新加坡水产养殖业概况
在新加坡，当地食用鱼养殖场生产的食鱼占新加坡食用鱼消费的10%左右。新加坡设想到2030年在当地生产30%的营养需求，新加坡水产养殖业需要改造和采用技术，以提高生产力，增强气候适应能力，并克服新加坡的资源限制。一些农场已经开发出一些创新，如浮动封闭式围护耕作系统，并采用物联网（IoT）解决方案。还有一个日益活跃的水产养殖研发生态系统，与业界密切合作，开发解决方案并解决该行业的技术差距。在应对自身挑战方面，新加坡有潜力成为热带水产养殖技术的领导者，并开发有利于世界的创新。
图1。新加坡指定养殖场和常见养殖物种概述。 新加坡的水产养殖可分为陆基和海基。2019年，新加坡从122个持牌食鱼养殖场生产约4，700t条食鱼。这占其每年食用的活鱼和冰镇鱼总量总额的10%左右。沿海和南部水域有110个海基养殖场，占当地食鱼产量的85%左右（图1）。沿海农场位于柔佛海峡沿岸的指定养殖场内。大多数沿海农场占用的农场面积约为0.5至1公顷。沿海农庄一般有5-9米深的避风港和浅水区，有些地的水域有10-15米深的略深。大多数沿海农场都实行传统的开放式网网箱文化，由200-L HDPE鼓的木架结构组成（图2）。
图2。典型的沿海开放网网箱农场。 在西柔佛海峡，林楚康外，沿海养殖场养殖主要为乳鱼香耳、灰小鱼莫吉尔头孢和海洋罗非鱼，因为这些物种能够忍受该地区偶尔出现的低溶解氧条件。在东柔佛海峡，沿海农场位于塞莱塔尔、帕西尔里斯、乌宾和普劳特孔附近水域。这些养殖场养殖了高价值的海洋物种，如亚洲海鲈（金目鲈），油斑鱼，杂交石斑鱼（E.fuscoguttatus x E. lanceolatus），红鱼，金鲳鱼和四指马友等。 新加坡南部海域也有养鱼点。与沿海农业场相比，这些遗址的水域较深，在15-30米之间，而且这些地点仍然相对隐蔽。亚洲海鲈是新加坡在南部海域唯一的农场。它利用挪威网箱技术培养亚洲海鲈，也被称为金目鲈（图3a）。该农场还在Semakau的普劳岛有一个陆基苗圃，采用再循环水产养殖系统（图3b）。
图3。在新加坡南部水域养殖。（A）由亚洲海鲈经营的HDPE网箱。（B）在塞马考岛普劳的陆上RAS苗圃。
图4.新加坡的陆基农场：
（A）以鱼池为基础和（B）开放式池塘养殖方法。
有12个陆上养鱼场，占当地生产的15%。这些农场，一般养殖淡水物种，如罗非鱼，花鳗鲡和黑鱼p。这些养殖场采用多种养殖方法，从开放池塘养殖到再循环水产养殖系统，以及最近多层次的垂直养殖场（图4）。还有一些陆上孵化场生产海洋鱼苗，如金鲳、红鱼和亚洲海鲈。新加坡沿海养殖场还养殖甲壳类动物和软体动物，如刺龙虾、白虾、青蟹、青口贻贝和牡蛎。白虾和青蟹也由陆上养殖场使用再循环水产养殖系统生产。
“30 by 30”远景
作为一个进口超过90%粮食的城市，新加坡容易受到外部冲击和全球趋势的影响，这些冲击和全球趋势影响着全球的食品供应和安全。为了加强粮食安全，新加坡正在推行三大战略，即三个食品篮子。这些是"多样化的进口来源"，"本地增长"和"海外增长"。对于"本地增长"，新加坡有一个"30到30"的愿景，即到2030年生产新加坡30%的本地营养需求。为此，新加坡的农业食品工业必须"以更少的资源增长更多"，采用创新解决方案，利用研发和采用气候适应和可持续的技术。
水产养殖是促进新加坡"30比30"愿景的行业之一，该行业必须克服几个关键挑战。首先，作为一个小国，新加坡在陆地、海洋空间和人力方面资源有限。其次，农场必须应对偶尔不利的环境条件。在过去十年中，新加坡沿海养鱼场经历了两起主要的有害藻类暴发事件（HAB），一起是船只碰撞引起的漏油事件，以及西柔佛海峡偶尔溶解性低的氧气条件（图5）。
图5。沿海养鱼场面临的环境挑战。
（A）在万有鱼群开花事件期间紧急部署帆布以保护鱼类种群。
（B）在漏油事故期间，农场工人使用吸水垫从网网箱中清除机油。
（C）在低溶解氧条件下部署供气的氧气瓶。
新加坡养鱼场的创新
近年来，一些地方农场利用技术和创新来克服这些挑战。在沿海鱼类养殖中，鱼农私人有限公司已纳入物联网解决方案，以处理其养殖场遇到的低溶解氧情况。养殖场配备了实时水质监测系统，在检测到水质差时向农民发出警报。然后，可以激活电池供电的鼓风机等缓解措施，以给水曝气（图6）。
6。在低溶解氧条件下激活太阳能空气鼓风机。照片：鱼农私人有限公司。
沿海养殖场还发展了日益复杂的浮动封闭围堵系统，这些系统有可能通过在保护鱼类免受不利条件危害的受控环境中养殖鱼类来改变沿海鱼类养殖方式（图7）。新加坡水产养殖技术公司（SAT）是开发概念验证原型的养殖场之一，该原型由漂浮在木制平台上的 5 m3 容量储罐组成。这是为响应当时的新加坡农业食品与兽医管理局（AVA）呼吁在 2014 和 2015 年 HAB 事件之后提出封闭式围堵水产养殖系统的建议而开发的（图 8a）。SAT 的解决方案是一个流水系统，通过机械过滤、紫外线灭菌和氧气处理来改善传入的海水，然后再进入培养罐。与通常拥有15公斤/m3的开放式网网箱养殖相比，这种方法允许在60公斤/m3下增加4倍的放养密度。更重要的是，鱼类种群受到恶劣环境条件的保护。在较早的木制平台原型的基础上，SAT 随后改装了一艘更坚固、更稳定的钢驳船，以支持更大的 70 m3 容量储罐，实现高效的大规模生产（图 8b）。它还纳入了机械化和可持续发展功能，如自动鱼平地机和太阳能电池板，为农场供电。
图7。新加坡沿海养鱼业的转变。
新加坡最新一代的浮动封闭密封系统融合了高度自动化或专用的浮动结构的功能。在SAT最新推出的系统中，其智能浮养鱼场结合了自调节控制周期、物联网（物联网）和人工智能（人工智能），可自动进行喂养、调节水和氧气的流速以及鱼类生长和健康监测（图8c）。另一个当地农场，水产养殖中心（ACE）开发了一个专门建造的浮动封闭围护结构，即EcoArk，旨在优化系统的能源效率，并允许在将固体废物排入大海之前清除固体废物（图9）。 在陆地上，阿波罗水产养殖集团（AAG）开发了一个多层次的垂直养殖设施，利用再循环水产养殖系统（图10），使养殖场能够养殖虾、石鱼和珊瑚鱼等多种物种，同时最大限度地提高养殖场的土地生产力。AAG在新加坡的新农场还将纳入可持续功能，如回收农场排放物以种植水生植物，以最大限度地减少农场的浪费。另一个陆上养殖场，蓝色海洋水产养殖技术（BOAT），已将室内水产养殖迁入工业大厦（图11）。BOAT 采用垂直再循环水产养殖系统（VRAS）和纳米泡沫技术，在城市环境中养殖淡水物种，如宝石鲈和罗非鱼。
在南部海域，在使亚洲海鲈成为"热带鲑鱼"方面取得了重大进展。它拥有一家全资子公司Uvaxx，一家鱼类保健公司，为亚洲海鲈开发自生疫苗。亚洲海鲈最近还收购了Allero-Aqua，该公司是为将生长较快的圣约翰海鲈商业化而建立起来的，这是当时的AVA（现在的新加坡食品局）和淡马锡生命科学实验室于2003年启动的亚洲海鲈选择性育种计划的结果。这一合并使协同效应能够通过结合各自在开发亚洲海鲈病疫苗和生长较快的海基鱼的疫苗方面发挥各自的优势，改善该物种的养殖。
充满活力的研发生态系统
研发将继续发挥关键作用，填补技术差距，新加坡已拨款1.44亿新元，用于资助新加坡食品故事研发项目，以支持"30至30"愿景（新加坡食品局，2019年）。该方案资助的领域之一包括热带水产养殖，重点是开发遗传学、营养和疾病及健康管理方面的解决方案。
图8。新加坡水产养殖技术私人有限公司开发浮动的封闭式水产养殖系统：
（A）概念验证原型，由漂浮在木制平台上的储罐组成，
（B）改装的钢驳船支持大容量的储罐。
（C）智能浮养鱼场，它结合了广泛的物联网功能，可自动进行喂养等流程（照片 A 和 B：江俊辉;图片C：新加坡水产养殖技术私人有限公司）。
尽管新加坡只是一个小型水产养殖生产商，但水产养殖研发生态系统充满活力，从当地的理工学院、研究机构、大学到全球动物营养和健康机构，如MSD动物健康和Adisseo，它们在新加坡设有研发设施（图12）。SFA 位于圣约翰岛的海水养殖中心（MAC）也发挥扶持作用，为新加坡的研究人员提供与养殖相关的专业知识、共享设施和生物材料的便利，以便进行水产养殖研发和便利翻译。
FIGURE 9. EcoArk, a purpose-builtfloating closed containment structure, developed by Aquaculture Centre ofExcellence (ACE). Photo: ACE. 为满足研究执行者之间加强协作和与业界伙伴关系的需要，由7所高等教育学院（IHLS）和2个机构（SFA和一*STAR）组成的财团成立了由新加坡企业支持的水产养殖创新中心（AIC）。AIC 是新加坡首家创新中心，采用联合体方式，成员可以汇集资源和专业知识，为水产养殖业开展研究、培训和服务。水产养殖业的一些成员还担任 AIC 咨询委员会的成员，该委员会为该财团提供了广阔的指导。通过这种方法，我们的 IHL、机构和行业将能通过合作更好地获得协同效应
新加坡的野心：热带鱼水产养殖技术的领导者
本地农场面临的挑战并非新加坡所独有。粮农组织最近的一份报告强调了气候变化对水产养殖的影响，其中包括由于疾病和有害藻类开花风险增加造成的生产损失，以及长期挑战，如野生捕获的鱼苗和鱼粉的稀缺，用于制作水生饲料（Barange等人，2018年）。
这意味着水产养殖业将有机会开发创新解决方案，以可持续的方式扩大生产。例如，浮动封闭密封系统保护鱼类免受不利的环境条件，减少环境影响，改善鱼类健康和疾病管理，并提高生产力。随着人们对气候变化对水产养殖的影响日益关注，并更加注重环境可持续性，这种浮动的封闭围堵系统有可能成为区域沿海和内陆地区未来的农业模式。
新加坡在水产养殖方面的研发努力，如开发具有优质遗传学和健康和营养解决方案的亚洲海鲈，以提高生长绩效，将促进其本地生产。除了新加坡之外，向海外养殖场提供这些以科学为基础的知识密集型投入，也可以使新加坡成为国际水产养殖供应链中一个有价值的节点，并为全球粮食安全做出贡献。
FIGURE 10. 阿波罗水产养殖场 (AAG) Photo: AAG. 通过创新、研发以及行业、政府和 IHLL 之间的密切合作，新加坡有潜力成为热带海水养殖技术的领导者。如果新加坡能够成功，这将意味着新加坡的粮食安全更加安全，水产养殖业也有更多的商业机会。