高扬 兴庆区农业农村和水务局 研究员
2022年8月23日
1、圈养缘由及工作原理
当前养殖池塘普遍采用的高密度放养、大量投饲精养方式，不可避免会面临氮、磷大量积累问题。由于磷无毒，磷堆积于池塘不会对养殖对象产生直接的毒害作用，因而在池塘内环境治理中，磷并不是治理的主要对象。氮素则不同，由于氨氮、亚硝态氮等对养殖对象有强毒副作用，其浓度过高时会引发养殖对象中毒或免疫力低下或诱发疾病等，因此，有害氮素成为池塘内环境治理的重点。
占池塘氮素来源70%-90%的饲料，其氮素利用率普遍很低，通常养殖对象仅能吸收利用20%-25%的饲料蛋白，饲料中剩余的氮化合物以残饵、粪便及其分解物以及养殖对象代谢物等形式进入养殖环境。大量投饲导致过度积累的氮素，又随养殖尾水排放到河流、湖泊，引起接纳水体富营养化进程加快，进而造成水环境劣化和水生生物多样性等发生结构性改变。所以，减少和转化精养池塘有害氮素，关乎淡水生态环境健康。
目前，应对精养池塘有害氮素的方法可归纳为原位修复和异位修复两大类。原位修复技术主要有增氧、底泥清除、生物浮床、微生态制剂、生物絮团和滤食性鱼类转化等；异位修复技术主要有人工湿地、渔-农复合种养、生态沟渠等。上述修复技术虽然可以一定程度削减池塘水体或底泥已经堆积的氮素，但并不能从根本上减少池塘氮污染来源——残饵、粪便及养殖对象氮代谢产物。散养于池塘的水产动物，整个池塘都是其排泄场所，目前还没有办法及时收集和清除遍布于整个池塘的残饵、粪便及氮代谢产物。所以，要想从根本上治理有害氮素污染，需要从养殖模式上加以革新。
基于上述分析，华中农业大学的研究团队本着“时时打扫卫生”的理念于2016年提出了圈养模式（图1）。池塘圈养属于设施渔业，主要包含圈养桶、增氧及捕捞等支持设备、集排污设备、圈养平台和尾水处理设备等养殖装备，并采用一定的技术措施提升圈养池塘水体自净能力。
池塘圈养的工作原理是：将养殖对象圈在圈养桶内饲养，残饵、粪便等固形废弃物自然下沉聚集于圈养桶下方锥部排污管口附近，每天定时开启排污水泵，抽排残饵、粪便等固形废弃物至尾水分离塔，沉淀分离后的固形废弃物可用于制作有机肥等资源化再利用，去除固形废弃物的上清液再经人工湿地脱氮除磷处理后，回原池重复使用；养殖对象的尿液等代谢废物，则需依靠池塘水体自净能力加以净化。池塘养殖由散养模式转变为圈养模式后，可实现清水养殖，养殖水环境得到根本改善，因而病害和用药量大幅减少，养殖产品品质得以提升。在圈养容量合理、圈养池塘水体自净能力强化提升前提下，可实现圈养池塘养殖尾水零排放。
2、圈养系统构成
（1）养殖、捕捞系统由圈养桶上部圆柱体组成，有效水深约1.7米，有效养殖水体约20m3。无死角，避免了养殖鱼类扎堆、局部缺氧现象；内设固定式防逃网和活动式捕捞网隔等。需要分级或捕捞时，升起捕捞网隔即可便捷化起捕。通常两人即可完成捕捞，节约劳力成本显著。
（2）增氧、推水系统在圈养桶养殖系统底部，沿桶壁安装一圈微孔增氧管，采用空压机、罗茨鼓风机或纯氧机等进行微孔增氧。增氧产生的气泡在圈养系统内形成由四周向中央推送的水流，可将残饵、粪便等养殖废弃物推送到圈养系统中央部位，以利于其沉降、收集。根据需要，还可加装推水水泵，利用水流的冲击形成环流，不仅锻炼鱼类，而且便于收集残饵、粪便。
（3）集、排污系统由圈养桶下部锥形结构、尾水管道、吸污泵等构成。当残饵、粪便下沉至防逃网以下部位后，就没有鱼类的扰动了，很快便汇集到底部的出水口附近。当吸污泵开启，含残饵、粪便的污水(黑水)会首先被抽排出，进入尾水塔。由于残饵、粪便相对集中，抽排污水(黑水)的时间仅几分钟便可完成。抽排完污水(黑水)后，还需要继续抽排清水(非黑水状态的养殖尾水，含鱼类代谢产物)，清水直接抽排到圈养池塘中，靠池塘水体的自净能力去降解其中的有毒有害氮素。因为鱼类代谢产物为溶解态，如果不及时排出，氨氮等代谢产物在圈内形成堆积，会恶化圈内水质。由于圈养系统独特的集、排污结构，实现了清、污(黑水)分离，使养殖尾水的后续处理变得简便和彻底。
（4）固废分离、净化系统污水(黑水)入尾水分离塔后，在重力作用下，一定时间后固废便下沉到尾水塔下部锥形结构底部，方便收集、用于后续的资源化再利用。去除固废后的上清液，流入人工湿地，经微生物的脱氮、除磷处理后，再回流至池塘中重复利用，节约水资源。
（5）圈养池塘水体自净系统保持圈养池塘水体清洁至关重要。在圈养池塘中通过移植苦草、狐尾藻等沉水植物，以及布设生物刷等措施，强化池塘水体的自净能力。在养殖期间，应维持水体清洁，透明度保持在60厘米以上。清水养殖，不仅大幅减少养殖对象病害发生率，减少渔药使用量，而且大幅降低了养殖产品的泥腥味，提升了产品品质。
3、主要技术参数
圈养桶设置密度一般为4-6 个/亩；圈养桶为圆柱体，内径4米，高3.1米，有效养殖水深1.7米，有效养殖水体20m3；圈养池塘水体透明度养殖期间维持60厘米以上；单个圈养桶产量相当于散养池塘1亩产量；圈养池塘养殖容量一般为5-10吨/亩；池塘圈养的产量、效益相当于普通池塘产量、效益的5倍以上；单个圈养桶日耗电5-10千瓦时；病害发生率降低70%以上、鱼药使用量降低80%以上，药残更低，养殖产品土腥味基本去除、口感更佳。
4、节能减排效果
圈养系统能耗包括增氧系统能耗、循环水能耗、排污系统能耗和人工湿地曝气系统能耗四个方面，运行时间的长短随着养殖周期、天气等变化而改变，一般增氧系统在傍晚开启，次日上午7:00关闭，白天阴雨天开启，晴天溶氧充足可关闭；循环水系统每天抽水一次，每次3分钟，以及每次排污时冲水5分钟；排污系统在18:00-20:00之间进行抽污，每次抽污1小时，抽污第3-8分钟之间的黑色污水进入尾水分离泵，再经一晚上静置沉淀于次日上午8:00将上清液排出，进入人工湿地废水处理系统，经过微生物处理、曝气后回流池塘循环利用；沉淀分离、回收的残饵和粪便可进行生物肥发酵，资源化再利用。圈养系统平均每圈养每天消耗电能约5度；固形物排污率90%以上，实现了养殖尾水100%循环利用，残饵、粪便得到充分的资源化再利用。
5、经济和生态效益
（1）该模式极大地降低了饲料成本。饲料投喂范围仅限于养殖箱内，可根据养殖鱼类的吃食情况进行调整，避免了饲料的浪费，其养鱼成本比常规养鱼节约饲料成本15%～30%。
（2）有效地节省了人力成本。养殖管理方便，相比于传统土塘养殖，需要管理的水体面积大大减少，节约人力成本。
（3）减少渔药的使用。由于进行集约化精养，可准确判断鱼类疾病，而且减少了渔药作用的水体，可提高用药效果，从而减少渔药的投入。
（4）可提高养殖鱼类营养品质。该模式提倡清水养殖，鱼体没有接触到池塘底部淤泥，土腥味下降、口感好、营养丰富、无公害，广受消费者青睐。
池塘“零排放”圈养模式，节能又减排，具有很高的经济效益和生态效益，是一种值得推广和应用的绿色水产养殖新模式。