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生态养殖系统:迎战气候变迁,转向安全精准的智能化养殖

2019-06-23 18:21:32 来源:Nongxun.net 作者:Nongxun

不断被极端气候挑战的不只是土地上农作物,养殖池里的水产更是,有时一波寒流便会殃及整池鱼命,一场短时强降雨也能让渔塭溢堤,鱼苗鱼只尽数流失;农作物能靠栽培设备躲避风雨病虫害,至于养殖渔塭就得靠物联网、人工智能来帮忙,结合感测器、无线通讯、监视器等科技设备,再加上生物技术的运用,就能让陆上养殖渔业成本降得更低、品质更好、风险更可控。

行政院农业委员会在2017年正式启动“智慧农业4.0”计划,协助农渔民在有限人力下也能面对气候变迁带来的管理挑战。其中,约占国内渔业生产量4成的内陆养殖渔塭,因多数仍为露天养殖型态,不稳定的气温、短时强降雨,连带造成的鱼病及用药风险都让养殖环境管理变得更加困难,显示国内养殖产业须导入更精准的管理模式。2年前,行政院农业委员水产试验所开始进行智慧农业的研究与试验,也邀请业界参与计划,希望借由大数据、人工智能及物联网的“大人物”技术,促成养殖产业朝向科学化、有效率且更精准的生产方式。

2019年被水产试验所列为智慧养殖渔业亮点示范场域的圣鲷水产科技,投入吴郭鱼品系繁养工作近40年,二代接班人黄壹圣多年前嗅到科技带来的管理效益,他从人工收集场内数据开始、设置自动感测仪器到导入物联网设备,逐步完成可动式增氧机与智慧水质监控系统,较过去省下15%电费外,更仅需电子载具就能管理鱼塭。更早之前,圣鲷水产科技还技术转移水产试验所研发的分子标记鉴定技术,将选育准确率提高至100%,有效降低选育过程投入的繁养成本。近期除了搭载监控设施的HDPE生态养殖系统,黄壹圣还将重心放在海水吴郭鱼繁养技术,希望在海洋资源枯竭状况下,以养殖技术稳定供应优质蛋白质来源。

自动化监测系统,黄壹圣用指尖管理鱼塭

圣鲷水产科技每年供应全台约5千万只台湾鲷苗,今年32岁的黄壹圣自国中起就开始协助家中养殖事业,看到父母几乎全年无休照顾鱼塭,他认为养殖不应该只是体力活,部分工作其实是可以让机械、科技来协助。6年前他深感气候不稳,在没有自动监测系统协助下,必须每1小时到鱼塭测一次水质数据才能掌握池内变化;后来为加强监测频率,他改用定时监测机器协助,奠定后续自动化管理基础。

黄壹圣利用池底管线连结旁边生态池,一池养吴郭鱼、另一池养巴沙鱼,创造循环水养殖的生态环境。

“其实刚开始只是想要省电。”黄壹圣说,透过监测器作为自己鱼塭里另一双眼睛,更能精确地在对的时间做对的事情。像是有回他发现凌晨3点因为气压低、水中溶氧数值也低,若启动叶片式水车也仅能让表层水流动,无助于改变状况;但启动圆盘式水车的作用范围有限,且鱼会聚集在水车周边造成紧迫,因此他与父亲合作设计可动式增氧机连结设备,让水车可在水面上移动、扩大溶氧面积。

掌握池内状况还不够,在两处主要养殖区还设有气压计、风向计、雨量侦测球等设备,用以收集气象资料。数据资料功能极广,像是风向会影响水车应出现的位置,在风头处开水车才有利于水流扩散,风尾开水车只会浪费电;或是多数人熟悉的气压数值也有助评估水池溶氧量,黄壹圣用气压概念解释俗谚所言“透南风、鱼会抬头”,正是因为温度高、气压低的南风吹过会影响水中溶氧量,水底的鱼就会因为氧气不足而浮起换气。

此养殖缸可搭载水质及水温等自动监测器,监控面板上可掌握不同数据进行适当的措施。

不过黄壹圣坦言,这些数据是这几年才发挥最佳效果。约3年前他在资工系背景的妻子协助下,达成不需出门巡鱼就能管理鱼塭的成果,妻子协助抓出关键性影响因子设定参数,借由PLC控制系统,增氧机及抽水马达便会依照不同数值启动,这套智慧水质监控系统帮他们省下15%电费。此外手机上的系统平台还能监看各种设施运作状况,若疑似有落雷情况,只要动动手指就可关闭机具维护养殖池安全。黄壹圣认为,这些设施最终目的都是希望达到省时省力,让养殖产业不再是24小时待命、全年仅冬季能暂歇的体力活,养殖户也有更好生活品质,“科技来自于人的惰性”黄壹圣笑说。

另外,有鉴于养殖产业有抽取地下水、冬季气温低不利养殖等状况,黄壹圣和父亲也投入系统化养殖设备的开发及生态养殖试验。他们利用塑钢及HDPE(高密度聚乙烯)材料设计出具备保温效果的养殖缸,此养殖缸因与土壤隔离且为组装可拆式的结构,便于移动外,也可以避免水质受土壤污染而劣化;过去4年,黄壹圣与父亲也利用此养殖缸进行循环用水的生态养殖试验,利用不同物种的养殖特性,将养殖缸与养殖池彼此以管线相连,如沉积、未食用完的饲料可由管线流入其他水池,利用具滤食功能的贝类、对养殖环境容许度较广的吴郭鱼等物种,达到循环用水养殖的可能。

历经多年收集数据、开发自动监控系统、水车与养殖缸等养殖设备改良,黄壹圣已有一套养殖的标准化流程,能够针对不同客户的养殖环境给予设施建议,让养殖户能把钱花在刀口上。

分子标记成产学共通语言,台湾鲷育种更精准

从事吴郭鱼繁养工作近40年的圣鲷水产科技,育种靠的是经验和好眼力,但离百分之百准确还有一段距离,不过在分子标记技术支援下,目标种鱼的挑选成功率可近100%,不仅降低非目标种鱼的养殖成本,还能有效控管保种鱼品系以及商业种鱼的性能培育工作。

协助圣鲷水产科技学习分子标记技术的水产试验所水产养殖组研究员曾福生说明:“同样技术可符合我们的研究需求,也可应用在他们产业经营上。”分子标记技术多用疾病检测或是生物遗传研究,3年前技转6对海水吴郭鱼TFS品系种鱼给业者时,就先将该品系分子标记列为追踪的项目之一。业者将该品系后代与场内培育的其他种鱼杂交时,会剔除不适合之种鱼,最后留下他们评估后,认为相对适合生产可贩售的子代,接着水产试验所再追踪这些可贩售子代的养殖性状,纪录被业者认为是好品种的分子标记,以后业者看到特定标记,就会知道是适合养殖的品种。曾福生说分子标记像身份证,若属经济性鱼种就要留下好特征,外观描述会众说纷纭,但有了基因协助就可做客观判断。

黄壹圣自国中起就开始协助家中养殖事业,养成一眼就可掌握鱼苗大致数量的好眼力。

曾福生强调,这些记录下来的分子标记只是反映商业需求,不一定具备学术特征与定义,但这些资料能辅助学术界进一步掌握分子标记与养殖性状间的关系,也可透过已纪录的分子标记持续追踪技转出去的鱼种。此外,透过这些资料,当养殖户反应选育或养殖问题时,研究人员就能与养殖户有效沟通并提供协助,不再像过往,养殖户用自属一套外观辨识语汇,让研究人员无从理解。

黄壹圣提及早先与研究人员沟通,彼此都有一套对选育种鱼的判断用语,很难对接起来,而现在就能经分子标记来沟通,他回忆道:“过去都是肉眼看、淘汰不适合的鱼,以为选到金字塔顶的鱼就没问题,但不够准确。”分子标记另个优点是种鱼还小时就可操作,只需剪一段鱼鳍利用PCR扩增技术进行检验,即可追踪鱼的血统,判断它长成后特征进行控管,将选育成功率提升近100%,有效节省饲育成本。

目前圣鲷水产科技已完整掌握海水吴郭鱼的繁养技术,只缺合适养殖场稳定生产,黄壹圣认为吴郭鱼对溶氧量的需求不如白虾严格、又有适应淡咸水的品种,最重要是“植物性蛋白就可以换肉”,在海洋资源逐渐枯竭困境下,前景看好,因此才会持续扩增设施与技术资本进行研发,希望这条人人都吃的起的吴郭鱼,不只是低单价蛋白质来源,还能透过饲养环境升级而有更高经济价值。

本文转载自《丰年杂志》2019年6月号。《丰年杂志》电子书平台,请参考:udn读书吧、TAAZE 读册生活、HyRead、Zinio、华艺线上图书馆、Kono

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