母剛，段富海，楊津宇，張寒冰，李秀辰，潘瀾瀾，高敬宇，劉杰，張國琛*

(1.大連海洋大學(xué) 遼寧省漁業(yè)裝備工程技術(shù)研究中心，遼寧 大連 116023; 2.大連理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

埋棲貝類是指棲息于砂、泥沙或泥等軟相底質(zhì)生境的雙殼貝類[1]，一般具有水管和發(fā)達的斧足，利用水管進行呼吸、攝食和排泄，依靠斧足挖掘底質(zhì)營埋棲生活。常見的埋棲貝類有菲律賓蛤仔、文蛤、青蛤、鳥蛤、縊蟶、泥蚶、毛蚶、魁蚶等。埋棲深度因品種、年齡和水溫各異，如縊蟶埋棲深度可達1 m，菲律賓蛤仔埋棲深度為3～15 cm。中國是埋棲貝類主要生產(chǎn)國，2018年中國蛤、蟶、蚶的養(yǎng)殖面積達到4.72×105hm2，養(yǎng)殖產(chǎn)量共計5.31×106t[2]。采捕是埋棲貝類生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，采捕機作為埋棲貝類生產(chǎn)的主要工具，其主要任務(wù)是將養(yǎng)殖或野生的埋棲貝類選擇性地從海底底質(zhì)中采集，并輸送到漁船或采捕平臺上，在此過程中應(yīng)盡量減少貝類死亡及副產(chǎn)物捕撈數(shù)量，降低對海底生態(tài)的擾動和破壞。高效環(huán)保的采捕裝備是實現(xiàn)貝類生產(chǎn)規(guī)?；I(yè)化和商業(yè)化的重要保證，對提高埋棲貝類養(yǎng)殖生產(chǎn)效益，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟具有十分重要的現(xiàn)實意義。目前，國外有關(guān)埋棲貝類采捕機的研究較多，應(yīng)用較廣泛，而國內(nèi)研究和應(yīng)用相對較落后，埋棲貝類采捕技術(shù)與裝備已成為制約中國貝類養(yǎng)殖進一步發(fā)展的主要因素。為此，本研究中對國內(nèi)外埋棲貝類采捕機的研究進行了系統(tǒng)綜述，旨在為貝類采捕技術(shù)及裝備的研發(fā)提供參考。

1 國外埋棲貝類采捕機的種類及特點

國外埋棲貝類采捕機研發(fā)最早開始于20世紀40年代，在北美地區(qū)使用較為廣泛，機型眾多，主要有7種類型。

1.1 拖耙采捕機

拖耙貝類采捕機(圖1)是一類由漁船拖曳前進并由耙齒采集器在海底采捕埋棲貝類的機具，采集器通常由固定耙齒、框架和網(wǎng)具組成。作業(yè)時傾斜的耙齒貫入海底并在牽引力作用下不斷前移，埋棲貝類沿耙齒被收集到網(wǎng)具中，待網(wǎng)具填滿后采集器被提升至漁船上并取出采捕的貝類[3]。其特點是生產(chǎn)效率高，拖曳阻力大，對海底生態(tài)擾動較強，其作業(yè)參數(shù)如拖速、齒傾角、齒間距、網(wǎng)目等及底質(zhì)狀況對采捕性能有較大影響。依據(jù)其結(jié)構(gòu)形式分為搖椅拖耙采捕機、拖拉機卷貝采捕機、商用鏈網(wǎng)采捕機和硬網(wǎng)采捕機等。

美國在納拉干海灣最早開始使用搖椅拖耙采捕機(圖1-B)進行硬蛤采捕，隨后在康涅狄格和新澤西廣泛使用，單機日產(chǎn)量為1.0～1.4 m3[4]。日本水產(chǎn)廳設(shè)計的拖耙采捕機(圖1-C)，在灘涂完全干露前由拖拉機牽引，將卷貝連同沙礫一起撈起送入采捕機尾端的網(wǎng)袋中，從采捕機底部的網(wǎng)孔將沙礫排出[5]。加拿大使用商用鏈網(wǎng)拖耙采捕機(圖1-D)采捕砂底中的北極蛤，但其效率較低且破碎率較高[6]。法國格朗維爾地區(qū)使用一種可開啟頂部的硬網(wǎng)采捕機(圖1-E)采捕文蛤，作業(yè)時不需要反復(fù)提升采集器，借助水力提升設(shè)備可傳輸文蛤至甲板，這種采捕機通常與大馬力漁船配套使用，具有較快的采捕速度[7]。

葡萄牙對拖耙采捕機的研究表明，配有金屬框網(wǎng)的采捕機效率更高，未捕獲滯留海底的白蛤死亡率低，且對海底生態(tài)的破壞較小，40、66 mm網(wǎng)孔對白蛤和大竹蟶選擇性最佳[8-9]。韓國研究發(fā)現(xiàn)，13 mm以上的網(wǎng)孔對等邊淺蛤的選擇性更好[10]。日本對斧文蛤采捕機研究表明，拖耙采捕機的牽引速度<100 m/h時，貝類破碎率較小[11]。此外，葡萄牙[12]、西班牙[13]和泰國[14]等學(xué)者研究了拖耙采捕機對海底生態(tài)的影響，指出在深水區(qū)拖耙采捕機的影響力類似于臺風(fēng)等自然現(xiàn)象，但對其他生物破壞性較大，采捕后海水的濁度、溶氧、氨氮和磷酸鹽濃度都明顯增大，水體富營養(yǎng)化引發(fā)赤潮的可能性增大。

1.2 旋齒采捕機

旋齒采捕機是拖耙采捕機的一種改進形式，由機械或液壓驅(qū)動耙齒旋轉(zhuǎn)運動，利用旋齒挖掘埋棲在底質(zhì)中的貝類并傳送至網(wǎng)具中。其優(yōu)點是拖曳阻力小、生產(chǎn)效率高、選擇性好，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且能耗較大，對海底生態(tài)有一定擾動。根據(jù)耙齒的分布形式可將其分為滾筒旋齒采捕機、鏈齒采捕機和轉(zhuǎn)鼓旋齒采捕機等。

(1) 滾筒旋齒采捕機。日本研制的一種滾筒旋齒采捕機，由滾筒、耙齒、傳動鏈、傳動篩、底座和尾網(wǎng)等組成，貝類由旋齒挖掘并經(jīng)傳動篩去除泥沙和幼貝后被送入尾網(wǎng)[15]。美國弗吉尼亞在70年代使用一種扶梯式旋齒采捕機(圖2-A)采捕牡蠣和蛤類，由采捕船、輸送扶梯和采集器組成，采集器由前后兩級帶有耙齒滾筒組成，作業(yè)時采捕船以0.25 kn速度前進，前級滾筒以60 r/min的轉(zhuǎn)速逆時針旋轉(zhuǎn)采集底質(zhì)中的牡蠣或蛤類，后級滾筒負責(zé)清理泥沙并將貝類運送到輸送扶梯上，最后傳輸至甲板，對蛤類和牡蠣的采捕效率分別為28、1 m3/h[16-17]。Godwin[18]多次改進了此種采捕機，在北卡羅來納采收牡蠣苗，效率提升了61%。

(2) 鏈齒采捕機。美國設(shè)計的一種鏈齒貝類采捕機(圖2-B)，由平底駁船、輸送扶梯、2組反向旋轉(zhuǎn)的鏈條及裝在鏈條上的耙齒組成，作業(yè)時利用旋齒挖掘，牡蠣經(jīng)水力沖洗后由輸送扶梯運送至甲板。當牽引速度為0.5 m/s時，采捕效率為15～20 m3/h，牡蠣完好率達90%[19-20]。

(3) 轉(zhuǎn)鼓旋齒采捕機。意大利在威尼斯?jié)暫褂靡环N由3排耙齒和空心網(wǎng)轉(zhuǎn)鼓構(gòu)成的采捕機采捕菲律賓蛤仔，利用耙齒挖掘蛤類經(jīng)轉(zhuǎn)鼓清洗后，由輸送帶傳送至甲板，盡管該機的效率僅為機槳采捕機的1/3，但對海底的擾動和生態(tài)影響更小[21]。

1.3 機槳采捕機

機槳貝類采捕機是依靠船體自身螺旋槳或外置螺旋槳攪動水體，利用反向旋流沖擊海底，將泥沙及貝類混合后推送至網(wǎng)具中。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，能有效利用海水進行采捕，但選擇性較差，容易造成底質(zhì)長期懸浮，使水體透明度下降，導(dǎo)致水中的溶氧等水質(zhì)指標變化，影響海底生物的正常生活。機槳采捕機作業(yè)船長度為6～9 m，作業(yè)水深1～3 m[22]。其作業(yè)方式可分為錨泊式、繞錨式、拖框、拖網(wǎng)式(圖3)等[23]。因受到螺旋槳位置和功率限制，這種采捕機不適合在較深的水域中作業(yè)。意大利威尼斯有一種被當?shù)胤Q之為“Rusca”的機槳采捕機，由安裝在側(cè)舷的螺旋槳、寬60 cm的框架和網(wǎng)具組成(圖3-E)，框架上設(shè)有防止沉陷的滑橇，采捕時由螺旋槳將蛤類“吹”入網(wǎng)具[24]。這種采捕機作業(yè)后水底會形成寬60 cm、深7 cm的V型溝壑，底質(zhì)懸浮情況嚴重，水體中碳、氮、硫濃度明顯增加，導(dǎo)致生物密度明顯下降[24-25]。美國也曾評估過機槳采捕機對生態(tài)的影響，表明這種采捕方式會導(dǎo)致水體渾濁，對海底植被的破壞較為嚴重，影響了生態(tài)恢復(fù)速度[26]。

1.4 水力采捕機

水力采捕機是應(yīng)用最廣泛的一類采捕機械，利用高壓水噴射海底，使底質(zhì)疏松并流化后采用帶有耙齒的硬質(zhì)網(wǎng)具采集貝類。其優(yōu)點是效率較高且捕獲貝類的破碎率相對較小，但采捕時沖起的底質(zhì)易進入貝肉致其含砂率過高，作業(yè)后易造成底質(zhì)懸浮嚴重、海底留痕較深、水質(zhì)及生態(tài)惡化等問題。根據(jù)其作業(yè)水深一般可分為扶梯式、水耙式、拖曳式和抽吸式水力采捕機等。

(1)扶梯式水力采捕機。最早由美國的Hanks設(shè)計用于采捕切薩皮克灣的軟蛤，采捕機由采捕船、泵水系統(tǒng)、起吊系統(tǒng)、自動扶梯式輸送鏈及方形采集器組成，采集器內(nèi)設(shè)有T型管和多支直徑為45 mm噴嘴，以及控制采捕深度的橇式或輪式行走機構(gòu)。作業(yè)時高壓水流將貝類連同泥沙一起沖入輸送鏈網(wǎng)，符合規(guī)格的貝類被運送到船上收集(圖4-A)[27]。經(jīng)測試，扶梯式水力采捕機(圖4-B)有效工作水深為1.8～3.6 m，采捕效率為110～120 m2/h，是人工采捕的10倍以上，破碎率不超過25%[28]。采捕形成的溝痕需數(shù)天或數(shù)周才能恢復(fù)，而懸浮物則需更長時間才能沉淀，大量牡蠣因沉淀物覆蓋死亡，海底植被也受到不同程度的影響[29]。此后扶梯式水力采捕機經(jīng)不斷改進被推廣到美國(佛羅里達、紐約、弗吉尼亞、卡羅萊納、華盛頓州)和加拿大及歐洲等地，采捕北極蛤、大西洋蛤蜊、阿拉斯加巨石房蛤等，有時也用來清理海底貝殼，采集沙蠶和取樣調(diào)查底棲生物等[23,30-32]。

(2) 水耙式水力采捕機。適用于灘涂干露作業(yè)的水耙式水力采捕機(圖5-A)，由汽油發(fā)動機驅(qū)動水泵，水流通過消防水帶經(jīng)主管、T型管和噴嘴噴出，其工作原理與扶梯式水力采捕機類似[33]。經(jīng)測試，水耙式采捕機(圖5-B)對成年貝類采捕率約為60%，破碎率<5%，在砂底灘涂的采捕效率高于泥底[34-35]。Smith等[36]研制了自驅(qū)動水耙式采捕機(圖5-C)，這種采捕機由柴油機驅(qū)動水泵和輪式行走機構(gòu)組成，借助水力噴射采捕貝類，采捕率高達95%，且破碎率低于3%。

(3) 拖曳式水力采捕機。適合深水作業(yè)的拖曳式水力采捕機，由漁船拖曳采集器在海底進行采捕，采集器由T型管、耙齒和采捕框組成。T型管安裝在采集器前端，其底部設(shè)有7～10只呈45°角安裝的噴嘴，噴嘴后設(shè)有收集耙齒。早期采集器的高壓水流由船上的水泵產(chǎn)生，隨著采捕深度的增加，水泵由采集器上的潛水泵替代，最先由美國開發(fā)并在紐約和新澤西等地用來采捕大西洋蛤蜊[37]，其采捕效率是拖耙采捕機的2倍。拖曳式水力采捕機(圖6-A)對文蛤采捕的最佳水壓為200～350 kPa，在中等水深的砂底中采捕效果最好，在深水、泥底及石底中效果不佳，且對水草底質(zhì)的破壞性極大[38]。Meyer等[39]調(diào)研了拖曳式水力采捕機(圖6-B)的采捕率及其對生態(tài)影響，結(jié)果表明，采捕率高達91%，采捕后會形成渾水云團，并在海底留下需較長時間才能恢復(fù)的溝痕。為了采捕更深水域的貝類，美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)重新改進了這種采捕機(圖6-C)，將泵體設(shè)計在采集器上，與專用尾拖漁船(圖6-D)配合使用，可采捕110 m深的北極蛤，采捕率接近100%，貝類破碎率低于3%[40]。此外，NOAA還在這種采捕機上安裝了多種傳感器，用于監(jiān)控采捕機運行的水深、水壓、電壓、電流、采集器前后傾角等參數(shù)，并制定了相關(guān)標準[41]。拖曳式水力采捕機對斯廷普森蛤蜊采捕的結(jié)果表明，破碎率在21%～23%之間，采捕時引起泥沙懸浮現(xiàn)象比較明顯，沉淀后導(dǎo)致底質(zhì)非常松散[42]。英國拖曳式水力采捕機(圖6-E)在沃什灣海域采捕竹蟶的結(jié)果表明，破碎率是水壓和牽引速度的函數(shù)，水壓為360～375 kPa時竹蟶的破碎率最小，牽引速度為0.6 kn時破碎率高達35%[43]。2015年加拿大的Clearwater Seafoods公司投資建造了世界上最先進的Belle Carnell號埋棲貝類采捕加工船(圖6-F)，主要采捕3種蛤類，擁有最先進的采捕加工設(shè)備[44]。近年來，愛爾蘭[45]、意大利[46]、冰島[47-48]等國大量研究了各種相關(guān)設(shè)計變量參數(shù)對拖曳式水力采捕機性能的影響，并大量調(diào)查了采捕機對海域生態(tài)的長短期影響，內(nèi)容包括采捕溝痕的恢復(fù)時間、埋棲貝類捕食者行為及海底底質(zhì)成分變化等，但是調(diào)查結(jié)論差異性較大。

(4) 抽吸式水力采捕機。抽吸式水力采捕機[49-50]的采集器(圖7-A)，與拖曳式水力采集器基本相同，采用水流噴射結(jié)合耙齒采集埋棲貝類，后通過軟管抽吸裝置將貝類傳輸至采捕船上，用分離篩(圖7-B)對貝類和雜質(zhì)進行分離，1971年被應(yīng)用在英國泰晤士河采捕鳥蛤，采捕機效率僅為837 m2/h，但鳥蛤的破碎率為20%～25%[50]。荷蘭曾經(jīng)研制出一種貽貝抽吸式水力采捕機(圖7-C)，由采集器、吸泵、軟管、漁船、分離器和清洗器組成，對貽貝的損傷率較小，但采捕時會以20 t/h的速度大量抽吸海底泥沙[15]。美國Olympia牡蠣養(yǎng)殖公司曾開發(fā)了一種氣提式水力采捕機[16]，由水力噴射式采集器、水泵、空氣壓縮機和提升管等組成，作業(yè)時利用水力噴射采集牡蠣，由空氣壓縮機將空氣壓入水體，導(dǎo)致提升管道上部水體密度降低，由密度差引起的壓差將采集的牡蠣傳送到采捕船上。氣提式水力采捕機采捕竹蟶[51]和鳥蛤[52]時，對生態(tài)的影響比拖耙采捕機更大，采捕后生態(tài)恢復(fù)需要40～56 d。另外，氣提式水力采捕機還會導(dǎo)致竹蟶殼破損，泥沙大量侵入蟶肉，篩分后幼貝返回海底繼續(xù)存活的能力較差[53]。

1.5 抽吸采捕機

抽吸采捕機是利用水泵或者氣提泵直接將埋棲貝類連同底質(zhì)一起抽吸到采捕船上的一種機型，依靠分離篩等設(shè)備進行貝類分選。Rendall設(shè)計的一種氣提式抽吸采捕機(圖8-A)被用于調(diào)查蘇格蘭西北海域的埋棲貝類分布，由鋼制采集器、貼近船底的分離箱和空壓機等組成，作業(yè)時將海底的貝類及泥沙提升至分離箱，再經(jīng)輸送鏈傳送到甲板，碎殼等雜余落回海底[54]。在美國阿拉斯加使用一種由船載離心泵、水管及文丘里管等組成的射流式抽吸采捕機(圖8-B)較好完成了蛤類調(diào)查取樣工作[55-56]。近年來抽吸采捕機因采捕選擇性較差且攜帶泥沙多等問題，已較少在實際采捕中使用，常在科學(xué)試驗中用于采集海底動植物樣本及底質(zhì)。

1.6 振動采捕機

振動采捕機是利用機械或液壓激振使埋棲貝類生活的底質(zhì)流化，通過網(wǎng)篩振動促使貝類和泥沙分離并將貝類采集到網(wǎng)具中。振動一方面可刺激埋棲貝類及時閉殼，減少貝肉含砂，另一方面有利于底質(zhì)疏松并提高底質(zhì)中的溶氧。振動采捕機生產(chǎn)效率高、選擇性好、生態(tài)影響小，但存在貝類破碎率高等問題。根據(jù)作業(yè)條件可分為水下振動采捕機和干露振動采捕機。

(1) 水下振動采捕機。美國發(fā)明的一種水下振動蛤類采捕機(圖9-A)，利用海水作為液壓傳動介質(zhì)，由船載水泵輸出高壓水，流過曲軸螺桿偏心機構(gòu)使固連的耙齒產(chǎn)生200 Hz的高頻振動，疏松底質(zhì)并采捕埋棲的貝類，流出的低壓海水作為輸送流體，將蛤類傳送至甲板完成采捕[57]。Rambaldi等[58]在拖曳式水力采捕機上增加了激振裝置(圖9-B)，耙齒以10 Hz的頻率和1～2 cm的振幅采捕蛤類，進一步提高了采捕率和分選效率，但蛤的破碎率是無激振裝置采捕機的3倍。

(2) 干露振動采捕機。一種由郁金香塊莖收割機改造成的蛤類振動采捕機(圖9-C)，由輪式自驅(qū)動車體、滾刷、振動篩、升運穿桿鏈組成，在灘涂干露時作業(yè)，蛤類由滾刷掃入振動篩，經(jīng)振動提升和分離后由穿桿鏈輸送到機體尾部的收集箱內(nèi)，用該機采捕菲律賓蛤仔，勞動成本降低3%～5%[59,61]。近年來這種采捕機在美國應(yīng)用率增加了40%，大大提高了蛤仔養(yǎng)殖規(guī)模[62]。加拿大貝類養(yǎng)殖協(xié)會評估了干露振動采捕機(圖9-D)對環(huán)境的影響，表明其與人工采捕對環(huán)境的影響無顯著差異，振動采捕的影響甚至小于風(fēng)浪等自然因素[60]。

1.7 電力采捕機

電力采捕機是利用電流刺激貝類使其喪失躲避能力的一種采捕機，采捕效果受多因素影響，如水的電導(dǎo)率、電流形式(直流、交流、脈沖)與大小、電極方位與結(jié)構(gòu)，以及目標生物本身在電場中的特性等。這類采捕機雖然采捕效率較高，但合法性和生態(tài)影響目前尚無定論。2004年以前蘇格蘭就開始使用電力采捕竹蟶，電力采捕機由載有發(fā)電機的漁船、電纜和金屬電極組成。作業(yè)時漁船拋錨，利用卷錨機拖動漁船并使電極以3 m/min的速度在海底表面移動，潛水員尾隨電極用網(wǎng)具收集竹蟶。然而，電力采捕技術(shù)在多數(shù)國家被視為非法采捕，但荷蘭、比利時和愛爾蘭等國先后出臺了相關(guān)規(guī)定，允許少量使用電力采捕機進行科學(xué)研究。愛爾蘭海洋食品發(fā)展機構(gòu)(BIM)開發(fā)了一種脈沖電流采蟶機(圖10-A)，用于研究采蟶機對海底生態(tài)的影響[63]。Murray等[64]使用25 V電力采捕機(圖10-B)采捕竹蟶，其采捕效率很高，對非目標生物的行為刺激持續(xù)時間短，海底物理性破壞小，但對幼蟶的影響需要更加深入研究。

2 國內(nèi)埋棲貝類采捕機的種類及特點

國內(nèi)埋棲貝類采捕機研發(fā)最早開始于20世紀70年代，在中國南方沿海地區(qū)使用較多，主要有5種類型。

2.1 拖網(wǎng)采捕機

中國早期埋棲貝類機械化采捕主要使用拖網(wǎng)采捕機，作業(yè)方式有船槳拖網(wǎng)作業(yè)和卷纜拖網(wǎng)作業(yè)。

船槳拖網(wǎng)作業(yè)(圖11-A)利用漁船螺旋槳攪起水流將貝類推送到拖網(wǎng)中，雖然采捕文蛤的日產(chǎn)量可達5 t以上[65]，但破碎率高達30%～40%，沉淀物覆蓋幼貝窒息死亡情況嚴重，極大地破壞了貝類資源，20世紀80年代已被山東水產(chǎn)局禁用[66]。卷纜拖網(wǎng)采捕作業(yè)(圖11-B)是漁船先拋錨并放松錨纜，到達預(yù)定位置放下拖網(wǎng)，采捕時開啟卷錨機，利用耙式拖網(wǎng)(圖11-D)采捕貝類。耙式拖網(wǎng)主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，均由框架、耙齒和網(wǎng)具組成，區(qū)別在于有無滑橇等行走機構(gòu)[67-68]，其優(yōu)點是不受潮汐和水深影響，但牽引阻力相對較大，適合在較為疏松的砂質(zhì)海底作業(yè)。

2.2 水力采捕機

青島農(nóng)業(yè)機械研究所參考國外機型設(shè)計了以雜色蛤為采捕對象的噴射式水力采捕機(圖12-A)，主要由漁船、高壓水泵、采集框、噴嘴和網(wǎng)具等組成，作業(yè)時將采集框放入海底，漁船牽引采集框前進時開啟水泵，產(chǎn)生的高速水流將埋棲貝類連同底質(zhì)一起沖進網(wǎng)具完成采捕[69]。該機不受水深影響，可根據(jù)底質(zhì)硬度調(diào)節(jié)噴水壓力，采捕效率約為65 kg/h。這類采捕機及改進產(chǎn)品在中國山東[66]、江蘇[70]、遼寧[71](圖12-B)等地底播養(yǎng)殖海域及海水池塘獲得廣泛應(yīng)用。水力采捕機借助高壓水將大小貝類一起沖刷到網(wǎng)內(nèi)，選擇性較差[72]。

2.3 泵吸采捕機

對于棲息深度較淺的貝類，應(yīng)用泵吸采捕機作業(yè)也較為常見，如中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所設(shè)計了一種采貝機自吸裝置[73](圖13-A)，通過手控隔膜閥和蓄水箱抽排吸管內(nèi)氣體，利用吐羅泵將海底的貝類和泥沙抽吸到船上，經(jīng)篩網(wǎng)過濾后完成貝類的采捕。能同時采捕底棲和埋棲貝類的YXF-4型吸螺蜆機(圖13-B)，作業(yè)時將吸盤沉入水底并開啟污泥泵抽吸海底貝類，利用分離篩在船上完成貝類和泥沙的分離，生產(chǎn)效率為500 kg/h[74]。目前這種機型在中國福建菲律賓蛤苗的采捕中仍有應(yīng)用。泵吸采捕機經(jīng)常使用射流泵和葉片泵作為壓力源，射流泵工作效率較低，而葉片泵會造成貝類大量破碎。

圖13 埋棲貝類泵吸采捕機
Fig.13 Pump suction harvesters for burying shellfishes

2.4 潛槳采捕機

潛槳采捕機俗稱潛水拖耙網(wǎng)、打蜆耙等，是機槳采捕機的一種(圖14)，采集器由潛水電機、螺旋槳、采集框、網(wǎng)具等組成，在網(wǎng)具下設(shè)有浮繩，可減輕網(wǎng)具磨損，作業(yè)時采捕船牽引速度為1～3 kn。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、成本低，目前在中國沿海埋棲貝類養(yǎng)殖區(qū)應(yīng)用十分廣泛，但也存在較多問題，如作業(yè)時大量泥沙被攪起并隨海流漂移，導(dǎo)致海水透明度下降、養(yǎng)殖區(qū)海底底質(zhì)變薄，不利于貝類養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展，另外采捕的貝類含砂率與破碎率較高、選擇性差等問題也十分突出。

2.5 其他采捕機

對于灘涂潮間帶貝類，可利用貝類采捕機在干露時進行采捕。圖15-A是一種集貝類采捕、清洗和分級功能為一體的履帶式自行走貝類采捕機，由挖掘機構(gòu)、輸送機構(gòu)、提升機構(gòu)、清洗分級機構(gòu)、履帶行走機構(gòu)等組成，采用振動挖掘機構(gòu)將貝類采捕后輸送到滾筒篩式清洗機，完成貝類的清洗和分級[75]。圖15-B是一種集挖掘、傳送、清洗、收集為一體的灘涂貝類采捕機，由船體三點懸掛牽引，利用挖掘鏟采捕貝類后經(jīng)鏈網(wǎng)傳送至網(wǎng)兜，實現(xiàn)采捕和收集，在輸送鏈網(wǎng)上設(shè)有高壓水槍用于貝類清洗[76]。另外還有一種多功能灘涂貝類采捕車，利用挖掘鏟采集貝類，泵吸傳送到集貝斗中完成采捕[77]。然而，上述機型尚未進行大規(guī)模應(yīng)用，其實踐效果還有待檢驗。

圖15 灘涂埋棲貝類采捕機
Fig.15 Tidal flat harvesters for burying shellfishes in a tidal flat

3 存在問題與發(fā)展對策

3.1 中國埋棲貝類采捕機發(fā)展中存在的問題

歐美國家對埋棲貝類采捕技術(shù)及裝備的研究起步較早，開發(fā)機型多樣，包括拖耙式、旋齒式、機槳式、水力噴射式、抽吸式、振動式和電力采捕式等，漁船及提升配套設(shè)施齊全，新型采捕船還配備了先進的貝類加工設(shè)備，可實現(xiàn)采捕加工一體化作業(yè)。但是，國內(nèi)采捕技術(shù)的研究進展緩慢，具體表現(xiàn)在以下幾方面。

(1) 理論研究缺乏。中國現(xiàn)有采捕技術(shù)大多是繼承和沿襲國外早期采捕技術(shù)，相關(guān)研究機構(gòu)少，自主研發(fā)能力不足，對采捕過程中貝-底質(zhì)-水之間的相互作用、貝類受脅迫機制等研究不夠深入，對影響采捕機性能的運行和結(jié)構(gòu)參數(shù)，如牽引速度、水壓、齒形、齒傾角、網(wǎng)目等試驗研究較少。

(2) 專業(yè)化結(jié)構(gòu)設(shè)計不足。國內(nèi)現(xiàn)有采捕機型陳舊、種類少、漁船與配套裝備專業(yè)化程度低、捕后加工設(shè)備匱乏等問題十分突出。國外的采捕機多采用設(shè)有滑橇的硬質(zhì)框網(wǎng)收集貝類，具有耐磨、易裝卸、防沉陷等優(yōu)點，而國內(nèi)采捕機多用柔性網(wǎng)具收集捕后貝類，盡管設(shè)置了防磨浮繩，但仍需經(jīng)常更換網(wǎng)具，而且隨著收集貝類的增多、網(wǎng)具沉陷量增大導(dǎo)致牽引阻力和能耗較大。另外，中國的埋棲采捕機多采用帶水作業(yè)方式，能在灘涂干露或池塘無水作業(yè)的采捕機尚不多見。近年來，隨著漁業(yè)勞動力結(jié)構(gòu)性短缺問題日益嚴重，此類設(shè)備的實際需求也不斷增加。

(3) 智能控制研究滯后。因中國貝類采捕機大多利用漁船拖曳行進，無路徑規(guī)劃和自行走能力，當采捕機在海底遇到巖石、地籠、漁網(wǎng)等障礙物時無法及時躲避，采捕機受到碰撞或纏繞破壞事故時有發(fā)生。另外，中國貝類采捕機多為純機械結(jié)構(gòu)，缺乏水下運行狀態(tài)監(jiān)測和姿態(tài)控制系統(tǒng)，在稀軟底質(zhì)上作業(yè)時存在前傾、側(cè)傾、失穩(wěn)等問題。

(4) 生態(tài)影響未得到應(yīng)有重視。國外對貝類采捕機應(yīng)用海域生態(tài)研究十分重視，而中國相應(yīng)研究報道較少，缺乏對采捕機造成的目標/非目標生物群落結(jié)構(gòu)、生物行為、海底形貌、底質(zhì)遷移、水質(zhì)等變化的定期監(jiān)測和有效評估，導(dǎo)致生態(tài)一旦惡化短時間難以恢復(fù)，嚴重影響貝類養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展。

3.2 中國埋棲貝類采捕機研究發(fā)展對策

(1) 加快新型埋棲貝類采捕機研發(fā)與推廣。根據(jù)埋棲貝類生物學(xué)特性，研究貝類-底質(zhì)-海水-采捕機構(gòu)間的多相流固耦合問題，著力開發(fā)新型采捕技術(shù)，降低采捕貝類的破損率和含砂率及其對海底的擾動。開展固液兩相上升流問題研究和貝類提升輸送系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)貝類采集后無損自動傳輸，減輕因反復(fù)提升采集器造成的能耗高、勞動強度大和貝類破損等問題。另外，與采捕相關(guān)的水下動力傳遞與匹配技術(shù)、船載清洗、分級、冷鏈貯藏技術(shù)和裝備，也是進一步提高貝類采捕加工品質(zhì)和效率、推動貝類采捕加工一體化進程的重要研究內(nèi)容。

(2) 加快埋棲貝類采捕機自行走和智能化研究與應(yīng)用。針對采捕機拖曳行走存在的沿預(yù)定軌跡行走能力差、避障與操控難度大等問題，應(yīng)加快履帶等自行走技術(shù)研究，對稀軟底質(zhì)自適應(yīng)性、水下路徑規(guī)劃、運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、導(dǎo)航定位、水中無纜信號傳輸、采捕機與船體協(xié)同作業(yè)等問題進行深入研究，開發(fā)適合于特定底質(zhì)的水下自行走系統(tǒng)，提高采捕機自主學(xué)習(xí)決策能力和自動化，實現(xiàn)自行走和有效避障，保障采捕機可靠穩(wěn)定運行。

(3) 加強埋棲貝類采捕機對其應(yīng)用海域生態(tài)影響監(jiān)測。針對中國對采捕機生態(tài)影響的研究遠遠落后于歐美國家的現(xiàn)狀，今后需重點加強對采捕機應(yīng)用海域的短、中、長期生態(tài)跟蹤調(diào)查，評估采捕機對海底生物種群結(jié)構(gòu)、底質(zhì)遷移與化學(xué)成分、滯留貝類存活能力及水質(zhì)指標等造成的影響，根據(jù)評估結(jié)果優(yōu)化采捕機結(jié)構(gòu)和運行參數(shù)，保護貝類養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，促進埋棲貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。