0 引 言

全球人口持续增长、环境问题日益恶化，陆地资源已难以满足社会发展的需求，人类对高品质海产品的需求日益旺盛，3.6亿km2的浩瀚海洋是人类食物的重要来源和获取高端食品及优质蛋白的“蓝色粮仓”[1-2]。

据我国2019年渔业统计年鉴[3]，2014年至2018年我国海洋水产捕捞量从1 403.86万t减少到1 270.21万t，海洋渔业养殖产量从1 732.4万t增加至2 031.22万t。数据显示，自然渔业资源在明显减少，而海水养殖的产量和海产品的需求量都在增加。但值得注意的是，海水养殖产量增长比例从2014年的4.07%减小为2018年的1.53%，一定程度上说明传统海湾养殖空间已趋于饱和，发展受限。因此，扩展海洋渔业发展空间、提高质量、降低污染[4]，开发新型海洋渔业养殖技术与装备，使海水养殖由港湾和近海走向开阔海域，已成为发展的必然选择。

1 传统网箱养殖技术发展历程

养殖网箱技术发展至今已有100多年，从早期的木排网箱到今天现代化网箱，在网箱的材料性能、结构设计、锚泊系统、装备自动化程度以及能源供给等方面都取得了巨大进展。

有关网箱养殖的最早文字记载出现在我国宋代，周密的《癸辛杂识》中便记载了当时使用竹子与布兜制成网箱养殖鱼苗的方式。此外，1876年柯卜斯克（Kopsck）在《江西的养鱼业》一文中，也记录了我国九江地区使用密眼网箱养殖鱼苗的场景[5]。从文献记载来看，我国古代用网兜养殖鱼苗的方式虽与现代网箱养殖模式相近，但由于鱼苗养殖只是季节性暂养，与当今食用养殖存在明显差异，其技术传播不够广泛，对全球的水产业影响微弱[6]。

多数学者认为，现今使用的网箱养鱼模式起源于19世纪末的柬埔寨等东南亚国家，而后传往世界各地。20世纪60年代，日本开始探索抗风浪深水网箱养殖模式，随后，渔业发达国家纷纷开始实践新型养殖网箱技术，开发了柔性结构和刚性结构的深水网箱。柔性结构网箱中，以挪威制造的重力式全浮网箱（见图1）最为著名，其主框架由HDPE材料制成，具有一定的抗风浪能力。刚性结构网箱中，日本研制出了框架与网衣均采用金属的网箱（见图2），能依靠自重抵抗一定强度的风浪。刚性结构网箱中还有美国以及澳大利亚等国家研制的蝶形网箱和笼形网箱，也具有较好的抗风浪能力[7-8]。

图1 “HDPE”重力式全浮网箱Fig.1 “HDPE” gravity full floating cage

图2 金属养殖网箱[8]Fig.2 Metal aquaculture cage[8]

我国台湾地区自1971年便开始了水库网箱养殖活动，我国大陆于1973年率先在广东省惠阳县和珠海市开展网箱养殖试验，1982年广东省阳江市拥有第一座海水网箱鱼排，由此进入规模化生产经营[9-10]。至20世纪80年代，经过不断尝试和推广，我国沿海地区的海水网箱养殖已具备较大规模[11]。但是这一时期通常在港湾内布置由木材和泡沫浮子制作的传统结构形式网箱，称为鱼排。由于其结构简单，养殖水体有限，抗风浪性能差，只能用于近岸水流平稳的湾内养殖，而且木材和泡沫易损坏，鱼排的整体使用寿命较短。

我国海水鱼类养殖从湾内走向湾外始于1998年从挪威引进重力式全浮网箱[10]，并快速实现国产化。国产化的重力式全浮网箱由于价格低且质量有保障，成为我国使用广泛的装备，其形状可根据需要制作成圆形或者方形，重力式全浮网箱的养殖水体得到很大的扩充，鱼群在网箱内的活动空间更大，成活率和肉质也都得到了提高[12]。重力式全浮网箱无论是在漂浮性、抗腐蚀性还是在抗风浪方面相较于传统的鱼排养殖都有显著的提升。但使用该类型网箱的养殖工作仍然需要大量人工完成，劳动强度较大，且当较大风浪来临时不仅鱼群损失严重，甚至连网箱也会遭到摧毁。

2 海工型养殖网箱技术现状

随着人民生活水平的快速提升，日益增长的优质海产品需求[13]与海洋养殖环境日益恶化的生态压力，驱使海洋养殖业不断向外扩展[14]。但深远海养殖面临台风等恶劣海况威胁、远距离输送物资困难、人员生产生活缺乏陆地保障等诸多问题，只有按照海洋工程理念设计的养殖网箱才能在上述海域工作，海洋养殖装备面临一次深刻的技术转型升级机遇。近10年，海工型网箱技术层出不穷，欧洲国家率先开展海工型深远海养殖网箱设计和建造，我国随即也开展了多种海工型养殖装备的研发工作。本文介绍几种典型的海工型网箱，同类技术不再重复。

2.1 Ocean Farm 1