CC BY
3РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ САДКОВОГО КАРПОВОГО
ХОЗЯЙСТВА ПО ЗАДАННОМУ КОЛИЧЕСТВУ САДКОВ
О. Н. Федосеев, к. б. н., доцент, Л. М. Хурнова, к. б. н., доцент, С. В. Новичков, магистрант
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза, Россия
MATHEMATICAL MODEL DEVELOPMENT GARDEN CARP FARM ACCORDING TO SPECIFIED NUMBER OF GARDENS
O. N. Fedoseev, PhD, Associate Professor, L. M. Khurnova, PhD, Associate Professor, S. V. Novichkоv, Master's student
Penza State University of Architecture and Construction, Penza, Russia
Развитие рынка продукции аквакультуры может оказывать значимое влияние на наши национальные приоритеты, в первую очередь, формируя тренд здорового питания и долголетия населения России. Ожидаемый рост спроса на рыбу может быть удовлетворен за счет аквакультурного производства с учетом большого количества внутренних водоемов России. Представлена математическая модель регрессионного типа, описывающая зависимость набора массы садкового карпа от продолжительности выращивания, позволяющая прогнозировать эффективность садкового хозяйства по массе выращенной рыбы.
Ключевые слова: аквакультура, садковое хозяйство, карп., математическая модель
The development of the aquaculture products market can have a significant impact on our national priorities, first of all, forming a trend of healthy nutrition and longevity of the Russian population. The expected growth in demand for fish can be met by aquaculture production, taking into account the large number of inland reservoirs in Russia. A regression-type mathematical model is presented that describes the dependence of the weight gain of the cage carp on the duration of cultivation, which allows predicting the efficiency of the cage farm by the weight of the fish grown
Keywords: aquaculture, cage farming, carp, mathematical model
Рыба, как производимая в процессе рыбоводства, так и вылавливаемая из морских и пресноводных водоемов, представляет собой источник животного белка и необходимых питательных веществ. Высокие питательные качества рыбы и безусловная польза для здоровья получают все большее признание во всем мире. Кроме того, рыба является одним из наиболее эффективных преобразователей корма в высококачественную и экологически безопасную еду. Сегодняшний и будущий вклад рыболовства и аквакультуры в продовольственную безопасность и питание зависит от взаимодействия всех сторон, связанных с производством, реализацией, переработкой, транспортировкой рыбы, про-изводствомкормов идр, что связанно с развитием регионов, экологической ситуацией, политикой государства.
В плане импортозамещения аквакультура в России в последнее десятилетие стабильно составляет не более 5—6% от всего объема добываемой и производимой рыбы. Единственный сегмент, где России за пять лет удалось реально подвинуть зарубежных конкурентов, главным образом норвежцев, — это выращивание семги и форели [1]. Что касается выращивания теплолюбивых рыб, в России это традиционно карп, то здесь ситуация совсем не оптимистичная.
Несмотря на то, что значимость регулярного потребления рыбы признают 80% опрошенных потребителей еженедельно едят рыбу только 37% [2]. Неудовлетворенный спрос, связанный в основном с дороговизной рыбы, что создает как вызовы, так и возможности для развития рыбной отрасли. Слабый спрос на рыбу связан и с устоявшейся в сознании со времен СССР установке — «мясо в питании лучше рыбы», хотя по критерию состава белка и потребительским качествам эта установка абсолютно не верна. Образ высокой стоимости рыбы на рынке в сознании людей и ее быстрой перевариваемости человеком приводит к тому, что продукция рыбоводства не востребована на рынке, теряет привлекательность. Особенно это сказывается на живой рыбе — самом ценном и нежном товаре. Ситуация изменится, когда в обществе будет сформирован тренд на здоровое и безопасное питание.
За три последних десятилетия объемы производства рыбоводства выросли в 12 раз, показав среднегодовой рост свыше 8%, что делает его самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания. Количество внутренних водоемов в России огромно, но при этом отмечается высокая стоимость аквакультурной рыбы, что сдерживает рост рыбоводства [3].
Таблица 1. Продукционный корм для карпа
2 мм 3 мм 4,5 мм 6 мм
Кормовой коэффициент 1Д 1,3 1Д 1Д 1,5 1,6 1,5 1,6 1/7 1,6 1,7 1,8
Таблица 2. Суточный рацион кормления, % от массы рыбы [18]
Рыба, г ММ Температура воды, "О
__12 14 16 18 20 22 24 26 28
10-50 2 1,13 1,88 3,02 4,52 5,65 6,79 7,54 6,79 6,0 3
50-100 3 0,94 1,57 2,51 3,77 4,71 5,65 6,28 5,65 5,0 3
100-300 4,5 0,75 1,26 2,01 3,02 3,77 4,52 5,03 4,52 4,02
300-750 6 0,6 1,01 1,61 2,41 3,02 3,62 4,02 3,62 3,22
Материалы и методы
Математическая модель разработана на основе садкового нагульного карпового хозяйства средней мощности. Использовали садки производителя «Иван-осетр» в виде садковой линии на 15 садков. Делевый короб с размерами 5х 5x2,5 м [6].
Для посадки использовали годовика карпа массой 30 г с плотностью посадки 150 шт./м3. Выживаемость двухлеток карпа принималась 93%.
Средняя температура воды взята по материалам гидрологических наблюдений на р. Суре в 2018-2021 гг. Расчет темпов роста карпа производился по методу Дьюела.
Характеристика продукционного корма представлена в табл. 1.
Суточный рацион кормления рыбы, с учетом массы рыбы, представлен в табл. 2.
Результаты и обсуждение
Для разработки математической модели зависимости темпа роста карпа от периода выращивания, использовали следующие расчетные данные.
1. Расчет массы выращенного карпа
Для этого рассчитываем объем 1 садка с учетом ширины (5 м х 5 м) и глубины (2 м): 5х 5х 2=50 м3
Общий объем воды в садковой линии (15 садков в линии) составит 50х 15=750 м3
Используем количество посадочного материала (150 шт. годовика карпа на 1 линию): 750х 150=112500 шт.
Масса посадочного материала:
112500х 30/1000=3375 кг.
Мощность хозяйства с учетом выживаемости: 112500х0,93=104625 шт.
Масса выращенной рыбы за сезон выращивания, снимаемая с 1 линии, составила:
104625х0,6=62775 кг=63 т.
2. Разработка математической модели зависимости массы карпа от периода выращивания карпа
Вегетационный период с температурами воды выше 13°С.
2.1. Время набора массы от 30 до 50 г на кормах 2 мм
Т=100х(Б-Ъ)/(МсрхЫсуТ./КК), где: Т — время в сутках; В и Ъ — начальная и конечная масса30 г и50 г; Мср — средняя масса за период, 40 г; N — суточная норма кормления при температуре в мае 13 гр: С = (1,13+1,88)/2=1,505%; КК — кормовой коэффициент 1,3. Т1=100х(50-30)/(40х 1,505/1,3) =43,2 сут. (6 нед.)
2.2. Время набора массы от 50 до 100 г на кормах 3 мм
Мср — средняя масса за период, 75 г; N — суточная нормакормления при температуре
в июне 18,5 гр. С = (4,52+5,65)/2= 5,085%; КК — кормовой коэффициент 1,5. Т2=100х(100-50)/(75х 5,085/1,5) =19,7 сут. (3 нед.)
2.3. Время набора массы от100 до 300 г на кормах 4, 5 мм
Мср — средняя масса за период, 200 г; N — суточная нормакормления при температуре в июле 22°С = 4,52 %;
КК — кормовой коэффициент 1,6. Т3=100х(300-100)/(200х 4,52/1,6) =35,4 сут. (5 нед.)
2.4. Время набора массы от 300 до 600 г на кормах 6 мм
Мср — средняя масса за период, 450 г; N — суточная нормакормления при температуре в августе 18°С = 2,4 %;
КК — кормовой коэффициент 1,7. Т4=100х(600-300)/(450х 2,41/1,7) =47 сут. (7 недель) Всего=43,2+19,7+35,4+47=145 сут.=21 недели Период выращивания карпа составил с середины мая до начало октября, рыба за этот инкубационный период должна достигнуть средней массы 600 г. Темпы роста карпа представлены на рис. 1.
Зависимость прироста массы карпа от периода выращивания представлена уравнением регрессии, имеющим следующий вид:
У= 1,4334х2-2,1779х+21,771 График зависимости, представленный на рисунке, позволяет отметить период адаптации годовиков карпа, к факторам окружающей среды, составляющий до 6 недель (40-45 дней). Что должно быть учтено при определении реальных сроков выращивания и температурного режима воды.
3. Проверка плотности посадки карпа по потреблению кислорода рыбой при расположении садков перпендикулярно берегу в 2 ряда.
Уравнение баланса масс кислорода [5] 0,9х(02''-02')хпху= О2спхР,
где 02 " и 02' — содержание растворенного кислорода на в токе [3] и вы токе (5 мг/л); V — рабочий объем спаренного садка 100000 л; п — смена воды в садках (минимальная кратность водообмена) при скорости течения 0,01 м/с и площади сечения перпендикулярно току воды расход воды 0=0,01 х (5х 2)=0,1 м3/с=0Дх 60x60=360 м3/ч.
Кратность водообмена в 2 садках п=360/100=3,6 раз в ч.; 02сп — специфическое потребление кислорода карпом [3]; Р — возможная общая масса рыбы в двух садках, кг.
Следовательно масса рыбы в 2 садках может быть рассчитана по формуле Р=(0,9x(02M—02")xnxV)/ 02сп. Результаты расчетов (табл. 3) показывают, что в критические недели плотность посадки не превышает возможности снабжения кислородом рыбы.
4. Расчет рациона и количества корма проводился с учетом равномерной смертности, численности по-
Таблица 3. Расчет кислородной обеспеченности для критических недель
Недели X воды, °С О2'' Инд. масса, г О2сп. Возможная Возможная Расчетная Доля от
масса рыбы масса рыбы масса возможной
в 2 садках, кг в 1 садке, кг в 1 садке, кг посадки
14 19 9,35 272 94 14994 7497 1945 0,26
15 18 9,54 312 93 15817 7908 2223 0,28
16 17 9,74 354 86 17858 8929 2513 0,28
17 16 9,95 399 70 22911 11456 2823 0,25
Таблица 4. Таблица расчета количества корма, суточной и разовой дачи.
Недели Масса, Продукция, Кормовой Корм, Суточная Количество Разовая
общая, кг кг коэффициент кг дача, кг кормлений, дача, кг
сутки
0 3375
1 3420 4 5 1,3 5 8 8 4 0,1
2 3464 44 1,3 58 8 4 0,1
3 3675 211 1,3 274 39 4 0,7
4 3996 321 1,3 417 60 4 1,0
5 5199 1203 1,3 1564 223 4 3,7
6 6615 1416 1,3 1840 263 4 4,4
7 8460 1845 1,5 2768 395 4 6,6
8 10512 2052 1,5 3077 440 4 7,3
9 12877 2365 1,5 3547 507 4 8,5
10 15551 2675 1,6 4279 611 4 10,2
11 18532 2981 1,6 4769 681 4 11,4
12 21816 3284 1,6 5254 751 4 12,5
13 25400 3584 1,6 5734 819 4 13,7
14 29172 3773 1,6 6036 862 4 14,4
15 33345 4173 1,7 7094 1013 4 16,9
16 37701 4356 1,7 7405 1058 4 17,6
17 42344 4643 1,7 7893 1128 4 18,8
18 47270 4926 1,7 8375 1196 4 19,9
19 52477 5207 1,7 8851 1264 4 21,1
20 57960 5483 1,7 9322 1332 4 22,2
21 62775 4815 1,7 8186 1169 4 19,5
Итог 96802
Темпы роста карпа
садочного материала112500 шт, конечной численности 104625 шт. (табл. 4).
Заключение
Ресурсов ихтиофауны Мирового океана не так много, как кажется, и увеличение вылова без грамотного
воспроизводства скоро будет невозможно. На это накладываются климатические изменения, которые вероятно приведут к изменению пространственного распределения стадий жизненного цикла многих видов промысловых рыб и, безусловно, скажутся на эффективности воспроизводства рыб и объемов их вылова. Поэтому интенсивное рыбоводство будет актуальным для отрасли.
Программа импортозамещения в области аква-культуры, которую приняли в Совете Федерации, затрагивает в основном форелеводство, другим же направлениям уделяется мало внимания.
В Пензенской области по гранту Агростартапа [2] предусмотрено субсидирование рыбоводства в области приобретения посадочного материала, но не распространяется на кормовую базу, которая является более прио-
Литература
1. Электронный ресурс: https://pro.rbc.ra/news/5d65213c9a79474accd4324f (дата обращения 02.03.2022)
2. Устойчивое рыболовство и аквакультура для обеспечения продовольственной безопасности и питания. Доклад Группы экспертов высокого уровня по вопросам продовольственной безопасности и питания. http://aquacultura.org/ upload/Шes/pdf/liЪrary/salmon/Устойчивое'%20ры-боловство'%20и'%20аквакультура^^дата обращения 18.02.2022)
ритетной. Выращивание карпа в условиях садкового хозяйства, размещенного на внутренних водоемах Пензенской области (как природных, так и искусственных), позволит улучшить качество и безопасность питания жителей области.
Предлагаемая математическая модель позволяет быстро определить выход карпа по массе и просчитать рентабельность садкового хозяйства.
В отличие от других пород рыб карп может потреблять корма с относительно небольшим содержанием животного белка. Налаживание производства качественных кормов в Пензенской области и выделение грантов на корма может значительно повысить рентабельность садкового карпового хозяйства и привлекательность для малого бизнеса.
3. Александров С. Н. Садковое рыбоводство. М.: ACT. 2005. 270 с.
4. Казаков В. В. Содержание растворенного кислорода в воде. https://pandia.ru/ text/80/154/36395.php (дата обращения 01.03.2022; 05.03.2022)
5. Losordo Т. Westers Н. Aquaculture Water Reuse Systems: Engineering Design and Management. Developments in Aquaculture and Fisheries Sciences. 1994. 27: 9-60.
6. Электронный ресурс: https://sadok-ponton.ru/kontakty/about-company (дата обращения (18.02.2022)
