文|面包夾知識

編輯|面包夾知識

«——【·前言·】——»

扇貝是中國重要的養殖貝類之一，2022年中國扇貝養殖面積達到3.8×105hm2，占全國貝類總養殖面積的31%。

扇貝作爲一種濾食性生物，在自然界中主要以微藻爲食，在扇貝養殖的育苗環節中，微藻被廣泛用作扇貝幼苗的主要餌料。

在傳統的扇貝人工育苗過程中，需專門配備餌料車間來提供微藻，技術人員通過觀察水體顔色或用顯微鏡觀察來判斷微藻培養池中微藻濃度是否達到投餵標准。

並根據扇貝育苗池中餌料消耗程度決定微藻投餵量，扇貝育苗過程中，投餌量決定扇貝育苗的生長狀態。

投餌量過小會導致扇貝育苗發育遲緩，延誤生産周期，投餌量過大則會汙染水質。

人工投餵方式依賴于技術人員的經驗，投餌量難以標准化，且技術人員檢測微藻培養池與扇貝育苗池的微藻量時一般采用抽檢方式。

造成扇貝育苗過程中投餌量不精准、扇貝育苗周期難以掌控等問題，增加扇貝育苗的生産成本。

爲解決現有技術所存在的上述問題，需要設計一種結構簡單、布局合理，能夠對餌料車間和育苗池內的微藻濃度進行實時檢測。

並根據檢測結果實現針對不同種類、不同濃度的微藻配置，實現扇貝育苗自動精准投餌的設備。

同時，爲了能精准檢測微藻濃度，保證投餌量的精准度，找到一種能在線自動檢測微藻濃度（即微藻生物量）的方法至關重要。

目前，檢測微藻生物量的方法有很多，例如，上海一養殖中心，應用的血球板計數法、光密度法、還有浙江一養殖基地葉綠素熒光法、高光譜成像法、濁度法等。

血球板計數法是最常用的方法之一，血球板計數法簡單可靠，但是不能直接用于微藻生物量檢測，若采用機器視覺代替人工計數，計數難度較大、可靠性低且成本較高。

葉綠素熒光法和分光光度法檢測微藻生物量的原理都是依據微藻細胞中的葉綠素含量估算微藻生物量。

例如，早在2000年，青島就有人在用葉綠素a的含量來標記浮遊植物的含量，但此方法，采用乙醇等化學試劑，提取植物細胞中的葉綠素，來檢測其生物量，不能用于微藻生物量的在線檢測。

依據分光光度法發明了一種，快速檢測微藻生物量的方法，該研究基于光密度法的導數模型，對金藻、扁藻等微藻的全生長周期的葉綠素擬合度都高于98%。

但是此方法成本較高，結果處理煩瑣，無法實現微藻生物量的快速在線檢測。

在北京的一水産基地內，研究人員就設計了一種新型葉綠素熒光檢測儀，微藻生物量檢測的准確率可達到99.83%，但藻中的溫度、鹽度等外部因素會影響微藻葉綠素含量。

因此使用葉綠素熒光儀檢測，無法實現微藻生物量的精准測量。

高光譜成像技術通常用于湖泊河流等富營養化的預警與檢測，這種技術常被使用到衛星上，適合大面積的微藻生物量檢測，如海洋、湖泊、河流等。

使用高光譜成像技術在結合比較了七種光譜預處理方法後，不同藻種適用的光譜處理方法，准確度較高，但只適用于遠距離、大面積的微藻生物量檢測，不適用于蝦夷扇貝育苗生産。

不過目前的微藻生物量檢測方法效率低、結果處理煩瑣且無法保證檢測精度。

因此，現在采用的一種濁度測量法，能夠實現蝦夷扇貝育苗生産中微藻含量的快速、准確及在線檢測。

並基于此方法，設計蝦夷扇貝育苗投餌設備，實現生産過程在線自動投餌，提高蝦夷扇貝育苗生産效率與經濟效益。

如圖1所示，設計了一種扇貝育苗餌料自動投餵設備，該設備由餌料培養池、扇貝育苗池、投飼系統和控制平台組成。

投飼系統通過管路將餌料培養池與扇貝育苗池連接起來，通過控制平台對泵與閥的控制實現投餌功能。

餌料培養池與控制平台通信連接，餌料培養池用于培養微藻，監測微藻培養狀況，並將微藻培養狀況反饋至控制平台。

扇貝育苗池與控制平台通信連接，扇貝育苗池用于扇貝育苗，監測扇貝育苗池中微藻消耗量，並將微藻消耗量反饋至控制平台。

控制平台與投飼系統通信連接，控制平台根據餌料培養池中微藻生長狀況和扇貝育苗池中餌料消耗狀況控制自動投餵部件的投餵量。

扇貝幼蟲在不同生長階段有不同的藻種投餵比例，當扇貝幼蟲在D型幼蟲階段時，餌料投餵以金藻爲主，小新月菱形藻爲輔；當扇貝幼蟲發育到殼頂幼蟲階段中期時，在餌料中要增加扁藻。

因此設置有三個餌料培養池，分別培養金藻、小新月菱形藻與扁藻。三個餌料池均設置有微藻生長監測傳感器與持續微量充氣裝置。

微藻生長監測傳感器與控制平台通信連接，投飼系統與三個餌料培養池相連.

微藻生長監測系統采用微藻濃度傳感器和水質探測器完成監測，根據微藻種類不同，微藻濃度傳感器設置有不同的檢測範圍。

微藻濃度傳感器的原理是藻液中微藻顆粒對光線的吸收引起藻液濁度值的變化，以濁度檢測微藻濃度變化具有便捷快速、抗幹擾能力強等優點。

能快速及時反饋微藻培養狀況，有利于根據所需的投餵量計算抽取藻液的體積等數據。

在山東一生産基地中，有科研人員發現，在微藻培養過程中，餌料培養池中會加入營養鹽爲微藻生長提供營養。

若微藻未能將營養鹽完全吸收，營養鹽中所含的氨氮磷等成分會對扇貝幼苗發育造成不利影響。

因此有科研人員，在餌料培養池中設置水質探測器，檢測餌料培養池中殘余氨氮磷與亞硝酸鹽的含量。

扇貝育苗池育苗狀況監測系統由微藻濃度傳感器、水質傳感器與持續微量充氣裝置組成。扇貝育苗狀況監測系統采用微藻濃度傳感器，並與控制平台通信連接。

扇貝育苗池中的微藻濃度遠小于餌料培養池，爲保證檢測精度，育苗池中的微藻濃度傳感器量程更小，測量更精確。

因爲水溫對扇貝幼苗的發育與攝食均有重要影響，采用水質探測器監測氨氮含量、亞硝酸鹽含量與溫度。

«——【·微藻生物量與濁度標定·】——»

而廣東作爲養殖水産大省，于是就爲建立微藻生物量與濁度之間的准確關系，進行了微藻生物量與濁度標定實驗。

廣東的水産學家，在選擇四種常用的餌料微藻作爲實驗對象，包括金藻、扁藻、小球藻及小新月菱形藻，使用血球板計數法與濁度儀測量相互印證。

實驗材料爲四種餌料用微藻生長到不同密度時的藻液，藻液取自扇貝育苗生産基地中的餌料池。

實驗試劑爲魯戈式碘液，實驗儀器爲吸水紙、燒杯、洗瓶、血球計數板、蓋玻片、移液槍、光學顯微鏡、哈希2100Q便攜式濁度儀。

用小燒杯舀取藻液約50mL，將小燒杯中藻液搖勻後灌入濁度儀測量瓶內，擰緊瓶蓋後在瓶身滴一滴硅油。

用麻布塗抹均勻，再次搖晃瓶身使藻液均勻，放入便攜式濁度儀內讀數，測量一次後將測量瓶取出搖勻後換個方向再次測量，測四次，讀數後取平均值。

將小燒杯中剩余藻液搖勻後，用移液槍取約2mL藻液，滴到血球計數板上，用蓋玻片壓好。再取一滴魯戈式碘液滴到蓋玻片左側，在蓋玻片右側用吸水紙將碘液吸到右側使染色均勻。

調整光學顯微鏡讀數，然後根據讀數估算微藻生物量。

實驗結果如圖2、圖3、圖4、圖5所示，金藻、小新月菱形藻、扁藻、小球藻的藻液生物量與濁度總體呈現正相關的趨勢。

通過該實驗，建立了四種常見餌料微藻的生物量與濁度的線性回歸方程，擬合度均大于0.98，說明回歸方程能較好地反映微藻生物量與濁度的關系，爲微藻生物量的在線檢測提供了理論基礎。

«——【·結語·】——»

爲了在扇貝育苗生産過程中實時跟蹤監測餌料培養池中微藻培養狀況與扇貝育苗池中微藻消耗狀況，並根據監測數值制定投餌方案，實現精准投餌。

爲此，湖北的水産研究人員，還開發了一種蝦夷扇貝育苗自動投餌設備，基于微藻生物量與濁度的關系，通過實驗研究標定了四種常見餌料微藻的生物量與濁度。

建立了四種常見餌料微藻的濁度與生物量的線性回歸方程，擬合度均大于0.98，回歸方程能較好地反映微藻生物量與濁度的關系。

該設備能精准監測蝦夷扇貝育苗的攝食狀況，檢測餌料培養池與扇貝育苗池的水質參數。

減少蝦夷扇貝育苗投餌環節對人力的依賴，提高蝦夷扇貝生産效率，爲蝦夷扇貝育苗自動化裝備的設計提供參考。

在現代蝦夷扇貝育苗基地中，投餌是蝦夷扇貝育苗過程中的重要一環。蝦夷扇貝育苗投餌主要依賴于人工投餌，人工投餌勞動強度大，效率低，對扇貝攝食情況與微藻培養情況的檢測較爲煩瑣。

相對與湖北來說，河南目前市面上仍未見專用于蝦夷扇貝育苗的投餌設備，不過很多養殖戶，還是通過查閱文獻及現場調研的方法。

明確蝦夷扇貝育苗投餌具體需求，設計了一種蝦夷扇貝育苗自動投餌設備。

仿真結果表明，通過對蝦夷扇貝育苗自動投餌設備的結構設計以及對微藻生物量和濁度的標定研究。

現在來說，無論是湖南還是湖北等一些南方城市，在我國的北方的青島，煙台等沿海城市，都可實現蝦夷扇貝育苗自動精准投餌與殘餌高效檢測。

提高蝦夷扇貝育苗生産效率與經濟效益，爲蝦夷扇貝育苗産業自動化與智能化發展提供新思路。