新加坡水産養殖業概況
在新加坡，當地食用魚養殖場生産的食魚占新加坡食用魚消費的10%左右。新加坡設想到2030年在當地生産30%的營養需求，新加坡水産養殖業需要改造和采用技術，以提高生産力，增強氣候適應能力，並克服新加坡的資源限制。一些農場已經開發出一些創新，如浮動封閉式圍護耕作系統，並采用物聯網（IoT）解決方案。還有一個日益活躍的水産養殖研發生態系統，與業界密切合作，開發解決方案並解決該行業的技術差距。在應對自身挑戰方面，新加坡有潛力成爲熱帶水産養殖技術的領導者，並開發有利于世界的創新。
圖1。新加坡指定養殖場和常見養殖物種概述。 新加坡的水産養殖可分爲陸基和海基。2019年，新加坡從122個持牌食魚養殖場生産約4，700t條食魚。這占其每年食用的活魚和冰鎮魚總量總額的10%左右。沿海和南部水域有110個海基養殖場，占當地食魚産量的85%左右（圖1）。沿海農場位于柔佛海峽沿岸的指定養殖場內。大多數沿海農場占用的農場面積約爲0.5至1公頃。沿海農莊一般有5-9米深的避風港和淺水區，有些地的水域有10-15米深的略深。大多數沿海農場都實行傳統的開放式網網箱文化，由200-L HDPE鼓的木架結構組成（圖2）。
圖2。典型的沿海開放網網箱農場。 在西柔佛海峽，林楚康外，沿海養殖場養殖主要爲乳魚香耳、灰小魚莫吉爾頭孢和海洋羅非魚，因爲這些物種能夠忍受該地區偶爾出現的低溶解氧條件。在東柔佛海峽，沿海農場位于塞萊塔爾、帕西爾裏斯、烏賓和普勞特孔附近水域。這些養殖場養殖了高價值的海洋物種，如亞洲海鲈（金目鲈），油斑魚，雜交石斑魚（E.fuscoguttatus x E. lanceolatus），紅魚，金鲳魚和四指馬友等。 新加坡南部海域也有養魚點。與沿海農業場相比，這些遺址的水域較深，在15-30米之間，而且這些地點仍然相對隱蔽。亞洲海鲈是新加坡在南部海域唯一的農場。它利用挪威網箱技術培養亞洲海鲈，也被稱爲金目鲈（圖3a）。該農場還在Semakau的普勞島有一個陸基苗圃，采用再循環水産養殖系統（圖3b）。
圖3。在新加坡南部水域養殖。（A）由亞洲海鲈經營的HDPE網箱。（B）在塞馬考島普勞的陸上RAS苗圃。
圖4.新加坡的陸基農場：
（A）以魚池爲基礎和（B）開放式池塘養殖方法。
有12個陸上養魚場，占當地生産的15%。這些農場，一般養殖淡水物種，如羅非魚，花鳗鲡和黑魚p。這些養殖場采用多種養殖方法，從開放池塘養殖到再循環水産養殖系統，以及最近多層次的垂直養殖場（圖4）。還有一些陸上孵化場生産海洋魚苗，如金鲳、紅魚和亞洲海鲈。新加坡沿海養殖場還養殖甲殼類動物和軟體動物，如刺龍蝦、白蝦、青蟹、青口贻貝和牡蛎。白蝦和青蟹也由陸上養殖場使用再循環水産養殖系統生産。
“30 by 30”遠景
作爲一個進口超過90%糧食的城市，新加坡容易受到外部沖擊和全球趨勢的影響，這些沖擊和全球趨勢影響著全球的食品供應和安全。爲了加強糧食安全，新加坡正在推行三大戰略，即三個食品籃子。這些是”多樣化的進口來源”，”本地增長”和”海外增長”。對于”本地增長”，新加坡有一個”30到30″的願景，即到2030年生産新加坡30%的本地營養需求。爲此，新加坡的農業食品工業必須”以更少的資源增長更多”，采用創新解決方案，利用研發和采用氣候適應和可持續的技術。
水産養殖是促進新加坡”30比30″願景的行業之一，該行業必須克服幾個關鍵挑戰。首先，作爲一個小國，新加坡在陸地、海洋空間和人力方面資源有限。其次，農場必須應對偶爾不利的環境條件。在過去十年中，新加坡沿海養魚場經曆了兩起主要的有害藻類暴發事件（HAB），一起是船只碰撞引起的漏油事件，以及西柔佛海峽偶爾溶解性低的氧氣條件（圖5）。
圖5。沿海養魚場面臨的環境挑戰。
（A）在萬有魚群開花事件期間緊急部署帆布以保護魚類種群。
（B）在漏油事故期間，農場工人使用吸水墊從網網箱中清除機油。
（C）在低溶解氧條件下部署供氣的氧氣瓶。
新加坡養魚場的創新
近年來，一些地方農場利用技術和創新來克服這些挑戰。在沿海魚類養殖中，魚農私人有限公司已納入物聯網解決方案，以處理其養殖場遇到的低溶解氧情況。養殖場配備了實時水質監測系統，在檢測到水質差時向農民發出警報。然後，可以激活電池供電的鼓風機等緩解措施，以給水曝氣（圖6）。
6。在低溶解氧條件下激活太陽能空氣鼓風機。照片：魚農私人有限公司。
沿海養殖場還發展了日益複雜的浮動封閉圍堵系統，這些系統有可能通過在保護魚類免受不利條件危害的受控環境中養殖魚類來改變沿海魚類養殖方式（圖7）。新加坡水産養殖技術公司（SAT）是開發概念驗證原型的養殖場之一，該原型由漂浮在木制平台上的 5 m3 容量儲罐組成。這是爲響應當時的新加坡農業食品與獸醫管理局（AVA）呼籲在 2014 和 2015 年 HAB 事件之後提出封閉式圍堵水産養殖系統的建議而開發的（圖 8a）。SAT 的解決方案是一個流水系統，通過機械過濾、紫外線滅菌和氧氣處理來改善傳入的海水，然後再進入培養罐。與通常擁有15公斤/m3的開放式網網箱養殖相比，這種方法允許在60公斤/m3下增加4倍的放養密度。更重要的是，魚類種群受到惡劣環境條件的保護。在較早的木制平台原型的基礎上，SAT 隨後改裝了一艘更堅固、更穩定的鋼駁船，以支持更大的 70 m3 容量儲罐，實現高效的大規模生産（圖 8b）。它還納入了機械化和可持續發展功能，如自動魚平地機和太陽能電池板，爲農場供電。
圖7。新加坡沿海養魚業的轉變。
新加坡最新一代的浮動封閉密封系統融合了高度自動化或專用的浮動結構的功能。在SAT最新推出的系統中，其智能浮養魚場結合了自調節控制周期、物聯網（物聯網）和人工智能（人工智能），可自動進行餵養、調節水和氧氣的流速以及魚類生長和健康監測（圖8c）。另一個當地農場，水産養殖中心（ACE）開發了一個專門建造的浮動封閉圍護結構，即EcoArk，旨在優化系統的能源效率，並允許在將固體廢物排入大海之前清除固體廢物（圖9）。 在陸地上，阿波羅水産養殖集團（AAG）開發了一個多層次的垂直養殖設施，利用再循環水産養殖系統（圖10），使養殖場能夠養殖蝦、石魚和珊瑚魚等多種物種，同時最大限度地提高養殖場的土地生産力。AAG在新加坡的新農場還將納入可持續功能，如回收農場排放物以種植水生植物，以最大限度地減少農場的浪費。另一個陸上養殖場，藍色海洋水産養殖技術（BOAT），已將室內水産養殖遷入工業大廈（圖11）。BOAT 采用垂直再循環水産養殖系統（VRAS）和納米泡沫技術，在城市環境中養殖淡水物種，如寶石鲈和羅非魚。
在南部海域，在使亞洲海鲈成爲”熱帶鲑魚”方面取得了重大進展。它擁有一家全資子公司Uvaxx，一家魚類保健公司，爲亞洲海鲈開發自生疫苗。亞洲海鲈最近還收購了Allero-Aqua，該公司是爲將生長較快的聖約翰海鲈商業化而建立起來的，這是當時的AVA（現在的新加坡食品局）和淡馬錫生命科學實驗室于2003年啓動的亞洲海鲈選擇性育種計劃的結果。這一合並使協同效應能夠通過結合各自在開發亞洲海鲈病疫苗和生長較快的海基魚的疫苗方面發揮各自的優勢，改善該物種的養殖。
充滿活力的研發生態系統
研發將繼續發揮關鍵作用，填補技術差距，新加坡已撥款1.44億新元，用于資助新加坡食品故事研發項目，以支持”30至30″願景（新加坡食品局，2019年）。該方案資助的領域之一包括熱帶水産養殖，重點是開發遺傳學、營養和疾病及健康管理方面的解決方案。
圖8。新加坡水産養殖技術私人有限公司開發浮動的封閉式水産養殖系統：
（A）概念驗證原型，由漂浮在木制平台上的儲罐組成，
（B）改裝的鋼駁船支持大容量的儲罐。
（C）智能浮養魚場，它結合了廣泛的物聯網功能，可自動進行餵養等流程（照片 A 和 B：江俊輝;圖片C：新加坡水産養殖技術私人有限公司）。
盡管新加坡只是一個小型水産養殖生産商，但水産養殖研發生態系統充滿活力，從當地的理工學院、研究機構、大學到全球動物營養和健康機構，如MSD動物健康和Adisseo，它們在新加坡設有研發設施（圖12）。SFA 位于聖約翰島的海水養殖中心（MAC）也發揮扶持作用，爲新加坡的研究人員提供與養殖相關的專業知識、共享設施和生物材料的便利，以便進行水産養殖研發和便利翻譯。
FIGURE 9. EcoArk, a purpose-builtfloating closed containment structure, developed by Aquaculture Centre ofExcellence (ACE). Photo: ACE. 爲滿足研究執行者之間加強協作和與業界夥伴關系的需要，由7所高等教育學院（IHLS）和2個機構（SFA和一*STAR）組成的財團成立了由新加坡企業支持的水産養殖創新中心（AIC）。AIC 是新加坡首家創新中心，采用聯合體方式，成員可以彙集資源和專業知識，爲水産養殖業開展研究、培訓和服務。水産養殖業的一些成員還擔任 AIC 咨詢委員會的成員，該委員會爲該財團提供了廣闊的指導。通過這種方法，我們的 IHL、機構和行業將能通過合作更好地獲得協同效應
新加坡的野心：熱帶魚水産養殖技術的領導者
本地農場面臨的挑戰並非新加坡所獨有。糧農組織最近的一份報告強調了氣候變化對水産養殖的影響，其中包括由于疾病和有害藻類開花風險增加造成的生産損失，以及長期挑戰，如野生捕獲的魚苗和魚粉的稀缺，用于制作水生飼料（Barange等人，2018年）。
這意味著水産養殖業將有機會開發創新解決方案，以可持續的方式擴大生産。例如，浮動封閉密封系統保護魚類免受不利的環境條件，減少環境影響，改善魚類健康和疾病管理，並提高生産力。隨著人們對氣候變化對水産養殖的影響日益關注，並更加注重環境可持續性，這種浮動的封閉圍堵系統有可能成爲區域沿海和內陸地區未來的農業模式。
新加坡在水産養殖方面的研發努力，如開發具有優質遺傳學和健康和營養解決方案的亞洲海鲈，以提高生長績效，將促進其本地生産。除了新加坡之外，向海外養殖場提供這些以科學爲基礎的知識密集型投入，也可以使新加坡成爲國際水産養殖供應鏈中一個有價值的節點，並爲全球糧食安全做出貢獻。
FIGURE 10. 阿波羅水産養殖場 (AAG) Photo: AAG. 通過創新、研發以及行業、政府和 IHLL 之間的密切合作，新加坡有潛力成爲熱帶海水養殖技術的領導者。如果新加坡能夠成功，這將意味著新加坡的糧食安全更加安全，水産養殖業也有更多的商業機會。