關于養殖水域養殖容量的研究

劉雙鳳 蔡 勛 于慶華

（哈爾濱市農業科學院水產研究分院 黑龍江 哈爾濱 150070）

1 引言

我國是世界第一水產養殖大國，養殖水產品產量約占全世界總產量的70%。隨著水產養殖業的不斷發展和養殖技術的不斷提高，一些經濟養殖品種已經從粗放型養殖向集約化養殖發展；同時，隨著養殖規模的不斷擴大，為了獲得更高的經濟效益，片面強調高產，忽視了養殖水域的生物承載能力，高密度、高投入、大量投餌的養殖方式，超負荷放養，導致養殖水域環境不斷惡化。養殖環境的惡化反過來也使得養殖生物自身面臨病害蔓延、死亡率升高、產品品質下降、產量降低等問題。

在養殖結構沒有得到良好的優化，養殖污染物大量產生的情況下，這樣的發展最終將導致養殖生態系統的崩潰。因此，我們應該系統地了解養殖水域中各生態因子的變化情況，以及它們之間的關系，為養殖容量估算提供可靠依據，從而使水產養殖業走上可持續發展的道路。

2 養殖容量的含義

要想了解養殖容量首先要了解容納量的含義。容納量在生態學領域上是一個常用的術語，它的理論來源是種群生態學的logistic方程：dN/dt=rN（k-N）/k。在這個方程式當中，N代表種群的大小，t為時間，r為瞬時增長率，k則為環境容納量，（k-N）/k為種群生長的修正項。該方程為具有密度效應的種群連續增長模型。

Logistic方程描述這樣一種機制，當種群密度上升時，種群能實現的有效增長率逐漸降低。在種群密度與增長率之間，存在著反饋機制，這是一種十分明顯的密度制約作用。從該方程可以看出，N越接近k，(k-N）/k值越小，增長速度下降；當N=k時，增長率（dN／dt）即等于零，種群數量保持穩定，達到環境容納量。

養殖容量是容納量在水產養殖領域的應用，但是由于不同學者對容納量含義理解的不同，所以目前對養殖容量還沒有一個統一的定義。Garver和Mallet曾經將貝類的養殖容量定義為，對生長率不產生負影響并獲得最大產量的放養密度。不過該定義只考慮了產量，沒有將生態因子考慮進去，是有一定缺陷的。李德尚等把水庫中投餌網箱養魚的養殖容量定義為，不致于破壞相應水質標準的最大負荷量。這個定義包含了生態因子，是比較全面的。但是對水產養殖業來說，養殖容量除了要受各種理化因子和生物因子的影響外，還要受到經濟因素的影響。所以作為一個完整的養殖容量定義，一定要將經濟因素也考慮進去，使其成為含有環境、生態和經濟等多因素的綜合性概念。董雙林等曾經這樣定義養殖容量，單位水體內在保護環境、節約資源和保證應有效益的各個方面都符合可持續發展要求的最大養殖量。楊紅生等把水產養殖業的經濟效益與社會效益、生態效益結合起來，將養殖容量定義為：對養殖海區的環境不會造成不利影響，又能保證養殖業可持續發展并有最大效益的最大產量。劉劍昭等將養殖容量定義為：特定的水域，單位水體養殖對象在不危害環境，保持生態系統相對穩定、保證經濟效益最大，并且符合可持續發展要求條件下的最大產量。另外，賈后磊提出：由于環境的不穩定，養殖容量并不是一個常數，而是要隨環境的變化而發生變化，具有明顯的動態性。同時養殖容量也會隨著養殖方式和養殖技術的改進而得到相應的擴充。

由此我們可以發現，隨著研究的不斷深入，養殖容量這個含義正逐漸地被充實、完善。

3 養殖容量的研究進展及方法

3.1 研究進展

關于水產養殖容量的研究，開始于上世紀70年代末80年代初。在70年代，日本科學家首先注意到了養殖容量與貝類養殖之間的關系。他們發現當蝦夷扇貝的放養量從21×108粒增加到34×108粒時，其收獲量反而降低了9%，同時病害的頻率和扇貝的死亡率增加。1974~1976年間，日本北海道大學等受佐呂間湖養殖漁業協同組合的委托，對海水養殖貝類大量死亡的原因進行了調查，分析結果認為是由于放養密度超過了養殖容量從而引起死亡率增加的。在這之后，西方的一些科學家，如Cooke、Wiegert和Caver等從營養動力學和水動力學的角度，對養殖容量進行了研究。還有Holliday等根據特定水域的能量收支交換和個體營養需求，建立了數學模型來對悉尼巖牡蠣的海區養殖容量進行估算。

國內關于養殖容量的研究起步要稍晚一些，是從上世紀的90年代才開始的。李慶彪發現了扇貝的大量死亡是由于養殖生物的數量超過了當地水域的養殖容量而造成的。劉慶余對紫貽貝的養殖容量進行了研究，認為紫貽貝死亡的主要原因是超環境容納量養殖，破壞生態平衡，餌料嚴重缺乏所致。盧振彬等分別對大港灣和福建羅源灣的水產養殖進行了調查研究，并估算了適宜的養殖容量。劉劍昭等對半精養封閉式養蝦池中國對蝦與臺灣紅羅非魚綜合養殖的養殖容量進行了實驗，認為蝦病的大規模爆發，在很大程度上是高密度養殖所造成的。可見，水產養殖的良性發展與養殖容量是密切相關的。

3.2 研究方法

3.2.1 根據歷史資料推算

依據某養殖區歷年來養殖面積、放養密度、最終產量以及環境因子的詳細記錄，來對養殖容量進行推算。法國學者Verhagen等通過Osterschelde河口貽貝歷年同年齡組的產量統計，研究養殖容量；Herral等曾就歷年產量與現存量的關系，對Marennes-Oleron灣太平洋牡蠣的養殖容量進行了研究。這種方法得到只是一個經驗值，另外往往忽略了水質等生態因子的變化情況，所以得到的不是精確的養殖容量。

3.2.2 瞬時生長率法

這種方法實際上就是利用logistic曲線來得到環境的容納量，并將這個容納量近似的看成養殖容量。美國著名生態學家E.P.Odum對種群logistic增長與容量的關系描述如下：“種群的S形增長開始增長緩慢,然后加快；但不久后,由于環境阻力按百分比增加,增長速度逐漸降低，直至達到平衡的水平，并維持下去”。種群增長的最高水平（即超過此水平種群不再增長）在方程中以常數k來表示，稱為增長曲線上的漸進量,或稱為容納量。logistic增長是具密度效應的種群連續增長,隨著種群密度的增高，密度抑制效應越來越明顯；logistic增長離指數曲線越遠，逐漸趨于一個值（即方程中的k值），直至瞬時生長率為零。所以,當瞬時生長率為零時，種群增長達到了最高水平，可以認為此即養殖容量。Hepher和Prugin-in于1981年首次利用瞬時生長率來估算養殖容量。不過這種方法只注重養殖產量，同樣忽略了環境、生態等因素，是有一定缺陷的。

3.2.3 根據初級生產力和營養需求來估算養殖容量

通過測定某種生物體在其生長過程中所需要的能量，再計算出養殖環境本身的初級生產力，便可以得出該養殖生物的養殖容量模型。董雙林把養殖系統分為自然營養型和人工營養型兩類,并認為對自然營養型的養殖水體可以通過初級生產力和營養需求來研究其養殖容量。Carver等在加拿大的Whit-ehaven港通過對POM的能量收支研究求得貽貝的養殖容量。這種方法因為研究范圍內的生物種類太多，但實際當中只能以某些優勢種為研究對象，這樣就會忽略其他生物造成的初級生產力和營養水平的變化，因此會產生一些偏差。

3.2.4 生態動力學模型

全球海洋生態系統動力學研究是海洋研究史上的一個飛躍。Christensen等和Pauly等在Polorina生態通道模型基礎上發展了生態通道Ⅱ及相應的計算機軟件。生態通道Ⅱ模型以營養動力學為理論依據，從物質平衡的角度估算不同營養層次的生物量,即從初級生產者逐次地向頂級捕食動物估算生物量。Bacher等曾于1995年在法國的Thau灣，通過養殖對環境影響的氮動力學模型研究了太平洋牡蠣的養殖容量。生態動力學模型在維持生態環境不被破壞的前提下，估算一定海區的養殖品種及其養殖容量具有很大的可行性。

3.2.5 現場實驗

通過實驗的方法，將求得符合養殖容量定義的產量作為養殖容量。即在某特定的水域,單位水體養殖對象在不危害環境和保持生態系統相對穩定的前提下，能夠保證最大經濟效益，并且符合可持續發展要求的最大產量。劉劍昭等在山東黃海水產集團公司通過野外試驗方法得到半精養型養蝦池對以中國對蝦（Penaeus chinensis）為主的綜合養殖的養殖容量。這種方法由于在現場的實際條件下直接進行測驗，結果更為可信，而且更適合于小面積灘涂、池塘等生態環境的養殖容量的研究。

3.2.6 環境影響評價學意義上的養殖容量

從環境影響評價學角度出發，養殖容量的確定是為了預防水產養殖活動對環境產生不可接受的負面影響，這對于實現水產養殖的可持續發展至關重要。

環境影響評價學意義上的水產養殖容量必須綜合考慮自然環境的限制，即水域生產力和空間等因素限制下的養殖潛力產量。同時，應考慮社會的需求因素，即市場容量。市場容量是確定養殖容量的參考因素，達到盡可能增加養殖經濟效益的目的。市場容量的確定可以通過水產品的價格加以反映，計算時將總經濟效益最大化。

環境影響評價學意義上的養殖容量的概念為：在綜合自然、環境及社會等因素的情況下，在水產養殖活動的水環境容量限制下，在現有生產技術水平條件下，所能獲得的最大養殖產量。也就是說，養殖容量必須建立在水產養殖的環境容量的基礎上，考核的主要指標不是具體的養殖面積和產量，而是養殖活動持續期間投入的氮、碳和磷等營養物質的總量。

4 優化養殖水域生態系統的結構

通過對養殖容量含義的了解可以知道，隨著環境、養殖方式和養殖技術的變化，養殖容量是可以改變的。合理利用養殖容量的原理就是要形成一個結構優化、功能高效的養殖生態系統，在良性生長的前提下，使系統中的物質得到充分的利用，避免物質的浪費和對環境的污染。任何生態系統都是以生物種群結構為基礎的,具備正常物質循環和能量流動的功能。

對養殖結構進行優化包括單一養殖系統內部結構的優化和復合養殖系統結構的優化兩部分。前者是將在生態關系上基本不相互捕食，而在生境與餌料資源利用上有互補性的生物，以適宜的比例放養于同一養殖水體中，以提高空間和餌料的利用率；后者是將具有互補、互利作用的單一養殖系統合理組合配置，減少或消除水產養殖對海洋環境造成的負面影響，從而提高整個水體的養殖容量，達到結構穩定、功能高效的目的。董雙林等依據生態系統的能量來源又把養殖生態系統分成自然營養型與人工營養型兩類。以太陽輻射能為驅動能源、利用水中的營養物生產產品的自養型養殖系統與異養型養殖系統合理復合，可以充分利用水體，擴大對前者營養物的提供，同時減小后者對海洋環境造成的負面影響，進而提高水體的養殖容量。李德尚等用現場圍隔實驗的方法研究了水庫中配養鰱魚對投餌網箱養鯉負荷力的影響。實驗結果表明，配養鰱魚不僅在DO、COD、總磷等方面明顯改善了水質，降低了浮游植物、浮游動物和細菌的數量，而且還使網箱養鯉的生長率、凈產量得到顯著提高。

我國目前的水產養殖產業規模迅速壯大，但是它對環境和其自身的影響等一些問題也逐漸地顯露出來。我們可以考慮從養殖生態系統入手，深入研究其結構和功能，然后找到正確的途徑來優化這些系統，擴大養殖容量，使水產養殖業能夠走上可持續發展的道路。