Оптимизация аквакультуры: подробное руководство по системам кормления

Аквакультура, или рыбоводство, играет решающую роль в глобальной продовольственной безопасности, обеспечивая значительную и растущую долю мировых поставок морепродуктов. Поскольку запасы дикой рыбы сталкиваются с растущим давлением, ответственное и эффективное выращивание водных организмов становится все более важным. Краеугольным камнем успешной аквакультуры является используемая система кормления, влияющая не только на рост и здоровье выращиваемых видов, но и на экономическую жизнеспособность и экологическую устойчивость операции.

В этом всеобъемлющем руководстве исследуется многогранный мир систем кормления аквакультуры, углубляясь в различные типы кормов, стратегии кормления, технологические достижения и методы управления, которые способствуют оптимальному производству. Мы рассмотрим пищевые потребности различных видов аквакультуры, воздействие производства и использования кормов на окружающую среду и экономические соображения, которые определяют принятие решений при проектировании и внедрении систем кормления. С помощью тематических исследований и практических примеров со всего мира мы стремимся предоставить ценный ресурс для профессионалов аквакультуры, исследователей и студентов, стремящихся улучшить свое понимание этого критически важного аспекта аквакультуры.

Понимание корма для аквакультуры: основа роста

По своей сути корм для аквакультуры обеспечивает необходимые питательные вещества, необходимые для роста, здоровья и размножения выращиваемых водных животных. Конкретные потребности в питании значительно варьируются в зависимости от вида, стадии жизни, условий окружающей среды и производственных целей. Понимание этих потребностей имеет первостепенное значение для составления и выбора соответствующих кормов.

Основные питательные вещества в корме для аквакультуры

Корма для аквакультуры должны обеспечивать сбалансированный набор основных питательных веществ, в том числе:

• Белок: Имеет решающее значение для роста и восстановления тканей. Источник белка и аминокислотный профиль являются критическими соображениями. Обычно используемые источники белка включают рыбную муку, соевый протеиновый концентрат и муку из насекомых.
• Липиды: Обеспечивают энергию и незаменимые жирные кислоты, особенно омега-3 жирные кислоты (EPA и DHA), которые жизненно важны для здоровья рыб и питания человека. Рыбий жир, растительные масла и водорослевое масло являются распространенными источниками липидов.
• Углеводы: Служат легкодоступным источником энергии. Крахмалы и сахара обычно получают из зерна и других ингредиентов растительного происхождения.
• Витамины: Необходимы для различных метаболических процессов и иммунной функции. Дефицит витаминов может привести к болезням и замедлению роста.
• Минералы: Важны для развития костей, функции ферментов и общего здоровья. Ключевые минералы включают кальций, фосфор и цинк.
• Добавки: Может быть включен ряд добавок для улучшения качества корма, улучшения вкусовых качеств, стимулирования роста или предотвращения болезней. Примеры включают антиоксиданты, пигменты и пробиотики.

Типы кормов для аквакультуры

Корма для аквакультуры бывают разных форм, каждая из которых подходит для разных видов и стратегий кормления:

• Сухие корма: Наиболее распространенный тип корма для аквакультуры, доступный в различных размерах и составах (например, тонущие гранулы, плавающие гранулы, крошка). Сухие корма обеспечивают удобство, хорошую стабильность при хранении и простоту автоматизации.
• Экструдированные корма: Обрабатываются при высоких температурах и давлении, в результате чего получается более легкоусвояемый и вкусный корм с улучшенной устойчивостью к воде. Экструзия также позволяет точно контролировать плотность корма (плавающий или тонущий).
• Корма в виде мезги: Корма мелкого помола, часто используемые для личиночных или ювенильных стадий. Корма в виде мезги легко употребляются маленькими рыбами, но могут быть более подвержены вымыванию питательных веществ и ухудшению качества воды.
• Живые корма: Живые организмы, такие как водоросли, коловратки и артемии, часто используются в качестве начального корма для личинок рыб и моллюсков. Живые корма обеспечивают необходимые питательные вещества и ферменты, которые не всегда присутствуют в приготовленных кормах.
• Свежие/замороженные корма: Свежая или замороженная рыба, креветки или другие водные организмы могут использоваться в качестве корма, особенно для плотоядных видов. Однако использование свежих/замороженных кормов может представлять риски биобезопасности и может быть неустойчивым.

Стратегии кормления: оптимизация доставки и использования корма

Эффективные стратегии кормления имеют решающее значение для максимизации эффективности корма, минимизации отходов и стимулирования оптимального роста. Несколько факторов влияют на выбор стратегии кормления, включая вид, стадию жизни, поведение при кормлении, условия окружающей среды и производственную систему.

Методы кормления

В аквакультуре используются различные методы кормления, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки:

• Ручное кормление: Включает в себя раздачу корма вручную, что позволяет внимательно наблюдать за поведением рыбы и корректировать нормы кормления. Ручное кормление трудоемко, но может быть подходящим для мелкомасштабных операций.
• Автоматическое кормление: Использует автоматические кормушки для раздачи корма через заранее определенные промежутки времени. Автоматические кормушки могут повысить эффективность кормления, снизить трудозатраты и минимизировать отходы корма. Доступно несколько типов автоматических кормушек, в том числе:
• Кормушки по требованию: Срабатывают от самой рыбы, высвобождая корм, когда рыба толкает или клюет спусковой механизм.
• Таймерные кормушки: Раздают корм в заданное время, независимо от поведения рыбы.
• Ленточные кормушки: Подают непрерывный поток корма с контролируемой скоростью.
• Рассеянное кормление: Включает в себя равномерное распределение корма по поверхности воды. Рассеянное кормление обычно используется в прудовой аквакультуре, но может привести к неравномерному распределению корма и увеличению потерь корма.
• Локализованное кормление: Концентрирует корм в определенных областях, таких как кормовые кольца или корыта. Локализованное кормление может улучшить доступность корма и уменьшить отходы корма.

Частота кормления и размер рациона

Определение оптимальной частоты кормления и размера рациона имеет решающее значение для максимизации роста и минимизации отходов корма. Факторы, которые следует учитывать, включают:

• Вид: Разные виды имеют разные требования к кормлению и пищеварительные способности.
• Стадия жизни: Молодым рыбам обычно требуется более частое кормление и меньшие размеры рациона, чем старым.
• Температура воды: На метаболизм рыбы и скорость кормления влияет температура воды.
• Качество воды: Плохое качество воды может снизить скорость кормления и увеличить отходы корма.
• Плотность посадки: Более высокая плотность посадки может потребовать более частого кормления и увеличения размеров рациона.

Для определения соответствующих норм кормления можно использовать несколько методов, в том числе:

• Таблицы кормления: Предоставляют рекомендуемые нормы кормления в зависимости от размера рыбы, температуры воды и других факторов.
• Мониторинг роста: Регулярное взвешивание и измерение рыбы для отслеживания скорости роста и соответствующей корректировки норм кормления.
• Кормление до насыщения: Предоставление рыбе столько корма, сколько она потребит за данный период, а затем корректировка норм кормления в зависимости от количества потребленного корма.

Примеры стратегий кормления по всему миру

• Норвегия (лосось): В значительной степени полагается на автоматизированные системы кормления с мониторингом в режиме реального времени потребления корма и качества воды. Это имеет решающее значение для поддержания оптимальных условий выращивания в их морских садках и снижения воздействия на окружающую среду. Они используют передовые технологии и анализ данных для минимизации отходов и оптимизации коэффициентов конверсии корма.
• Вьетнам (Пангасиус): Часто использует комбинацию ручного и автоматического кормления, особенно в прудовых системах выращивания. Затраты на корм являются значительным фактором, и фермеры часто дополняют приготовленные корма местными сельскохозяйственными побочными продуктами для снижения затрат. Стратегии кормления адаптируются в зависимости от условий пруда и поведения рыбы.
• Китай (карп): Традиционное выращивание карпа часто основывается на комбинации приготовленных кормов и местных органических веществ (например, навоза, остатков урожая). Стратегии кормления адаптированы к конкретному виду карпа и характеристикам прудовой экосистемы.
• Эквадор (креветки): Интенсивное выращивание креветок использует автоматические кормушки для раздачи корма несколько раз в день. Тщательный мониторинг качества воды и поведения креветок необходим для предотвращения перекармливания и поддержания оптимальных водных условий. Пробиотики и другие кормовые добавки обычно используются для улучшения здоровья и роста креветок.

Технологические достижения в системах кормления аквакультуры

Технологические достижения революционизируют системы кормления аквакультуры, приводя к повышению эффективности, устойчивости и прибыльности. Эти достижения охватывают широкий спектр областей, от состава и производства кормов до оборудования для кормления и систем мониторинга.

Технологии точного кормления

Технологии точного кормления направлены на доставку корма рыбе в нужном количестве, в нужное время и в нужном месте. Эти технологии полагаются на датчики, камеры и анализ данных для мониторинга поведения рыбы, качества воды и условий окружающей среды, а затем соответствующей корректировки норм и стратегий кормления.

Примеры технологий точного кормления включают:

• Системы акустического мониторинга: Используют гидрофоны для обнаружения звуков кормления рыбы и корректировки норм кормления в зависимости от аппетита рыбы.
• Системы кормления на основе камер: Используют камеры для мониторинга поведения рыбы и корректировки норм кормления в зависимости от плотности рыбы и активности кормления.
• Системы кормления на основе датчиков: Используют датчики для измерения параметров качества воды (например, растворенного кислорода, температуры, pH) и корректировки норм кормления в зависимости от условий окружающей среды.

Альтернативные ингредиенты корма

Индустрия аквакультуры активно изучает альтернативные ингредиенты корма, чтобы уменьшить свою зависимость от рыбной муки и рыбьего жира, которые являются ограниченными ресурсами. Появляется несколько многообещающих альтернатив, в том числе:

• Мука из насекомых: Насекомые являются богатым источником белка и жира и могут быть устойчиво произведены из сельскохозяйственных побочных продуктов.
• Мука из водорослей: Водоросли являются источником омега-3 жирных кислот и других ценных питательных веществ.
• Одноклеточный белок: Производится путем ферментации бактерий, дрожжей или грибов.
• Белковые концентраты на растительной основе: Соевый протеиновый концентрат, кукурузная глютеновая мука и другие источники белка на растительной основе могут использоваться для замены рыбной муки в кормах для аквакультуры.

Автоматизированные системы кормления

Автоматизированные системы кормления могут значительно повысить эффективность кормления и снизить трудозатраты. Эти системы можно запрограммировать на раздачу корма в определенное время, в определенных количествах и в определенных местах. Они также могут быть интегрированы с датчиками и камерами для мониторинга поведения рыбы и качества воды, а также для соответствующей корректировки норм кормления.

Примеры инновационных систем кормления аквакультуры

• MicroBalance от Skretting: Технология состава кормов, которая позволяет уменьшить количество рыбной муки и рыбьего жира в кормах для аквакультуры, сохраняя при этом оптимальный рост и здоровье рыбы. Они используют широкий спектр альтернативных источников белка, тщательно балансируя аминокислотные профили.
• Blue Impact от BioMar: Корма, разработанные для конкретных стадий роста и условий окружающей среды. Они вкладывают значительные средства в исследования и разработки для оптимизации составов кормов и улучшения усвояемости кормов.
• iQuatic от Cargill: Платформа, использующая прогнозную аналитику и основанные на данных аналитические данные для принятия разумных решений о кормах, стратегиях кормления и управлении фермой.

Экологические соображения в системах кормления аквакультуры

Системы кормления аквакультуры могут оказывать значительное воздействие на окружающую среду, как положительное, так и отрицательное. Важно учитывать эти воздействия при проектировании и управлении системами кормления аквакультуры и применять методы, которые минимизируют негативные воздействия и максимизируют положительные воздействия.

Воздействие производства кормов

Производство кормов для аквакультуры может способствовать возникновению нескольких экологических проблем, в том числе:

• Перелов рыбы: Использование рыбной муки и рыбьего жира в кормах для аквакультуры может способствовать перелову диких рыбных запасов.
• Вырубка лесов: Выращивание сои и других ингредиентов корма на растительной основе может способствовать вырубке лесов.
• Загрязнение: Производство ингредиентов корма может вызывать загрязнение от удобрений, пестицидов и других химических веществ.
• Выбросы парниковых газов: Производство и транспортировка ингредиентов корма могут способствовать выбросам парниковых газов.

Воздействие использования кормов

Использование кормов для аквакультуры также может оказывать воздействие на окружающую среду, в том числе:

• Ухудшение качества воды: Несъеденный корм и отходы жизнедеятельности рыб могут загрязнять воду, приводя к эвтрофикации, истощению кислорода и накоплению вредных веществ.
• Вспышки болезней: Плохое качество воды и стресс от перекармливания могут увеличить риск вспышек болезней.
• Занесение инвазивных видов: Живые корма могут занести инвазивные виды в среду аквакультуры.

Экологически устойчивые методы кормления

Для минимизации воздействия систем кормления аквакультуры на окружающую среду можно принять несколько экологически устойчивых методов кормления, в том числе:

• Использование альтернативных ингредиентов корма: Замена рыбной муки и рыбьего жира устойчивыми альтернативами, такими как мука из насекомых, мука из водорослей и одноклеточный белок.
• Оптимизация состава корма: Составление кормов, отвечающих пищевым потребностям рыбы, при минимизации отходов.
• Совершенствование стратегий кормления: Принятие стратегий кормления, которые уменьшают отходы корма и повышают эффективность корма.
• Очистка сточных вод: Очистка сточных вод от операций аквакультуры для удаления загрязняющих веществ и предотвращения эвтрофикации.
• Использование интегрированных систем аквакультуры: Интеграция аквакультуры с другими сельскохозяйственными видами деятельности для создания более устойчивой и эффективной системы производства продуктов питания.

Глобальные правила и сертификаты

Многие страны и организации установили правила и сертификаты для продвижения экологически устойчивых методов кормления аквакультуры. Эти правила и сертификаты могут помочь обеспечить, чтобы корма для аквакультуры производились и использовались экологически ответственным образом.

Примеры соответствующих правил и сертификатов включают:

• Лучшие практики аквакультуры (BAP): Программа сертификации, которая охватывает все аспекты производства аквакультуры, включая производство и использование кормов.
• Совет по управлению аквакультурой (ASC): Программа сертификации, которая фокусируется на экологических и социальных последствиях производства аквакультуры.
• GlobalG.A.P.: Программа сертификации, которая охватывает широкий спектр сельскохозяйственных практик, включая аквакультуру.
• Морской попечительский совет (MSC): Хотя MSC в первую очередь сосредоточен на диких промыслах, он также имеет стандарты, касающиеся ответственного поиска рыбной муки и рыбьего жира, используемых в кормах для аквакультуры.

Экономические соображения в системах кормления аквакультуры

Затраты на корм являются значительной статьей расходов в производстве аквакультуры, часто составляя 40-60% от общих операционных расходов. Поэтому оптимизация систем кормления для минимизации затрат на корм и максимизации эффективности корма имеет решающее значение для экономической жизнеспособности.

Анализ затрат на корм

Тщательный анализ затрат на корм должен учитывать следующие факторы:

• Цена корма: Цена корма может варьироваться в зависимости от ингредиентов, состава и поставщика.
• Коэффициент конверсии корма (FCR): Количество корма, необходимое для производства одной единицы биомассы рыбы. Более низкий FCR указывает на большую эффективность корма.
• Скорость роста: Скорость роста рыбы. Более быстрая скорость роста может сократить общий период кормления и снизить затраты на корм.
• Уровень выживаемости: Процент рыбы, которая выживает до сбора урожая. Более высокие показатели выживаемости могут увеличить общее производство и снизить затраты на корм на единицу продукции.

Стратегии снижения затрат на корм

Для снижения затрат на корм можно использовать несколько стратегий, в том числе:

• Использование менее дорогих ингредиентов корма: Замена дорогих ингредиентов корма более дешевыми альтернативами, такими как белковые концентраты на растительной основе или сельскохозяйственные побочные продукты.
• Оптимизация состава корма: Составление кормов, отвечающих пищевым потребностям рыбы, при минимизации использования дорогих ингредиентов.
• Совершенствование стратегий кормления: Принятие стратегий кормления, которые уменьшают отходы корма и повышают эффективность корма.
• Переговоры с поставщиками корма: Переговоры о выгодных ценах и условиях оплаты с поставщиками корма.
• Производство корма на ферме: В некоторых случаях может быть экономически выгодно производить корм на ферме, особенно для мелкомасштабных операций.

Роль инвестиций и инноваций

Инвестиции в новые технологии и инновационные составы кормов могут привести к значительной экономии средств и повышению прибыльности в долгосрочной перспективе. Это включает в себя:

• Технологии точного кормления: Как упоминалось ранее, они могут значительно уменьшить отходы корма.
• Стратегии предотвращения болезней: Инвестиции в профилактические меры для уменьшения вспышек болезней, которые приводят к смертности и снижению эффективности конверсии корма.
• Программы генетического улучшения: Улучшение генетического поголовья выращиваемых видов для повышения скорости роста и эффективности корма.

Тематические исследования: успешные системы кормления аквакультуры по всему миру

Чтобы проиллюстрировать принципы и методы, рассмотренные в этом руководстве, давайте рассмотрим несколько тематических исследований успешных систем кормления аквакультуры со всего мира:

Тематическое исследование 1: Экологически устойчивое выращивание лосося в Чили

Чили является крупным производителем выращиваемого лосося. В последние годы чилийская индустрия лосося добилась значительных успехов в улучшении устойчивости своих систем кормления. Это включает в себя снижение зависимости от рыбной муки и рыбьего жира, оптимизацию состава корма и внедрение технологий точного кормления. Компании теперь используют альтернативные источники белка, такие как водоросли и мука из насекомых, в своих кормах. Они также внедряют сложные системы мониторинга для отслеживания потребления корма и качества воды, а также для соответствующей корректировки норм кормления. Это привело к повышению эффективности корма, снижению воздействия на окружающую среду и повышению прибыльности.

Тематическое исследование 2: Интегрированное выращивание карпа в Бангладеш

В Бангладеш интегрированное выращивание карпа является традиционной практикой, которая сочетает в себе рыбоводство с другими сельскохозяйственными видами деятельности, такими как выращивание риса и животноводство. Карпов кормят комбинацией приготовленных кормов и местных органических веществ, таких как навоз и остатки урожая. Органические вещества обеспечивают питательные вещества для рыбы, а также помогают удобрять рисовые поля. Эта интегрированная система является высокоустойчивой и эффективной и обеспечивает ценный источник пищи и дохода для сельских общин.

Тематическое исследование 3: Интенсивное выращивание креветок в Таиланде

Таиланд является крупным производителем выращиваемых креветок. Интенсивное выращивание креветок использует сложные системы кормления, которые предназначены для максимизации скорости роста и минимизации вспышек болезней. Креветок кормят несколько раз в день с помощью автоматических кормушек. Качество воды тщательно контролируется, а пробиотики и другие кормовые добавки обычно используются для улучшения здоровья и роста креветок. Фермеры все чаще внедряют рециркуляционные системы аквакультуры (RAS) для дальнейшего улучшения качества воды и снижения воздействия на окружающую среду.

Заключение: будущее систем кормления аквакультуры

Системы кормления аквакультуры постоянно развиваются, чтобы удовлетворить растущий спрос на морепродукты, минимизируя при этом воздействие на окружающую среду и максимизируя экономическую жизнеспособность. Будущее систем кормления аквакультуры, вероятно, будет характеризоваться следующими тенденциями:

• Расширение использования альтернативных ингредиентов корма: Индустрия аквакультуры будет продолжать искать и внедрять экологически устойчивые альтернативные ингредиенты корма, такие как мука из насекомых, мука из водорослей и одноклеточный белок.
• Больший акцент на точном кормлении: Технологии точного кормления будут более широко внедряться, что позволит более эффективно и целенаправленно доставлять корм.
• Разработка специализированных кормов: Корма будут все больше адаптироваться к конкретным потребностям различных видов, стадий жизни и условий окружающей среды.
• Интеграция анализа данных и искусственного интеллекта: Анализ данных и искусственный интеллект будут играть большую роль в оптимизации состава корма, стратегий кормления и управления фермой.
• Сосредоточение внимания на устойчивости и отслеживаемости: Потребители будут все больше требовать устойчивые и отслеживаемые продукты аквакультуры, что будет стимулировать внедрение более ответственных методов кормления.

Принимая инновации и внедряя устойчивые методы, индустрия аквакультуры может продолжать играть жизненно важную роль в глобальной продовольственной безопасности, защищая при этом окружающую среду и обеспечивая долгосрочную жизнеспособность сектора.