多營養層次綜合養殖模式的發展及其管理應用研究

馬雪健， 劉大海， 胡國斌， 姜偉， 李彥平， 李曉璇

(1.中國海洋大學　青島　266003； 2. 國家海洋局第一海洋研究所　青島　266061)

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多營養層次綜合養殖模式的發展及其管理應用研究

馬雪健1，2， 劉大海2， 胡國斌1， 姜偉2， 李彥平2， 李曉璇2

(1.中國海洋大學青島266003； 2. 國家海洋局第一海洋研究所青島266061)

多營養層次的綜合養殖模式是近年提出的一種健康的可持續發展的海水養殖理念，近十年的研究與實踐證實，該養殖模式在促進養殖產品持續高產、減輕養殖環境壓力、提高養殖系統循環利用效率等方面具有顯著作用。通過對現有資料的系統研究，梳理出我國多營養層次綜合養殖模式的研究發展歷程，結合中國海水養殖管理的實際情況，重點探討了綜合養殖模式在養殖用海管理上的應用意義，并分析了該模式未來主要發展趨勢和目前應用推廣所面臨的障礙等，以期為進一步豐富多營養層次養殖模式的實踐與應用提供理論與技術支撐。

多營養層次綜合養殖模式；循環共生；養殖用海；管理；生態

中國是世界第一大水產品養殖和出口國，也是目前唯一一個水產養殖總量超越捕撈產量的國家[1]。2014年國家漁業相關統計數據顯示，當前中國水產品的51%來自海洋，其中海洋養殖捕撈產量比約為69∶50，海水養殖貢獻的水產品份額增長至28.05%[2-3]；聯合國糧農組織數據資料顯示，中國海洋捕撈產量自1998年開始接近“零增長”，且受漁業資源與管理政策影響，該狀態仍將長期維持下去[4]。在此背景下，面對國際國內持續增長的海產品消費需求，海水養殖將擔當重任。然而，目前養殖用海資源緊缺、近海生態系統惡化、海水養殖自身污染等問題成為海水養殖產量增加和產品質量提升的主要“瓶頸”。因此，亟須從海洋資源環境與養殖協調發展的角度，探索低碳、生態、高效的海水養殖模式，通過養殖生物的合理搭配和循環共生，實現海水養殖業持續集約清潔生產[5]。

多營養層次的綜合養殖模式(Integrated Multi-trophic Aquaculture，IMTA)即是在此背景下發展起來的一種高效的健康生態養殖模式，其核心是養殖環境體系的健康發展與養殖產品的綠色安全。作為新興的養殖生態系統，多營養層次的綜合養殖正在引發國內外越來越廣泛的關注，但進一步應用推廣仍然需要大量的理論研究與實踐經驗作支撐。本文將系統梳理多營養層次綜合養殖模式的理論與實踐發展歷程，結合我國養殖用海資源環境開發與管理的實際情況，對該綜合養殖模式的具體應用前景進行深入、客觀的探討。

1　多營養層次綜合養殖模式的發展歷程

20世紀60年代，中國開始開展對蝦與貝類混養試驗，但當時綜合養殖模式的生態學意義并未被充分認識，合理搭配其他品種的生態、經濟、社會效益湮沒于高密度單養的巨大經濟效益中[6-7]。直至20世紀90年代，由于長期結構單一的超負荷養殖，中國近海養殖生態系統穩定性降低、富營養化程度加劇，造成養殖病害大面積暴發，人們開始認識到養殖環境的重要性，對多品種生態養殖[8]、海水健康養殖模式、碳匯漁業[9]、生物修復技術[10]等的探討逐漸增多。近幾年，基于上述技術的生態系統水平綜合養殖模式日漸受到關注[11-13]，其發展歷程大致經過了3個階段。

1.1起步階段——淡水生態混合養殖

生態綜合養殖模式的理論起源于淡水養殖領域，最初概念是指以池塘養殖水產動物為主，兼營作物栽培、畜禽飼養和農畜產品加工的一種生產方式。在理論實踐發展初期，生態綜合養殖模式的主要原理是生物共生。20世紀80年代初期，人們開始嘗試將魚、蝦、鴨等水生動禽與蘆葦、水稻等水生植物立體混養，這一混養模式在充分利用有限養殖空間的同時，通過人為構建水生動植物間的共生關系而提高了資源利用率和勞動生產率，最終取得了可觀的生態和經濟效益，也證實了通過合理搭配不同食性和棲息習性的水生動物進行綜合養殖的模式是可行的[14-15]，為進一步豐富生態系統水平的綜合養殖模式奠定了良好的基礎。

1.2發展階段——海水池塘生態綜合養殖

20世紀90年代，為解決中國近海的大規模養殖病害危機，海水生態綜合養殖概念開始用于改善近海池塘養殖系統，并得到了很大的發展。

初期發展的10年間，綜合養殖模式的相關研究主要集中在養殖品種的搭配上，僅就池塘養蝦而言，魚類、貝類、藻類間的混養試驗就超過20種[16]。此外，王金山等[17]、王克行等[18]從養殖池改造上著手，分別提出半封閉式、封閉式養蝦方式，利用養殖生物間的營養關系輔助養殖池水循環，減少了污水外排的可能，并在一定程度上提高了對蝦成活率。但這些早期研究實踐缺乏技術的規范性和研究的系統性，所得經驗尚不能為綜合養殖模式的后續推廣提供有力的理論和技術支撐。

20世紀90年代末，海水綜合養殖模式的生態學意義得到更加廣泛的認可，養殖效益評價、物種生態學等相關理論技術日趨成熟，越來越多的科學家傾向于以科學試驗和數據來量化綜合養殖效益，探究最經濟的養殖品種搭配和密度等。王吉橋、李德尚等[19-20]通過陸基圍隔試驗、N-P利用率測定和產值分析等，證明了池塘綜合養殖的生產效果、生態效率與經濟效益均好于單養；田相利等[21]對混養及單養蝦的水體理化及多種生物因子狀況進行了測定，為評價綜合養殖的生態學意義提供了水體環境方面的科學數據；胡海燕[22]、毛玉澤[23]研究了濾食性貝類和大型藻類對綜合養殖系統的影響，并通過監測水體理化因子和生物因子的變化規律，證明貝藻對養殖生態系統具有很強的生態調控作用。

另外，人們還采取生物改良手段干預綜合養殖池生態，其中施撒微生態制劑等手段調節水質或底質尤為典型，通過這種手段可以增加水中溶氧量，創造更清潔的生態化綜合養殖空間[24-26]。至此，魚/蝦-貝-藻的生態綜合養殖模式逐漸被人們接受且應用于養殖生產中，使養殖效益得到了提高。

1.3精細化發展階段——多層次循環共生的健康生態養殖

多營養層次綜合養殖模式是淡水生態混養和海水池塘生態綜合養殖模式的精細化、專業化成果，主要原理仍是基于生物的生態理化特征進行品種搭配，利用物種間的食物關系實現物流、能流循環利用。這種綜合養殖系統一般包括投餌類動物、濾食性貝類、大型藻類和底棲動物等多營養層級養殖生物，系統中的殘餌和一些生物的排泄廢物可以作為另一些生物的營養來源，這樣就可以實現水體中有機/無機物質的循環利用，盡可能降低營養損耗，進而提高整個系統的養殖環境容納量和可持續生產水平。由于該養殖模式涉及底棲、浮游、游泳類養殖品種的綜合養殖，還可以達到養殖用海空間資源立體化利用目的，提高養殖空間利用效率。

相較于前兩個階段，多營養層次綜合養殖模式的養殖品種營養級搭配更加齊全，養殖空間更加立體，管理環節也更加全面。

目前，基于生態系統的多營養層次綜合養殖模式已成為國內外學者們大力推行的養殖理念，中國、加拿大、美國、以色列、新西蘭、蘇格蘭、希臘、挪威等國家均在進行相關研究[27]。2008年，中國工程院院士唐啟升[28]指出，實行多營養層次的綜合養殖模式，是解決經濟發展與養殖環境矛盾，保證海水養殖產業健康發展的最有效途徑之一，并建議在中國近海開展大型藻類、灘涂貝類等碳匯生物的多營養層次綜合養殖。此后，對多營養層次綜合養殖相關機理、效益、應用價值等的研究探討開始涌現。任貽超[29]結合刺參獨特的生理生態特征，構建了一種新型立體式、交錯式多層次綜合刺參養殖模式，實驗驗證了以多營養層次的綜合養殖模式混養刺參-扇貝-對蝦-海蜇等可以創造更高的生態、經濟效益；唐啟升等[30]根據Costanza等的主要價值參數，結合市場價值評估和碳稅法，對桑溝灣不同海水養殖模式核心服務價值進行了估算，結果表明多營養層次綜合養殖模式所提供的生態服務價值遠高于單一養殖；蔣增杰等[31]對深水網箱的環境效應進行分析，強調綜合養殖品種搭配要綜合考量養殖水域水動力條件、水體顆粒物濃度、餌料條件等因素，并將多營養層次綜合養殖模式分為開放式海岸帶綜合養殖和陸基海水綜合養殖兩類。

我國對多營養層次綜合養殖模式的開發處于國際領先地位，山東、遼寧的某些海域甚至已經達到產業化水平，相關研究成果為推動我國高效、可持續的生態系統水平的海水養殖提供了重要的技術支撐[32-33]。至此，中國多營養層次綜合養殖基本模式已漸成熟，并開始向養殖結構優化、整體效益評價等內涵和外延拓展。

但現階段，作為有益于養殖用海資源高效利用的先進技術，多營養層次的綜合養殖模式與養殖用海管理的耦合研究仍然欠缺，該技術對養殖用海資源開發與管理實踐的啟示及相關應用亟待重視。

2　多營養層次綜合養殖模式在養殖用海管理上的應用研究

多營養層次綜合養殖模式作為一種高效的健康生態養殖模式，主要可以應用于養殖用海管理的3個方面。

一是為養殖用海集約化管理提供科學技術示范。中國養殖用海總體布局的集約化、生態化水平亟待提高。在現有資源條件下，提高養殖綜合效益是養殖用海布局優化管理的主要目的之一。多營養層次的綜合養殖模式通過人為構建可循環共生的養殖生態系統，能有效兼顧海洋環境生態和養殖產量，該模式可以從時間、空間及生態系統內部實現海域資源的高效循環利用，為養殖用海集約化、生態化開發布局提供優級示范。

二是為養殖用海管理技術提供科學基礎和支撐。目前，我國養殖用海管理技術支撐體系還不夠完善，養殖用海的科學管理亟須海域科學使用與評估相關技術助力[34]。多營養層次綜合養殖的相關研究日漸精細，隨之開展的養殖品種結構優化、放養密度控制、環境生物修復、養殖污染分析等基礎課題研究日益深入，相關成果將為養殖環境容納量評估、海水養殖綜合效益評價、養殖用海優化布局對策等海域使用管理支撐技術的突破提供豐富的科學基礎和借鑒，繼而為養殖用海管理技術體系的完善提供有力支撐。

三是為構建新型管理配套措施提供動力和參考。我國海域管理政策體系的進一步完善將更加依賴于先進科研成果與理念的吸納整合，而產業實踐中的技術換代將為相關管理措施和制度更新提供最主要的動力和參考。如，多營養層次的綜合養殖模式可以通過養殖品種的合理搭配實現養殖空間資源的立體化開發，隨著該養殖模式的應用推廣，養殖用海的立體化空間權益將更受重視。可以說，多營養層次綜合養殖模式將對養殖用海立體化確權及相關管理措施的建立起到良好的促進作用。

3　多營養層次綜合養殖模式前景展望

除了對養殖用海管理具有重要意義外，多營養層次綜合養殖模式的研究成果在養殖產品持續高效供給、養殖用海資源環境健康發展等方面也將發揮突出作用；與此同時，其應用推廣也受到技術制度發展水平的制約。

3.1應用前景分析

一是用于維持養殖產品的高效產出和持續供給。過去大量的養殖實踐證明，單一品種高密度養殖模式下的高產是以養殖系統資源超額消耗為代價的，不利于養殖生態系統的健康發展。在有限的養殖用海資源條件下，多營養層次綜合養殖模式通過協調種間關系以實現內部能量快速流動和物質循環利用，其應用可大大降低養殖系統能耗，單位面積養殖容納量和食物產出率都將得到提高。研究證實，通過養殖生物的合理搭配和養殖結構調整，可以提高養殖用海綜合效益[35]。

二是用于應對近海生態系統的多重壓力與脅迫。受陸源污染和養殖自身污染影響，我國近海養殖生態系統結構和功能受到多重壓力脅迫，具體表現在生物多樣性減少、生態系統生產力降低、高營養層級生物大量減少等[36]。多營養層次的綜合養殖模式自身具備較穩定的養殖營養層級結構，通過合理的碳匯品種搭配發揮出最大限度的生態服務價值，該養殖模式的應用不僅不會對養殖生態系統造成負擔，而且可以緩解近海生態系統養殖壓力，是在生態系統水平應對近海多重壓力脅迫的適應性管理對策。

三是助力突破中國水產品技術性的貿易壁壘。目前，中國作為世界最大的水產品出口國，水產品主要目標市場為日本、韓國、美國和歐盟，這些國家和地區在水產品衛生質量、檢驗檢疫等方面設置了較高的技術性貿易壁壘，要突破這一壁壘對我國水產品出口市場的限制，除了要在檢驗制度上盡快與國際接軌，還需進一步加快水產品生產結構調整，優化養殖生態環境[37]。多營養層次綜合養殖模式在養殖生產全程中低碳、綠色、無污染，從源頭上保障了養殖產品的品質和養殖環境的清潔。

3.2關于未來發展的一些思考

在學科理論發展上，多營養層次的綜合養殖模式研究基于海洋資源管理、生理生態學、地球化學、系統論、海洋經濟學、生物統計學、海洋微環境等多學科理論，該養殖模式的實踐應用是一個復雜問題，其延伸發展仍然需要長期持續的基礎理論實踐完善與支持。

從養殖結構多樣化角度，我國海水養殖產業遍布全國東南沿海，海岸線長、氣候環境多樣、地質地貌復雜，且生物生理隨系統結構變化而顯示不同特征，因此在多營養層次綜合養殖應用實踐中，需要綜合考慮當地沿海資源環境要素、生理生態系統要素、產品的市場需求和生態位差異等。目前我國海水養殖結構的最優設計缺乏普適準則，較難實現快速應用。

從養殖管理角度，多營養層次綜合養殖模式在前期養殖場地準備、養殖品種時序控制、養殖水質環境監測與維護等方面對養殖管理提出了更高的要求，規模化、自動化、專業化的集成經營與管理可能成為未來大面積推廣的主要趨勢，同時養殖實踐的難度與成本也隨之加大。

總體而言，雖然目前中國的多營養層次綜合養殖模式在局部區域實現了一定程度的產業化，但基礎研究的支撐力度仍待提升，系統內部的能流、物流過程尚不明晰，各養殖單元間互利作用機理缺乏深層次的理論闡釋，在定量研究及整體設計等基礎理論方面還需要更多、更深入的探討。

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Development of Integrated Multi-trophic Aquaculture Mode and Its Application on Management

MA Xuejian1，2， LIU Dahai2， HU Guobin1， JIANG Wei2， LI Yanping2， LI Xiaoxuan2

(1.Ocean University of China， Qingdao 266003， China； 2.The First Institute of Oceanography， SOA， Qingdao 266061， China)

In recent years，a healthy sustainable marine aquaculture concept has been put forward named Integrated Multi-trophic Aquaculture.It’s confirmed that the breeding mode has a significant effect on promoting the sustained productive，reducing the pressure of the breeding environment，and improving the efficiency of the breeding system circulation.This paper introduced the development of the multi-trophic aquaculture in China，and the application significance of the integrated multi-trophic aquaculture model in the management of the aquaculture was discussed，as well its main development trend and the obstacles faced in current application was analyzed，through the systematic research of the existing data and combined with the actual situation of the management of farming-used sea areas.

Integrated multi-trophic aquaculture，Circular symbiosis，Farming-used sea areas，Management，Ecology

海洋公益性行業科研專項經費項目“基于生態系統的海洋功能區劃關鍵技術研究與應用”(201505001)，近岸海域空間整治效果與開發存量評估關鍵技術研究應用(201405025)，山東半島藍色經濟區建設的海洋空間布局優化技術體系及決策服務系統應用示范(201205001)；國家海洋局資助項目“漁業用海效益評價研究及宣傳材料編寫”.

馬雪健，碩士研究生，研究方向為養殖生態與漁業資源管理，電子信箱：madilda@163.com

劉大海，助理研究員，博士，研究方向為海洋經濟規劃與管理，電子信箱：liudahai@fio.org.cn

F224.0；X37

A

1005-9857(2016)04-0074-05