剖析LED照明在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的作用

　　據(jù)世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計：水產(chǎn)品為超過29億人口提供了近20%的動物蛋白，為43億人口提供15%的蛋白質(zhì)來源。過去五十年，全球食用魚供應(yīng)穩(wěn)定增長，年均增幅3.2%，超過世界人口1.6%的增長。由于近海污染、遠(yuǎn)海漁場枯竭，全球水產(chǎn)捕撈量2013年已經(jīng)低于水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量。

　　我國占全世界水產(chǎn)養(yǎng)殖70%。2014年我國全社會漁業(yè)經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值20，858.95億元，水產(chǎn)品總產(chǎn)量達(dá)6，461.52萬噸，比上年增長4.69%，其中養(yǎng)殖產(chǎn)量4，748.41萬噸，占總產(chǎn)量的73.49%，同比增長4.55%;中國是世界上唯一養(yǎng)殖產(chǎn)量超過捕撈產(chǎn)量的漁業(yè)大國，可見水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不僅在中國，在世界上也占據(jù)著重要的地位。目前水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展由于水域污染，地下水位下降，日益需求高技術(shù)集約工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖模式的支撐，其中包括營造科學(xué)的人工光環(huán)境。2013年陸基工廠化養(yǎng)殖總產(chǎn)量約為38.55萬噸，占我國水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的0.85%，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

　　據(jù)《2014年全國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》：2013年全國陸基工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模達(dá)到4974萬m?比2012年3598m3增加38.2%。2013年海水工廠化養(yǎng)殖面積21719，477m3，淡水工廠化養(yǎng)殖面積28020，151m3，如果養(yǎng)殖池水深平均約1米，需要大約營造5000萬m2的科學(xué)光照環(huán)境。

　　國外的水產(chǎn)發(fā)達(dá)國家，如挪威、日本等對光照影響魚類生理機(jī)能的影響的研究從上世紀(jì)90年代日漸增多，并逐步應(yīng)用于實踐。我國的研究剛剛處在起步階段，光照對魚生長與生殖的影響研究比較少，對在水產(chǎn)養(yǎng)殖車間光源的使用更是簡單粗放，絕大多數(shù)養(yǎng)殖工廠使用的是熒光燈。這種光源一是不能調(diào)光，不能滿足個體魚類在不同生長時期光環(huán)境需求等問題。二是熒光燈的不當(dāng)廢棄會嚴(yán)重污染水源，容易造成二次危害。

　　光照是引起魚類代謝系統(tǒng)的指導(dǎo)因子。光照通過魚視覺器官、腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)，影響內(nèi)分泌腦垂體活動，進(jìn)而影響魚行為與代謝生長系統(tǒng)。光作為能量進(jìn)入水域生態(tài)系統(tǒng)，不僅為生命魚類帶來必須的水生動植物能量，而且可以獨立的對魚類的攝食、生殖、內(nèi)分泌起著直接或間接地重要的影響。魚類生理學(xué)家已經(jīng)研究清楚光照明顯抑制魚類松果體合成與分泌褪黑激素。對魚類下丘腦-腦垂體-性腺軸具有一定調(diào)節(jié)作用，魚類褪黑激素參與生殖、發(fā)育和生長方面的調(diào)節(jié)。在布置養(yǎng)殖車間光環(huán)境的基本原則是：硬骨魚類與貝類需要的光照強(qiáng)度有相當(dāng)大差別，深水魚的光強(qiáng)應(yīng)弱一些，但河口渾濁水例外;海水與淡水魚有相當(dāng)大的差別，他們喜好的光色有差別;全部光照與全部黑暗對魚生長發(fā)育都不利;親魚產(chǎn)卵孵化、幼魚、成魚對光環(huán)境的需求有差別;光環(huán)境只是一個影響條件，還要與溫度、水質(zhì)、餌料等配合。

　　工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖燈具系統(tǒng)主要考慮光照三要素及池體幾何形狀要求;實現(xiàn)福利(welfare)化養(yǎng)殖商品魚;燈具系統(tǒng)耐潮濕(濕度>85%)、耐腐蝕和高低溫;長期穩(wěn)定不間斷運(yùn)行;燈具智能控制系統(tǒng)，比如消除商品魚的應(yīng)急反應(yīng);幼魚與成魚光強(qiáng)度不同;光周期可以調(diào)控性腺發(fā)育。

　　工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式是漁業(yè)發(fā)展的根本方向，從“九五”到“十二五”近20年，至今已發(fā)展具有相當(dāng)規(guī)模的養(yǎng)魚產(chǎn)業(yè)，并且已在天津、山東、大連等地建成集約現(xiàn)代工業(yè)化的養(yǎng)殖工廠。中科院半導(dǎo)體所與中科院海洋所合作在山東東方海洋科技股份有限公司等單位開展大西洋鮭魚、皺紋盤鮑等水產(chǎn)光照實驗。利用能量學(xué)、生物學(xué)等方法初步探究了LED光源對皺紋盤鮑生長、存活及生理響應(yīng)機(jī)制，不同LED光色對皺紋盤鮑的生長、代謝和能量收支的影響，得出使用紅色或橙色光源較為適宜皺紋盤鮑的營養(yǎng)性生長。在光色、光強(qiáng)、光周期三因素三水平大西洋鮭性腺發(fā)育實驗中得出光周期是影響大西洋鮭性腺發(fā)育的主導(dǎo)因子。這些實驗結(jié)果在國內(nèi)外雜志發(fā)表文章十幾篇，取得一批國內(nèi)領(lǐng)先成果。

　　國家農(nóng)業(yè)“十三五”規(guī)劃漁業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級，提質(zhì)增效，減量增收。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)必須向工業(yè)化方向發(fā)展，LED科學(xué)光照是水產(chǎn)向工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級的一個組成部分。采用LED光源，在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間，利用人工光創(chuàng)造適宜光環(huán)境，改善魚的生理節(jié)律、攝食行為、生長發(fā)育、繁殖性能的技術(shù)體系，以實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、生態(tài)、安全”生產(chǎn)目標(biāo)。工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖光照目前處于粗放型狀態(tài)，LED應(yīng)用潛力大，需要政府層面組織跨學(xué)科協(xié)同研究攻關(guān)，發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研積極性，推進(jìn)LED在陸基水產(chǎn)養(yǎng)殖工業(yè)化的應(yīng)用。