海水养殖结课论文

海水养殖学结课论文——海水养殖环境调控方法初探------------------------------学院海洋科学专业******班学号*******姓名*******成绩指导教师：******报告提交时间：年月日2海水养殖环境调控方法初探摘要：本文主要介绍了我国海水养殖的现状，并从生物学、环境学及其他方面分析了海水养殖环境所面临的主要问题。同时介绍了一种以PLC为核心,利用计算机自动检测并控制养殖池塘中水的温度、溶解氧、pH值、水位等环境因子,使鱼类生长在最适宜的环境条件下,达到低成本、高效益工厂化养殖模式。最后对水产养殖环境生物修复的各个领域进行了简要综述，以期为我国海水养殖的可持续发展提供理论依据。关键词：海水养殖；环境；生物修复自20世纪80年代以来,对虾、贝类及浅海网箱养殖先后兴起,几乎遍及沿海所有可开发的滩涂和海湾,使我国成为世界养殖产量第一的水产大国。但近年来海水养殖业的迅速发展与海岸带的其他活动,如旅游、航运、捕捞等的矛盾日益突出。海水养殖本身需要清洁水源,其自身又是近岸水域的一个污染源。近海水域污染问题日益突出,不仅影响养殖业的发展,而且涉及到产品的质量、安全问题,如何改善海域环境以实现养殖业的持续发展成为亟待解决的问题。1.我国海水养殖现状1.1养殖规模和产量不断攀升近20年间全世界的水产总量一直保持低速持续增长,由上个世纪80年代初的9000万t左右增长到2001年的13021万t,中国的水产品产量一直保持高速增长势头,2001年达到4285万t,其中海水养殖总产量1131.5万t(FAO2001年年报数),占世界的水产品产量的32.46%,是位于世界第二位的秘鲁的5.3倍,这也是中国历史上的最高年产量,尤其是养殖产量已占到世界养殖总产量的70%以上,是世界上唯一一个养殖产量超过捕捞产量的国家。1.2“南虾北鱼”优势品种的基本养殖格局南方对虾养殖保持着较好的发展势头,广东、广西、海南的斑节对虾和南美白对虾的养殖都已形成规模,成为当地水产养殖的支柱产业之一。北方地区大菱鲆、牙鲆等优势海水鱼类的养殖面积不断增加,形成了我国“南虾北鱼”的养殖基本格局。与此同时,石斑鱼、军曹鱼和大黄鱼也是南方地区的优势养殖品种。随着海参苗种生产和养殖生产技术的不断完善,海参养殖已经成为北方沿海海水养殖的新热点。1.3养殖模式多样化、集约化3除传统的滩涂养殖、浅海养殖外,养殖领域进一步拓宽,深水抗风浪网箱养殖发展迅速,2003年福建、广东、浙江分别新增了280、224、161只;山东、辽宁等北方地区分别新增了110、40只。陆上的工厂化养殖面积也不断增加,仅山东省2003年海水鱼工厂化养殖面积已达到260万2m,比2002年增加了60万2m。科研和生产单位还创造了鱼、虾、蟹、贝、藻类的混养、轮养和梯级养殖模式,立体开发、利用水体。1.4养殖品种多样化过去海水养殖以贝、藻类为主,品种结构很单调,现在是从贝藻类养殖为主向虾蟹类、鱼类和海珍品养殖全面发展。一些国外优良养殖品种如南美白对虾、罗非鱼、大菱鲆、虾夷扇贝等成功引进,形成了经济优势,仅南美白对虾一个品种现在的产量就有73万t(海水33万t、淡水40万t),占我国养殖虾类总产量的50%以上,有力地推动了我国水产养殖业的发展。另外,观赏鱼养殖近年也蓬勃兴起,养殖规模不断扩大,成为水产养殖一个新的增长点。总体来讲,我国是一个渔业大国,在世界渔业中占有重要位置,但目前的养殖、捕捞水平还不是世界领先水平,从渔业大国向渔业强国迈进,是我们努力的方向。我国对水产品的需求量会继续增大,需立足于水产养殖自给,国内外消费者对水产品安全也提出了更高要求,整个养殖业应积极调整产业结构、养殖模式等以适应新形势。2.海水养殖环境面临的主要问题2.1生物学方面的问题2.1.1种质退化种质退化,即主要养殖种类在繁育过程中因长期近亲交配、逆向选择,加上养殖环境恶化等原因,出现了生长缓慢、肉质变劣、抗病能力下降以及性成熟提早等种质退化的现象。关于种质退化的原因,综合起来如下:(1)自然群体种质资源的破坏,水域污染和人为的过度捕捞都是造成自然种质资源破坏的因素;(2)养殖环境的恶化,主要是养殖产业的自身污染以及这种污染的累积效应;(3)养殖亲体数量少、质量差以及提前产卵;(4)养殖模式与防病措施不当,如长期的单一高密度养殖,往往会诱发养殖种类的高度一致性,对外来干扰和病害的爆发性流行缺乏抵抗力等。因此,对于种质退化的防止,我们应该据此提出相应的对策,如保护自然资源、改善养殖水环境、提高养殖管理水平等。但由于水产养殖种质退化的实质是遗传多样性的丧失,所以从根本上说,防止养殖种类的种质退化,应该是加强对种质资4源和遗传育种方面的研究。目前,国内外对这方面开展的研究还远远不够,甚至是很少,因而未来的研究重点应侧重于这方面。这无论是理论上还是实践上意义都是非常重大的。2.1.2病害泛滥实践经验已证明,集约化生产容易导致养殖生物病害的发生。不但鱼虾类、贝类,甚至海带、紫菜、裙带菜等藻类由于养殖密度过大,也将导致病害和死亡。有资料表明,中国1999年水产养殖由于病害给渔业造成的损失超过20美亿元,其中海水养殖更为严重,经济损失约12.5亿美元。因此,水产养殖中的病害已成为水产养殖业健康发展的巨大障碍,如何使养殖生产步入健康发展的道路,已经成为大家共同关心的问题。关于疾病发生的原因,许多研究者认为引起病害的发生是多种因素相互作用的结果,其中主要有病原体的侵入(病毒、细菌、真菌、寄生虫、共栖原生动物等);也有环境条件的影响(溶解氧、水温、盐度、pH、有毒有害物、环境污染等);还有养殖自身的管理欠妥(池塘清淤消毒、水体交换、饵料质量与投喂量、放养品种与密度、养殖者的技术与操作水平、药物、途中运输等)。2.2环境学方面的问题2.2.1营养物的污染水产养殖过程中的污染物主要就是残饵、粪便和排泄物中所含的营养物质即N、P,还有悬浮颗粒物及有机物。许多研究表明水产养殖外排水对邻近水域营养物的负载在逐年增大,排出的N、P营养物质成为水体富营养化的污染源。FungeSmith等曾对精养虾池中的物质平衡做过研究,发现在养殖过程中只有10%的N和7%的P被利用,其他都以各种形式进入环境;这些研究表明水产养殖对自身水体及邻近水体的污染相当大。有人曾做过统计,意外发现我国沿海赤潮发生的规律与虾养殖产量有较好的正相关关系,而与全国废水排放量却没有相关关系。2.2.2药物污染长期以来由于药物的施放及残留,在杀灭病虫害的同时,也使水中的浮游生物和有益菌、虫受到抑制、杀伤及致死。微生物、单细胞藻类等具有抑制细菌繁殖的作用,有益微生物群落有助于提高对虾抗病能力。因此不加选择地使用消毒剂、抗生素会造成微生态严重失衡。为了防病多种药物大剂量重复使用,结果使细菌发生基因突变或转移,使部分病原生物产生抗药性。对于一些低浓度或性质稳定药物的残留,可能会在一些水生生物体内产生累积并通过食物链放大,对整个水体5的生态系统乃至人体造成危害,但目前缺少这方面的相关资料。我国对药物代谢动力学内容研究几乎是空白,严重影响了药物的安全、合理、有效使用。2.2.3底泥富营养几乎所有的研究都表明,水产养殖底泥中C、N、P的含量和耗氧量比周围水体沉积物中的含量要明显高出很多,而且底泥中经常可见残饵。这说明水产养殖改变了底质的运输和沉积方式及溶氧状态。据报道,在荷兰舍尔达河口贻贝滩上每年沉积30cm的淤泥。残饵和排泄物在底质堆积,促使了微生物活动的加强,也加速了营养盐的再生。同时在养殖过程中死亡的生物体沉降分解增加了底质氧的消耗,在缺氧条件下加速了脱氮和硫还原反应,产生SH2和3NH等有毒物质。大量调查还表明,只有几种硫氧细菌可以生活在SH2的环境中,因此含有大量有机物分解的水域很快会形成无生物区。2.3其他方面的问题例如鱼虾配合饵料的加工水平低,质量不稳定,在水中的稳定性差,对环境的污染严重,活饵料的批量培养尚有一定困难,生物饵料供应比较紧张,一些暖水性和暖温性鱼类在北方自然海区越冬困难等。3.工厂化水产养殖中的水体参数监测和控制工厂化水产养殖主要内容是建立一个水体循环的封闭养殖工厂，通过一系列的生物和物理手段对养殖水体进行监测和控制，创造出最适宜鱼类生长的水体环境。实现工厂化养殖关键是水体循环处理和控制系统，即控制水体温度，浊度，pH，氨氮，COD，BOD，DO等具有重要意义的水质参数。也只有准确掌握这些参数，才能及时发现养殖过程中出现的问题，并对养殖环境加以调控。监控系统以PLC为核心,利用计算机自动检测和控制养殖池塘中水的温度、溶解氧、pH值、水位等环境因子,使鱼类生长在最适宜的环境条件下,实现水体活性循环、自动投饵、科学养殖、自动排污等功能,达到低成本、高效益工厂化养殖模式。基于养殖要求的可靠性和行业的特殊性,采用PLC的A/D口对现场被控参数进行检测转换、D/A输出口对相关对象进行控制以及通过采集输入和输出点的信号来监控外围设备等;现场监控计算机作为上位机监控养殖池塘的实时环境因子的参数,以及数据处理和报表输出等,远程管理计算机根据需要监视养殖池塘现场的参数,这样就由PLC组成现场监控单元,现场监控计算机作为现场监控的上位机,远程管理计算机作为远程监视池塘现场的计算机,组成完整的水环境因子计算机6监控系统,系统结构如图1所示。此系统采用了分散控制、集中管理、远程监视的管理模式,以PLC为核心的监控单元不仅能够独立对一个池塘进行监控,又缩短了传感器和执行机构与监控单元之间的距离,即使一个池塘的监控单元发生故障也不影响其他池塘监控单元的正常工作。因此,如何建立水产养殖环境的自动监控系统,将养殖环境控制在最佳状态,实现污水的零排放,必将是以后工厂化养殖的发展方向。4.养殖环境生态修复研究进展生态修复按施加修复作用的位置可分为原位生态修复(In-situ),或将污染物集中起来进行处理的异位生态修复(Ex-situ)。前者主要用于水域、耕地的环境恢复,后者主要用于工业和生活废水的处理。按照生态修复的手段,养殖环境生态修复技术主要包括三类,即物理修复、化学修复和生物修复。74.1物理修复物理修复是指利用各种材料或机械对养殖环境施加物理作用,从而达到环境改善的目的,这也是最传统的生态修复技术。我国古代的劳动人民很早就利用底泥疏浚来改善池塘环境,常用的物理修复技术还有换水、曝气、筛网、泼撒沸石粉和麦饭石粉等吸附有毒有害物质,在污染底泥上放置覆盖物,使其与水体隔离,防止底泥污染物向水体迁移的掩蔽法等。4.2化学修复化学修复是利用化学制剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应,使污染物从养殖环境中分离或降解转化成无毒、无害的化学形态。在水产养殖业中已广泛应用的多数水质改良剂、水质消毒剂就是基于这个原理。吴垠采用二氧化氯收到了良好的效果,2ClO具有良好的水质净化效果,能够增加水环境中的溶氧及减低化学耗氧量和氨氮值,减少水体富营养化,2ClO还能有效地预防水产养殖中传染性疾病的发生和流行。最近出现了杀藻剂,以减灭爆发的藻类。但化学修复剂容易产生有害的次生产物,使得水生态系统健康状况更加恶化,也易引起水产品品质的退化。4.3生物修复生物修复(Bioremediation)指利用各种生物(包括植物、动物和微生物)的特性,吸收、降解、转化环境中的污染物,使受污染的环境得到改善的治理技术。它是目前最具发展前景的水体修复技术,是20世纪环境科技发展最快的高新技术领域之一。与传统的物理和化学修复相比,它有费用低、耗时短、净化彻底、不易产生二次污染、不危害养殖功能、不破坏生态平衡等诸多优点。4.3.1微生物修复这是研究最早也是目前最主要的生物修复方法。其原理是在有氧或无氧的条件下,微生物将有机物或其他污染物进行分解并释放氮、磷等营养盐。由于微生物生命周期短、繁殖快,降解有机物的速度要比其他生物快上万倍。另外微生物可通过其分泌物或代谢产物影响水体中的藻相。研究表明,微生物具有杀藻、抑藻和有效降低藻毒作用。可以用于生物修复的微生物有很多,包括细菌、真菌及原生动物三大类,已经在水产养殖中得以应用的常见