随着全球人口增长和对水产品需求的持续攀升，传统水产养殖模式面临着资源短缺、环境污染、病害频发等诸多挑战。在此背景下，陆基工厂化循环水养殖（Recirculating Aquaculture System, RAS）应运而生，作为一种现代化、可持续的养殖模式，陆基工厂化循环水养殖正逐渐成为水产养殖业发展的重要方向。

     陆基工厂化循环水养殖是一种高度集约化的绿色生态养殖模式，通过先进的水处理技术实现水资源的循环利用，减少对环境的影响，同时提高养殖效率和产品质量。这种模式在水产养殖业中具有重要的应用价值和发展前景。该模式在淡水和海水养殖中均有广泛应用，尤其适用于高密度养殖和珍贵品种的培育。

     20 世纪 60年代，陆基工厂化循环水养殖在欧美等发达国家萌芽。当时，随着工业化进程加速，传统水产养殖受自然条件限制的弊端日益凸显，促使人们开始探索新的养殖模式。早期的陆基工厂化循环水养殖系统较为简单，主要是初步构建起水体循环路径，通过简易的过滤装置对养殖水体进行初步处理，实现有限的水质净化和水体循环利用。这一阶段的养殖规模较小，技术尚不成熟，更多是作为一种新兴概念和尝试，在少数科研机构和养殖场开展试验性养殖。

     进入 80年代，随着生物过滤技术的初步发展，陆基工厂化循环水养殖有了较大进步。人们逐渐认识到微生物在水质净化中的关键作用，生物滤池等设施开始应用于养殖系统，能够更有效地去除水体中的氨氮等有害物质，提高了养殖水体的质量和稳定性。同时，自动化控制技术也开始在养殖领域崭露头角，一些简单的自动化设备，如定时投喂装置、增氧机自动控制系统等被引入，初步实现了部分养殖环节的自动化，减轻了人工劳动强度。这一时期，养殖品种逐渐增多，除了传统的经济鱼类，一些虾类、贝类等也开始采用工厂化循环水养殖模式，养殖规模有所扩大，在欧美地区逐渐形成一定的产业规模。

     21 世纪初，随着材料科学的飞速发展，新型耐腐蚀、高强度且成本相对较低的材料，如PVC、PE等广泛应用于养殖设施和管道系统，极大地提高了养殖系统的耐用性和稳定性。同时，水质监测技术取得重大突破，各类高精度的传感器不断涌现，能够实时、准确地监测养殖水体的温度、溶氧、pH值、氨氮等关键参数。基于这些监测数据，自动化控制系统更加智能化，能够根据水质变化自动调节设备运行，实现了养殖环境的精准调控。此外，在养殖生物营养与饲料技术方面，深入研究了不同养殖品种在不同生长阶段的营养需求，研发出更精准的饲料配方，提高了饲料利用率，减少了对环境的污染。这一阶段，陆基工厂化循环水养殖在全球范围内迅速发展，亚洲、南美洲等地区也开始大力推广和应用该养殖模式，养殖规模和技术水平都有了质的飞跃。

     近年来，随着物联网、大数据、人工智能等前沿技术与养殖行业的深度融合，陆基工厂化循环水养殖进入4. 智慧化循环水时代。智慧化养殖设备广泛应用，实现了对养殖全过程的实时监控和精准管理，如通过摄像头和图像识别技术监测养殖生物的生长状况、摄食情况等，自动调整投喂策略；利用大数据分析优化养殖环境参数，提高养殖效率和产量。同时，在环保理念的推动下，绿色可持续发展成为养殖行业的重要方向。研发出更加环保、高效的水处理技术和设备，进一步降低了养殖过程中的废弃物排放；生态养殖模式不断创新，如养殖与种植一体化的循环农业模式，实现了资源的循环利用和生态平衡。在养殖品种上，也从传统的经济品种向更多特色、高附加值的品种拓展，满足了市场多样化的需求。如今，陆基工厂化循环水养殖已成为水产养殖业中不可或缺的重要组成部分，并且在技术创新和产业升级的推动下，持续朝着更加高效、智能、绿色的方向发展 。

     首先，工厂化循环水养殖可以保持水质的稳定。通过先进的水处理系统，能够精确控制养殖水体的温度、溶氧、pH值、氨氮等关键参数，保持水质稳定，为养殖生物提供适宜的生存环境。例如，利用恒温设备可以将水温控制在养殖品种最适生长范围内，不受外界气候变化的影响。

     其次，工厂化循环水养殖可以灵活的进行光照调节。可以根据养殖生物的需求，人工调节光照强度和光照时间，促进养殖生物的生长和繁殖。比如，在某些鱼类的育苗阶段，通过精确控制光照条件，可以提高鱼苗的成活率和生长速度。

     再次，工厂化循环水养殖通过养殖车间的建设、恒温高溶氧的设计，为养殖生物构建稳定可控的生长环境。这种环境，可有效避免台风、暴雨、洪水等自然灾害对养殖生产的破坏，降低了养殖风险。

     与传统池塘养殖相比，陆基工厂化循环水养殖采用立体式养殖设施和科学的养殖布局，能够在有限的空间内养殖更多的生物，大大增加了养殖面积，提高了单位面积的产量，极大的提高了空间利用率。同时，先进的水质处理技术和增氧设备，为高密度养殖提供了技术支持。高效的生物过滤系统能够及时去除水体中的有害物质，保证水质清洁；充足的溶氧供应，满足了高密度养殖生物的呼吸需求，使其能够健康生长。

1）适宜多种生物

     可以根据市场需求和养殖技术条件，选择养殖不同种类的水生生物，包括鱼类、虾类、贝类、蟹类等。无论是冷水性鱼类，还是热带观赏鱼，都可以在陆基工厂化循环水养殖系统中找到适宜的养殖环境。

2）高附加值品种养殖

     为一些高附加值的养殖品种提供了良好的养殖条件，如石斑鱼、鲟鱼、鳜鱼、海星、海马等。这些品种在自然环境中生长缓慢或资源稀缺，但在工厂化循环水养殖模式下，可以实现快速生长和规模化养殖，提高了养殖的经济效益。

     采用智能化的投喂设备和技术，能够根据养殖生物的生长阶段、摄食情况和水质变化，精确控制饲料的投喂量和投喂时间，避免了饲料的浪费。例如，通过安装在养殖池中的传感器，实时监测养殖生物的摄食行为，当发现养殖生物停止摄食时，自动停止投喂。同时，使用投饵机投饵可以实现少食多餐的投料策略，有利于降低饵料比，提高饲料的利用率。

1）水资源循环利用

     通过循环水系统，将养殖废水进行处理和净化后再次回用，实现了水资源的高效循环利用。一般来说，陆基工厂化循环水养殖系统的水资源循环利用率可达90% 以上，大大减少了对新鲜水资源的需求，降低了养殖对环境的影响。

2）减少污染物排放

     完善的水处理系统能够有效去除养殖水体中的氨氮、磷、有机物等污染物，使养殖废水达到排放标准或可循环利用的标准，减少了对周边水环境的污染。同时，由于养殖过程中严格控制药物的使用，降低了药物残留对生态环境的危害。

1）实时监测与控制

     利用物联网技术、传感器技术和自动化控制技术，对养殖环境和养殖生物进行实时监测和数据采集。管理人员可以通过手机、电脑等终端设备，随时随地查看养殖系统的各项参数，如水温、溶氧、pH值等，并根据监测数据远程控制养殖设备的运行，如增氧机、水泵、投饵机等，实现了养殖生产的智能化管理。

2）数据分析与决策支持

     通过对大量养殖数据的分析和挖掘，建立养殖模型，为养殖生产提供科学的决策支持。例如，根据养殖生物的生长数据和水质数据，预测养殖产量和市场需求，合理调整养殖计划和饲料投喂策略，提高养殖效益和管理水平。

     近年来，在全球科技浪潮的推动下，人工智能、物联网、大数据、云计算以及虚拟现实等技术出现了蓬勃发展，实现了对众多领域的赋能和产业格局的重塑。这些技术与传统的循环水装备相结合，引领循环水行业进入了“智慧化循环水养”时代。智慧循环水系统可对循环水养殖全过程进行数字化监测、控制和管理，可对系统24小时实时在线监测，当设备出现故障或水质指标出现故障都可以及时电话报警，从而大大降低了养殖风险。可以在大幅降低人工成本的同时，让能耗更低、换水率更低，水质更好，养殖成功率更高。整体而言，循环水的发展具有智慧化、无人化和食品安全可追溯的趋势。

1）手机、电脑替代传统的PLC

     5G的高速传输和低延迟特性，使养殖户可以通过手机、电脑等终端远程实时监控养殖现场的设备运行状态、水质参数、养殖生物生长情况等。即使身在异地，也能随时对养殖设备进行远程操作和控制，如开启或关闭增氧机、水泵，调整投喂量等。

2）智慧循环水管理系统

①智慧化水质调控

     通过物联网技术，各种传感器实时采集养殖水体的温度、溶解氧、pH值、氨氮等参数，5G技术将这些数据高速传输至云端。基于大数据和人工智能算法，系统能精准分析养殖环境数据，自动调控水质净化设备、增氧设备、温控设备等，确保养殖环境始终处于最适宜状态。

②智慧化设备协同作业

     物联网将养殖设备连接成一个有机整体，通过预设的程序和规则，各设备之间实现自动化协同作业。例如，当水质监测系统检测到pH低于设定值时，自动启动pH调节设备进行处理；当溶解氧含量降低时，增氧设备自动开启。当投饵机结束投饵时，智慧排污系统进行自动排污。

3）养殖动物行为智能监测

     借助水下摄像头和传感器，采集养殖生物的行为、外观等信息，运用人工智能的图像识别和数据分析技术，分析养殖动物的体长、体重。通过图像识别技术判断养殖动物的摄食状况。

4）大数据分析与决策支持

     陆基循环水养殖过程中产生大量的数据，包括水质数据、养殖生物生长数据、设备运行数据等。通过大数据分析技术，挖掘数据背后的规律和关联，为养殖户提供决策支持。例如，分析不同养殖品种在不同环境条件下的生长速度、饲料转化率等，帮助养殖户优化养殖方案。

     工厂化循环水养殖最耗费人工的环节主要有两个。第一个是投饵，第二个是排污。随着智能化投饵和排污设备的逐渐推广和使用，工厂化循环水养殖未来会向无人化的方向去发展。

1）智能投饵机

     循环水养殖最大的特点是高密度。但是高密度养殖必然带来了高负荷的投喂工作量。以1000立方米养殖水体来计算。如果养殖密度为50kg/立方米水体，投饵率为3%。那么养殖高峰期投入的饲料量高达1500kg。1.5吨的饲料，养殖人员需要在较短时间内将这些饲料均匀地投喂到养殖池中，每次投喂都需要耗费大量的时间和精力。同时，人工投喂时，养殖人员难以准确把握每一次的投喂量。可能会出现投喂过多的情况，导致大量饲料未被养殖生物及时摄食，在水中分解，不仅浪费饲料资源，增加养殖成本，还会对水质造成污染。因此说自动投饵系统替代人工投喂是个必然趋势，否则人工造成的浪费和付出的代价将远高于节省自动投饵系统的投入。

2）智能进排水

     循环水养殖中的换水是一个重要的环节。如何在保证水质的前提下合理的减少换水率呢？可以通过安装智能进排水控制设备，实现少量多次精准进排水。智能进排水不但替代了人工简单枯燥的拔管工作，还可以大大的减少循环式养殖的换水率。以竖流沉淀器为例，通过在竖流沉淀器的排污控安装智能排污阀，可以实现实现少量多次的智能排污。原来人工排污一天排2次，每次排污都要把整个竖流沉淀器的水全部排掉。现在可以改为智能排污阀进行排污，每小时排污一次，每次几秒钟。这种少量多次的精准排污法，节省了大量的水耗，还节省了人工。

     随着人们生活水平的提高，人们对食品安全的诉求也越来越高。循环水养殖出的产品绿色安全，完全符合人们对食品安全日益增长的需求。利用可追溯技术，对养殖过程中的每一个环节进行数据记录，包括种苗来源、饲料投喂、药物使用、水质变化等。消费者通过扫描产品二维码，即可获取产品的全程养殖信息，实现养殖产品的质量安全追溯。