一种基于多营养级生态沟渠的综合水产养殖装置及方法
技术领域
本发明属水产养殖技术领域,更具体涉及一种生态渔业养殖装置,同时还涉及一种以生态沟渠为水处理单元的生态循环水养殖方法。
背景技术
池塘养殖是我国水产养殖业的主体,是渔业增效、渔民增收的重要基础,是农村发展、渔民致富的重要途径。但随着国家经济建设的快速发展,人民对优质水产品需求不断增长,当前池塘养殖的粗放生产方式已与社会发展需求、国际市场要求不相适宜。现行的池塘养殖模式多从追求产量和经济效益出发,以高消耗、高投入来换取高产出,导致池塘水体污染严重,生态环境恶化,水产品质量安全存在重大隐患,可持续发展面临严峻挑战。主要存在问题如下:
(一)水资源、能耗消耗过大
传统的池塘养殖是以不断消耗自然资源为代价的,具体表现为:一是对土地资源占有越来越大。近15年来,虽然我国的池塘养殖总产量增加了1146万t,但同时养殖面积也增加了近111万hm2;二是池塘养殖对水资源消耗越来越大。一般情况下,鱼类池塘养殖后期每7d左右需换水1次,每次换水率在20~30%左右,池塘水深按1m计,这样每亩池塘养殖年需水量约为4000m3;三是池塘养殖对生物资源、电能消耗越来越大。在传统的池塘混养模式中,常投以大量的草、有机肥、植物粉粕及低质量饲料,饲料利用率低,其结果产生大量养殖废物并导致池塘水质恶化,需要通过机械增氧或换水加以缓和,这样做既耗能源又耗水。
(二)物质能量不能得到充分利用,水污染加剧
饵料是养殖鱼类的物质基础,饵料费用一般占养殖鱼类总费用的50~60%,如何解决饵料利用率问题是养殖生产中的关键问题之一。目前较好的饵料系数为1.2左右,而较差的达到2以上。池塘养殖饲料中13%的蛋白质、8%的脂肪、40%的碳水化合物、17%的有机质和23%的干物质被鱼类作为代谢物排出,最终积累在养殖水体和池塘底泥中,使养殖水体变成了富营养废水。为了满足池塘养殖鱼类对水质和生态的要求,必须不断更换、排放养殖废水,造成淡水资源的大量浪费与可利用物资能量的流失。同时,未经处理而排放的养殖废水还会对池塘周边水生态环境造成严重影响。
(三)养殖环境与生态安全受损
传统的池塘养殖基本上都是开放型的,相关养殖废水排放标准还没有建立,养殖废水大量排放到周围环境中,对养殖周围环境造成了很大的压力。一方面,水产养殖自身废物污染日益严重,造成水环境恶化问题也日益突出,使养殖水产品的有毒有害物质和卫生指标难以达到标准及规定;另一方面,只注重高价值水生生物的开发,忽视了对水域生物多样性的保护,造成渔业水域生物种类日趋单一,生物多样性受到严重破坏,水域生态系统的自我调控、自我修复功能不断丧失,养殖水域的生态安全问题日益突出。
(四)水产品质量安全存在隐患
人们在盲目追求养殖产量的前提下,养殖密度过高,大量使用药物、添加剂,使养殖环境进一步恶化,养殖风险大大增加,水产品品质下降严重;高密度养殖使得水产品病害严重。一方面,日益频繁的病害使农户蒙受巨大经济损失;另一方面,由于缺少高效、低毒、针对性强的水产用药以及适合于大规模鱼群免疫接种的商品化疫苗,实际养殖生产中不规范、不科学的用药使药物残留问题成为困扰我国水产品出口创汇的一大瓶颈,成为威胁我国人民身体健康的一大隐患。
因此,健康生态养殖成为我国渔业生产发展亟待解决的重点问题之一。循环水养殖模式因具有节水、调控养殖环境、提高水产品质量等特点,得到了广泛应用。生态沟渠是近年来发展起来的一种有效污水处理技术,投资少、易维护、净化效果好、适用范围广,受到高度重视,目前国内外已有不少应用实例,取得了良好的环境效果。将生态沟渠整合到循环水养殖系统中作为水处理单元具有推广应用价值。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种基于多营养级生态沟渠的综合水产养殖装置,结构简单,养殖方便,显著提高了养殖产量,在实现鱼类优质高效健康养殖的同时,保护了水域环境,实现水资源与物质能量循环利用的池塘养殖复合装置。
本发明的另一个目的是在于提供了一种利用上述复合养殖装置的综合水产养殖方法,依照该方法能科学有效的利用该生态渔业养殖装置,保证高品质鱼类养殖的用水需求,实现较高的鱼类养殖密度,达到较高的鱼类成活率,并显著提高经济效益。
为了实现上述的目,本发明通过如下技术方案来实现:
一种基于多营养级生态沟渠的综合水产养殖装置,它由养殖池塘、滤食性鱼类养殖区(一级)、挺水植物净化区(二级)、沉水植物净化(复氧)区(三级)、挺水植物/鳝鱼混养区(四级)、联通涵管、滤水隔墙(第一滤水隔墙、第二滤水隔墙、第三滤水隔墙)、水泵、防逃网、挺水植物、沉水植物、多孔花砖、水泥板、自然坡、水泥砖墙、空心花砖、湿生植物、沙子、碎石、卵石组成,其特征在于:养殖池塘通过涵管与滤食性鱼类养殖区相连,滤食性鱼类养殖区通过第一滤水隔墙与挺水植物净化区相连,挺水植物净化区通过第二滤水隔墙与沉水植物净化(复氧)区相连,沉水植物净化(复氧)区末端设置第三滤水隔墙,隔墙内侧设置(布置)水泵,经水泵提升后入挺水植物/鳝鱼混养区,挺水植物/鳝鱼混养区出水回流入养殖池塘。整个系统装置经水泵一次提升后在压力作用下形成水体自循环。
所述养殖池塘呈长方形,南北走向,水深1.5~3.0m,主养名优鱼类,其所占比例为80~90%,配养鱼为滤食性鱼类,所占比例为10~20%。养殖池塘通过涵管与滤食性鱼类养殖区相连,涵管进水端设有防逃网。养殖池塘坡降为1:2,采用预制砼护坡,从池顶边沿至池底1m处采用多孔花砖,这样便于保留池壁的生态功能;
所述的滤食性鱼类养殖区水深1.5~3.0m,放养大规格(200g/尾以上)滤食性鱼类;
所述的挺水植物净化区水深0.1~0.6m,栽种水生经济植物,可选择生物量大,生长周期长的作物,水深根据植物生长高度和养殖对象需求适当调整;
所述的沉水植物净化(复氧)区水深0.5~1.0m,混栽多种沉水植物,可选择生长周期长、生物量大、对透明度要求低的沉水植物类型。多种沉水植物混栽是为了增加生物多样性,提高系统稳定性;
所述的滤食性鱼类养殖区、挺水植物净化区和沉水植物净化(复氧)区坡壁采用自然护坡,即先在坡壁上覆盖一层聚乙烯网片,然后在上面种草,这样既能保持坡壁原有的生态功能,又能防止坍塌;
所述的挺水植物/鳝鱼混养区水深0.2~0.4m,栽种水生经济植物,同时放养鳝鱼,达到对养殖水体和空间的进一步利用;
所述的第一滤水隔墙、第二滤水隔墙、第三滤水隔墙外围用空心花砖砌成,内部按水流方向依次填充沙子、碎石和卵石,基质表面栽种湿生植物。
所述的水生经济植物为:茭白、慈姑、荸荠、香莲其中的一种或任意组合;
所述的沉水植物为:狐尾藻、苦草、菹草、黄丝草其中的一种或任意组合;
所述的湿生植物为:菖蒲、鸢尾、美人蕉、花叶芦竹其中的一种或任意组合;
所述的水泵功率能满足系统最大循环水率的抽水量需求。
这种以水力传输为纽带,通过水流相互贯通,形成了封闭循环水池塘养殖复合系统。该模式将相对独立的种养单元有机结合,突破了传统的单一池塘养殖方式;系统利用不同生物间的共生互利关系,有效实现了物质能量的循环利用,既节约了水资源,又保护了环境,达到了健康高效养殖目的。
一种利用上述生态渔业养殖装置的综合水产养殖方法,其步骤是:
A.通过自流或水泵将周边可获取的且符合渔业水质标准(GB11607-89)的源水抽到养殖池塘中,使池塘水深达到鱼种放养和沟渠内水生经济植物、沉水植物栽种初期生长的需求。
B.采取高密度放养+轮捕轮放养殖模式,具体是在养殖池塘中一次性放足名优鱼种(为常规养殖密度的2~4倍),在养殖中后期定期捕捞,将达到上市规格的成鱼售出。高密度放养就是养殖密度为常规养殖的多倍,轮补轮放就是定期捕捞出上市规格成鱼后再根据捕捞情况适当补充幼鱼鱼种。
C.随着养殖季节的深入(水温逐渐升高,20~36℃)和沟渠内水生经济植物、沉水植物的生长,逐渐提升池塘水深(1.5~3.0m)。养殖过程中视池塘水质和名优鱼类生长需求,采用不同循环水率(1~10%)进行循环净化处理。循环时间控制在白天(8:00~17:00),这样既便于沟渠内生物充分利用养分,又便于沉水植物增氧(光合作用)。池塘水质主要包括满足鱼类生长要求的溶氧(≥3mg/L)、pH(6.5~8.5)、氨氮(≤4mg/L)、亚硝氮(≤0.2mg/L)等,名优鱼类生长要求是指满足鱼类正常摄食所需的环境条件,如溶氧(≥3mg/L)、温度(≤37℃)、pH(6.5~8.5)等。
D.在养殖池塘内布设叶轮式增氧机和耕水机(布设密度均为8~10亩/台),耕水机于养殖季节晴天白天开启(8:00至17:00),用于打破池塘的溶氧(0.1~17.0mg/L)或温度(20~36℃)分层;叶轮式增氧机用于池塘缺氧应急处理。
E.在滤食性鱼类养殖区内放养大规格(200g/尾以上)的鲢鳙,一次性放足鱼种(白鲢300~500尾/亩,花鲢100~150尾/亩),后期采取轮捕轮放的管理模式。于养殖中后期定期收获沟渠内的水生经济植物,将过多的沉水植物打捞出送入临近草鱼池塘用作饲料。滤食性鱼类养殖区通过涵管与养殖池塘相连。
F.由于渗漏和水分蒸发,养殖池塘水体会有部分损失。当养殖池塘水量不足时可将周遭符合渔业水质标准(GB11607-89)的源水补充到养殖池塘中。
所述的沉水植物为:狐尾藻、苦草、菹草、黄丝草其中的一种或任意组合;
所述的水生经济植物为:茭白、慈姑、荸荠、香莲其中的一种或任意组合;
所述的名优鱼类为:黄颡鱼、中华倒刺鲃、斑点叉尾鮰、加州鲈其中的一种;
所述的滤食性鱼类为:鲢、鳙。
本发明与现有技术相比的有益效果为:
1.水质净化单元为多营养级生态沟渠,系统不仅净化功能强,同时也能提高出水溶氧水平,回用水水质完全达到渔业水域水质标准;
2.多营养级生态沟渠综合利用了池塘养殖尾水中的有机碎屑和氮磷营养物,有效实现了物质能量的循环利用。生态沟渠在改善池塘水质同时也兼备生产价值,可显著提高产出率和增加经济效益;
3.实现养殖废水零排放,节约了水资源,符合国家可持续发展战略;
4.生态沟渠水生植物段还可以接纳养殖池塘底部清出的淤泥,水生植物能够吸收利用底泥中养分,种养有机结合,保护了环境;
5.系统工艺流程简单,造价成本低,运行管理方便,自然属性强。
附图说明
图1为一种基于多营养级生态沟渠的综合水产养殖装置结构示意图。
图2为联通涵管剖面,N表示尺寸线长省略。
图3为水泵剖面,N表示尺寸线长省略。
图4为滤食性鱼类养殖区、挺水植物净化区和沉水植物净化(复氧)区剖面,N表示尺寸线长省略。
图5为挺水植物/鳝鱼混养区剖面,N表示尺寸线长省略。
图6为第一滤水隔墙7a剖面。
1―养殖池塘、2―滤食性鱼类养殖区(一级)、3―挺水植物净化区(二级)、4―沉水植物净化(复氧)区(三级)、5―挺水植物/鳝鱼混养区(四级)、6―联通涵管、7―滤水隔墙(第一滤水隔墙7a、第二滤水隔墙7b、第三滤水隔墙7c)、8―水泵、9―防逃网、10―滤食性鱼类、11―挺水植物、12―沉水植物、13―多孔花砖、14―水泥板、15―自然坡、16―鳝鱼、17―水泥砖墙、18―空心花砖、19―湿生植物、20―沙子、21―碎石、22―卵石。
具体实施方式
实施例1:
一种基于多营养级生态沟渠的综合水产养殖装置,该装置由养殖池塘1、滤食性鱼类养殖区2(一级)、挺水植物净化区3(二级)、沉水植物净化(复氧)区4(三级)和挺水植物/鳝鱼混养区5(四级)组成。根据图1可知,其特征在于:养殖池塘1通过涵管6与滤食性鱼类养殖区2相连,滤食性鱼类养殖区2通过第一滤水隔墙7a与挺水植物净化区3相连,挺水植物净化区3通过第二滤水隔墙7b与沉水植物净化(复氧)区4相连,沉水植物净化(复氧)区4末端设置第三滤水隔墙7c,隔墙内侧设置(布置)水泵8,经水泵8提升后入挺水植物/鳝鱼混养区5,挺水植物/鳝鱼混养区5出水回流入养殖池塘1。
所述的养殖池塘1的面积为10850m2(175m长×62m宽),呈长方形,南北走向,水深1.5~3.0m。池塘坡壁采用预制砼护坡,从池顶边沿至池底1m处采用多孔花砖13护坡。养殖池塘1末端(与池塘内部水循环进水端相对)底部通过涵管6和滤食性鱼类养殖区2相连。
所述的滤食性鱼类养殖区2的面积为720m2(40m长×18m宽),水深1.5~2.5m。水深1.5~3.0m,放养大规格滤食性鱼类10;挺水植物净化区3水深0.1~0.6m,栽种水生经济植物11;沉水植物净化(复氧)区4水深0.5~1.0m,混栽多种(4-8种)沉水植物12;挺水植物/鳝鱼混养区5水深0.2~0.4m,栽种水生经济植物11,套养鳝鱼16。
所述的滤食性鱼类养殖区2、挺水植物净化区3和沉水植物净化(复氧)区4坡壁采用自然护坡,即先在坡壁上覆盖一层聚乙烯网片,然后在上面种草。
所述的第一滤水隔墙7a、第二滤水隔墙7b、第三滤水隔墙7c外围用空心花砖18砌成,内部按水流方向依次填充沙子20、碎石21和卵石22,基质表面栽种湿生植物(19)。
本实例的复合装置(图1)中养殖池塘1主要进行黄颡鱼养殖;生态沟渠依据养殖水体特征和不同水生生物的生态位需求设计成4级,各级间通过滤水隔墙彼此串联,起水质调节和净化作用;第一滤水隔墙7a、第二滤水隔墙7b、第三滤水隔墙7c一方面具有过滤截留作用,另一方面能阻止鱼类在各级沟渠间游窜;生态沟沉水植物段除水质净化作用外,还具有提高水体透明度,增加溶氧(光合作用)效果,从而改善水质。
挺水植物净化区3:面积为1440m2(80m长×18m宽),水深0.1~0.6m,栽种茭白和香莲11,栽种密度为8~10株/m2。沟渠水深根据植物生长高度和养殖对象要求适当调整(在养殖高峰期随植株长高和气温升高可适当提高水深)。
沉水植物净化(复氧)区4:面积为1440m2(55m长×18m宽),水深0.5~1.0m,混栽狐尾藻、苦草和菹草,栽种密度为15~20株/m2。沟渠水深根据植物生长高度和养殖对象要求适当调整(在养殖高峰期随植株长高和气温升高可适当提高水深)。
挺水植物/鳝鱼混养区5:面积为93m2(62m长×1.5m宽),水深0.2~0.4m,栽种慈姑,栽种密度为8~10株/m2,套养鳝鱼16,养殖密度为100~200g/m2。
所述的第一滤水隔墙7a、第二滤水隔墙7b、第三滤水隔墙7c建造于前三级沟渠间滤食性鱼类养殖区2、挺水植物净化区3、沉水植物净化(复氧)区4及抽水泵8外,起过滤拦截作用。第一滤水隔墙7a、第二滤水隔墙7b、第三滤水隔墙7c外围用空心花砖18砌成,内部按水流方向依次填充沙子20、碎石21和卵石22,基质表面栽种菖蒲19。
所述的生态沟渠挺水植物净化区3、沉水植物净化(复氧)区4、挺水植物/鳝鱼混养区5内填充泥土来源于养殖池塘1底部清出的淤泥。
此装置经过一系列实验证明利用该装置能保证高品质鱼类养殖用水需求,能实现较高的养殖密度,能达到较高的鱼类成活率,能综合提高经济效益。经过多营养级生态沟渠滤食性鱼类养殖区2、挺水植物净化区3、沉水植物净化(复氧)区4、挺水植物/鳝鱼混养区5和第一滤水隔墙7a、第二滤水隔墙7b、第三滤水隔墙7c的层层处理后,系统对TN、NH4 +-N、NO2 --N、TP和CODMn的去除率分别为24.1~38.2%、29.3~53.4%、23.7~41.8%、17.9~37.7%、和21.6~40.3%,出水溶氧达5mg/L以上。
在多年的养殖过程中,此系统养殖池塘水质达到了《无公害食品淡水养殖水质标准》,没有传染性鱼病发生,没有使用除生石灰外的任何其它渔用药物,养殖废水排放为零,节水效果明显,对周边环境没有影响。
实施例2:
一种利用上述生态渔业养殖装置的综合水产养殖方法,其步骤是:
A.通过自流或水泵将周边可获取的且符合渔业水质标准(GB11607-89)的源水抽到养殖池塘1中,使池塘水深达到鱼种放养和沟渠内水生经济植物、沉水植物栽种初期生长的需求。
B.采取高密度放养+轮捕轮放养殖模式,具体是在养殖池塘1中一次性放足黄颡鱼鱼种(放养密度为10000尾/亩,鱼种规格8~15g/尾),配养少量小规格(50g/尾以下)花白鲢(白鲢30尾/亩,花鲢10尾/亩)。在养殖中后期定期捕捞,将达到上市规格的成鱼售出。
C.随着养殖季节的深入(水温逐渐升高,20~34℃)和沟渠内水生经济植物11、沉水植物12的生长,逐渐提升池塘水深(1.5~2.5m)。养殖过程中视池塘水质和鱼类生长需求,采用不同循环水率(1~10%)进行循环净化处理。循环时间控制在白天(8:00~17:00)。
D.在养殖池塘1内布设2台叶轮式增氧机(功率3.0kW/台)和2台耕水机(40W/台),耕水机于养殖季节晴天白天开启(8:00至17:00);叶轮式增氧机于阴雨天凌晨开启,防止池塘溶氧过低导致鱼类浮头。
E.在滤食性鱼类养殖区2内放养大规格(200~400g/尾)的鲢鳙10,放养密度是白鲢300尾/亩,花鲢100尾/亩。后期采取轮捕轮放的管理模式。于养殖中后期(7月底至9月中旬)定期收获沟渠内的茭白11,将过多的狐尾藻12打捞出送入临近草鱼池塘用作饲料。
F.由于渗漏和水分蒸发,养殖池塘1水体会有部分损失。当池塘水量不足时可将周遭符合渔业水质标准(GB11607-89)的源水补充到养殖池塘1中。
所述的水生经济植物为:茭白、香莲;
所述的沉水植物为:狐尾藻、菹草、苦草。