復合生態系統耦合視域下生態化海水養殖綜合體系構建研究

李義軍 郭體環 王永山 蔡晶晶

(海南省昌江南疆生物技術有限公司，海南 三亞 572700)

改革開放以來，我國經濟得到巨大的發展機遇，人們生活水平不斷提升，對于富含優質蛋白的海產品的需求量日益升高[1]。海洋漁業不斷發展，成為我國水產品的重要供應方，近些年由于海水養殖密度與發展規模增大，水產養殖中暴露了許多問題，如養殖規模過于龐大，水產生物與微生物無法快速代謝掉水中的排泄物與餌料等殘渣，這些成分在水體中積累后污染了水體，其中的營養成分氮和磷含量與日俱增，使水體富營養化，暴發赤潮和水華等現象[2]。與此同時，海水養殖的密度過大也會超過海洋本身的生態容量，嚴重干擾了海洋環境的正常循環，很容易引發魚病，破壞生態系統的平衡，最終使得海產品出現質量問題，危及人類自身的生命安全[3]。鑒于此，本文研究了大量資料，總結了符合生態系統下的海水養殖的特點，在此基礎上提出構建海水養殖綜合體系，利用多營養層綜合養殖體系，緩解海水養殖帶來的環境壓力，以期能夠顯著提升生態和經濟效益。

1 文獻研究

從政策層面而言，針對當前的海水養殖情況，國家積極出臺了相關的法律法規，指引海水養殖產業朝著經濟與環境協調發展的道路前進，督促水產養殖業不僅需要關注經濟效益的增加，還要關心生態效益的可持續發展。1999年，我國出臺了《中華人民共和國海洋環境保護法》，旨在鼓勵廣大養殖戶發展生態化、可持續化的漁業，保障好賴以生存的海洋環境。2015年，我國提出“農業供給側結構性改革”，將保護自然環境和提升產品質量放在了同等重要的位置[4]。2017年，發布《全國漁業發展的第十三個五年規劃》，提出要“堅持生態優先，推進綠色發展”的海水養殖理念。近幾年，我國開始倡導“增殖放流”，即以人工放養水體幼苗的方式保障水體生態物種的豐富度，這些政策都為海洋漁業的發展和轉型指明了方向。

從生態環境問題研究而言，魚類和蝦類等都屬于投餌性生物，這類養殖中對于環境的污染主要來源于餌料的投放，未被魚類吸收利用的餌料會分解出大量氮和磷等營養物質，魚類糞便等排泄物的沉淀也會造成水體污染[5]。徐軍、丁昌華等分析我國水產養殖業對生態環境造成的問題,認為主要原因在于水產養殖戶對養殖活動缺乏理論性的指導，對于生態問題的嚴重性缺乏深刻認識，需進一步擴大水產養殖的理論學習和技術培訓范圍。為了保障當前水產養殖業的健康穩定發展，水產養殖業需要建立具有可行性的環境智能檢測機制，用來檢測養殖環境的優劣，幫助養殖業者選擇合適的養殖模式和方式，發展多種養殖并存的養殖體系，推進新型養殖模式，實現經濟與環境的雙向優化[6]。

2 我國水產養殖業存在的問題

2.1 飼料污染

水產養殖中，飼料作為水產動物生長和發育的必需品，需要在水體環境中不斷被投放，然而不合理和不科學的投喂不僅會造成飼料的浪費，還會對養殖區域的水體環境帶來極大的破壞，且造成的惡劣后果難以輕易修復[7]。我國的水產養殖絕大多數都采用生鮮飼料，生鮮飼料的營養價值十分豐富，而且采購的價格低廉，受到廣大養殖戶的青睞。但是生鮮飼料投放進水中后，其穩定性極差，很快會在水中分散和融化，很大一部分的生鮮飼料實際上沒有被利用，而是殘留在水中，利用效率僅有20%～30%，留在水中的飼料以及水產動物排泄的糞便等一直沉積在水中，對水資源造成了嚴重污染[8]。

2.2 養殖廢水污染

一直以來，我國水產養殖模式傾向于開放式的養殖模式，養殖魚類后產生的廢水中殘留有大量的餌料、漁藥以及水產動物的排泄物等，這些成分中含有大量的氮和磷等元素，繼而導致水體富營養化，養殖廢水的大量排放使得這些物質迅速進入周邊環境中，對周邊環境和自然生態系統造成了嚴重污染[9]。相關部門未制定相應的排放標準管理養殖廢水的排放，并且我國的立法工作還未對養殖業的廢水排放制定相關法律法規，用來處罰廢水排放造成的污染，因此，很多養殖者為降低養殖成本，對于養殖產生的廢水沒有做到凈化和處理后排放，而是直接排放到周遭環境中。長此以往，海洋環境日益惡化，水質污染嚴重，已經引發了很多生態問題[10]。

2.3 養殖者生態保護意識薄弱，專業素質低

水產養殖業的污染問題，根源是養殖者對環境保護的意識較為薄弱。我國對于基層水產養殖者缺少相應的環保教育以及養殖技術和能力的培訓，導致養殖者無法了解和認可國家制定的相應環保政策以及法律法規。目前，我國水產養殖中對于生態性問題的重視程度還遠遠不夠，主要表現在漁民大量使用生鮮飼料、投放違禁藥物、養殖廢水的肆意排放等對于行業標準的漠視行為[11]。歸根結底是養殖者過分追求短期利益，忽視了水產養殖的可持續性發展，對于賴以生存的自然生態環境的保護意識不夠，自身的素質良莠不齊。

3 生態化海水養殖綜合體系的構建

海水養殖綜合體系是指在人類活動的干預下，采取一定的技術手段，構建更加全面的海洋生態服務功能的一種特殊體系。海水養殖生態系統與海洋自然資源息息相關，同時也受到人類的調節，具有一定的波動性[12]。海水養殖生態系統的雛形如圖1所示，任何生態系統都包含2部分，即環境與生命，因此該生態系統是由生物資源和海水養殖資源共同構成的。本文構建3種不同的養殖體系，理論上能夠解決飼料污染以及廢水污染的問題，設計的模型體系也為養殖者提供了新的思路和技術指導，具體內容如下。

圖1 海水養殖生態系統的構成

3.1 鮑-參-海帶海水綜合養殖體系

在淺海區域，本研究構建了鮑-參-海帶為主要養殖類型的筏式綜合養殖模式。鮑和大型藻類屬于我國淺海區養殖的重要漁業產物，而鮑的生物沉積以及藻類產生的碎屑會逐漸聚集在海底，這原本是造成養殖區域海水污染的重要原因[13]。如圖2所示，鮑、刺參、海帶3種海產作物形成的海水綜合養殖體系不僅增加了養殖者的經濟效益，還能夠清除海水中的碳、氮、磷等導致水體富營養化的物質。由圖3的碳循環流程圖可知，養殖者收獲的鮑，從食物中攝取到的碳，一部分轉化為自身的軟組織發育，一部分以糞便的形式沉積到了海底，還有一小部分因為呼吸作用以及鈣化后再次回歸自然與水體。而鮑產生的排泄物沉積到海底，其中的碳一小部分被藻類吸收利用，更多的被刺參作為食物吸收利用，刺參將其中大部分碳同化進身體后，小部分隨著糞便沉積海底，鮑與刺參呼吸和鈣化產生的碳以CO2的形式被海帶等藻類作為光合作用的反應物吸收。

圖2 鮑-參-海帶的海水綜合養殖體系

圖3 鮑-參-海帶的海水綜合養殖體系中碳循環流程圖

3.2 魚-貝-藻海水綜合養殖體系

如圖4所示，同樣在淺海區域構建了魚-貝-藻綜合養殖模式，在該體系中，藻類可以吸收并轉化掉魚和貝類等養殖動物產生的排泄物，吸收其中的無機鹽和碳，藻類的光合作用還能為魚、貝提供呼吸作用所需的溶解氧。而雙殼貝類作為濾食性生物，能夠吸收魚類產生的糞便、殘餌以及浮游植物在水中遺留的顆粒物，作為自身的食物來源。在藻類的選擇上，冬春季節可以選擇海帶，而夏秋兩季則可以選擇龍須菜，保障一年四季該生態系統的物種平衡，藻類可以將魚類排泄物、殘餌、死亡的水產動物體等分解出來的氮作為植物生長所需的氮肥吸收掉，解決了水體中氮過量造成的水體富營養化問題。貝類在水中攝食可以獲取很多魚類養殖參數的餌料碎屑以及魚糞便等，使水體中的有機物成分減少，凈化了水環境。由魚、貝類、藻構成的海水綜合養殖模式能夠最大程度地清潔水體環境，還能夠為養殖者創造更大的經濟效益。

圖4 魚-貝-藻海水綜合養殖體系

3.3 大葉藻海區底播海水綜合養殖體系

在水體溫度適宜的巖礁、沙石地質的海底，存在著大面積的大葉藻泥沙和巖石混合的地帶，在這種海域，可以設計底播養殖體系。在該系統中，大葉藻可以作為海膽和鮑等水產動物的食物來源，而海底的浮游生物和底棲生物也可以借助大葉藻形成的隱蔽空間生存發育。海參等可以將鮑和貝類等排泄的糞便同化利用，除了這一食物來源，海參還可以攝取自然產生的有機沉淀物，而養殖動物產生的所有氮元素形成的氨鹽均能夠被大葉藻作為養料吸收利用。水中的浮游植物是貝類的食物來源，大葉藻與浮游植物的光合作用又能夠為該生態系統中的動物提供溶解氧。在大葉藻密集的海床上，可以廣泛引進底播養殖體系，將大葉藻的幼苗與種子散播在海水中，待大葉藻萌發后，再投入養殖動物，構建海水綜合養殖體系，保護海域生態環境的同時，還為海洋底生物創造了賴以生存的棲息地，吸引了海參、鮑等珍貴的海產品在該海域增殖，而海域周圍產生的貝類和海膽等海產品也能夠產生額外的經濟效益。

4 結語

隨著生態時代的來臨，低碳環保養殖已經成為水產養殖領域的必經之路，要實現養殖業的可持續發展，在不對生態環境產生危害的同時獲得較大的經濟效益，就必須要協調好經濟發展與環境保護之間的關系。本文基于前人的文獻研究，結合當前海水養殖中存在的問題，并從生態系統耦合中得到啟發，構建3種生態化海水綜合養殖體系，旨在為海水養殖提供更多的理論研究，提升水產養殖的經濟效益，實現海水養殖的生態化、環?；?、綠色化發展。