黄海冷水团大型鲑科鱼类养殖研究进展与展望❋

董双林

(海水养殖教育部重点实验室(中国海洋大学)，山东 青岛 266003)

鲑科鱼类属冷水鱼类，适宜生长的水环境温度10～18 ℃。一些大型鲑科鱼类(下称鲑鱼)因其肉味鲜美而深受国内外消费者青睐。自1970年代起，中国水产科技工作者就试图在大连、烟台、青岛等地的开放海域养殖鲑鱼，但均未获得成功。失败的主要原因是我国海域夏季水温较高，鲑鱼在普通网箱中无法顺利度夏。

经过几年的酝酿，2012年初作者提出了利用黄海冷水团冷水资源在开放海域养殖鲑鱼的项目，并与多家企业商讨了合作开展此项研究的事宜。2015年5月，原山东省海洋与渔业厅在青岛组建了由中国海洋大学等单位专家与日照市万泽丰渔业有限公司构成的协同创新团队，开始实施“黄海冷水团绿色高效养鱼项目”。近两年，我们研创了一些专用设施和装备，完成了利用黄海冷水团和新型装备在开放海域养殖鲑鱼的技术路线验证，现在已进入规模化示范阶段。下面仅就黄海冷水团特性、养殖模式和装备、需要解决的科技问题等作以简要介绍。

1 黄海冷水团

黄海中部洼地存在一个巨大的夏季冷水团。早在1921年日本学者就对黄海冷水现象进行过调查。Uda[1]利用这些调查资料分析了北黄海的温盐分布及其季节变化，探讨了夏季底层冷水与鱼类的关系。中国学者赫崇本等[2]根据1930—1940年间的温盐资料, 明确提出冷水团存在于夏季的黄海底层，其成因是冬季形成的本地水团，且存在季节变化。之后，国内外众多学者从物理、化学、生物等方面对黄海冷水团进行了广泛、深入的研究。对于黄海冷水团养殖鲑鱼而言，影响较大的因素主要包括黄海冷水团的范围、温度、溶解氧含量、流速等。

黄海冷水团是一个季节性水团。每年5—6月为冷水团的形成期，春末冷水团完全成型；7—8月，冷水团处于鼎盛时期；从秋初开始，冷水团逐渐衰减，并于11月处于最弱期；至12月，黄海冷水团则完全消失[3]。

夏季，黄海冷水团北起辽东半岛的大连外海，南端延伸至东海，覆盖辽宁、山东、江苏外海海区，占据三分之一的黄海深层区域，面积约13万km2 [3-4]。据翁学传等[4]估算，黄海冷水团的“相对体积”为107～235 km3。黄海冷水团具有3个低温中心，即北黄海低温中心(38°25′N, 122°30′E附近)、南黄海东侧低温中心(36°30′N, 124°05′E附近)和南黄海西侧低温中心(35°35′N, 122°50′E附近)。8月，北黄海低温中心低于8℃，后两者的温度分别低于8和9 ℃[3]。由于南黄海西侧的冷中心位于相对较浅的海域，更易受热力因素的作用，因此，该冷中心存在的时间相对较短。

黄海冷水团为浅水层冷水团，温跃层位于10～30 m水层[3, 5]，所在海域底层溶解氧含量一般不低于5 mg/L(最低值3.4 mg/L)，夏季溶解氧最大值出现在温跃层边界附近的中层[5-7]。这使得在此海域开展鲑鱼养殖成为可能。

值得注意的是台风对黄海冷水团的影响。2012年1215号超强台风布拉万穿越黄海，其最大风速达52 m/s，登陆朝鲜时的中心附近最大风力为12级。8月27日其进入黄海区域时最大风应力约为2.1 N/m2，到达黄海中部区域时最大风应力达2.5 N/m2。该台风激发的上层海洋流速达2 m/s以上。由于该台风引起的强混合作用，温跃层相对较弱的较浅海域，水体混合层可直达海底。该台风过后，黄海东侧海域的混合深度大于西侧，但混合的水平范围窄于西侧[8]。

2 黄海冷水团鲑鱼养殖模式

多数鲑鱼属于降海洄游鱼类，天然群体需要在淡水中繁殖、孵化，待长到一定规格后就会游入海洋；在海洋中长成后又会回到淡水河流中繁殖。自然条件下，降海鲑阶段时间很短，若不能在这个较短的窗口期入海，将反转为幼鲑阶段[9-10]。据报道，即使是陆封型虹鳟，大规格鱼种也是在海水中长得更快、食物转化率更高[11]。

黄海冷水团鲑鱼养殖采用的是“山海接力”的养殖模式，即鲑鱼受精卵首先需要在低温淡水育苗系统中孵化、培育；鱼苗开口摄食颗粒饲料并长到5 g左右后，被分送到沂蒙山区等山区农户，进行大规格鱼种培育；经半年多培育，待长到150 g以上后再运到海边的海水驯养系统进行海水驯化；驯化期约为1周，待鱼种适应海水盐度后，再运到黄海冷水团海域养殖1年左右，直至养成4 kg以上的商品鱼。

3 黄海冷水团鲑鱼养殖装备研发进展

鲑鱼需要低温淡水和低温海水养殖，为此，我们系统地研创了鲑鱼苗种培育和商品鱼养殖设施和装备。

3.1 低温循环水育苗系统和多水源海水驯化系统

鲑鱼受精卵孵化和苗种培育需要在低温淡水中进行，为此，我们设计、建造了低温循环水育苗车间。该系统除具有一般淡水循环水养鱼系统所具有的养鱼水池、微滤机、紫外消毒、臭氧消毒、充氧系统等外，针对低温条件特点，设计研发了一个超大体积和长流程的毛刷式生物滤器，实现了苗种培育过程的节水、节能和环保。

鲑鱼在下海养殖前需要进行海水驯化，为此，我们在日照市沿海创建了地下半咸水与海水逐级混合的海水驯养系统，保障了鲑鱼海水驯化过程的高效、节能和环保。

3.2 养殖工船—网箱养殖组合

由于鲑鱼在普通网箱中无法顺利度夏，我们采用了将冷水团的冷水泵到养殖工船的养鱼舱中或将网箱沉入或延伸入冷水团中养殖鲑鱼的技术路线。

2017年7月，日照市万泽丰渔业有限公司出资，中国海洋大学和中国水产科学院渔业机械仪器研究所联合设计，日照港达造船厂建造的我国首艘养殖工船(鲁岚渔养61699)在日照下水启用(见图1左)。该装备的总长86 m、型宽18 m、满载排水量4 800 t、养鱼水舱2 200 m3，可抽取海面下40 m的低温海水养殖鲑鱼。除养殖功能外，它还具有看护周围养殖网箱、人员食宿、饲料存储、产品冷藏等功能。

当海域上层水温高于鲑鱼适宜生长温度前，将养殖工船行驶至选定的黄海冷水团海域并开展鲑鱼养殖。同时，可在养殖工船周围布置内衬浮式网箱、变水层(可沉降)网箱、越层网箱进行鲑鱼养殖。基于经济效益方面的考虑，养殖工船主要起看护等功能，网箱是养殖生产的主体。

3.3 大型全潜式智能网箱“深蓝1号”和波浪能发电平台

在日照以东130 n mile的海域养殖鲑鱼，防大型鲨鱼攻击网箱和在恶劣海况下安全生产是首要问题。为此，日照市万泽丰渔业有限公司出资，中国海洋大学与湖北海洋工程装备研究院联合设计，青岛武船重工有限公司建造了大型全潜式网箱“深蓝1号”。该网箱是双层超高分子聚乙烯网衣和钢架结构(见图1中)。该网箱可在高温的夏季下潜到黄海冷水团所在水层，在上层海水温度适宜鱼类生长的11初月至次年5月底可浮到水面进行养鱼生产。

“深蓝1号”网箱周长180 m，高35 m，质量超过1 400 t，养殖水体5万m3，设计年养鱼产量1 500 t。其核心设计采用了中国海洋大学的网箱水层调节结构(CN201720764977.X)、浮箱捕捞和浮箱清除附着生物(CN201720764817.5)、鱼鳔补气(CN201710870349.4)等专利技术。该网箱安装有8个实时监视摄像头和温度、溶解氧气、流速等参数传感器。

为该网箱提供绿色能源和实现自动投饵的是中国海洋大学设计、日照港达造船厂建造的半潜式波浪能发电平台(见图1右)。该平台装机容量为5 kW，可抗12级台风，为大型网箱提供电力支持，实现高海况条件下无人值守的安全生产。

图1 养殖工船(左)、全潜式网箱“深蓝1号”(中)和半潜式波浪能发电平台(右)Fig. 1 Mariculture vessel (left), submersible fish farming cage “Deep Blue 1” (middle) and semi-submersible wave generator platform (right)

3.4 复合式绿色养殖平台

“深蓝1号”网箱与半潜式波浪能发电平台都有独立的锚泊系统，两者间还有电缆、投饵管道相连，因此，它们具有占用海域较大、管护难度大等缺点。为此，我们又设计了养殖—能源—管理于一体的“深蓝2号”智能坐底式网箱(体积约17万m3)和风能驱动的塔架式可升降养鱼网箱(见图2)。“深蓝2号”网箱预计将在2020年春季完成建造，并投入养殖生产。

坐底式和塔架式可升降养鱼网箱适于在较浅海域如黄海应用。后者不需锚泊系统，主塔架网箱平台通过海底电缆为次塔架网箱提供能源。塔架式可升降网箱上部的平台还可建成直升机起降平台，更便于管理和处理紧急事务等。

图2 塔架式可升降网箱(左)及效果图(右)Fig. 2 Tower frame liftable fish cages (left) and effect picture (right)

4 黄海冷水团鲑鱼养殖需要解决的科技问题

黄海冷水团养殖鲑鱼是产学研协同创新项目，边研究边实施。尽管已完成了技术路线验证，正在进行规模化示范，但仍有许多科技问题亟待研究、解决。

4.1 养殖容量与黄海冷水团变动

养殖容量是指养殖水体在保护环境、节约资源和保证应有效益的各方面都符合可持续发展要求的最大养殖量[12]。因此，要想了解黄海冷水团鲑鱼养殖容量首先要了解黄海冷水团的体积及其变动情况。

黄海冷水团低于10 ℃的水体面积约13万km2，体积为107～235 km3[3-4]，鲍献文等[13]估计的体积约500 km3。然而，养殖鲑鱼的上限水温是18 ℃，因此，黄海夏季可养殖鲑鱼的水体会远大于上述估计的体积。

李德尚等[14]的研究表明，一座8 m深的水库养鲤的养殖容量为2.25～2.88 kg/100 m3。如夏季黄海冷水团体积以500 km3计，每千方水养1尾鱼(4 kg/尾)，则其夏季理论养殖潜力为200万t。当然，养鱼网箱不可能均匀分布，同时考虑到海洋生态的脆弱性和冷水团的季节变化，实际应用的养殖容量应小很多。

决定黄海冷水团鲑鱼养殖容量的并不是夏季黄海冷水团的体积，而是秋季黄海冷水团海域发生垂直混合后，低于18或20 ℃水体的体积。因此，对于鲑鱼养殖而言，我们亟需了解低于18或20 ℃的秋季黄海冷水团的体积和边缘的变动规律等。

对于黄海某一区域鲑鱼养殖容量的评估，则需要界定养殖海域的边界，了解其水文状况和自净能力，查明养殖鱼类的耗氧率和对饲料的利用状况等。鲑鱼养殖容量应以保障养殖鱼类的溶解氧需求且不会明显改变养殖海域水质为基准。实际养殖量还应考虑到市场需求因素等。

4.2 适养种类及育种

我国海域没有大型鲑鱼的天然分布，黄海冷水团养殖的种类现在只能从国外引进，如降海型硬头鳟(Oncorhynchusmykiss)、大西洋鲑(Salmosalar)等，我国早期引进的陆封型虹鳟(O.mykiss)也可作为备选养殖种类。我国近几年引进的裸盖鱼(Anoplopomafimbria)，又称黒鳕，价值更高，也可作为备选养殖种类。

刘骋跃[15]研究表明，2 g虹鳟和硬头鳟的最低停食温度分别为2.4和3.4 ℃；随着体重逐渐增加，停食温度逐渐下降并趋于稳定，在120 g时两类鱼的最低停食温度均为1.1 ℃。就耐高温能力而言，虹鳟>硬头鳟>大西洋鲑[16]。

由于受季风影响，我国黄海水温季节变化很大。北黄海冷水团海域冬季的水温低于4 ℃，部分水域会在1 ℃左右；南黄海冷水团海域在秋季海水垂直混合后，会出现大范围温度高于18 ℃的区域[17]。在冬季，北黄海冷水团海域养殖的鲑鱼会受到低温胁迫，而在秋季，南黄海冷水团养殖的鲑鱼会受到短时的高温胁迫。因此，我们需要研究不同鲑鱼种类耐低温和抗高温能力，并结合黄海冷水团温度变化规律确定养殖海域和适养种类。

由于我国市售鲑鱼来源广泛，除种类多样外产地也不同，有我国淡水养殖的、陆基车间海水养殖的、开放海域养殖的，还有国外进口的。消费者需要知道不同种类、不同环境、不同季节养殖鲑鱼的营养和品质差异，我们也需要快速溯源技术。

我国海水养殖的鲑鱼基本上都依赖于从国外进口的受精卵，这一状况会制约我国未来鲑鱼海水养殖业的发展，因此，海水养殖鲑鱼的育种，特别是三倍体制种工作亟待展开。

4.3 养殖技术

鲑鱼最适入海规格的确定和培育技术是黄海冷水团鲑鱼养殖的核心技术。这不仅是因为某些降海鲑鱼会反转为幼鲑阶段[9-10]，还因为鲑鱼尽早入海养殖可以节约我国十分珍贵的淡水资源。熊莹槐的研究表明，硬头鳟最适入海规格约为240 g[18]。鲑鱼降海窗口期不仅与规格有关，还与光照周期、营养状况、盐度驯化历史等因素有关[19]。因此，查明适养鲑鱼入海窗口期及其影响因素，并据此制定海水驯化操作规范是黄海冷水团鲑鱼养殖的重要工作。

在南黄海冷水团海域养成4 kg以上鲑鱼的周期约为2年，其中约1年在淡水中养殖。养殖的鲑鱼需要分批捕捞，均匀上市，这就需要相应的养殖模式和分批捕捞技术加以保障。因此，需要研究、制定包括不同养殖种类、不同孵化时间、不同培育强度、不同海水放养时间、分批捕捞等综合方案。当然，巨型网箱的分批捕捞和夏季沉箱捕捞等技术和装备也都亟待研发。

鲑鱼属开鳔(Physostomous)鱼类，需要经常到水面吞咽空气，以补充鱼鳔中的气体，维持鱼体的浮力[20]。夏季将网箱沉入冷水团虽然可以让鲑鱼安全度夏，但在10 m以下的深水中生活2周以上的鲑鱼会因鱼鳔失气而失去平衡[21]。因此，长期沉箱养殖开鳔鱼类的鱼鳔补气技术也需进行研究。

另外，智能补光、智能投饵、智能补气等技术的实现都需要系统性生态学研究基础的支撑。

4.4 病害防治和饲料研发

防疫是鲑鱼养殖的重要问题。前些年智利鲑鱼养殖业曾遭到病害重创[22]，近些年挪威鲑鱼养殖成本居高不下(约占总成本的6%[23])，且还有升高趋势，也是病害所致。挪威鲑鱼养殖的病毒和细菌疫苗已基本解决，但鱼虱的病害仍无有效防治办法。

鱼虱病害仍困扰着挪威、智利等国的鲑鱼养殖业，黄海冷水团鲑鱼养殖也应认真对待此病。鱼虱很容易产生广泛的抗药性[23],不易用药物防治。鱼虱雌虫受精后会离开宿主，将卵袋产在附着物上，这时可能是其生命周期最薄弱环节。目前，鱼虱的生态防治和免疫预防是人们研究的主要方向[24-25]。

黄海冷水团鲑鱼养殖采用了“山海接力”模式，因此，从分散的养殖户带来各种病原是预料中的事件。进行鲑鱼养殖区疫情调查，攻克各种疫苗是当务之急。在疫苗没有解决之前，海水鲑鱼养殖装备不宜盲目向大型化发展，而且每个养殖单元间也要留有足够大的隔离距离。

尽管国际上已对鲑鱼的营养与饲料进行了广泛、深入研究，我们仍需研发能有效提高抗高海况应激能力、调控入海窗口期等功能性饲料添加剂，并研究能有效提升养殖冷水鱼类肌肉品质的营养策略等。

4.5 机械化生产与智能化管理

黄海冷水团海域风大、流急、浪高，在该海域养殖鲑鱼需要绿色、机械化、自动化的装备，还应实现智能化的生产和管理。

我国深远海鱼类养殖装备研发才刚起步，除前面讲到的需要生产风能驱动和光能驱动的网箱外，我们还应研发捕捞、加工、管护一体化的工作船舶，研发大功率吸鱼泵、深水自动投饵机和洗网机等。

深远海养殖还需要研发环境参数、鱼类行为等的实时监测系统和海基与陆基大数据传输系统，更重要是研发基于水文、水质监测和鱼类行为的智能化管理系统。

养殖的下游是产品加工和营销，因此，还应研发鲑鱼加工与贮藏新工艺，构建冷链物流配送体系，建立产销一体化的电子商务平台和传统线下零售平台相融合的O2O新型营销模式。

5 展望

就比较经济优势而言，我国实施黄海冷水团鲑鱼养殖具有距消费市场较近、人工成本较低、养殖周期较短、水质较好、鱼病可能较轻等优势，具有很好的发展潜力。

黄海冷水团鲑鱼养殖是高投入的活动，需要体制和机制改革加以助推和保障。黄海冷水团鲑鱼养殖需要包括国有基金平台等企业的参与和实施，以保障实施速度和运作效率。

黄海冷水团鲑鱼养殖是高效益同时也是高风险的生产活动，特别是在早期装备安全和病害的风险会大一些，因此，需要国家政策性扶持和保险企业参与、保障。

黄海冷水团鲑鱼养殖是国际上首次在温暖海域养殖大型鲑鱼，有很多技术和装备需要研发，需要由大学、科研院所和企业组成的研发团队，共同研发所需饲料、苗种、疫苗、装备等产品和共性技术。

日照黄海冷水团鲑鱼养殖具有很强的示范性，将会带动威海、烟台、大连和连云港等地对黄海冷水团资源的渔业利用。

黄海冷水团鲑鱼养殖不仅仅是一个养殖工程，它必将延伸形成一个通贯三产的新业态，带动苗种繁育、饲料和疫苗生产、养殖装备和绿色能源装备制造、水产品加工、冷链物流、物联网、海洋旅游、餐饮等完整产业链的融合发展，形成我国海洋产业发展的新浪潮，为国家海洋强国战略的实施做出应有贡献。

地中海南岸等海域也存在类似黄海冷水团的浅源冷水团，本项目的技术、装备成果未来还可走出国门，推广到众多“一带一路”国家，为建设人类命运共同体做出贡献。