剖析LED照明在工厂化水产养殖方面的作用

　　OFweek半导体照明网讯 据世界粮农组织统计：水产品为超过29亿人口提供了近20%的动物蛋白，为43亿人口提供15%的蛋白质来源。过去五十年，全球食用鱼供应稳定增长，年均增幅3.2%，超过世界人口1.6%的增长。由于近海污染、远海渔场枯竭，全球水产捕捞量2013年已经低于水产养殖产量。

　　我国占全世界水产养殖70%。2014年我国全社会渔业经济总产值20，858.95亿元，水产品总产量达6，461.52万吨，比上年增长4.69%，其中养殖产量4，748.41万吨，占总产量的73.49%，同比增长4.55%；中国是世界上唯一养殖产量超过捕捞产量的渔业大国，可见水产养殖业不仅在中国，在世界上也占据着重要的地位。目前水产养殖发展由于水域污染，地下水位下降，日益需求高技术集约工业化循环水养殖模式的支撑，其中包括营造科学的人工光环境。2013年陆基工厂化养殖总产量约为38.55万吨，占我国水产养殖总产量的0.85%，工厂化水产养殖发展潜力巨大。

　　据《2014年全国渔业统计年鉴》：2013年全国陆基工厂化水产养殖规模达到4974万m？比2012年3598m3增加38.2%。2013年海水工厂化养殖面积21719，477m3，淡水工厂化养殖面积28020，151m3，如果养殖池水深平均约1米，需要大约营造5000万m2的科学光照环境。

　　国外的水产发达国家，如挪威、日本等对光照影响鱼类生理机能的影响的研究从上世纪90年代日渐增多，并逐步应用于实践。我国的研究刚刚处在起步阶段，光照对鱼生长与生殖的影响研究比较少，对在水产养殖车间光源的使用更是简单粗放，绝大多数养殖工厂使用的是荧光灯。这种光源一是不能调光，不能满足个体鱼类在不同生长时期光环境需求等问题。二是荧光灯的不当废弃会严重污染水源，容易造成二次危害。

　　光照是引起鱼类代谢系统的指导因子。光照通过鱼视觉器官、脑中枢神经系统，影响内分泌脑垂体活动，进而影响鱼行为与代谢生长系统。光作为能量进入水域生态系统，不仅为生命鱼类带来必须的水生动植物能量，而且可以独立的对鱼类的摄食、生殖、内分泌起着直接或间接地重要的影响。鱼类生理学家已经研究清楚光照明显抑制鱼类松果体合成与分泌褪黑激素。对鱼类下丘脑-脑垂体-性腺轴具有一定调节作用，鱼类褪黑激素参与生殖、发育和生长方面的调节。在布置养殖车间光环境的基本原则是：硬骨鱼类与贝类需要的光照强度有相当大差别，深水鱼的光强应弱一些，但河口浑浊水例外；海水与淡水鱼有相当大的差别，他们喜好的光色有差别；全部光照与全部黑暗对鱼生长发育都不利；亲鱼产卵孵化、幼鱼、成鱼对光环境的需求有差别；光环境只是一个影响条件，还要与温度、水质、饵料等配合。

　　工厂化循环水养殖灯具系统主要考虑光照三要素及池体几何形状要求；实现福利（welfare）化养殖商品鱼；灯具系统耐潮湿（湿度＞85％）、耐腐蚀和高低温；长期稳定不间断运行；灯具智能控制系统，比如消除商品鱼的应急反应；幼鱼与成鱼光强度不同；光周期可以调控性腺发育。

　　工厂化水产养殖模式是渔业发展的根本方向，从“九五”到“十二五”近20年，至今已发展具有相当规模的养鱼产业，并且已在天津、山东、大连等地建成集约现代工业化的养殖工厂。中科院半导体所与中科院海洋所合作在山东东方海洋科技股份有限公司等单位开展大西洋鲑鱼、皱纹盘鲍等水产光照实验。利用能量学、生物学等方法初步探究了LED光源对皱纹盘鲍生长、存活及生理响应机制，不同LED光色对皱纹盘鲍的生长、代谢和能量收支的影响，得出使用红色或橙色光源较为适宜皱纹盘鲍的营养性生长。在光色、光强、光周期三因素三水平大西洋鲑性腺发育实验中得出光周期是影响大西洋鲑性腺发育的主导因子。这些实验结果在国内外杂志发表文章十几篇，取得一批国内领先成果。

　　国家农业“十三五”规划渔业急需转型升级，提质增效，减量增收。水产养殖业必须向工业化方向发展，LED科学光照是水产向工业化转型升级的一个组成部分。采用LED光源，在工厂化水产养殖车间，利用人工光创造适宜光环境，改善鱼的生理节律、摄食行为、生长发育、繁殖性能的技术体系，以实现水产养殖业“优质、高产、生态、安全”生产目标。工厂化水产养殖光照目前处于粗放型状态，LED应用潜力大，需要政府层面组织跨学科协同研究攻关，发挥产学研积极性，推进LED在陆基水产养殖工业化的应用。