。

3.3 加強(qiáng)相關(guān)研究成果的專利戰(zhàn)略布局

封閉式養(yǎng)殖工船的創(chuàng)制研發(fā)進(jìn)程中，首創(chuàng)了“船載艙養(yǎng)”海上工業(yè)化養(yǎng)殖方式，突破了大型魚艙水體交換與流場(chǎng)構(gòu)建、船舶減振制蕩技術(shù)與魚艙結(jié)構(gòu)、工業(yè)化養(yǎng)殖精準(zhǔn)投喂與智能管控等關(guān)鍵技術(shù)，形成了多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)從立項(xiàng)之初就十分重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，進(jìn)行了前期的專利戰(zhàn)略布局。目前，圍繞封閉式養(yǎng)殖工船及相關(guān)領(lǐng)域，在全球范圍提交了72件專利申請(qǐng)，其中，在中國的專利申請(qǐng)量最多為69件，同時(shí)也在美國、挪威、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家提交了專利申請(qǐng)。已經(jīng)獲得授權(quán)的專利43件，其中，發(fā)明專利21件，實(shí)用新型專利22件。正是在封閉式養(yǎng)殖工船的研發(fā)進(jìn)程中，研究團(tuán)隊(duì)密切關(guān)注追蹤相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，注重掌握核心技術(shù)，努力提高自身專利質(zhì)量，做好核心技術(shù)的專利布局規(guī)劃和實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)了在全球深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)跑的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

4 結(jié)論

封閉式養(yǎng)殖工船作為一個(gè)具有探索性的新興產(chǎn)業(yè)，近些年來得到快速發(fā)展，在取得一定經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，依然存在不少的問題與挑戰(zhàn)。因此，下一步需要可根據(jù)資源節(jié)約、環(huán)境友好、質(zhì)量安全等綠色發(fā)展要求，按照拓展深遠(yuǎn)海海域工業(yè)化養(yǎng)殖的戰(zhàn)略布局，通過跨學(xué)科、跨專業(yè)協(xié)同創(chuàng)新與自主研發(fā)，圍繞封閉式養(yǎng)殖工船船體平臺(tái)、智能化設(shè)施裝備、船載艙養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)和模式等，突破總體性、關(guān)鍵性技術(shù)瓶頸，研發(fā)智能化核心裝備技術(shù)，促進(jìn)封閉式養(yǎng)殖工船健康可持續(xù)發(fā)展，走出一條具有中國特色的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖發(fā)展之路。