陸基生態漁場的概念、理論與實踐

摘要：當前，世界天然漁業資源已面臨嚴重的衰退，而目前的水產養殖又呈現不可持續發展的態勢。總體來看，世界農業和水產養殖業都表現出明顯的石油農業的特征，人口的急劇增長對生態和食物產生了雙重挑戰，新的高效生態可持續的農牧業或水產業以復合農林生態系統或多營養層次的綜合養殖出現。將有機稻田系統與其他養殖系統并聯，組合成一個多營養層次的綜合養殖系統，該復合生態養殖新模式的實現給水產養殖帶來革命性進步，并將資源生態、生態學原理、水產養殖多營養級養殖等理論整合到一起，實現一個陸基漁場的目標，并實現水產養殖高效、生態、節水、有機等眾多目標。該復合養殖系統包括生態系統水循環技術、復合生態系統構建技術、精準養殖技術、生物綜合防治技術等4項核心技術。結果表明，在45 hm2的試驗農場可以形成投入100 t餌料魚、產出150 t植物和75 t動物模式，該系統既可取得較高的經濟收入，又可獲得較高的生態系統服務功能，將生態農業的綜合功能發揮到最大化，是一種新型的復合生態循環農業形式，是藍色革命和綠色革命相結合的、集成創新的、可持續農業的發展形式。

關鍵詞：陸基生態漁場；復合生態農業系統；多營養層次；綜合養殖

中圖分類號： S964.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）09-0197-03

收稿日期：2013-12-02

基金項目：上海市科委重大項目（編號：09DZ120010C）；上海市重點學科建設項目（編號：S30702）。

作者簡介：管衛兵（1972—），男，江蘇淮安人，博士，副教授，從事漁業資源生物及恢復生態研究。E-mail：wbguan@shou.edu.cn。近年來，湖泊、近海和海洋資源接近枯竭。無論是傳統的池塘業，還是工廠化養殖，或者海區的網箱養殖等水產養殖業對野生資源及環境的影響都比較大；此外，農牧業的發展對漁業的發展也具有很大的負面作用，其中畜禽飼料所需的魚粉成分較高，對野生資源也是較大的掠奪；而水稻等種植業的生產則不但會消耗有限的水資源，而且由于過多氮肥的應用，對江河湖泊、近海的污染及溫室氣體的排放都有很大的責任。

目前面臨的所有問題均涉及漁業資源、水產養殖、畜牧業、種植業、生態保護等多個學科領域，而且它們之間是相互作用、相互影響的，因此只有系統地整合各個學科領域的知識，整體上解決這些領域的共性問題，才能實現真正的生態文明或可持續發展。隨著過度捕撈的進行，環境污染、全球氣候等因素導致世界各個漁場資源在衰退，天然漁業資源已不足以支撐相關農業行業的發展，例如我們很難再用秘魯漁場的沙丁魚作為養豬飼料中的魚粉來源，只能采用蠶豆或大豆等植物蛋白來代替。所有這一切都表明，粗放型的農業生產方式難以繼續。在溫飽型生產供給的市場模式下，粗放型生產嚴重影響了生態環境與產品品質，甚至威脅到居民的身心健康，例如水產養殖業中的高耗能、過度用料、大量排污；水稻種植業中的過度用肥，大量施藥；蓄、禽養殖業中的過度速成、高農藥殘留等不健康的生產方式直接威脅農業發展。

當前，全球可收獲凈初級生產力（NPP）約47%，人類消耗了約38%，未來人類可利用的NPP空間不足10%。人口的急劇增長對生態和食物產生了雙重挑戰：我們需要更好的生態環境來保證凈初級生產力規模，又需要更好的效率以保證食品供給平衡。很多人認為，地球上的海洋面積很大，為人類提供蛋白質和脂肪等營養物質的潛力非常大，但是在漁業生態系統崩潰的情況下，盡管潛力很大，所有的營養物質是溶解形式的，不能被人類所利用而白白沉入了大海，例如，磷元素從河口流入大海，給近海帶來短暫的赤潮以后，就沉入海底，等待下一個地質運動后才能被人類所利用。在全球氣候變暖的情況下，海洋表面的氮循環速度加快，從而減少了氮營養的固定。此外，全球海洋初級生產力也呈現下降趨勢[1]。目前，生態力最高的2種海洋生態系統，一是珊瑚礁生態系統，二是河口的鹽沼生態系統，但是它們都面臨著被嚴重破壞的危險。在這種情況下，海洋固定的太陽能量效率逐漸降低，因此農業必將回歸提高生態系統效率的理性發展之路。現在的問題不是人類能否達到全球NPP的極限，而是我們能做什么，因此國際社會都在尋求農業生產方式的變革，而探求可持續的生態、有機農業是農業生產的未來發展方向。

當前的農業發展方式是遠遠達不到上述要求的，因為農業生產已脫離了學科發展的本質，正如王松良提出的，傳統農學學科與專業源于近代試驗科學的還原論思維，并在工業革命巨大成功的推動下不斷分化，失去了對農業生物與資源環境關系即農業生態系統機制的整體把握[2]；此外，由于過多依賴外源化石能源的投入和若干高產作物品種的單一種植，農業內部的可持續性正在不斷喪失，使人類面臨糧食安全和食品安全的雙重危機，這是現代農業出現眾多問題的根本所在。因此王松良進一步提出，以農業生態學為核心理論、農業生態系統管理為核心技術，特別提出了創建生產生態學，認為只有讓生態學與農學攜同發展，才能滿足不斷增長的人口需求，讓人類重新接近食物權利，解除未來糧食安全的威脅，同時能夠減緩氣候變化的影響，應對石油、水和表土等資源的短缺[2]。

1新概念提出的背景

新的高效的、生態可持續的農牧業或水產業以復合農林生態系統或多營養層次的綜合養殖（integrated multi-trophic aquaculture，IMTA）的形式出現，包括海洋或湖泊開放海岸、沿海陸基、淡水陸基等形式。多營養層次的綜合養殖并不是新的概念，幾個世紀前，中國和東南亞國家就開始進行池塘混養（poly-culture ponds），但是將單養系統轉變成綜合系統肯定是困難的。過去30年研究的焦點主要集中于獨立的單養系統（independent monoculture systems），而不是整合養殖系統（integrated farming systems）或廢物利用等養殖形式。

在漁業資源養護機制得不到有效執行和保證的情況下，開放海區（近海、湖泊、大洋）漁業資源的過度捕撈得不到有效控制，漁業資源衰竭的命運終將難以改變。對于中國這樣的大人口國家而言，這種高強度的水產養殖對野外資源的掠奪，類似的增殖漁業和海洋牧場建設都難以改變現狀。此外，由于眾多管理上的原因，導致共享資源得不到有效的控制。此時，中國面臨的唯一道路就是生態的、可持續的水產養殖，而陸基的綜合多營養層次的養殖是必然選擇，中國傳統的稻田養殖就是其中一種形式。歷史上，勤勞、智慧的中國人民發明、實施了稻田養魚（生態養殖）、魚類池塘混養（多營養層次綜合養殖）、桑基魚塘（循環經濟）模式[3]，這些思想對解決目前的問題肯定是有借鑒意義的。endprint

中國稻田養殖有著1 000年的歷史，新中國成立后，稻田養殖理論體系得到了新的發展；在最近20年更是取得了長足的發展進步，涌現出如盤錦河蟹養殖、潛江龍蝦模式、浙江青田稻田養魚、稻田混養泥鰍和黃鱔等各種形式，為農民增產增收、提高稻田的綜合效益起了很大的作用。稻田養殖具有“不與人爭糧、不與糧爭地”的特點，在陸地資源可利用空間日趨緊張的情況下，建立“立體復合生態農業”生態模式，實現“水系、陸系、空系”三態平衡生產，可以為構建水產食品安全體系、創新現代漁業發展模式拓展一定的空間。

在這些稻田養殖模式中，都以稻田的混養（連作或共生）為主要形式[4]，并沒有將稻田系統作用與其他養殖系統并聯或串聯，從而形成一個更好的IMTA形式。其中一個原因就是，稻田養殖中要兼顧水稻水產，往往會施用一定的化肥和農藥；同時，中國稻田基本上由低洼地改造過來，已經將原有的池塘填平，難以實現池塘養殖和稻田種植結合的綜合營養級養殖，因而很少有類似的報道。另外，有報道表明，稻田養殖者往往在經濟利益驅動下，大量投飼餌料[5]，稻田養殖系統也會成為富營養化的來源，與歷史上環境友好的復合生態養殖方式差別越來越大。在很多單位進行池塘標準化改造時，除了提高了池塘的硬件設施外，還增加了人工濕地的面積以達到消除污染的目的[6]，如果能夠將稻田養殖系統代替這樣的人工濕地，不僅可以減少對土地的利用，而且能夠獲得真正的綜合養殖效果。

以稻田作為IMTA的前提，首先要實現無化肥、農藥的生產方式，其實就是有機水稻的種植生產，這樣才能高質量利用魚類養殖或其他高密度養殖系統排放的污染，最終組合成一個IMTA的養殖系統。同時，在圍堤上應開展類似果基魚塘、菜基魚塘、桑基魚塘等形式，而長江和珠江流域原有的這種生產方式在現代難以繼續的原因，主要是由于工廠化大棚蔬菜生產方式有更高的經濟收入，且操作方便，離城市較近，易于用工和機械化生產，但是如果發展基塘有機農業，將有較高經濟回報，能夠破解勞動力成本較高的這一發展難題。

研究表明，有機農業和有機水產業是發展有機農業以及我國控制農業面源污染的有效途徑之一。有機農業是人類在反思常規農業對生態環境的危害后建立起來的一種持續穩定的環境友好型的農業生產體系[7]；有機水產養殖可以有效降低養殖水體的化學需氧量（COD）、無機氮和無機磷的濃度，有機海水養殖控制污染物排放的效果較有機淡水養殖更明顯[8]。因此，開展以稻田為核心的生態養殖是實現水稻種植的生態化或有機標準生產的基礎。

生態農業是第2次綠色革命的必然選擇，IMTA就是一種生態循環農業。大力發展中國特色的生態循環型現代農業，有利于突破我國農業進一步發展的瓶頸，解決資源、環境等問題，走出一條具有中國特色的現代農業發展道路，從而引領世界農業的未來[9]。

生態農業有最大的綠色植被、最高的生物產量、最合理利用的光合產物、最好的經濟效益、最佳的動態平衡[10]。對于水產行業來說，健康生態養殖必然帶來整個水產養殖業思想觀念上的大轉變，并可以使其徹底擺脫一直困擾水產養殖業的惡性循環，保證水產養殖走上持續發展、良性循環的道路[11]。有機農業是生態農業的高級形式，它是一個整體管理系統，可最大限度地減少或消除人工合成化肥、農藥和轉基因生物，從而保護水土資源，優化相互依存的植物、動物和人類的健康及生產力。總體看來，有機農業是可持續的系統，最大限度地減少了與其他生態系統服務的沖突。

2陸基生態漁場概念及核心內容

在上述結論的基礎上，筆者提出陸基生態漁場的基本概念框架。在成功實現有機稻或其他有機水生蔬菜如蓮藕生產的基礎上，以水稻田或水生蔬菜種養殖池塘作為凈化系統，在實現水稻、蔬菜、魚、蝦蟹等共生的前提下，將其他高密度養殖系統中如甲魚、黑魚、蝦類等高密度養殖產生的池塘污染進行循環利用。同時，其他養殖系統也應盡量以復合生態養殖系統形式出現，如甲魚和菱角混養，河蟹和水生植物共生，四大家魚混養；所有養殖系統在養殖過程中如發生病害、水質惡化時可以自主地進入或退出整個養殖系統。在整個種養殖過程中，可以全部采用生物綜合防治技術（IPM）進行病蟲害的防治；在養殖過程中，應減少對增氧機的利用，使得營養物質得到循環利用，避免化肥、農藥等試劑的運用，從而減輕農業和水產業的大量面源污染，減少水產養殖業或畜牧業對野生漁業資源的掠奪，從而全面提高生態效益。這一大規模的生產過程被稱為“陸基生態漁場”，該模式可以在淡水水域實施，如在稻田中，可以稱之為“稻田漁場”；此外，也可以在沿海灘涂上發展海水模式，尤其是海洋模式，使其能夠與真正的大洋漁場相比。

該復合生態養殖新模式將實現水產養殖的革命性進步，將資源生態、生態學原理、水產養殖多營養級養殖等理論整合到一起，實現一個陸基漁場的目標。該方式將形成一種真正的健康生態養殖，實現水產養殖高效、生態、節水、有機等眾多目標，即實現水稻等糧食的安全生產，也將通過水產養殖的高效益和高蛋白實現經濟價值和食品安全。該復合生態養殖新模式包括水產養殖、漁業資源、海洋和湖沼學、農林科學、生態學等眾多學科背景，是交叉學科研究內容，核心是漁場形成機制、生態農業、池塘養殖等領域的基本原理。董雙林提出，研究、發展高效低碳的準精養水平的陸基綜合養殖模式是中國水產養殖工作者今后的重要責任[12]。陸基生態漁場整合了養殖種類綜合型（species integration）、不同水基系統、水基與陸基系統相關融合等方面，這是一種全新高效低碳的養殖方式，其核心內容包括以下4個方面。

2.1生態系統水循環技術

陸基生態漁場采用獨特的水系統規劃技術，將資源生態、生態學原理、水產養殖多營養級養殖等理論整合到一起，實現陸基漁場三級（水、陸、空間）立體生態優化的目標。采用專利技術實現大規模的、不同模塊的水產、作物和蔬菜、畜禽以及林業的綜合生態利用，形成以水產為主體的“立體復合農業生態系統”，從而實現高品質水產蛋白質食品的生產與供給。endprint

2.2復合生態系統構建技術

陸基生態漁場實現復合式種養循環，構建水生植物和水生動物生態圈。在此系統中，水生植物為魚、蝦、蟹等水生生物提供飼料和肥料，水生生物在養殖過程中的肥水又成為農業生產中的肥源，互相結合，互相補充，以此提升農場生態系統的初級生產力能級，向光合作用系統、產品品質、降低化學能耗要效益。我國1.2億hm2耕地中66%以上是旱澇、鹽堿等中低產地，要提高中低產田的產量，必須要依靠科技的力量。陸基生態漁場可以充分利用這些原生態的多樣化景觀進行復合生態系統地構建，而不需要整理成均一化的土地，因而有充足的土地資源發展空間。

2.3精準養殖技術

陸基生態漁場利用陸源的優勢，在生態化學計量學的基本生態學原理指導下，充分利用陸地生態系統立體農業形式，高效率固定碳源，同時充分利用大豆等豆科作物中的氮源以及餌料魚中的氮源和磷源，實現最高效率的物質循環利用。例如，現在流行的魚菜共生系統中，1 kg魚食至少能生產 0.8 kg 魚肉，但同時也會生產50 kg蔬菜，其中 50 kg 蔬菜就是IMTA養殖方式比傳統單一養殖系統多出的產品或效益。

2.4生物綜合防治技術

陸基生態漁場模仿自然資源生產方式，不使用任何藥物，僅靠資源本身的免疫能力抗病，維持自然的死亡過程。該系統探求了一種生物防治法控制稻麥病蟲害，通過大量培育蜘蛛（尤其是水生蜘蛛），成功實現對稻飛虱等水稻害蟲的有效控制，從而減少或避免農藥的使用；通過黃鱔、泥鰍和蓮藕的混養，達到控制蓮藕種植業主要的敵害金花蟲；對于魚類主要采用天然植物成分，如用樟樹皮-楊樹葉-楝樹果（樟楊楝）組合形成的天然植物原料進行一些病害的防治。

由于不用殺蟲劑和除蟲劑等農藥，陸基生態漁場系統中保持著較高的生物多樣性，存在大量蜘蛛、蜜蜂等昆蟲，眾多的鳥類常年在此棲息，不僅有吃魚的白鷺、吃糧食的麻雀，還有多種吃蟲的鳥類。

總之，陸基生態漁場解決了各種循環農業形式中營養循環效率低、高成本這2個生態循環農業難題。耿晨光等建立了長三角平原水網區循環農業圈層發展模式[13]，模式為以城鄉為中心構建同心圓的圈層循環農業發展模式，包括以城鄉結合部為第1圈層的旱-稻模式，以蠶桑、苗木、經濟林等多年生農林產業及水產畜牧業為主的第2圈層的種-養-加模式，以及以優質高產糧油、蔬菜生產基地為主的第3圈層規模農業模式。而如何將這3個圈層整合在一起，就需要陸基生態漁場這種模式來進行生態農業景觀的設計和規劃。

3初步實踐結果

在45 hm2的試驗基地上，系統被分成很多模塊，以河蟹、甲魚、水稻為主要產出品種，其他品種還有小麥、龍蝦、蓮藕、鱖魚、常規魚類等。總計投餌約100 t的餌料魚，可產出55 t水稻、30 t小麥、25 t蓮藕，總體植物生產量 110 t；動物品種有7.5 t甲魚、15 t河蟹、7.5 t龍蝦、7.5 t鱖魚、12.5 t其他魚類，動物品種總生產為50 t左右。與理想狀態相比，動物產能還有很大的提高可能，在75 t左右。所有產品以有機產品形式銷售，總體上可取得較高的經濟效益。在產能投入加大、系統物質循環效率提高的情況下，會獲得更大的產出。此外，總生產中在堤埂上種植的油菜、高粱、大豆、南瓜、菊芋、牧草等經濟植物約有40 t，這樣就形成100 t餌料魚-150 t植物-75 t動物的生產模式。

在本試驗中不用任何調節水質的底改或其他試劑、飼料、化肥、農藥等，只進外源水，極少排放內源水，僅在洪水暴雨季節排放系統中循環過后的清水。在水稻種植季節以降雨作為主要的水源，實現初步雨養農業功能，從而節約水資源，減少對外源的污染。同時，系統中的生物多樣性非常高，大量昆蟲、鳥類等天敵的出現，使植物病蟲害得到真正的控制，很容易就獲得了13.33 hm2規模的有機水稻和小麥的生產。由于田埂上不用任何除草劑，各種雜草自由生長，充滿了多樣性，同時人工撒播了野綠豆、笤子、紫花苜蓿等固氮植物以增加系統中的氮源，堤埂上植物的大量覆蓋，減少了水土流失。

總之，本系統既取得了較高的經濟收入，又獲得了較高的生態系統服務功能，將生態農業的綜合功能發揮到最大化，是一種新式的復合生態循環農業形式，是藍色革命和綠色革命相結合的集成創新的未來可持續農業發展形式。

4結論

當前，世界漁業和農牧業資源的發展處于一種退化狀態，不能滿足人口增長及人類進一步發展的需要，因而迫切需要一種新的資源發展形式，即更高生態效率的農業發展形式以滿足人類的需要。

IMTA是一種高生態效率的農業發展形式，是一種真正的生態農業形式。在自然漁場已被嚴重破壞并難以為繼的情況下，陸基生態漁場是代替海洋或湖泊天然漁場的必然選擇。

陸基生態漁場模式的實施實現了水產養殖革命性的進步，構建了一種真正的健康生態養殖生產系統，可實現水產養殖節能、高效、生態持續、健康適需的產品價值目標。同時，該模式為市場供給多樣性的生態有機產品，其優越的品質更是受到了市場的歡迎。在45 hm2研究基地的試驗過程中，筆者成功實現有機稻、有機蓮藕、有機水芹、有機菖蒲等水生植物的生產；同時生產了如有機河蟹、克氏螯蝦、中華鱉、泥鰍、黃鱔、四大家魚、鯽魚、黑魚等眾多水生動物；此外，堤埂上還種植大量的作物，如大豆、高粱、菊芋、南瓜等，還有大量的楊樹資源。

通過構建高效復合農業生產系統，陸基生態漁場實現了高效率的有機農產品生態生產，有利于環境保護；同時，通過降耗、增產，實現了增收，保證了生產循環與發展。本研究還發現，本系統的產量較高，隨著農業面源污染的減少，農藥和化肥的減量或禁用將減少人力和用藥成本，從而產生顯著的社會綜合價值，是生態效率極高的一種生態農業形式，具有極高的生態系統服務價值，同時有較高的經濟價值和社會價值，是人類發展的必然選擇。

參考文獻：endprint

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