【生態養殖系統】迎戰氣候變遷,轉向安全精準的智能化養殖

內容提供/ 豐年雜誌 文/ 莊曉萍 攝影/ 陳彥尹

不斷被極端氣候挑戰的不只是土地上農作物,養殖池裡的水產更是,有時一波寒流便會殃及整池魚命,一場短時強降雨也能讓漁塭溢堤,魚苗魚隻盡數流失;農作物能靠栽培設備躲避風雨病蟲害,至於養殖漁塭就得靠物聯網、人工智慧來幫忙,結合感測器、無線通訊、監視器等科技設備,再加上生物技術的運用,就能讓陸上養殖漁業成本降得更低、品質更好、風險更可控。

行政院農業委員會在2017年正式啟動「智慧農業4.0」計畫,協助農漁民在有限人力下也能面對氣候變遷帶來的管理挑戰。其中,約佔國內漁業生產量4成的內陸養殖漁塭,因多數仍為露天養殖型態,不穩定的氣溫、短時強降雨,連帶造成的魚病及用藥風險都讓養殖環境管理變得更加困難,顯示國內養殖產業須導入更精準的管理模式。2年前,行政院農業委員水產試驗所開始進行智慧農業的研究與試驗,也邀請業界參與計畫,希望藉由大數據、人工智慧及物聯網的「大人物」技術,促成養殖產業朝向科學化、有效率且更精準的生產方式。

2019年被水產試驗所列為智慧養殖漁業亮點示範場域的聖鯛水產科技,投入吳郭魚品系繁養工作近40年,二代接班人黃壹聖多年前嗅到科技帶來的管理效益,他從人工收集場內數據開始、設置自動感測儀器到導入物聯網設備,逐步完成可動式增氧機與智慧水質監控系統,較過去省下15%電費外,更僅需電子載具就能管理魚塭。更早之前,聖鯛水產科技還技術轉移水產試驗所研發的分子標記鑑定技術,將選育準確率提高至100%,有效降低選育過程投入的繁養成本。近期除了搭載監控設施的HDPE生態養殖系統,黃壹聖還將重心放在海水吳郭魚繁養技術,希望在海洋資源枯竭狀況下,以養殖技術穩定供應優質蛋白質來源。

自動化監測系統,黃壹聖用指尖管理魚塭

聖鯛水產科技每年供應全臺約5千萬隻臺灣鯛苗,今年32歲的黃壹聖自國中起就開始協助家中養殖事業,看到父母幾乎全年無休照顧魚塭,他認為養殖不應該只是體力活,部分工作其實是可以讓機械、科技來協助。6年前他深感氣候不穩,在沒有自動監測系統協助下,必須每1小時到魚塭測一次水質數據才能掌握池內變化;後來為加強監測頻率,他改用定時監測機器協助,奠定後續自動化管理基礎。

黃壹聖利用池底管線連結旁邊生態池,一池養吳郭魚、另一池養巴沙魚,創造循環水養殖的生態環境。

「其實剛開始只是想要省電。」黃壹聖說,透過監測器作為自己魚塭裡另一雙眼睛,更能精確地在對的時間做對的事情。像是有回他發現凌晨3點因為氣壓低、水中溶氧數值也低,若啟動葉片式水車也僅能讓表層水流動,無助於改變狀況;但啟動圓盤式水車的作用範圍有限,且魚會聚集在水車周邊造成緊迫,因此他與父親合作設計可動式增氧機連結設備,讓水車可在水面上移動、擴大溶氧面積。

掌握池內狀況還不夠,在兩處主要養殖區還設有氣壓計、風向計、雨量偵測球等設備,用以收集氣象資料。數據資料功能極廣,像是風向會影響水車應出現的位置,在風頭處開水車才有利於水流擴散,風尾開水車只會浪費電;或是多數人熟悉的氣壓數值也有助評估水池溶氧量,黃壹聖用氣壓概念解釋俗諺所言「透南風、魚會抬頭」,正是因為溫度高、氣壓低的南風吹過會影響水中溶氧量,水底的魚就會因為氧氣不足而浮起換氣。

此養殖缸可搭載水質及水溫等自動監測器,監控面板上可掌握不同數據進行適當的措施。

不過黃壹聖坦言,這些數據是這幾年才發揮最佳效果。約3年前他在資工系背景的妻子協助下,達成不需出門巡魚就能管理魚塭的成果,妻子協助抓出關鍵性影響因子設定參數,藉由PLC控制系統,增氧機及抽水馬達便會依照不同數值啟動,這套智慧水質監控系統幫他們省下15%電費。此外手機上的系統平臺還能監看各種設施運作狀況,若疑似有落雷情況,只要動動手指就可關閉機具維護養殖池安全。黃壹聖認為,這些設施最終目的都是希望達到省時省力,讓養殖產業不再是24小時待命、全年僅冬季能暫歇的體力活,養殖戶也有更好生活品質,「科技來自於人的惰性」黃壹聖笑說。

另外,有鑒於養殖產業有抽取地下水、冬季氣溫低不利養殖等狀況,黃壹聖和父親也投入系統化養殖設備的開發及生態養殖試驗。他們利用塑鋼及HDPE(高密度聚乙烯)材料設計出具備保溫效果的養殖缸,此養殖缸因與土壤隔離且為組裝可拆式的結構,便於移動外,也可以避免水質受土壤污染而劣化;過去4年,黃壹聖與父親也利用此養殖缸進行循環用水的生態養殖試驗,利用不同物種的養殖特性,將養殖缸與養殖池彼此以管線相連,如沈積、未食用完的飼料可由管線流入其他水池,利用具濾食功能的貝類、對養殖環境容許度較廣的吳郭魚等物種,達到循環用水養殖的可能。

歷經多年收集數據、開發自動監控系統、水車與養殖缸等養殖設備改良,黃壹聖已有一套養殖的標準化流程,能夠針對不同客戶的養殖環境給予設施建議,讓養殖戶能把錢花在刀口上。

分子標記成產學共通語言,臺灣鯛育種更精準

從事吳郭魚繁養工作近40年的聖鯛水產科技,育種靠的是經驗和好眼力,但離百分之百準確還有一段距離,不過在分子標記技術支援下,目標種魚的挑選成功率可近100%,不僅降低非目標種魚的養殖成本,還能有效控管保種魚品系以及商業種魚的性能培育工作。

協助聖鯛水產科技學習分子標記技術的水產試驗所水產養殖組研究員曾福生說明:「同樣技術可符合我們的研究需求,也可應用在他們產業經營上。」分子標記技術多用疾病檢測或是生物遺傳研究,3年前技轉6對海水吳郭魚TFS品系種魚給業者時,就先將該品系分子標記列為追蹤的項目之一。業者將該品系後代與場內培育的其他種魚雜交時,會剔除不適合之種魚,最後留下他們評估後,認為相對適合生產可販售的子代,接著水產試驗所再追蹤這些可販售子代的養殖性狀,紀錄被業者認為是好品種的分子標記,以後業者看到特定標記,就會知道是適合養殖的品種。曾福生說分子標記像身分證,若屬經濟性魚種就要留下好特徵,外觀描述會眾說紛紜,但有了基因協助就可做客觀判斷。

黃壹聖自國中起就開始協助家中養殖事業,養成一眼就可掌握魚苗大致數量的好眼力。

曾福生強調,這些記錄下來的分子標記只是反映商業需求,不一定具備學術特徵與定義,但這些資料能輔助學術界進一步掌握分子標記與養殖性狀間的關係,也可透過已紀錄的分子標記持續追蹤技轉出去的魚種。此外,透過這些資料,當養殖戶反應選育或養殖問題時,研究人員就能與養殖戶有效溝通並提供協助,不再像過往,養殖戶用自屬一套外觀辨識語彙,讓研究人員無從理解。

黃壹聖提及早先與研究人員溝通,彼此都有一套對選育種魚的判斷用語,很難對接起來,而現在就能經分子標記來溝通,他回憶道:「過去都是肉眼看、淘汰不適合的魚,以為選到金字塔頂的魚就沒問題,但不夠準確。」分子標記另個優點是種魚還小時就可操作,只需剪一段魚鰭利用PCR擴增技術進行檢驗,即可追蹤魚的血統,判斷牠長成後特徵進行控管,將選育成功率提升近100%,有效節省飼育成本。

目前聖鯛水產科技已完整掌握海水吳郭魚的繁養技術,只缺合適養殖場穩定生產,黃壹聖認為吳郭魚對溶氧量的需求不如白蝦嚴格、又有適應淡鹹水的品種,最重要是「植物性蛋白就可以換肉」,在海洋資源逐漸枯竭困境下,前景看好,因此才會持續擴增設施與技術資本進行研發,希望這條人人都吃的起的吳郭魚,不只是低單價蛋白質來源,還能透過飼養環境升級而有更高經濟價值。

本文轉載自《豐年雜誌》2019年6月號。《豐年雜誌》電子書平台,請參考:udn讀書吧TAAZE 讀冊生活HyReadZinio華藝線上圖書館Kono

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