我國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)淺析

◎ 文/錢忠敏

發(fā)展深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖是國(guó)家在近海漁業(yè)資源日趨衰退大背景下，增加水產(chǎn)品有效供給，滿足人們對(duì)美好生活的向往，發(fā)展?jié)O業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要舉措。2023年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖發(fā)展的意見》，提出了以高強(qiáng)度防附著網(wǎng)衣、水下清洗機(jī)器人等關(guān)鍵設(shè)施裝備為重點(diǎn)，推動(dòng)先進(jìn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖技術(shù)和裝備研發(fā)。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣新材料的研發(fā)和推廣，已成為影響我國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文對(duì)目前我國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣材料現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了滿足新發(fā)展要求的網(wǎng)衣材料技術(shù)研發(fā)方向，供從業(yè)者參考。

一、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)擁有1.8萬km的海岸線、470萬km2的海域面積、廣闊海域和眾多江河湖資源，具備發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的有利條件。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展使得我國(guó)水產(chǎn)品總量連續(xù)30多年穩(wěn)居世界首位，成為全球第一漁業(yè)生產(chǎn)大國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量5394.41萬t，在水產(chǎn)品總產(chǎn)量中的貢獻(xiàn)率達(dá)80.63%，占全球養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量近60%。其中，海水養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)2211.14萬t，占水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的40.99%，占水產(chǎn)品總產(chǎn)量的33.05%，海淡水養(yǎng)殖水產(chǎn)品貢獻(xiàn)率比例為41:59。

黨的二十大提出了全方位夯實(shí)糧食安全根基、樹立大食物觀等理念；2023年中央一號(hào)文件提出發(fā)展深水網(wǎng)箱、養(yǎng)殖工船等深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的要求；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2023年一號(hào)文件更明確提出要穩(wěn)妥推進(jìn)桁架類深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱和養(yǎng)殖工船養(yǎng)殖；2023年6月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖發(fā)展的意見》，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部召開會(huì)議部署深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工作。

山東省、浙江省、福建省、海南省等海洋漁業(yè)大省陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)和發(fā)展深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖業(yè)，在重力式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)，興建了一批以桁架網(wǎng)箱為代表的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖項(xiàng)目。目前，以“深藍(lán)1號(hào)”“寧德1號(hào)”“閩投1號(hào)”等為代表的深遠(yuǎn)海桁架網(wǎng)箱養(yǎng)殖項(xiàng)目已陸續(xù)成為我國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖典型范例。

二、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣材料基本要求

桁架網(wǎng)箱原理是在大型鋼架結(jié)構(gòu)的養(yǎng)殖框架周圍連接和安裝網(wǎng)衣，形成數(shù)萬立方體積的養(yǎng)殖水體，將其整體放置于適宜海域可開展養(yǎng)殖。大型鋼架結(jié)構(gòu)的養(yǎng)殖框架具有抵御設(shè)計(jì)級(jí)別的風(fēng)浪、承載力強(qiáng)大、實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程智能化信息化管理及日常維護(hù)等功能，構(gòu)成網(wǎng)箱的網(wǎng)衣材料也應(yīng)滿足一定性能。

（一）養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)網(wǎng)衣材料性能要求

桁架式養(yǎng)殖網(wǎng)箱位于海況條件復(fù)雜、離岸較遠(yuǎn)的海域，網(wǎng)衣系統(tǒng)作為深海網(wǎng)箱的重要組成部分之一，其材料應(yīng)具有優(yōu)異的物理性能，本身的耐受程度、更換維修的操作便捷程度等能滿足生產(chǎn)需要，能承受洋流、波浪對(duì)網(wǎng)衣表面長(zhǎng)期的沖擊以及養(yǎng)殖對(duì)象對(duì)網(wǎng)衣表面的撞擊。

（二）養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)的要求

深水網(wǎng)箱從結(jié)構(gòu)形式上來看，主要分為重力式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱、升降式網(wǎng)箱、坐底式網(wǎng)箱和深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)等。復(fù)雜的海洋環(huán)境，要求深海網(wǎng)箱具有足夠的強(qiáng)度以及良好的柔韌性。在洋流、波浪及養(yǎng)殖對(duì)象對(duì)網(wǎng)衣長(zhǎng)期連續(xù)不斷地沖擊和撞擊條件下，網(wǎng)衣的網(wǎng)目尺寸、網(wǎng)目幾何形狀應(yīng)保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、形狀不變，網(wǎng)線材料應(yīng)具有很好的耐蠕變性能。

（三）抑制海洋生物附著要求

我國(guó)北自黃渤海，南至東海、南海，廣闊的海域造就了海洋生物種群多樣性，藻類、貝類、軟體腔腸類種類繁多。當(dāng)水體溫度達(dá)到25℃以上，絕大多數(shù)海洋生物會(huì)呈幾何級(jí)數(shù)快速生長(zhǎng)。海洋生物依附性附著機(jī)理，使其極易在網(wǎng)衣表面附著，隨著網(wǎng)衣表面海洋生物附著增多，網(wǎng)目空間減小，就會(huì)影響水體交換，同時(shí)增加網(wǎng)衣載荷，嚴(yán)重影響正常網(wǎng)箱養(yǎng)殖。如何抑制和清除海洋生物在網(wǎng)衣表面的附著，已成為當(dāng)前全球范圍內(nèi)網(wǎng)箱養(yǎng)殖的一大難題。涂覆原理的化學(xué)方法，由于存在有效期短的局限性，較難推廣。在推行物理方法，使用洗網(wǎng)機(jī)清除網(wǎng)衣表面海洋生物附著的同時(shí)，還應(yīng)考慮提高網(wǎng)線材料表面結(jié)構(gòu)的緊密性和光滑度，增強(qiáng)自身防附著能力，以減輕海洋生物附著。

（四）網(wǎng)衣與桁架結(jié)構(gòu)要求

桁架網(wǎng)箱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為大型鋼架結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可調(diào)節(jié)沉浮、抵御風(fēng)浪等特征。解決鋼架與網(wǎng)衣有效連接，確保網(wǎng)衣與桁架連接穩(wěn)定，是桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱設(shè)計(jì)施工過程中必須引起高度重視的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。應(yīng)充分汲取曾經(jīng)發(fā)生的網(wǎng)箱破網(wǎng)跑魚教訓(xùn)，在網(wǎng)衣與鋼架連接工程中，既要考慮網(wǎng)片縮結(jié)系數(shù)、網(wǎng)片間連接，還應(yīng)重視網(wǎng)衣與鋼架的連接、網(wǎng)衣連接處增強(qiáng)技術(shù)等。

三、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣現(xiàn)狀

網(wǎng)片根據(jù)編織原理，分為有結(jié)網(wǎng)和無結(jié)網(wǎng)兩大類。無結(jié)網(wǎng)由于其表面結(jié)構(gòu)平整，材料消耗低于有結(jié)網(wǎng)的特點(diǎn)，是養(yǎng)殖網(wǎng)箱首選材料。無結(jié)網(wǎng)分為平織型、插捻型、經(jīng)編型、絞捻型等，目前在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱中應(yīng)用較廣的是經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)。由于絞捻無結(jié)網(wǎng)機(jī)尚未形成批量國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)能較少，只有少量絞捻型無結(jié)網(wǎng)在養(yǎng)殖網(wǎng)箱中應(yīng)用。平織型和插捻型只適合于淡水養(yǎng)殖用。

（一）經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)

經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)是用經(jīng)編機(jī)編織的套環(huán)襯絲型網(wǎng)片。目腳股數(shù)分為名義股數(shù)和結(jié)構(gòu)股數(shù)。名義股數(shù)是指襯緯和墊紗的總根數(shù)；結(jié)構(gòu)股數(shù)是目腳橫截面的絲、紗總根數(shù)。目前，大型抗風(fēng)浪網(wǎng)箱以及深遠(yuǎn)海桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱普遍使用的是經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)股數(shù)可達(dá)250股，網(wǎng)目目腳線經(jīng)為5mm～7mm。實(shí)際生產(chǎn)過程中可根據(jù)對(duì)網(wǎng)衣物理性能的要求，調(diào)整結(jié)構(gòu)股數(shù)。

（二）絞捻型無結(jié)網(wǎng)

絞捻型無結(jié)網(wǎng)是通過一對(duì)梭桿給出的結(jié)構(gòu)絲/紗相互旋轉(zhuǎn)加捻（俗稱“自轉(zhuǎn)”），當(dāng)目腳加捻到一定長(zhǎng)度時(shí)，相鄰梭桿相互交叉換位（俗稱“公轉(zhuǎn)”），形成目腳交叉點(diǎn)，如此循環(huán)往復(fù)，形成網(wǎng)目、網(wǎng)片。絞捻網(wǎng)片呈螺旋式結(jié)構(gòu)。絞捻型無結(jié)網(wǎng)具有網(wǎng)目尺寸穩(wěn)定、網(wǎng)目幾何形狀保持不變、結(jié)節(jié)耗料少、表面光滑不傷魚體、結(jié)構(gòu)緊密不易附著海洋生物等特點(diǎn)，是理想的網(wǎng)箱養(yǎng)殖材料。由于絞捻型無結(jié)網(wǎng)機(jī)的局限性，其結(jié)構(gòu)股數(shù)不超過70股（35×2），網(wǎng)目目腳線徑不超過3mm，材料比較適合選擇超高分子量、超高強(qiáng)度的聚乙烯纖維（UHMW）。

（三）材料

目前，桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣材料大多為高強(qiáng)度尼龍，學(xué)名聚酰胺，商品名尼龍（PA），其斷裂強(qiáng)度達(dá)8g/d～9g/d，標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)為6g/d，規(guī)格為630D的尼龍復(fù)絲，斷裂強(qiáng)力達(dá)5.67kg。超高分子量聚乙烯纖維其分子量高達(dá)300萬～500萬，是普通聚乙烯（HDPE）分子量的30倍～50倍；普通聚乙烯單絲的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)是6g/d，超高分子量聚乙烯纖維強(qiáng)度可達(dá)到30g/d～40g/d，是普通聚乙烯纖維強(qiáng)度的5倍～7倍，比鋼絲的強(qiáng)度還高。尼龍和超高分子量聚乙烯，兩種材料在性能上各有特色。高強(qiáng)度尼龍柔韌性好，加工過程尤其是后處理過程工藝適應(yīng)范圍較廣，抗老化性能優(yōu)異。超高分子量、超高強(qiáng)度聚乙烯纖維斷裂伸長(zhǎng)很低，且后處理過程中溫度適應(yīng)性較差。

四、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣的發(fā)展趨勢(shì)

深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，對(duì)養(yǎng)殖網(wǎng)箱設(shè)計(jì)技術(shù)、材料性能、結(jié)構(gòu)性能、裝配工藝等提出了新的更高要求。當(dāng)前必須重視網(wǎng)箱網(wǎng)衣材料和結(jié)構(gòu)研究，把握其發(fā)展趨勢(shì)，更好地服務(wù)于深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)。

（一）推廣超高強(qiáng)度材料應(yīng)用

隨著超高分子量、超高強(qiáng)度聚乙烯纖維國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的推進(jìn)，其主要物理性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)外進(jìn)口材料水平，綜合性價(jià)比優(yōu)于國(guó)外進(jìn)口同類材料水平。下一步應(yīng)加強(qiáng)超高強(qiáng)度材料發(fā)展趨勢(shì)探索，大規(guī)模開展桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱中超高分子量、超高強(qiáng)度聚乙烯纖維材料推廣應(yīng)用工作，減輕網(wǎng)衣重量，減輕桁架結(jié)構(gòu)載荷。

（二）并肩發(fā)展經(jīng)編結(jié)構(gòu)與絞捻結(jié)構(gòu)無結(jié)網(wǎng)

經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)因其成熟的加工技術(shù)，能滿足桁架類網(wǎng)箱發(fā)展對(duì)網(wǎng)衣材料的大量需求，是目前主要的網(wǎng)衣材料，可以繼續(xù)支持企業(yè)生產(chǎn)。絞捻型無結(jié)網(wǎng)目腳、連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)緊密程度優(yōu)于經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)，不利于海洋生物附著，應(yīng)在絞捻型無結(jié)網(wǎng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程提速大背景下，以現(xiàn)有絞捻型無結(jié)網(wǎng)機(jī)小批量國(guó)產(chǎn)化為基礎(chǔ)，逐步擴(kuò)大規(guī)模，大幅提高產(chǎn)能，將超高分子量、超高強(qiáng)度的聚乙烯無結(jié)絞捻網(wǎng)逐步應(yīng)用于桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱，實(shí)現(xiàn)與經(jīng)編型無結(jié)網(wǎng)并存，更好地促進(jìn)深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)發(fā)展。

（三）加強(qiáng)網(wǎng)衣材料結(jié)構(gòu)研究

深遠(yuǎn)海桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱涉及材料學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、海洋學(xué)、海洋生物學(xué)等多種學(xué)科。目前，在相關(guān)項(xiàng)目招投標(biāo)文件中，對(duì)網(wǎng)衣材料性能、結(jié)構(gòu)特征、網(wǎng)衣安裝施工裝配尚缺乏具體明確指標(biāo)要求，多為定性描述，對(duì)網(wǎng)衣強(qiáng)度亦只是規(guī)定目腳結(jié)構(gòu)股數(shù)或線徑，沒有具體的斷裂強(qiáng)力指標(biāo)；對(duì)網(wǎng)衣與鋼架的連接，缺乏合理具體的安裝要求。因此，建議加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)研究，包括但不限于魚類行為對(duì)網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的影響、不同網(wǎng)衣材料對(duì)海洋生物附著的影響、洗網(wǎng)機(jī)對(duì)網(wǎng)衣材料表面的影響等；夯實(shí)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確技術(shù)要求，確立質(zhì)量指標(biāo)，規(guī)范施工操作，細(xì)化驗(yàn)收規(guī)則。

（四）加強(qiáng)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱經(jīng)濟(jì)性研究

為了確保深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的網(wǎng)衣材料具有優(yōu)異的機(jī)械物理性能，目前大多數(shù)桁架網(wǎng)箱在設(shè)計(jì)時(shí)，總是一味地要求通過增加網(wǎng)衣的結(jié)構(gòu)股數(shù)即粗度，以保證網(wǎng)衣具有足夠的強(qiáng)度。目前高強(qiáng)尼龍經(jīng)編網(wǎng)的目腳直徑已達(dá)到5mm～7mm。建議以滿足養(yǎng)殖網(wǎng)箱所處海域洋流對(duì)網(wǎng)衣材料的沖擊、最大風(fēng)浪對(duì)網(wǎng)箱的影響、養(yǎng)殖對(duì)象對(duì)網(wǎng)衣材料的撞擊要求等為基準(zhǔn)，合理設(shè)置相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)，以提高深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的經(jīng)濟(jì)性。