中國深遠海養殖發展方式研究

徐琰斐，徐 皓，劉 晃，諶志新，崔銘超

(1 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所，上海 200092；2 青島海洋科學與技術試點國家實驗室，山東青島 266237；3 農業農村部漁業裝備與工程技術重點實驗室，上海 200092)

自1986年“以養為主”的漁業發展方針確定以后，中國海水養殖業發展迅速，產量由150萬t發展到2019年的2 065萬t[1]，增長了13倍。目前，中國海水養殖仍以近海筏式、底播、池塘和吊籠養殖為主，合計產量1 510萬t，占總產量的73%，存在養殖布局不合理、養殖密度過高、養殖品質不高、生產方式對環境影響較大等問題，亟須加快產業轉型升級[2]。向深海大洋拓展空間，發展深遠海養殖是突破生態環境和自然資源約束性挑戰，實現新時期中國海水養殖業可持續發展的重要戰略選擇[3]。養殖品種選擇、養殖系統構建、養殖海域規劃是保障深遠海養殖有序發展的重要因素。

1 深遠海養殖定義

由于世界各國海域環境、技術條件、養殖方式的不同，目前深遠海養殖未有明確統一的定義。聯合國糧食及農業組織(FAO)鼓勵水產養殖向海洋發展，根據離岸距離、海況環境、作業要求等條件，界定了不同水域的養殖方式[4]。FAO界定的海上養殖方式見表1。“位置/水文”對應養殖方式脫離陸基系統、走向海洋的程度，距離陸地越遠、水越深、遮蔽性越低、養殖水體交換度越大，水域生態系統對養殖排放物的擴散和同化能力越強。“海況環境”對應的是養殖設施所必須具備的結構安全性，離岸越遠，風浪流的影響越大，設施與養殖生物的安全保障要求越高。“操作性”對應生產方式的機械化程度。

基于上述因素，FAO關于深遠海養殖(Deepsea mariculture)的定義是[5]：設置于暴露在風浪作用下的開放海域，有設施設備保障，有補給船舶支持的海上生產系統。但是中國的陸架結構、風暴潮情況與挪威等深遠海養殖發達國家差異較大，中國沿海陸架較為平坦。結合中國海上養殖主要生產方式特點(表2)，基于技術發展水平和沿海大陸架的自然條件，結合3海里內禁止排放未經處理海上生活污水的標準[6]，中國深遠海養殖可以定義為：設置在離岸3海里以外、水深在25～100 m、無遮蔽的開放海域，以遠程管控設施裝備為保障、陸海補給系統為支持、對生態環境無負面影響的工業化海上養殖生產方式[7-8]。最近研發的數型養殖平臺，設計水深一般為30～40 m，離岸數海里，例如已投產的“深藍1號”，生產海域水深60 m，離岸距離達130海里[9]。

表1 FAO關于海上養殖方式區分標準

表2 中國海上養殖主要生產方式特點

2 養殖品種選擇

2.1 經濟潛力

經濟潛力包括市場潛力和產品競爭性[10]。首先，養殖品種選擇要考慮消費市場和消費文化等因素，保證產品規模化生產以后有充分的市場容納程度，不致因產量提升導致價格大幅下落。其次，養殖品種應該與已有的近岸網箱養殖、陸基工廠化養殖和池塘養殖等傳統生產方式有差異化，保障產品上市具有一定競爭優勢和定價權，以保證在深遠海生產系統構建和運維方面有足夠的成本分攤空間，除非近岸網箱養殖等傳統生產方式因可持續發展的壓力導致資源和環境成本增加。

2.2 適應水溫

養殖對象對養殖海域的水溫適應性是品種選擇的主要限制因素。海域全年的水溫變化必須與養殖品種相適應，保證養殖生物不會遭受死亡或產生明顯的應激反應，并使更多時段的水溫符合養殖生物最佳生長溫度要求，以縮短養殖周期，提高生產效率[11]。根據水溫資料[12]，南海海域年水溫變化小，大部分海區月平均表層水溫在22 ℃以上，中南部海區終年均在26 ℃以上，適合開展暖水性魚類養殖，如有較高經濟價值的石斑魚(Epinephelus)、軍曹魚(Rachycentroncanadum)等。東海、黃渤海海域年水溫變化范圍較大，為2～28 ℃，可以開展溫水性魚類養殖，如大黃魚(Larimichthyscrocea)等。位于黃海海面下20～30 m冷水團海域，夏季水溫為6～12 ℃，可開展冷水性魚類養殖，如鮭魚、鲆魚等。

2.3 養殖技術

養殖品種需具備良好的符合工業化養殖要求的種質性狀，如生長速度、生活習性、適養密度等，以利于集約化養殖、轉運與高值化加工；需要有成熟的苗種生產技術及工廠化繁育體系，以滿足周年提供標準性狀的大規格魚種的要求；具備工業化養殖生產工藝、操作規范，以及完善的病害防治和疫苗免疫技術，保障深遠海生產系統高效運行；建立符合養殖對象不同生長階段與營養需求的全過程飼料配方技術及生產體系，支持規模化水產養殖對飼料生產體系的需要。

2.4 適養品種

在近20年的產業探索發展中[4]，美國鱈魚、鮭魚、比目魚等網箱養殖，扇貝(Placopectenmagellanicus)-紫貽貝(Mytilusedulis)延繩養殖，墨西哥灣軍曹魚(Rachycentroncanadum)、紅鯛魚(Lutjanuscampechanus)、紅鼓魚(Sciaenopsocellatus)網箱養殖，以及挪威大西洋鮭(Atlanticsalmon)網箱養殖等是值得借鑒的成功案例。表3為適合中國深遠海養殖的品種及相關特性[13-18]。同時，南海的黃鰭金槍魚(Thunnusalbacores)、高體鰤(Serioladumerili)，黃海的黃條鰤(Seriolaaureovittata)等品種也具有較大的發展潛力，一旦建立了全面的苗種繁育、集約化養殖、配合飼料、疫病防控等技術體系，可以形成獨特的深遠海養殖產品[19]。

表3 代表性養殖品種及主要特性

3 養殖系統構建

3.1 系統構建影響因素

深遠海養殖系統構建要符合開放海域集約化養殖生產的要求，主要考慮以下因素[20]：一是適宜性，養殖空間能有效地利用海域水資源，創造適宜集約化養殖、高效生長的水溫、水流等水質條件；二是安全性，養殖設施需要構建全面的生產系統，其結構與錨泊系統需要對應風浪流的危害進行工程化設計和建設，滿足海上生產特有的管控與保障要求，保障惡劣海況下人員、物資和養殖生物的安全；三是經濟性，根據養殖產品和海域條件特點，建設經濟實用的設施工程，構建具備規模經濟效應的生產系統。

3.2 養殖系統類型

水產養殖是基于水源地自然條件有效隔離所建立起來的生產系統，隔離度越低，對自然條件的依賴度越大，生產系統的穩定性與自然條件及其變化越相關；隔離度越高，受自然條件的影響越低，生產系統的管控度越高、越穩定。前者屬于傳統農業生產，后者趨向于現代工業的商品化生產。養殖網箱、圍欄、筏架等的隔離度較小，屬于開放式養殖系統(open aquaculture system)[13]，主要是對養殖對象的活動空間進行管控。工廠化循環水養殖是典型的封閉式養殖系統(recirculating aquaculture systems,RAS)[21]，除補充源水外，全部由人工管控，可以不受地域、環境、季節影響開展商品化生產。

大型養殖平臺屬于開放式養殖系統，是目前深遠海養殖的主要方式。其以錨泊方式定置在海上，利用網衣及結構物與環境隔離進行水體交換，達到養殖集約化管控的目的。與沿岸內灣的近岸網箱養殖不同，設置在25 m以深開放海域的養殖設施，對安全性有更高的要求。近年來，新型深遠海養殖平臺總體上往大型化發展，例如，挪威“海洋1號(Ocean Farm 1)”超級漁場(2017年)，養殖水體25萬 m3，設置海域水深150 m[23]；“深藍1號”潛底式平臺(2018年)，養殖水體4.3萬m3，設置在近60 m深水域[9]；坐底式平臺“長鯨1號”(2019)，養殖水體近6萬 m3，最大吃水30.5 m[24]；這些平臺的工業化水平已顯著提高，有望加快面向深遠海養殖的生產平臺產業化發展。

封閉海上養殖系統有兩種主要發展方式，一類是定置在開放海域的封閉式養殖平臺，例如挪威Huage Aqua公司提出的蛋形養殖平臺概念，全封閉的蛋形養殖艙構建在浮式平臺上，高44 m，寬33 m，從水下20 m處抽取海水，可養殖1 000 t鮭魚，并使養殖水體表層海水隔離，使養殖魚類免受海虱或其他寄生蟲的侵害，可獲得更高的生產率[25-26]。另一種基于船舶平臺的封閉式養殖系統，即養殖工船概念[27]，提出于20世紀90年代，是具有自主航行功能的浮式海上漁業生產平臺[28]，其生產功能以深遠海封閉式階段養殖為主體，相當于將陸基工廠化養殖系統搬至海上，可以節省水質凈化、水溫維持所需能耗，發揮工廠化養殖高效生產的優勢。建立封閉式海上生產系統需要更高的投資成本和管控要求，必須從養殖品種價值、生產系統效率、規模經濟效益、養殖方式差異化優勢以及可持續發展要求、產業政策等方面進行綜合評估。

3.3 比較分析

綜合來看(表4)，養殖平臺以養殖生產為唯一功能，單位水體造價約500～2 246元/m3，工程經濟性較高，但品種選擇和生產時間受自然條件的限制，必須考慮養殖區域常年水溫變化規律與養殖對象的生物學特性，極端環境水溫必須在養殖對象可生存、能耐受的范圍之內，其經常性水溫變化范圍應盡可能接近養殖對象生長最快的溫度范圍；并且養殖平臺固定錨泊方式難以抵御超強臺風的正面侵襲，且容易受惡劣海況影響，波浪、水流和網衣變形等都會對養殖魚類造成脅迫性影響；養殖工船是工業化的海上綜合生產、生活系統，單位水體造價約4 375～8 750元/m3，且要持續耗能維持生產，其經濟可行性必須建立在有市場價值的品種、規模效應和產業鏈上，相比養殖平臺優勢為：一是可自主航行選擇適宜水溫海域，實現無季節差生產，同時避免養殖生物為對抗水流消耗過多的能量，提高飼養效率[29]；二是可阻止疾病和外來物種任意入侵，防止逃逸和病害，同時能夠對養殖過程中可能有的病原體、抗生素和其他污染物進行隔離性控制和排放處置；三是可有效規避臺風、赤潮等自然災害，解決固定式養殖平臺定點排放對海洋環境污染的問題。養殖平臺和養殖工船兩種方式各具特點，可相互協同，考慮到水深、潮位、波浪、管控距離等因素的影響，不同的養殖設施在未來深遠海產業發展中，應有其性能優勢最大化的設置水域和協同的生產方式。

4 養殖海域規劃

4.1 基于環境承載力的養殖規模控制

人類所有的食物生產活動和自然資源利用產業都會對環境產生影響，發展深遠海養殖需要基于合理的養殖排放量，使這種影響不會破壞生態系統的平衡，保證產業的可持續發展。養殖過程投入的碳、氮、磷營養物質，約1/3被魚體吸收轉化為生物量[31]，其余氮元素溶解于水中，在水流的作用下擴散，磷元素隨糞便顆粒沉積于海底。影響養殖排放的因素主要包括[32]：一是營養物質的排放總量，與養殖產量、飼料轉換效率等直接相關；二是養殖水域的水動力，需要足夠的水流向周邊擴散懸浮或溶解的營養物質；三是足夠的水深，使殘飼、糞便等固形物有足夠的沉降時間，在沉底前被擴散到更大的范圍；四是水域環境對營養物質的同化效率，取決于養殖水域尤其是海底生態系統的穩定性及調節能力。

水產養殖環境承載力，是指在水產養殖生物生長和生態環境不受損害的前提下，養殖環境所能容納的養殖生物或排放污染物的最大負荷量[33]。深遠海養殖環境承載力分析，需要評估的是特定水域環境對養殖排放物的容納能力，研究的是該水域生態系統在養殖排放物作為營養輸入時，其生態系統結構與功能不發生顯著變化的養殖總量、排放強度及主要表征指標的閾值[34-35]。養殖總量與水域環境整體性水流擴散和自我凈化能力有關，用于確定特定水域的養殖規模。排放強度與養殖設施設置位置水深、水流的擴散能力和底棲生態系統的同化能力有關，用于限定養殖密度或排放速率。主要表征指標與該水域環境及生態系統接納營養輸入后的反應有關，確定的閾值有利于監測、評價和預警。整體而言，深遠海水域有足夠大的環境承載能力，溶解或懸浮于水中的營養物質將通過藻類和攝食生物，進入水域生態系統。借助水動力帶來的稀釋作用，養殖排放對整體環境不易產生負面影響，更可能會刺激水域的自然生產力[31]。因此，只有基于環境承載力，控制好養殖規模，養殖排放才不會對水域環境造成負面影響。

4.2 基于海域條件的養殖系統與對象選擇

中國近海海底地形是廣闊的大陸架，深度在200 m以內，南海有近1/2為大陸架，東海有2/3屬大陸架，黃渤海則全部位于大陸架上。在大陸架外緣，則多有坡度極陡、數千米深的海溝、海槽和盆地。按大陸架平均坡度計，由南向北，坡度愈加平緩。南海沿岸對應25 m水深的離岸距離為14海里，100 m水深到56海里；東海沿岸25 m水深為46海里，100 m水深到183海里；南黃海沿岸25 m水深為52海里，100 m水深到206海里；北黃海沿岸25 m水深為66海里，100 m水深到264海里。中國深遠海養殖產業的主要區域應在25 m以深、200海里以內的專屬經濟區海域。就水溫條件而言[36]，南海海域屬于熱帶水域，水溫變化幅度小，具有發展魚類養殖良好的生產條件，尤其適合暖水性魚類養殖。若采用封閉式養殖系統從200～300 m層抽水，可以養殖冷水性魚類。其他海區屬于溫帶水域，周年水溫變化較大，若采用可移動封閉式養殖平臺，通過主動選擇適合海域水溫，可以避免品種選擇的局限。

表4 養殖平臺與養殖工船相關性能對比

5 發展建議

綜上所述，構建深遠海養殖生產方式，在方向上必須符合漁業高質量發展的要求，著眼于高效生產、規模經濟效益、環境友好和質量安全，適養品種選擇、養殖系統構建、海域規劃設計是必須要解決好的問題。在品種選擇方面，篩選生物學、生態學、行為學基礎研究積累較為完善，并且苗種繁育和養殖技術較為成熟的品種，為深遠海養殖新興產業初期發展提供良好的基礎，減少風險；同時加強苗種繁育、飼養工藝、生殖生理、病害防控等關鍵技術研究，加快建立目標品種工業化人工苗種繁育技術和養殖工藝，制定目標品種深遠海養殖技術操作指南。在養殖系統構建方面，開展游弋式、浮式、半潛式等適用于不同養殖海域和條件的大型專業化多功能養殖船型和平臺構建技術研究，研發集苗種繁育、成魚養殖、飼料加工、捕撈漁船補給及漁獲物冷藏冷凍等功能為一體的多功能大型養殖平臺和設施，發展管控、維護和搶險的平臺運維技術和裝備，支撐深遠海養殖系統穩定運行。在養殖海域規劃方面，推進深遠海海域及相關島礁使用權審批、陸上基地建設用地與配套碼頭、養殖許可等政策完善，建立基于環境承載力評估與控制的區域性規劃，為產業可持續發展提供科學、規范的產業和政策環境。

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