一种仿生态集约化循环水养殖明暗嵌合温室系统的制作方法

本实用新型涉及水产养殖技术领域，具体涉及一种仿生态集约化循环水养殖明暗嵌合温室系统。

背景技术：

目前，温室水产养殖的主要形式为空间较为封闭的薄膜温室和框架温室，旨在摆脱传统露天养殖靠天吃饭，避免酷暑的过高温度、寒冬过低的温度和恶劣天气对养殖品种造成的危害，为养殖品种提供温度较为适宜和稳定的养殖环境。大多数温室养殖品种为水产养殖名贵品种，例如，对虾、鲥鱼、刀鱼、石斑鱼以及各种淡海水虾和蟹等。

大多数温室水产养殖模式为开放式养殖模式或半开放式养殖模式，由于缺乏水处理专用设施，水质和温度调节主要靠定期的大量换水实现的，养殖废水的排放不仅造成大量的水资源浪费，也构成了对环境资源的危害。尽管国内外学者研发出工厂化循环水养殖系统(RAS)和基于RAS结构的温室工厂化养殖系统，但是由于设备昂贵、运行成本高昂，加上反硝化功能不健全，造成硝酸盐富集，pH不稳定，需要大量换水维持系统正常运转，从而导致养殖成本较高，温室养殖门槛居高不下，多数设施形同虚设，难以得到推广。根据仿生态原理和集约化养殖工艺，建立环境友好、成本低廉、简单易行、稳定可靠的温室集约化仿生态养殖模式对我国水产养殖业可持续发展有着重要的意义。

实际上，在温室水产养殖系统中，养殖品种和水生生物需要完全不同的生态环境，尽管光照是影响水生生物生长和繁殖最重要的环境因子之一，但它们对光照强度和光照周期有着完全不同的需求。沉水植物、藻类和光合细菌需要充足的阳光满足其生长需求，然而，水生动物则不适于在光线较强的环境生活。

最新的研究表明，水生维管束植物适宜的光照范围为4x10³～6x10⁴lx，其中，多数沉水植物的光补偿点为26～137lx，可以在2～3米的水深呈现正生长，并且沉水植物的生长可以大大提高沉积物中根际及非根际微生物的活性及多样性，从而间接地提高微生物的水质净化能力；在水体底层的光合细菌包括光能自养菌和光能异养菌，在有光和缺氧的情况下，不仅能降解养殖污水中的有毒有害的无机和有机污染物，而且能通过改善水体环境，促进硅藻、绿藻等有益藻生长，打破有害的蓝藻一统天下的局面，促使水生态的生物多样性发展，综合性地起到水质净化的作用。总之，基于光照的水质净化作用可降解水中二氧化碳、氮化物、磷化物、硫化物和有机污染物等有害物质，生产氧气可增加水中的溶氧，对养殖水体起到重要的、可持续的水质净化和健康稳定的作用。

然而，大多数水产养殖动物喜爱较为阴暗的环境。例如，在光照强烈的养殖环境下，大多数鱼虾蟹等养殖品种潜入光线较弱的底层避光，在光线减弱的清晨、傍晚或夜晚则浮出水面或岸边摄食。光照强度对水生动物生长、发育及存活率的影响因种而异。最新的研究表明，温室大西洋鲑(Salmo salar)属于中上层鱼类，在200～600lx的光照强度下有最佳的生长速度，而底栖的大西洋比目鱼(Hippoglossus hippoglossus)在l～10 1x的光照强度下生长最快。尽管水产养殖品种对光照适宜范围具有显著的种属特异性，但是大多数水产养殖名贵品种适宜于较弱的光照，光照强度大于1000lx有可能对其生长有抑制作用。

综上所述，水产养殖品种和水生生物不仅对温度需要不同，而且对光照强度和光照周期的需求更是千差万别。我们对多种养殖温室的光照进行了多年的测定，普通日光温室的水面光照强度范围通常为5x10³～2x10⁴lx，夏日晴天中午光照可高达5x10⁴lx，即使在遮阳的温室内，光照强度也常常高达8x10³lx以上。显然，普通阳光温室的光照强度远远超过大多数鱼虾蟹等养殖品种的需求。强烈的光照不利于鱼虾蟹，可能造成直接的紫外线辐射伤害，或进而引发养殖品种应激反应，危害其健康。在温室水产养殖系统中，根据水生生物的生物学特性和生长发育对光照强度的需求，在养殖温室中，创造适合各种水生生物生长发育的和谐的区块式小生态环境，对提高养殖温室的生态效益和生产效益有着重要的意义，有着广阔的发展前景。

技术实现要素：

实用新型目的：为了解决现有技术“温室养殖光照同质化”问题导致的水产养殖效率低和水质净化效率低的缺陷，根据水生生物对光照强度需求的特异性、生物学特征，以及仿生态循环水养殖水质净化原理，本发明对养殖温室进行了独特的功能性区块设计，将养殖温室分隔两个功能区，即光线充足的明区和光线阴暗的暗区，构成明暗嵌合温室。因此，本实用新型的目的是提供一种仿生态集约化循环水养殖的明暗嵌合温室系统。

技术方案：为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种仿生态集约化循环水养殖的明暗嵌合温室系统，包括温室，所述温室包括水池和覆盖于水池上方的阳光板，所述水池通过第一隔断隔开成明区和暗区，所述暗区正上方的阳光板上覆盖有遮阳板或遮阳布，所述暗区为养殖区，设有益生菌施用区和多个增氧机；所述第一隔断上设有固定式拦网和水泵出水口，所述水泵出水口与水泵相连通，所述水泵位于水泵网箱中，水泵将明区的净化水泵入暗区，所述固定式拦网为暗区养殖污水流入明区提供通道，构成了明区和暗区之间的单向水循环；所述明区通过第二隔断隔开成第一水处理区和第二水处理区，延长水质净化水流的路径；在第一水处理区设有初级沉淀净化区和水质生物净化区，在第二水处理区也设有水质生物净化区，在水质生物净化区设有沉水植物群种植区和光合细菌施用区。

本实用新型的温室为塑料薄膜温室或彩钢瓦结构温室，温室内建造养殖池或池塘，可以为水泥池或土池。所述温室可以是串联温室和并联温室，人为隔开不同的养殖区域，可以养殖不同的品种。其中，所述第一隔断或第二隔断的墙体用建材砌成或由沙袋堆积而成。

本实用新型分为明区和暗区，其中，光亮的明区为基于光照的水质生物净化区，养殖污水从暗区即养殖区通过固定式拦网流入明区的初级沉淀净化区，其顶层采用透光较好的阳光板或塑料薄膜，为明区提供充足的光照，使得明区水表层的光照强度大于5000lx。在明区中央可由砖墙或沙袋形成明区隔断墙，将明区隔成若干区域，以延长污水在水质生物净化的水流路径，并提供不同的水质净化生态环境。水泵为低扬程水泵或推水曝气泵。水泵的功率取决于水体大小，每天暗区和明区之间的水体交换率为0.5-5倍。水泵将明区的净化水经过水泵出水口泵入暗区养殖区，为养殖品种提供水质优良的净化水，养殖污水则由于负压自动通过中央墙体的固定式拦网流入明区的初级沉淀区，进行净化。明区的初级沉淀区，水较深，为1.2～3.5米，种植芦苇等高茎沉水植物，茂盛的植物株体可减缓流速，促使养殖污水微粒沉降；水质生物净化区为水生植物-光合细菌共生系统，水较浅，水深为1.0～2.5米，种植苦草等沉水植物群，定期施用光合细菌，每月喷洒1-6次，促进水草-光合细菌的多样化均衡发展和立体的水质净化作用。

其中，所述的水生植株-光合细菌共生系统中，所述水生植物为沉水植物群，包括芦苇、苦草、狐尾藻、金鱼藻、菹草和黑藻中的一种或几种。所述光合细菌施用区施用的光合细菌包括光能异养菌和光能自养菌。

其中，所述的暗区为集约化养殖池，在集约化养殖池的顶层，采用遮阳布或遮阳板覆盖，达到遮阳的目的，形成光线较弱的阴暗区域，即暗区，根据养殖品种对光照的喜好，调节不同的光照强度，水面表层的光照强度为10～2000lx。通常，将养殖区水面表层的光照强度控制在20～1000lx。夏日的太阳光线，有强烈的紫外线辐射作用，尤其对水产养殖品种的幼体有较大的伤害，或引发较大的应激反应，患病死亡。我们的研究表明，当养殖池水面的光照强度达到1500lx时，构成鲥鱼仔鱼的半致死光照强度。实际上，水产养殖品种对光照的喜好极为不同：美洲鲥(Alosa sapidissima)适宜的光照强度为100-400lx，黄金斑(Perca flavescens)适宜的光照强度为50-150lx，中华绒毛蟹(Eriocheir sinensis)适宜的光照强度为50-100lx，鳜鱼(Siniperca chuatsi)适宜的光照强度则为150-400lx。

在暗区的集约化养殖区域，水深为1.0-3.0米，采用水车式增氧机、或纳米气管增氧等设备增氧，满足养殖品种的溶氧供应。以水车式增氧机为例，根据养殖密度或有机负载量，在集约化养殖区安装若干台水车式增氧机，起到增氧和搅动水体的作用，并在养殖区形成定向的水流。水流不仅有助于鱼虾蟹对溶氧的获取能力，提高养殖动物的活力，加大水体的流动性，也可促进水体交换，尤其是底层的流动，有助于增强微生物菌群的活力。在集约化养殖区，定期施用微生态制剂(益生菌)，例如，以包含芽孢杆菌、硝化菌和乳酸菌等益生菌，每月喷洒1-6次，建立健康、有活力的水质净化微生物菌群，提高水体的微生物水质净化能力。在增氧机附近，安装深井水出水管，深井水常年水温为16-20℃，夏天定期加入深井水降温，冬天定期加入深井水升温，以达到调节水温和稳定水温的作用。该养殖区养殖相关的水产养殖品种，包括鱼、虾、蟹等养殖品种。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)明暗嵌合温室的设计将养殖生产和水质净化进行合理的分隔和有机的整合，强化了二者对光照强度截然不同的生态需求，有效地克服了现有温室养殖系统的“光照同质化”的弊病，阴暗的暗区满足了养殖动物喜爱阴暗环境的生态需求，避免了在温室养殖中经常发生的、又无法解决的、由于光照造成的丝藻和蓝藻泛滥成灾，危及生产的难题，以及太阳紫外线辐射对鱼虾蟹的伤害和引发的应激反应；充足的光照的明区满足水草-光合细菌共生净化水质系统的需求，最大限度地实现温室集约化养殖的生产效益和生态效益，温馨适宜的光照控制可显著提高鱼虾蟹的生长速度和成活率。

2)明暗区的分隔可以分别满足植物和动物对水流的特异性生态需求，最大限度地提高植物水处理的效率和养殖品种的生产效益。大多数水生动物有着共同的自然生态习性，即喜欢流水。在暗区，通过增氧设备，包括水车式增氧机，在增加溶氧的同时，加大水体的流动性，水流不仅有助于鱼虾蟹对溶氧的获取能力，提高养殖动物的活力，也可促进水体交换，尤其是底层的流动，提高芽孢杆菌等微生物水质净化的能力。然而，水生植物尤其是沉水植物不适宜在急流水环境下生存，流水可能损坏水生维管束植物的株体，造成倒伏，从而破坏了水生植物的水质净化系统。

3)在水质生物净化功能的明区，通过水生植物-光合细菌共生、互补体系，克服了目前工厂化养殖系统存在的反硝化功能差，导致水质净化不彻底，成本高，硝酸盐残留和pH变动幅度大等缺陷，成为至今养殖效益和水质净化效率最高的养殖系统之一。该系统具有初级沉淀、硝化和反硝化生物净化、生物增氧等功能，形成完整的水质净化系统，无硝态氮残留。另外，水生植物-光合细菌共生净化系统有效抑制了蓝藻、放线菌和霉菌等有害微生物的生长，无土腥味，所以，该系统养殖生产的鱼虾蟹品质和口感优异，具有较好的市场价值。

4)水生植物的光合作用主要是在水体的中上层，而光合细菌等微生物则是在水体的厌氧底层，形成立体、高效的生物净化系统：通过光合作用和微生物综合处理的净化水由低扬程大流量水泵泵入养殖区，为养殖品种提供良好的水质环境，实现真正意义上的循环水集约化养殖的零排放。

5)该系统的稳定性较强，适宜对生态环境苛刻的名贵海淡水鱼类、虾类、蟹类的养殖，应用广泛、成本低廉、简单易行、水质稳定可靠，无需任何药物，具有可持续发展的潜力。

附图说明：

图1为本实用新型的明暗嵌合温室系统的外部结构示意图；

图2为本实用新型的明暗嵌合温室系统的结构示意图；

图3为本实用新型的水池部分的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1

鲥鱼温室养殖。鲥鱼是洄游性鱼类，是狭温动物，生长适宜温度为18-28℃，所以，冬天要保温，夏天要避暑。为保证成活率，鲥鱼养殖必须在温室内进行，而且在整个养殖期间，必须提供良好的水质和充分的溶氧。

一种仿生态集约化循环水养殖的明暗嵌合温室系统如图1所示，温室为塑料薄膜温室或彩钢瓦结构温室(如图1和图2所示)，温室内建造养殖池或池塘，可以为水泥池或土池(如图3所示)。温室包括水池1和覆盖于水池上方的阳光板22，水池1通过第一隔断6隔开成明区2和暗区12，暗区12正上方的阳光板22上覆盖有遮阳板或遮阳布，第一隔断6上设有固定式拦网19和水泵出水口8，水泵出水口8与水泵5相连通，在水泵网箱4中安装水泵5。水泵5将明区2的净化水泵入暗区12的养殖区20，为鲥鱼提供水质优良的净化水，养殖污水则由于负压自动通过中央墙体的固定式拦网流入初级沉淀净化区18和水质生物净化区16，进行净化，形成持续不断的水质交换和循环。在明区2通过第二隔断13隔开，划分为第一水处理区和第二水处理区，在第一水处理区设有初级沉淀净化区18和水质生物净化区16，初级沉淀净化区18种植沉水植物17，通过茂密的植物株体降低水流速度，促使污染颗粒沉淀；在第二水处理区也设有生物净化区16，在生物净化区设有水生植物群种植区3和光合细菌施用区15。

本实用新型的明区2是通过仿生态原理设计的水质生物净化区域。光亮的明区2为以光合作用为主的水生植物和以光能为生的光合细菌组成的水草-光合细菌共生系统，形成立体的仿生态水质生物净化系统，可有效地降低氨氮、磷化物等养殖污染。净化从暗区12即养殖区通过固定式拦网19流入的污水，其顶层采用透光较好的阳光板或塑料薄膜，为明区2提供充足的光照，使得明区2水表层的光照强度大于5000lx。在明区2中央可由砖墙或沙袋形成明区隔断墙，将明区2隔成若干区域，以延长污水净化的水流路径，并提供不同的水质净化生态环境。水泵5为低扬程水泵或推水曝气泵。水泵5的功率取决于水体大小，暗区12和明区2之间的水体交换率为0.5-5。水泵5将明区2的净化水经过水泵出水口8泵入暗区养殖区20，为养殖品种提供水质优良的净化水，养殖污水则自动通过中央墙体的固定式拦网19流入明区的初级沉淀区18，进行净化。明区2的初级沉淀区18，水较深，为1.2～3.5米，种植高茎芦苇，以及苦草等沉水植物17，茂盛的植物株体可减缓流速，促使养殖污水微粒沉降和光合细菌的水质净化；水质生物净化区为水生植物-光合细菌共生系统，水较浅，水深为1.0～2.5米，种植苦草等沉水植物群3，定期施用光合细菌，每月喷洒1-6次，促进水草-菌的多样化均衡发展和立体的水质净化作用。水生植株-菌共生系统中，水生植物群3以沉水植物为主，包括芦苇、苦草、狐尾藻、金鱼藻、菹草和黑藻中的一种或几种。所述光合细菌施用区施用的光合细菌包括光能异养菌和光能自养菌。

暗区12为集约化养殖池，在集约化养殖池的顶层，采用遮阳布或遮阳板覆盖，达到遮阳的目的，形成光线较弱的阴暗区域，即暗区12。鲥鱼对光照的需求因发育阶段不同而不同，鲥鱼幼鱼比成鱼更喜爱光照，我们的生长试验表明，体重在20～80克的鲥幼鱼，在800lx光照条件下比200lx光照下的生长快；然而，800lx光照条件下，一令鲥鱼(200～500克)的死亡率(42.5％)显著高于在200lx光照条件下的死亡率(8.6％)，这是因为较强的光照诱导性腺发育过早成熟，春季历时三个月的、强烈的性追尾导致鲥鱼受伤致死。所以鲥鱼养殖要根据鲥鱼的个体发育阶段调节不同的光照强度，尤其要对一令鱼在春季控制光照，避免阳光直射，一般说来，水面表层的光照强度为100～400lx适合鲥鱼养殖。

由于鲥鱼大洋洄游的生理特点，它获取氧气主要通过快速游动造成的冲压促进溶氧的交换，所以，鲥鱼养殖中，溶氧是最关键的生态因子，游动是鲥鱼获取溶氧的必要行为。大面积的养殖水体满足鲥鱼大范围游动的习性，对获取氧气有着重要的意义，适宜的养殖面积为50～400平方米，适宜的放养密度为5～20尾/m²。

在暗区12的集约化养殖区域20，水深为1.0-3.0米，采用水车式增氧机、或纳米气管增氧等设备增氧，满足鲥鱼对溶氧供应。以水车式增氧机10为例，根据养殖密度或有机负载量，在集约化养殖区安装若干台水车式增氧机，起到增氧和搅动水体的作用，在养殖区形成定向的水流21。增氧的同时，搅动水体朝着鲥鱼鱼群反方向水体流向，符合鲥鱼运动型获取氧气的习性，促进水体的水交换。每日投喂3-6次，每次投喂时间为10-20分钟；定期测定溶氧和温度，确保溶氧维持在5ppm以上；通过深井水由深井水管流入养殖池，调节水温，温度控制在18-30℃以内，避免温度过低或过高，引发应激反应对鲥鱼的伤害。

在集约化养殖区域的益生菌施用区9，定期施用益生菌制剂，强化水体的水质净化能力。例如，以包含芽孢杆菌、硝化菌和乳酸菌等益生菌为主，每月喷洒1-6次，建立健康有活力的水质净化微生物菌群。

我们的生产规模研究表明，鲥鱼非常适宜本发明明暗嵌合温室的仿生态集约化循环水养殖系统，明区的水质净化系统比较稳定(氨氮为0.2～0.8ppm，溶氧不低于5ppm，温度为16～28℃)，在暗区(光照为300～600lx)，6克的鲥鱼鱼种在10个月内，78％的鲥鱼体重达到600克(上市规格)，成活率高达92.4％；作为比较，采用标准的工厂化循环水养殖系统，尽管水质条件较为稳定，光照为600-1000lx，6克的鲥鱼鱼种在10个月内，只有36％的鲥鱼体重达到600克(上市规格)，成活率为83.7％，生产效率显著低于本发明的明暗嵌合温室循环水养殖系统。我们认为，在工厂化养殖条件下，尽管氨氮低于0.8ppm，然而，由于反硝化功能缺陷，造成过多的硝酸盐富集，有时硝酸盐高于2.6ppm，人为操作和养殖环境引发应激反应，对鲥鱼生长有抑制作用。明暗嵌合温室的仿生态养殖环境和仿生态水质净化效应是养殖鲥鱼成功的关键。

上述实施例因理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。