国内外渔业装备与工程技术研究进展综述

国内外渔业装备与工程技术研究进展综述发布时间：2010-12-8循环水养殖工程技术国外主要研究进展当前主要进展有：（1）循环水养殖系统自动化和智能化控制技术趋于成熟，循环水养殖种类不断拓展。如UNI再循环系统，可对所有重要水质参数进行控制和调节，系统中采用“鱼语（Fish-talk）可追朔性记录”将鱼类从孵卵到捕获生产过程记录下来，该系统使水产品安全性向前迈进了一步；此外，美国鱼—菜共生系统，虾—藻（微藻）混养系统，欧洲大菱鲆、真鲷循环水养殖和育苗，澳大利亚封闭式水彩虹鲍养殖等已得到大面积推广应用，技术趋于成熟。（2）对循环水养殖系统关键理论和技术有了定量指标，取得了常用生物和物理过滤器技术指标和经验设计参数。国外在此领域进行了长期、持续和深入研究，取得了系统性成果。如生物滤器填料单位面积、单位时间氨氮转化量，每单位体积填料可以承受系统喂食量，以及处理水中不同总氨氮条件下氨氮转化量等，对物理过滤局限性也有了定量指标，比如不同过滤系统所能去除悬浮物颗粒大小确定，生物滤器设计方法等。（3）对技术难点有了更明确认识。公认技术难点包括生物过滤器稳定性和可靠性，物理过滤器去除微细悬浮颗粒能力，全封闭系统所需要生物反硝化技术等［1］。国内最新研究进展概要科研成果方面：构建了对虾工厂化循环水养殖系统。它由两个单阶段和两个三阶段两种跑道式室内阳光棚循环水养殖系统组成，运用颗粒旋分过滤、移动床生物处理和低能耗纯氧增氧等技术，在养殖水体中形成优势微藻群落，对虾养殖成功率达到100%。在淡水工厂化养殖关键设备集成与高效养殖技术开发方面，创立了基于物质平衡工厂化循环水养殖系统设计理论，研制出悬浮颗粒物高效去除工艺及关键设备，由此降低了水处理系统净化负荷和运行能耗；研制出三种高效稳定生物过滤器（浮粒式生物过滤器、一体式物化/生化装置和生物絮凝式净化装置），实现了养殖水离子平衡；研制出高效节能纯氧溶氧装置，创制出新型低能耗纯氧溶氧装置。解决了工厂化循环水系统运行过程中反映出设施设备投入大和能耗高等问题，同时构建了基于神经网络算法养殖水质模糊控制技术。技术研究方面：倪琦等［2］利用循环水处理技术和人工湿地净化技术构建双循环系统模式，对福建地区鳗鱼精养池系统进行技术改进研究。结果表明，并联式双循环水处理工艺在鳗鱼养殖中具有水质处理效果好、改建和运行低廉等优点，适合我国南方地区鳗鱼精养池模式循环水化改造。唐天乐等［3］利用封闭循环水养殖池塘设施，利用光合作用、氧化作用、活性污泥吸附床层生物吸附作用等手段，对养殖废水进行了有效脱氮效果试验。陈庆余等［4］采用气体交换技术，通过设置在循环水处理系统中CO2去除装置，可以高效去除养殖水体中高浓度CO2,并且能够显著提升水体pH值。苗雷等［5］运用改进BP算法对在线监测水质指标进行分析、分类和预测，确定水质指标与其影响因子间非线性关系，研究养殖水体水质指数变化梯度和分布规律，同时对水质状况进行模糊判别，为养殖生产提供预警控制。国内外比较分析我国工厂化循环水养殖技术应用，总体上还处于标志现代农业发展水平示范阶段。与国际先进水平相比，我国在淡水循环水养殖设施技术领域已具有相当应用水平，反映在系统循环水率、生物净化稳定性、系统辅助水体比率等关键性能方面基本达到了国际水准，但在海水循环水养殖设施技术领域还存在着相当差距，主要反映在生物净化系统构建、净化效率和稳定性方面。我国循环水养殖技术存在主要问题是：（1）基础研究薄弱，与养殖品种对应循环水养殖系统物质与能量基本模型需要构建与完善，养殖工艺需要建立，养殖专家系统需要构建。（2）海水循环水养殖技术还未形成标准和规范，适用鲆鲽类工厂化循环水养殖系统需要构建。（3）淡水工厂化循环水养殖系统运行成本过高，经济型鳗鱼工厂化循环水养殖系统需要构建。（4）低温条件下高效生物净化技术尚未突破，鲑鳟类循环水养殖系统技术需要形成。（5）苗种繁育系统控制水平不高，针对大宗养殖产品和名特优品种全人工控制系统需要构建。主要热点难点问题（1）低能耗高效能生物滤器设计与系统优化。通过生物膜载体选择与优化（包括密度和水接近、适宜孔隙率、较大比表面积、通过表面改性使填料更易挂膜等），以及生物膜微生物群落组成、结构与污染物净化效果关系研究等，设计高效节能生物反应装置，并针对鲆鲽鱼、鳗鱼、对虾等主要养殖品种以及水产苗种繁育，优化构建适用系统模式。（2）循环水养殖疫病预防与调控技术。在实际生产中，由于管理和技术，以及苗种来源和检测手段等问题，难以杜绝有害物侵入，因此需要加强养殖系统疫病预防技术研究。通过研究循环水养殖系统主要病害与水环境、营养、种质和管理关系，病鱼早期行为表征与疫病症状匹配，建立适宜预警、管理和调控技术。（3）无公害饲料与水质生态营养调控和饲喂技术优化配置。通过研究查明获得主要污染营养素（氮、磷等）生态营养需要量，研究量化循环水养殖饲料投喂方式、投喂量、投喂频率等，建立能获得养殖生物最大生长率、最少饵料浪费、并向生物滤器提供稳定代谢物新型循环水养殖投喂模式、动态投喂模型和饲喂管理程序。（4）养殖污水资源化利用及无公害化排放技术研究。研究养殖污水排放和污染物对环境影响，通过综合养殖，降解水体中营养物和悬浮物，实现养殖废水综合利用或无公害化排放；研究获得养殖污水及其综合处理系统适宜数量配比及管理模式。科技前沿（1）零排放循环水技术。将水循环利用率从目前90%-95%提高100%，实现高密度养殖水体高度利用和无污染物质或副营养物质排放，水体中营养物质平衡是关键。需要研究反硝化技术在养殖系统有效应用，或利用植物转移氮磷等营养物质工程化应用技术，以及水体中碳、碱度平衡控制技术。（2）智能化管理系统。优化高密度循环水养殖技术，形成养殖技术数据库，构建工厂化养殖生产工艺系统。在对养殖对象生长行为、养殖水质实时监控基础上，进行专家性判断，实现生产过程智能化管理，进而达到最优化养殖生产效果。发展趋势（1）进一步完善封闭循环水养殖技术和系统性能。在养殖技术方面，需要系统研究养殖对象在高密度养殖条件下生态学和生理学特征，系统中营养盐存在特征与收支关系，悬浮物（主要是微米级）生成与调控及其对养殖生物影响，养殖病害安全预防机制等。在水处理系统方面，需要重点开展生物滤器设计与优化研究，包括查明影响硝化反应物化因子和生物因子，生物膜微生物群落组成、结构与污染物净化效果关系及其生态学调控，硝化反应动力学模型和评价标准，以及不同类型生物过滤器性能比较与设计参数建立。（2）高新技术应用和开发。随着膜处理技术快速发展以及相关设备和材料价格降低，为膜处理技术在循环水中应用提供了可能。如利用膜技术去除微细悬浮颗粒和膜生物反应器在生物过滤中应用；循环水反硝化处理技术将赋予封闭循环水养殖系统更好水环境条件；现代信息技术和图像处理技术发展，促进了鱼类行为学、养殖系统预防预警、养殖过程安全监测技术研究上升到一个更高平台；开发养殖设施工程化低价新能源及低能耗控制技术未来将成为一种趋势，包括开发集成以太阳能、风能等为主体，通用性强、耐腐蚀、经济调温系统；研究进一步降低生产运行能耗自动控制技术等。（3）循环水养殖新品种和专用饲料开发应用。循环水养殖和池塘、滩涂及网箱养殖分属不同养殖模式，在近期内不能也不该与其它养殖模式进行竞争。循环水养殖系统应用首先应体现在特种名贵水产品上，其次是中等价值但适合于高密度养殖品种。由于第二类品种有限，因此应通过人工选育或从国外引进等方式开发一些新品种，形成循环水养殖专用种。此外，还应开发一系列残铒率低、对水质污染小循环水养殖专用饲料，研究利用营养强化和生态营养免疫技术，进一步提高饲料利用率和养殖生物抵抗力。对国内发展封闭循环水养殖工程技术建议（1）制定详尽发展规划。循环海水养殖技术作为海水养殖设施化、工程化、现代化技术集成，涉及多个部门，建议成立专门产业发展协调指导小组。同时联络国内外著名专家学者、著名行业企业家、投资者等，整合社会资源，促进产业跨越式发展。（2）设立工厂化循环水养殖技术与产业发展专项计划。循环水养殖技术有望成为水产养殖业发展新增长点，该技术成熟和产业化，将从根本上改变传统水产养殖业资源消耗、环境破坏负面境况。因此，设立产业发展专项计划，促进循环水养殖技术和设备产业化，重点推动关键技术强，拥有自主知识产权设备和技术发展，形成新高新技术产业领域。（3）建立循环水养殖工程技术中心。以具有良好技术和基础企业和重点实验室为依托，逐步建立循环水养殖工程技术中心，建设循环水养殖技术和产业研发和示范基地，以项目、技术成果、新产品等带动中心发展，逐步建立包括从基础研究、设备研发、中试、规模化养殖生产、产业化示范、国际交流等完整循环水养殖工程技术创新平台。可以预见，该中心建立将对促进我国循环水工程技术研发、成果转化、产业化有积极推动作用，并将带动我国循环水养殖技术推广和应用。（4）加强以企业为主体产学研合作，加快推进产业集群发展。以具有良好技术基础和生产基础企业为依托，联合国内知名科研院所，如：水科院渔机所、黄海所，中科院海洋所，中国海洋大学，上海海洋大学等进行产学研合作，支持企业自主开发和创新，加快建设循环水养殖系统发展平台和公共技术服务平台。根据国内水产养殖和育苗产业发展规划，结合循环水养殖技术特点，以重点和龙头企业为依托，集成科研院所技术力量，联合臭氧设备制造、水源热泵制造、海水净化设备制造等企业，形成工厂化循环水处理装备制造完整配套，协同发展。池塘生态养殖工程国外主要研究进展池塘养殖不是国外水产养殖主要模式，整体性研究与应用并不完整，但在基础理论研究与模型构建方面有较高水平。在池塘养殖水环境调控技术研究方面，比较有代表性模式有：将湿地作为生物滤器，用于高密度养虾；在半封闭池塘养殖系统中建立了一种物理沉积、贝、藻混合处理系统，系统对鱼池中总悬浮颗粒去除率为88%，对总氮、总磷去除率分别为72%和86%。国内研究进展概要通过池塘优质高效养殖技术研究，在池塘生态养殖工程方面取得如下进展：（1）养殖池塘环境微生物调控强化技术创新性地构建了适用性强、可广泛推广鱼类养殖池塘环境微生物调控强化技术。（2）通风强化潜流人工湿地技术有效解决了人工湿地整体缺氧问题，使人工湿地净化养殖废水能力得到极大改善。（3）固着藻生态沟复氧技术使湿地出水溶氧偏低状况得到有效改善，实现了水回用。（4）池塘安全保障系统开发技术使DO实时测定系统具有自我检查和温度补偿等功能。（5）池塘底质改良综合技术为厌氧生物修复技术在水产养殖底泥污染治理中应用奠定了良好理论基础。另外，我国台湾设计研究基于表面流和潜流湿地循环水养殖系统也取得了进展。国内外比较分析国内对池塘养殖环境生态工程化调控与修复技术研究，主要通过应用生态工程“整体、协调、循环、再生”技术原理，设计一种新型池塘养殖生产工艺系统。该系统不同于传统池塘养殖单一结构，由综合生物塘、人工湿地、生态沟等生态工程系统与一个或多个池塘有机结合，形成水体循环利用、功能优化、结构和谐、过程高效复合池塘养殖生态系统；同时研究开发一种通风强化潜流人工湿地构建技术和池塘水质在线监测和养殖安全保障系统。主要热点难点问题（1）池塘异位生态净化设施吸收模型与结构构建。池塘异位净化设施主要包括潜流式人工湿地、生态沟渠，以及具有微生物和植物吸收功能净化装置等，具有高效净化功能，但工程造价较高。需要在对生态设施多元生物吸收物质与能量转换模型研究技术上，优化设施或装置结构，提高工程化效果，降低设施系统造价。（2）海水养殖池塘生态工程化模式构建。海水池塘生态技术工程化水平相对淡水池塘比较低，需要研究微生物、植物、藻类设施强化与调控技术。在对虾高位池节水减排及系统模式方面，需要强化南方对虾高位池养殖水质调控能力，开发排放废水中固形物高效分离装置。（3）池塘底泥资源化利用技术开发。研究池塘底泥营养物质再利用技术，开发底泥高效收集与有机肥料加工技术，开发池塘底泥固化技术。同时，需要开发提高池塘养殖生产精准化、机械化水平高效装备。（4）池塘设施改造规范及标准化。针对正在推进全国性养殖池塘改造工程，需要制定并形成针对不同地域和主养品种，以及不同改造效果及投入水平改造标准和建设规范，形成符合工程经济性要求、具有生产或生态效能设施建设标准。科技前沿（1）养殖池塘生态模型构建技术。在研究池塘养殖系统物质与能量转换规律基础上，形成针对不同主养品种池塘养殖系统生态模型构建技术，为池塘养殖工程化系统构建与优化奠定理论与技术基础。（2）养殖池塘水质变化模型构建。研究养殖池塘水体不同水层、断面在环境条件作用下水质、浮游植物变化规律，构建水质变化预判模型，为水质智能化监控奠定技术基础。（3）主养品种饲喂策略与控制技术。研究主养品种在不同环境和水质胁迫条件下行为反应及摄食能力，建立饲喂策略，形成判断与控制技术。（4）池塘微藻群落调控技术。研究不同养殖方式下池塘微藻群落调控技术，保持有利于健康养殖环境微藻优势群落，提高水体初级生产力。发展趋势（1）工程化。利用生态工程技术是保证健康养殖水环境、节约养殖用水、控制养殖系统排放、修复养殖生态环境有效手段。通过池塘养殖生态工程技术运用，提高池塘生态系统人为调控能力和设施系统建设效能。（2）精准化。精准化前提是对养殖生境精准判断，实现“测水”，其核心是精准化饲喂，降低对水质危害程度。系统性构建数字化生产控制与管理系统，以保障健康养殖过程及可追溯性。（3）机械化。随着养殖生产品质保障和社会劳动力水平不断提高，机械化是养殖生产发展不断需求。机械化更是养殖生境人工调控、保障健康养殖、资源节约和环境友好生产条件有效方式。（4）水循环利用。池塘养殖系统在用水与排放方面所造成社会成本已越来越受诟病，自然水域环境不断恶化对池塘养殖系统威胁也越来越严峻。池塘养殖系统实现水循环利用及无废水排放已成为越来越现实要求。3深水网箱设施国外主要研究进展近年来国外发展成就主要体现在：（1）网箱容积日趋大型化。挪威HDPE网箱现已发展到最大容积大到2万多m3,单个网箱产量可达250t，大大降低了单位体积水域养殖成本。（2）抗风浪能力增强。各国开发深海网箱抗风浪能力普遍达5〜10m以上，抗水流能力也均超过lm/s；在抗变形方面，美国SeaStation网箱在流速大于lm/s水流中，其有效容积率仍可保持在90%以上。（3）新材料、新技术广泛应用。在结构上采用了HDPE、轻型高强度铝合金和特制不锈钢等新材料，并采取了各种抗腐蚀、抗老化技术和高效无毒防污损技术，如日本钢质网箱采用多层材料包覆技术，避免腐蚀，极大地改善了网箱整体结构强度，使网箱使用寿命得以成倍延长。（4）运用系统工程方法注重环境保护。将网箱及其所处环境作为一个系统进行研究，结合计算机模拟技术进行模拟分析，融入环保理念，尽量减少网箱养殖对环境污染和影响。（5）大力发展网箱配套装置和技术。已成功开发了各类多功能工作船、各种自动监测仪器、自动喂饲系统及其它系列相关配套设备，形成了完整配套工业及成熟深海网箱养殖运作管理模式［6］。最新研究成果还包括：（1）一种新型自推进式水下养殖网箱。该网箱可以在水中实现自由沉浮、移动［7］。（2）纯氧注入系统。该系统非常适应于在极端炎热期，可以避免鱼大量死亡，具有很高经济性［8］。（3）网箱系缆最大张力研究。结论认为海流速度超过1?m/s地方不适合选作养殖场址，除非有技术设备用来克服严重网箱体积变形；远海网箱养殖理想水深范围在30-50m之间［9］。国内最新研究进展概要研究成果方面：通过技术引进、消化吸收和自主创新，成功研制出抗风浪金属网箱，并实现国产化生产；形成了红鳍东方鲀离岸网箱高效养殖生产模式。建立了拥有6条国际先进PE管材生产线和完备网箱系统配件产品、网箱制作与安装设备离岸网箱设施与装备制造基地，生产HDPE离岸深水网箱产品抗风浪能力可达10〜12级，年生产能力在800台套以上。研制出深水网箱养殖远程多路自动投饵系统，可实现手动、自动、远程三种控制模式，完全满足深水网箱集群养殖要求。我国台湾以海上养鱼平台为基地海洋牧场主要由苗种繁育、渔场生态环境改善与资源修复、苗种增值放流、养殖科研与管理、养殖环境监测、病害防控等结合管理型渔业。在平台周围投放人工鱼礁、藻礁，强化海洋牧业化养鱼生态循环功能；通过人工鱼礁对海洋鱼类产生聚集效果，消化网箱养殖残余饲料及排泄物，最大限度地减小网箱养殖对海洋生态环境影响。同时利用大型鱼礁作为网箱锚，减少网箱锚碇系统投资。技术研究方面：黄滨等［10］设计了一种泵压式网箱沉浮方法和控制装置，从根本上改变了升降式网箱在日常生产中因浮管进水导致浮力不足问题，进而实现升降式网箱可远程遥控自动升降。张小康等［11］提出了一种采用多波束水声换能器（8波束）分区扫描深水网箱对网箱中鱼群分布状态进行实时监测新方法，通过无线数据传输在岸站能实时监测到深水网箱内鱼群分布和网衣状态。汤涛林等［12］采用多波束水声换能器分区扫描技术，设计了一套运用于深水网箱鱼群活动状态实时监测系统，使网箱养殖者能在海水能见度较低时实现对鱼群实时监测，掌握深水网箱中鱼群生存状况。国内外比较分析与国内研究现状相比，国外研发特征主要体现在：（1）强化科技投入，促进技术不断进步和产业发展。（2）小网箱改为大网箱，近岸网箱发展为离岸网箱，网箱规格放大，改善了养殖环境，提高了劳动生产率。（3）开发高能量饲料和自动投饵控制系统，营养配合饲料和先进投饵技术使饲料转化率达到1：1,新开发高能量饲料和可控投饵系统使饵料转化率达到0.7：1。（4）借助互联网技术，把养殖场、育苗场、加工厂、饲料厂和市场、金融部门联结在一起，加快信息传递速度，实现远距离监控。（5）生物量控制。应用红外线监测和立体照相等技术，控制鱼类密度，使网箱内鱼总量常年维持在一定水平。主要热点难点问题（1）网箱装备结构尚未定型。网箱装备结构定型对产业发展具有重要意义，因为相关配套设施如投饵机、网衣清洗机、换网机械、鱼类起捕装置等需要围绕网箱型式进行研发。国外已基本形成了特有几种网箱类型。我国推广网箱主要是挪威HDPE网箱和日本浮绳式网箱，约占深水网箱总数量90%以上。然而，这两类网箱均属于重力式网箱，依靠配重维持有效养殖体积，而且受配套技术限制，多数没有升降功能，因此不能很好适应我国、尤其是东海区浪高流急、台风频发海域；网箱多数布置于15m以内浅海域，距离真正深水网箱养殖还有差距。（2）网箱抗风浪、抗流性能及结构安全研究理论仍有差距。从国外引进网箱在没有得到充分理论和试验论证前提下就大范围推广，缺少研究基础，试验技术和科学理论都比较匮乏。虽然近几年我国在网箱抗风浪和抗流性能研究方面取得了长足进步，目前已基本突破各类网箱结构模型试验技术，实现了HDPE网箱数值模拟技术，但在其它型式网箱数值模拟理论研究方面仍比较落后。（3）新型专用网箱材料技术仍未突破。我国沿海多数海域浪高流急，应用最广HDPE网箱和浮绳式网箱并不太适合我国海况特征，新型网箱结构和网箱材料尚待研发。我国钢质网箱用钢材防腐蚀技术常采用喷铝或喷锌结合环氧漆涂抹技术，防腐性能有限。（4）配套设施与技术研究落后。网箱装备发展在很大程度上依赖于配套设施强力支持，否则网箱装备无法推广应用。国外在网箱养殖产业发展过程中，其基本解决模式有两种：一是网箱装备生产企业同时开展配套设施研发；另一种是网箱装备生产企业与配套设施生产企业联合。国内受产业基础限制，已有网箱制造公司并没有过多涉及配套设施产品研发，也未能找到合适配套设施合作企业。科技前沿（1）网箱养殖状况监测与评价技术。网箱养殖生产过程中，需要了解养殖品种生长、摄食状况，对网箱箱形保持状况、网衣破损情况进行准确检测与评价，需要研发对应装备技术，如摄像判别技术、声纳探测与判别技术等，从而为养殖系统高效生产和安全管理提供基础技术。（2）网箱养殖环境生态调控与保障技术。大规模深水网箱养殖依然在加剧沿海海域富营养化，深水网箱养殖模式发展必须基于养殖海域生态化调控。需要研究养殖海域生态工程化控制模型及设施化控制技术，针对网箱养殖鱼类富营养物质排放和污染物向海底积累问题，利用鱼礁及流场控制、筏式养殖，促进养殖海域生态系统水平提高。（3）深海养殖平台技术。海水养殖业最终要远离岸基，向深海发展。发展深海养殖，对应海洋性气候变化和恶劣海况，养殖设施系统性能需要加强，需要研究深海养殖基站构建技术，包括具有现代海洋工程水平固定式和移动式养殖平台及完整系统配套技术。发展趋势（1）养殖设施系统大型化。规模化生产是深水网箱养殖发展必由之路，大型化则是规模化生产为提高生产效率对设施装备必然要求。国外先进网箱养殖生产系统，网箱设施大型化已达到相当规模。随着我国深水网箱产业发展，产业生产规模不断扩大，大型网箱养殖设施及配套系统将成为产业发展之必须。（2）养殖环境生态化。普通网箱养殖产业生产与发展已受到制约，深水网箱问题会随着产业规模扩大而显现，增强网箱养殖设施系统对环境生态调控功能，将成为结合渔业资源修复系统工程，并对消减近海海域富营养化发挥积极作用。（3）养殖地域向外海发展。当海洋自然生产力不能满足人类增长与发展需要，海洋生产力必然由“狩猎文明”—海洋捕捞，向“农耕文明”—海洋养殖转移。海洋养殖主要领域在广阔外海，网箱养殖是海洋养殖主要单元，网箱养殖设施系统需要具有向外海发展能力。人工鱼礁国外主要研究进展(1)礁体构筑材料：钢制鱼礁底栖生物附着率比混凝土和PVC均高出1/3左右，PVC鱼礁附着率比混凝土礁略高5%；煤灰材料鱼礁对鱼类诱集效果以及底栖生物附着率与混凝土材料鱼礁大致相同。(2)礁体结构：生物因素对礁体设计起到关键作用，因此在礁体设计过程中应当充分考虑礁体复杂性，也应当考虑礁体型状所引起水流改变。通过研究鱼类行为学与礁体相互关系，认为鱼礁构造越复杂，其诱集鱼类种数和生物量越多［13］。国内研究进展概要近几年，国内渔业资源修复工程技术发展重点在人工渔礁应用研究方面，主要包括：(1)不同结构模型渔礁诱集效果［14］；(2)根据波流动力学理论对四方台型人工渔礁礁体设计及稳定性研究［15］；(3)人工渔礁承载能力［16］；(4)考虑空间几何要素制定人工鱼礁优化组合方案、配置规模大小及礁区整体布局模式［13］；(5)人工鱼礁材料，利用火电厂粉煤灰和碱厂碱渣代替水泥制作人工鱼礁［13］；(6)人工渔礁生物附着效果［17］；(7)人工渔礁海域生态环境变化［18］。国内外比较分析相对于其它发达国家而言，尤其是相对日本、美国等发达国家，我国还缺乏系统、全面人工鱼礁研究，人工鱼礁礁体优化设计等很多问题急待解决。如在礁体结构方面，国外如日本结合流体力学进行礁体设计；与国外相比，国内对人工鱼礁水动力数值模拟研究，尤其是定量研究较少。在礁体材料方面，相对于国外人工鱼礁材料多样性，国内投放鱼礁多用钢筋混凝土制作。国外在礁体设计中，充分考虑到附着生物和鱼类行为学原理，并在理论上做了较深探讨，国内则处于起步阶段。主要热点难点问题(1)人工渔礁工程改善海洋生态环境机理探讨；(2)人工渔礁工程增殖渔业资源机理探讨；(3)单体人工渔礁规模对上升流规模和涡动域范围影响；(4)制造人工渔礁时适当掺杂对其性能影响；(5)人工鱼礁成本问题，包括礁体水动力性能、稳定性、制造成本；(6)如何判定所需礁体大小。科技前沿（1）礁体结构：普通鱼礁、大型鱼礁结构形式；鱼礁集鱼机理，以及鱼礁结构形式在不同潮流速度下对不同底质冲刷下陷流体关系，优化鱼礁结构形式。（2）礁体材料：废弃物制作鱼礁材料可行性；经济可靠鱼礁材料开发。（3）人工鱼礁增殖效能评价模型：建立人工鱼礁增殖效能评价模型，科学规划人工鱼礁投放与管理。（4）人工鱼礁工程学与生态关系学系统：利用工程结构、海洋动力学、海洋环境、流体力学、材料结构力学等工程学与鱼类行为学、海洋生物学等海洋生态关系学进行系统研究，建立人工鱼礁理论体系。（5）“人工鱼礁－沉式网箱”生态复合系统：针对大型网箱养殖，结合人工鱼礁生态修复工程进行生态复合系统工程化研究；利用人工鱼礁、藻礁对海洋鱼类聚集效果，消化网箱养殖残余饲料以及排泄物，构建海洋生态健康养殖新模式。发展趋势（1）鱼礁材料应多样化。为了降低人工鱼礁成本，应在造礁材料选用上挖掘潜力。除了目前常用混凝土材料外，应多考虑利用某些废旧材料，如煤废料、废旧船只、废旧轮胎等作为人工鱼礁。（2）鱼礁设计多功能化。例如海藻礁与养殖礁相结合，沉鱼礁与浮鱼礁相结合，保护型鱼礁和增殖型鱼礁相结合等。（3）鱼礁附着生物多量化。附着生物生产力程度得到提高，鱼礁表面生物覆盖率和生物附着量将会显著增加。（4）人工鱼礁增殖效果监测技术及评估将进一步得到优化。（5）人工鱼礁选址方法更完善、更科学。（待续）渔船捕捞装备国外主要研究进展（1）发展大型渔船。200海里专属经济区划分，传统渔场发生变更，更远渔场要求加大渔船主尺度。一些海洋渔业发达国大力发展大型、乃至超大型远洋渔船。如荷兰超大型尾滑道拖网渔船，船长达140m,鱼舱容积达11320m3,冻结渔获物达3000日［19］。船长83.5米围网/中层拖网两用型渔船，用于捕捞并加工鲱鱼，日生产能力愈200吨，加工剩余物可在船上生产成鱼粉和鱼油,船体设计兼顾了节油性能和良好适航性能［20］。此外，在超大型金枪鱼围网渔船方面也相继出现新船型，如90米长金枪鱼围网渔船［21］。（2）重视捕捞中、上层鱼类渔船发展。为捕捞中上层鱼类资源，渔业发达国家大力发展围网渔船与钓渔船，如挪威建造了60多米长围网渔船及45m长延绳钓渔船；冰岛建造71m长中层拖网渔船及41m长延绳钓兼拖网渔船。此外，在发展捕捞中、上层鱼类渔船同时，积极发展中、上层渔业加工业，如金枪鱼冷冻、加工技术及相应船上配套设备［19］。（3）新装备、新技术不断引进到渔船上应用。装备有全自动鱼类处理系统捕捞船（船长83.5米），鱼能被准确定位；去头吸内脏机精确有效地去除鱼头和鱼尾；鱼片机配有视觉系统，产能为300尾/分钟；鱼腹切割设备和刷洗系统。整条加工生产线无需操作人员，通过高度先进视觉系统进行监视；加工废料被送往船上鱼粉加工设备［22］。（4）玻璃钢渔船应用广泛。中、小型渔船广泛应用玻璃钢材质。近年各国玻璃钢渔船得到迅速发展，如日本玻璃钢渔船占日本渔船总量70%以上，并拥有了不少主尺度较大玻璃钢渔船。为防止渔船报废时污染，目前也有一些国家开始建造铝合金渔船，这也是渔船材质新动向［19］。国内发展简述（1）我国渔船船型正在改变以往拖网渔船单一模式，为适应渔场变化，已开始发展多种作业船型，如围、钓渔船。如我国第一艘现代化玻璃钢远洋金枪鱼延绳钓渔船，船长30m,球鼻艏，节能舵球，采用大直径、低转速高效率螺旋桨，提高了船舶耐波性［23］。国内最先进大型远洋金枪鱼围网船也已建造，该船船长约70m，设计舱容为1200t，干湿舱装鱼获不少于1100t/日，冷冻鱼获能力为300t［24］。（2）研发适于群众渔业标准化节能船型。其中，35.5m标准化钢质船型（主机功率225kW）选用新型低油耗柴油机、轴带发电机、导管桨等；有注重船体结构改造，如采用球鼻艏，安装柱龙骨等；保鲜设备一般均采用冻结装置，在助渔助航仪器上也得到改善，诸如彩色雷达、彩色声纳均得到较普遍使用［19］。20m多种作业船更适合近海作业要求。两种标准化船型首批建造八艘，已交付使用。(3)针对远洋渔业向深水区发展，有关研究机构研制出H8L1/R1型350kW大功率高速深水拖网起网绞机用于西非远洋深水拖网作业；开发深水拖网绞机能满足1000m深水拖网作业需要，起网速度达110m/min。针对远洋围网高效作业需要，近两年研制出远洋围网高效捕捞成套装备，包括落地式起网机、动力滑车、并列式双滚筒起网绞机、液压离合器泵站、液压集中操作遥控系统；在国内渔船中首次采用负载敏感调速技术，提高了系统设备操作协调性和自动化水平。(4)渔船玻璃钢化具有一定技术基础。从造船材料来看，我国渔船材料仍以钢质和木质为主，目前正在积极地发展玻璃钢渔船，并具有一定技术基础。玻璃钢机动渔船已有批量出口，其中包括为非洲建造多艘30.80m玻璃钢渔船。目前我国玻璃钢船艇年建造能力已达万艘。山东省已成为我国玻璃钢渔船重要生产基地。(5)渔具材料方面，主要开展了自增强聚乙烯单丝、系列渔用自增强聚乙烯网、绳及发光功能绳索新材料中试设备、工艺熟化、技术规范与产品标准以及应用示范研究，优化出特殊结构编结线、六角形网片、具有发光功能绳索等系列规格产品，具有良好市场推广应用前景和竞争力；最新研究是针对离岸深水网箱研制高性能聚乙烯网衣、绳索基体材料优选等。另外，对改性渔用乙纶单丝与普通渔用乙纶单丝进行了比较研究，前者断裂强度、结节强度均比后者有较明显提高［25］。(6)渔船推广使用风光互补发电技术。利用海上丰富风力资源，组成以风能为主、以太阳能为辅风光互补发电系统。初步试验结果表明，风能、太阳能设备在渔船上试验取得较好效果，受到渔民普遍欢迎，既节约了油耗，降低生产成本，又减少对环境污染，特别是可以大大地提高渔船出海安全性［26］。国内外比较分析纵观新世纪世界船舶技术发展及世界渔船发展趋势，对照我国渔船装备、技术现状，不难看出，两者存在相当差距。(1)远洋捕捞渔船陈旧、设备落后，捕捞效率差。我国大型拖网、金枪鱼围网、金枪鱼延绳钓等主要远洋捕捞渔业，主要是依靠引进国外二手渔船发展起来，普遍存在渔船船龄长、船舶性能下降、助渔仪器陈旧问题，给渔船作业性能正常发挥造成一定影响，制约了捕捞技术提高与发展。（2）远洋捕捞基本技术和信息积累较少，生态友好型捕捞技术研究和重视程度较弱。我国远洋渔业特别是大型拖网、金枪鱼围网、金枪鱼延绳钓渔业起步晚，其捕捞技术目前尚处于消化、吸收和自主创新过程中，对主要捕捞对象生活习性、洄游规律和中心渔场形成机制了解甚少，对开展生态友好捕捞技术意识较淡薄，面对全球环境变化、渔业资源波动、作业渔场变化等状况，缺乏有针对性应对措施。（3）渔具新材料研究滞后。国产渔具材料不能适应世界捕捞技术日益追求节能降耗、高效捕捞发展需求。目前大型远洋拖网和金枪鱼围网渔具材料主要依赖进口，每年需花费引进资金近千万美元。针对引进材料性能分析和渔具新材料国产化研发，目前尚缺乏必要项目支持。主要热点与难点问题（1）渔船节能产品开发与应用。渔业节能减排已成为行业发展热点问题。其中渔船节能减排又是渔业节能减排重点领域和难点问题。渔船船型优化、高效渔船动力装置、主机余热利用装置、节能型渔具渔法和捕捞装备等是渔船节能减排重点研究方向。渔船系统节能技术、节能产品有效集成是提高我国渔船能源利用率科学方法。（2）渔船标准化建设。针对我国主要作业渔船船型阻力特性、耐波性和操纵性数值分析与船型优化研究，构建渔船船型标准化设计数学模型，建立主要渔船船、机、桨、网具参数最优匹配数值分析数学模型。针对节能型渔具作业要求，开展捕捞装备性能优化和操控机械化、安全性研究，建立网具与捕捞装备参数匹配数学模型。（3）渔船玻璃钢化。围绕我国中小型主流渔船作业区域、作业方式需要，开展渔船玻璃钢结构设计与系统技术研究，建立玻璃钢中小型标准化渔船船型优化设计模型；完善渔船用玻璃钢材料特性、模具、制造成型工艺技术研究；完善中小型玻璃钢渔船设计建造规范。（4）远洋渔船装备国产化。研究开发大型金枪鱼围网与延伸钓远洋作业捕捞系统设备、大型拖网、围网与舷提网起网设备。开展现代通讯与水声技术集成应用研究和助渔仪器产品开发，研究以选择性捕捞、精准捕捞、节能性与安全性作业为主导方向助渔仪器、捕捞装备与数字信息系统关键技术研究。科技前沿（1）渔船油电混合动力技术。我国以拖网渔船船型为主，采用油电混合技术可以发挥比较大节能潜力。针对适应渔船变工况特性混合动力驱动方式、混合动力转换与联合输出控制、电力蓄能与充放电、设备经济性等方面是渔船油电混合动力关键技术和重要科学问题。（2）大型拖网、围网起网设备。针对大型变水层拖网、围网渔船高效捕捞作业，需要配置高效起放网、理网和渔获物起捕成套自动化装备。电液一体化控制技术关系到捕捞系统设备操作与运行协调性问题，起放网设备自动化功能与渔具渔法参数优化匹配是实现大型拖网、围网高效捕捞共性关键技术。（3）大型延绳钓作业设备。针对作业方式功能装备及其自动化是技术关键，需要研制配置起钓干绳、支线起钓设备，输送干绳和存储干绳辅助设备，自动装饵和抛绳放绳设备，以及操作协调这些设备自动运行控制系统。（4）金枪鱼围网技术。开展系统性研究，包括研究适合作业渔具渔法；具有快速性、操纵性好船型，优化船、机、桨匹配；研究开发针对金枪鱼探测海鸟雷达、GPS功能无线电示位标以及利用水声技术大功率远距离探鱼仪；研究开发高速多滚筒底纲绞机、动力滑车起网理网机、渔获物起捕设备、冷冻保鲜存储技术，以及捕捞成套设备自动控制系统。（5）海洋渔业精准捕捞技术。利用现代网具新材料、新工艺和信息技术，结合鱼类行为学开展选择性渔具渔法关键技术研究；利用现代水声技术、电子信息技术、卫星遥感与信号处理技术开发智能鱼群识别等相关助渔仪器；开展捕捞装备自动控制与选择性渔具和助渔仪器系统集成研究，建立精准捕捞监控参数自动控制模型。发展趋势（1）渔船节能技术应用将倍受重视。通过渔船船型优化、动力装置、余热利用制冷保鲜以及节能型渔具渔法等节能技术研究与产品开发应用，全面降低我国渔船能耗，提高渔船效率和经济性，同时提高我国渔船装备技术水平，实现海洋渔业产业技术升级。（2）渔船设计建造向标准化发展。开展渔船标准化技术研究，包括设计模型、船型、材料、建造工艺、装备技术和质量管理标准化。根据近海、大洋与过洋性渔业特点，设计建造满足作业需要以“安全、节能、经济、环保”为目标标准化渔船。（3）远洋捕捞渔船建造国产化。远洋渔业是我国强海战略发展需要，远洋渔船及其捕捞自动化装备技术国产化研究和产品开发是落实“利用好两种资源”有效保障，是提高我国海洋渔业国际竞争力和支撑远洋渔业实现强海战略重要技术基础。5.7分析与建议（1）以降低渔船能耗为目，开展渔业船舶工程系统节能技术与集成应用研究，重点研究主要作业渔船船型节能优化技术，构建标准化船型，设计渔船专用船型软件；开展船机桨优化匹配技术研究，提高不同作业船型、作业工况主机推进效率；开展主机余热再利用技术研究，开发余热制冷关键技术，提高能源利用率；开展船用机电产品、新能源利用等节能技术集成应用研究，解决高新节能技术应用于渔业共性技术问题，提高渔船节能系统水平；研究渔船节能标准化技术，构建节能型渔船设计规范。（2）建立研发基地。建立一批包括国家、省、地区级技术力量雄厚、人才密集渔船技术基地，进行渔船装备、技术研究开发。根据渔场资源状况，确定渔法及远洋渔船设计特点，研究适合船型、主机及推进系统产品。在当前发展FRP渔船工作中也有很多可替代研究：FRP船耐磨性增强问题，因弹性模量低而造成刚性较差问题，较大型FRP渔船结构设计、成型工艺以及如何降低FRP渔船建造成本等问题，都是推广中有待研究解决问题。针对鱼类对渔具逃逸行为反应规律，通过渔船、渔具、属具相互匹配关系研究，达到捕捞高效、低耗目。6水产品加工装备国外主要研究进展欧美等国家在水产品加工与流通方面具有相当高装备技术水平，主要体现在鱼、虾、贝类自动化处理机械和小包装制成品加工设备。德国BAADER公司是世界上最先进水产品加工设备生产企业之一。该公司2008年生产鱼片细刺切割、鱼片整理和分段一体机，鳕鱼片生产能力每分钟高达40片；其鲶鱼加工生产，从原条鱼开始到产出鱼片和鱼糜，形成了一整套生产流水线，生产过程中产生脚料可用鱼糜机加工利用［28］。加拿大Sunwell公司以开发浆冰设备而闻名，2006年为日本提供了世界上第一套船用低盐度深冷浆冰系统，液态深冷冰浆可为鱼获物提供快速冷却［29］。著名瑞典ArencoVMK公司2008年开发渔船用全自动鱼类处理系统能精确地去除鱼头和鱼尾，并采用真空系统抽空鱼内脏，开片、去皮操作全自动且可调节［30］。日本精于水产品加工设备研发，技术领先产品为模拟蟹肉加工机械和海苔加工机械等。国内研究进展概要（1）海参机械化加工装备研制成功。构建了海参前处理加工各项新工艺与总体加工流程，细化各加工环节，并对传统清洗模式、蒸煮方式进行了创新开发。以此为基础设计开发了国内第一条海参前处理生产线，实现了海参前处理加工生产机械化和连续化，提高了处理效率和品质。（2）贝类无损伤分级与活体包装技术获得推广应用。设计开发出一种新型贝类无损伤分级装备技术。其采用多段滚筒式分级方式，能适应不同规格蛤类清洗分级，破损率低，处理效率提高近30倍，解决了贝类加工产业化瓶颈问题。（3）鱼糜加工技术在鱿鱼、淡水鱼领域取得拓展。完成了冷冻鱼糜生产工序模块化设计研究，创新开发了冷冻鱼糜加工组合式生产工艺技术、多级回收系统、鱼糜加工温升抑制技术，提高了鱼糜加工装备适应性、鱼糜产品品质、得率和企业投入产出比，取得很好应用推广效果。（4）罗非鱼全下脚料无污染高值化利用技术与产品开发取得新进展。开发了多种市场前景广阔高值化产品，包括利用热熔-联合酶解制备鱼鳞、鱼皮胶原蛋白和胶原多肽，生物酶及冷气流超微粉碎生产鱼骨钙，定