海洋牧場(chǎng)建設(shè)技術(shù)研究進(jìn)展

王棟梁 余景 陳丕茂

摘要?海洋牧場(chǎng)是養(yǎng)護(hù)漁業(yè)資源、修復(fù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)資源與近海生態(tài)系統(tǒng)和諧發(fā)展的重要途徑。綜述了國內(nèi)外海洋牧場(chǎng)生物資源評(píng)估技術(shù)、生物增殖技術(shù)、物種馴化控制技術(shù)、人工魚礁水動(dòng)力特性技術(shù)、人工魚礁結(jié)構(gòu)及工程材料開發(fā)技術(shù)、海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)6項(xiàng)技術(shù)的定義、方法及其應(yīng)用效果，從研究基礎(chǔ)、科技水平和支撐發(fā)展3個(gè)層面分析了我國海洋牧場(chǎng)面臨的問題，并展望了我國海洋牧場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向。

關(guān)鍵詞?海洋牧場(chǎng)，技術(shù)，進(jìn)展

中圖分類號(hào)?F326.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2020）06-0007-05

Abstract?Marine ranching is an important way to conserve fishery resources， restore the ecological environment， and achieve the harmonious development of marine fishery resources and offshore ecosystems. This paper summarized the definition， methods and application effects of marine ranching， including marine ranching biological resources assessment technology， biological proliferation technology， target species domestication control technology， artificial reef hydrodynamic characteristics technology， artificial reef structure and engineering materials development technology， marine ranching monitoring technology. Problems faced by Chinas marine ranching from three aspects， such as research basis， technology level and supporting development were analyzed. The development trend and research direction of marine ranching technology in China was prospected also.

Key words?Marine ranching，Technologies，Progress

海洋牧場(chǎng)是指基于海洋生態(tài)系統(tǒng)生物與環(huán)境相互作用的原理，在特定海域內(nèi)，通過建設(shè)人工魚礁、海藻場(chǎng)、海草床等工程，構(gòu)建或修復(fù)海洋生物繁殖、生長(zhǎng)、索餌和避敵所需的場(chǎng)所，并結(jié)合增殖放流、生物馴化控制、休閑漁業(yè)開發(fā)、資源環(huán)境監(jiān)測(cè)和巡查管護(hù)等措施，實(shí)現(xiàn)海域生態(tài)環(huán)境改善、漁業(yè)資源自然增殖及持續(xù)健康開發(fā)利用的復(fù)合型漁業(yè)模式[1]。海洋牧場(chǎng)建設(shè)的目的包括恢復(fù)并提高海域生物多樣性和漁業(yè)資源量、以確保漁業(yè)資源持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，以及在持續(xù)高效利用海洋資源的同時(shí)保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。經(jīng)過多年發(fā)展，我國海洋牧場(chǎng)已建設(shè)形成一定規(guī)模，在增殖和恢復(fù)漁業(yè)資源、修復(fù)和改善海洋生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)漁民轉(zhuǎn)產(chǎn)增收等方面取得了顯著效果。但由于起步較晚，我國海洋牧場(chǎng)發(fā)展總體仍處于初級(jí)階段，存在研究基礎(chǔ)薄弱、科技水平落后、支撐發(fā)展不足等問題。因此，海洋牧場(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究已成為我國“藍(lán)色糧倉”建設(shè)亟待解決的重要問題。筆者在綜述國內(nèi)外海洋牧場(chǎng)建設(shè)技術(shù)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，分析和總結(jié)了海洋牧場(chǎng)建設(shè)中6項(xiàng)技術(shù)的研究方法，闡述了這6項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足，為我國海洋牧場(chǎng)的科學(xué)建設(shè)提供參考。

1?海洋牧場(chǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)和方法

1.1?海洋牧場(chǎng)生物資源評(píng)估技術(shù)

海洋牧場(chǎng)生物資源的監(jiān)測(cè)和評(píng)估是基于電子和聲學(xué)原理，評(píng)估海洋牧場(chǎng)生物資源狀況的技術(shù)。其中，探魚儀可以獲取海洋牧場(chǎng)部分生物的游泳速度、運(yùn)動(dòng)方向、生物種群厚度和密度中心等漁業(yè)資源信息[2-3]。劉思雙[4]設(shè)計(jì)了一種多波束雙頻探魚儀，并在湖泊中完成了試驗(yàn)。張小輝[5]、張淑娟[6]對(duì)多波束探魚儀信號(hào)的采集處理以及顯控平臺(tái)進(jìn)行了研究，為了提高顯控軟件的可靠性，將VxWorks嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于多波束探魚儀顯控平臺(tái)的開發(fā)[7]。李更[8]對(duì)多波束探魚儀的多通道發(fā)射機(jī)、多通道接收機(jī)、電源系統(tǒng)以及數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)的邏輯設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究。為了使探魚儀更加便攜，服務(wù)休閑娛樂的需求，李云紅等[9]利用Wi-Fi技術(shù)將手機(jī)APP與硬件結(jié)合，設(shè)計(jì)了一款便攜式探魚系統(tǒng)，該探魚系統(tǒng)能夠根據(jù)回波信號(hào)判別目標(biāo)，并清晰地顯示在手機(jī)應(yīng)用程序界面上。但由于探魚儀獲得的數(shù)據(jù)是在復(fù)雜的海洋環(huán)境下采集的，未知和不確定的因素會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成較大影響，相對(duì)于探魚儀的發(fā)展，目前我國在探魚儀數(shù)據(jù)預(yù)處理方面的研究較少[10]。

利用水聲學(xué)技術(shù)來監(jiān)測(cè)漁業(yè)資源十分高效，不但對(duì)資源沒有破壞性，而且擺脫了光學(xué)法中光波傳播距離短的缺點(diǎn)。湯勇等[11]針對(duì)一般大陸架水域、海洋牧場(chǎng)和淡水湖泊等生境，研究魚類和浮游動(dòng)物的水聲學(xué)識(shí)別和監(jiān)測(cè)技術(shù)。在我國南海，研究者借助生物學(xué)拖網(wǎng)采樣技術(shù)，利用Echoview軟件對(duì)聲學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，結(jié)合漁業(yè)資源拖網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)生物資源量進(jìn)行評(píng)估[12]。此外，基于聲學(xué)影像分析和漁業(yè)資源調(diào)查結(jié)果，對(duì)海洋牧場(chǎng)漁業(yè)資源進(jìn)行評(píng)估的方法，驗(yàn)證了聲學(xué)方法在海洋牧場(chǎng)漁業(yè)資源評(píng)估中的效果[13]。由于起步較晚，我國對(duì)于魚群的遮蔽效應(yīng)、可能存在的回避行為以及利用聲學(xué)回波來識(shí)別區(qū)分魚類的研究還不夠，相應(yīng)的魚類聲學(xué)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建還有待進(jìn)一步研究。

1.2?海洋牧場(chǎng)生物增殖技術(shù)

海洋牧場(chǎng)生物增殖技術(shù)是指使用放流、底播、移植等人工方式向海洋牧場(chǎng)投放資源關(guān)鍵種親體、種苗等水生生物以增加其資源量，解決海洋牧場(chǎng)自然種群補(bǔ)充不足等問題[14]。

日本放流規(guī)模達(dá)百萬尾以上的種類有近30種，不僅有洄游范圍小、固著性大的巖礁性物種，也包括大范圍洄游魚類。2005年確定了所恢復(fù)的魚種數(shù)量為76種[15]。雜色蛤和蝦夷扇貝是目前日本放流最多的品種。洄游魚類的放流數(shù)量達(dá)到50億尾以上，其中真鯛放流量每年達(dá)1 700萬余尾。日本是世界上對(duì)鮭鱒開展增殖放流最早的國家之一，所捕撈的鮭魚幾乎來自增殖放流。三疣梭子蟹在以瀨戶內(nèi)海為中心的海域放流，也取得明顯效果。在開展高度洄游性魚類的增殖放流工作中，日本已形成了一套完善的運(yùn)作機(jī)制[1，16-17]。韓國的增殖對(duì)象以定棲性的鲆鰈魚、黑鯛、條石鯛、石斑魚、平蚰等和鮑魚、文蛤、扇貝以及梭子蟹等為主，以洄游性魚類為輔[18]。韓國先后建立了19個(gè)國家級(jí)和地區(qū)級(jí)育苗場(chǎng)，繁育了50多種苗種[19]，放流魚類9.56億尾，放流數(shù)量最多的品種為對(duì)蝦、牙鲆和許氏平鲉，投入放流金額最多的品種為鮑魚、牙鲆、許氏平鲉。近年來海參、黑鯛、三疣梭子蟹等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的品種也越來越多，品種更加多樣化，每年約有40種，以海水類為主[20-21]。雖然進(jìn)行了大量的放流工作，但韓國對(duì)于放流種苗的質(zhì)量鑒定尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不同種苗的投放數(shù)量也有待進(jìn)一步研究。

國內(nèi)主要研究了真鯛、許氏平鲉、牙鲆、鮑魚、海膽、刺參等在不同結(jié)構(gòu)、材料魚礁表面的附著效果與周圍的聚集效果[22-24]，從生物學(xué)角度為人工魚礁的結(jié)構(gòu)選型提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，逐漸形成了適宜的增殖種類篩選流程[25]，并建立了生態(tài)系統(tǒng)水平的增殖種類生態(tài)容量評(píng)估技術(shù)[26]。構(gòu)建了融合增殖群體數(shù)量動(dòng)態(tài)、生態(tài)適合度和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)于一體的增殖效果量化評(píng)估指標(biāo)體系，建立了以調(diào)查實(shí)測(cè)和模型模擬為核心的增殖功效評(píng)估方法[27-29]，研發(fā)了基于回捕強(qiáng)度和回捕規(guī)格的增殖資源高效利用方式[28]。針對(duì)海洋牧場(chǎng)牧化品種增殖放流技術(shù)研發(fā)了適宜性品種篩選技術(shù)[25]、最適放流規(guī)格和數(shù)量技術(shù)[30]、魚蝦苗種中間培育技術(shù)[31-32]、標(biāo)志放流技術(shù)[33]，目前我國已建立起南海生態(tài)增殖型、東海聚魚增殖型和黃海海珍品增殖型海洋牧場(chǎng)配套技術(shù)模式，并建立了海洋牧場(chǎng)立體最佳增殖技術(shù)模式，有力推動(dòng)了我國海洋牧場(chǎng)的建設(shè)[34]。

1.3?海洋牧場(chǎng)對(duì)象物種馴化控制技術(shù)

對(duì)象物種馴化控制技術(shù)是以行為學(xué)理論為基礎(chǔ)，利用高科技手段，建立對(duì)象生物行為馴化系統(tǒng)，從聲、光、電、磁等與魚礁和餌料等物理、生物手法相結(jié)合馴化對(duì)象生物，使其從發(fā)生到捕獲始終受到有效的行為控制的技術(shù)[35]。研究者在黃渤海對(duì)重要戀礁性魚類許氏平鮋的音響馴化時(shí)段進(jìn)行了初步研究[36]。有學(xué)者開發(fā)了無人值守式馴化裝置及水下視頻監(jiān)控系統(tǒng)，建立了黑鯛等重點(diǎn)牧化品種的音響馴化技術(shù)，構(gòu)建了馴化效果評(píng)估方式和生態(tài)高效的馴化苗種采捕方式[37]。在南海，放流物種行為控制技術(shù)主要以音響馴化結(jié)合餌料投喂的方式，研發(fā)魚蝦“聲頻-餌誘”馴化控制技術(shù)，其應(yīng)用效果初步顯現(xiàn)[38-40]。同時(shí)研發(fā)了海上全自動(dòng)音響馴化新設(shè)備，結(jié)合海上現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法，建立網(wǎng)捕、潛采、游釣等采捕技術(shù)，提高了產(chǎn)出效率，并開展了氣泡幕攔截技術(shù)試驗(yàn)研究，確定了最佳攔截效果氣泡幕密度[41]。音響馴化是增加海洋牧場(chǎng)回捕率的手段之一，目前該技術(shù)在我國的研究尚不深入，處于試驗(yàn)階段。

1.4?人工魚礁水動(dòng)力特性技術(shù)

在波、流作用下人工魚礁的水動(dòng)力特性不僅決定著其周圍的流場(chǎng)效應(yīng)，而且影響其自身的穩(wěn)定性，通過長(zhǎng)時(shí)間的放置，這種特性對(duì)魚礁周圍的化學(xué)、生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生巨大的影響[42]，因此研究人工魚礁的水動(dòng)力特性是發(fā)展人工魚礁的關(guān)鍵。

日本自20世紀(jì)60年代開始對(duì)人工魚礁的水動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。通過水槽模型試驗(yàn)，定量研究了礁體模型周圍流場(chǎng)的變化及影響范圍，并從很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)出不同礁體模型的流體力學(xué)特性，為人工魚礁構(gòu)型優(yōu)化提供了科學(xué)數(shù)據(jù)[43]。馬來西亞學(xué)者研究了一種新型結(jié)構(gòu)人工魚礁（頭盔人工礁體）的水動(dòng)力特性，這種礁體中不同開口的特殊形狀改善了單元內(nèi)流速分布情況，從而增加了礁內(nèi)漁業(yè)資源的生物量[44]。

在國內(nèi)，針對(duì)方型礁、多棱柱型礁、圓管型礁、星體型礁、M型礁、大型組合式生態(tài)礁等，采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)（particle image velocimetry，PIV）[45-47]、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)[48-56]、水槽試驗(yàn)[57]和風(fēng)洞試驗(yàn)[58]等物理模型和仿真分析，研究了單體魚礁形狀、尺寸對(duì)周圍流體流態(tài)的影響，為魚礁結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。針對(duì)復(fù)雜礁群，引入通透系數(shù)，通過建立通透系數(shù)與礁體周圍流場(chǎng)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜礁體簡(jiǎn)單化，為大范圍模擬礁群周圍流場(chǎng)提供一種新思路[55]。通過分析不同礁體擺放方式和組合布局模式對(duì)流場(chǎng)分布的影響，為單位魚礁的配置規(guī)模、布局方式和擺放設(shè)計(jì)提供參考。

水槽試驗(yàn)或風(fēng)洞試驗(yàn)只能反映人工魚礁周圍局部的流速流向，不能對(duì)整個(gè)流場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的分析[59]，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬能夠準(zhǔn)確模擬魚礁周圍的流場(chǎng)[56-60]。目前，我國對(duì)于流場(chǎng)效應(yīng)的研究方法已經(jīng)逐漸從單一的風(fēng)洞試驗(yàn)、水槽試驗(yàn)為主，轉(zhuǎn)為以數(shù)值模擬方法為主。尤其是近幾年，利用FLUENT軟件對(duì)魚礁周圍流場(chǎng)進(jìn)行模擬的研究發(fā)展很快，對(duì)方型礁、多棱柱型礁、圓管型礁等類型礁體進(jìn)行了流場(chǎng)的模擬，從二維數(shù)值模擬擴(kuò)展到三維數(shù)值模擬[48，51-52，55-56]，并對(duì)比分析了不同模型的模擬效果[61]。林軍等[54]研究表明，采用大渦模擬法（large eddy simulation，LES）的湍流模型模擬的渦旋運(yùn)動(dòng)的變化更符合實(shí)際的流動(dòng)，為以后的研究提供參考。由于PIV技術(shù)避免了普通水槽試驗(yàn)中接觸點(diǎn)干擾和測(cè)試點(diǎn)不足的缺陷，能在瞬間記錄下大量空間上的速度信息，水槽試驗(yàn)也從普通水槽試驗(yàn)轉(zhuǎn)為結(jié)合PIV的水槽試驗(yàn)或是利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的水槽試驗(yàn)。在持續(xù)的研究中，關(guān)于流場(chǎng)效應(yīng)的評(píng)價(jià)體系正在不斷完善，馬荍灃等[49]針對(duì)不同開口比的人工魚礁對(duì)周圍流場(chǎng)效應(yīng)的影響進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)，初步建立了基于流場(chǎng)效應(yīng)影響的評(píng)價(jià)體系，但由于魚礁周圍生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，評(píng)價(jià)體系還有待于進(jìn)一步完善。

在人工魚礁穩(wěn)定性的研究方面，一般通過理論計(jì)算[62]、風(fēng)洞試驗(yàn)[63]、數(shù)值模擬[64]等獲得人工魚礁的最大受力、抗漂移系數(shù)、抗傾覆系數(shù)等參數(shù)來進(jìn)行人工魚礁穩(wěn)定性的判斷。目前針對(duì)十字型礁[65]、鋼制四方臺(tái)型礁[66]、回字型礁[67]、方型礁[62]等，結(jié)合其投放的海域狀況驗(yàn)證了礁體投放后的穩(wěn)定性。但目前礁體穩(wěn)定性的研究對(duì)于沉降作用多數(shù)只進(jìn)行了定性分析，其定量的數(shù)值模擬研究還有待進(jìn)一步發(fā)展。在魚礁定位投放的研究方面，基于小振幅波和力學(xué)理論，以車葉型魚礁為研究對(duì)象，分析了車葉型魚礁在不同波浪、不同水深、不同海床坡度及附著生物等條件下的安全性，確定了車葉型魚礁的安全重量和適宜投放的水深范圍[68]。目前，人工魚礁的定位投放依據(jù)的通常是對(duì)魚礁穩(wěn)定性及流場(chǎng)效應(yīng)等的計(jì)算結(jié)果，還需要加大對(duì)投放海域的底質(zhì)條件、水文條件和環(huán)境生物等的綜合評(píng)估。

1.5?人工魚礁結(jié)構(gòu)及工程材料開發(fā)技術(shù)

目前，日本是世界上人工魚礁建造規(guī)模最大的國家，日本的人工魚礁已有300多種形狀，而且還在不斷研發(fā)新型魚礁。日本的人工魚礁類型，按照魚礁的不同功能和作用，分為資源增殖型魚礁、環(huán)境改善型魚礁、漁獲型魚礁、游釣型魚礁和防波堤構(gòu)造型魚礁等，按投放水層分為底層人工魚礁、懸浮式人工魚礁等，按魚礁材料不同分為混凝土魚礁、鋼材魚礁和混合型魚礁等[69]。為了更合理地建設(shè)人工魚礁，日本在人工魚礁建設(shè)上出現(xiàn)了新動(dòng)向，開始建設(shè)貝殼礁、高層魚礁等[70]。建筑規(guī)模從小到大，已逐漸形成了類型多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、材料現(xiàn)代化、建筑規(guī)范化的人工魚礁建設(shè)體系。

意大利通過政府和民間團(tuán)體共同投資，有組織、有計(jì)劃、有管理地投放魚礁，除了利用廢船、廢輪胎外，還利用煤灰和混凝土混合魚礁。澳大利亞和歐洲各國主要是通過沉放退役軍艦和廢舊船只、廢輪胎等作為魚礁。西班牙是由政府和民間團(tuán)體一起投資建設(shè)魚礁和實(shí)施管理的歐洲國家，除投放廢舊船和廢輪胎外，也在禁漁區(qū)投放大型混凝土構(gòu)件，目的是防止拖網(wǎng)漁船作業(yè)和保護(hù)漁業(yè)資源。馬來西亞、泰國、菲律賓等國投入資金不多，投礁數(shù)量也不多，大部分是投放廢舊船、廢輪胎等作魚礁，只有少量的鋼筋混凝土魚礁，有些甚至用竹、木、石塊作魚礁[71]。但也提出了一些新型建礁材料，如印尼政府-海洋事務(wù)和漁業(yè)部提出了一種新材料來制造人工生境，包括由聚丙烯塑料（PP）制成的人工珊瑚礁[72]。馬來西亞研究了香蕉廢料顆粒（BPP）與建筑垃圾的再生骨料混凝土（RAC）作為河口生態(tài)系統(tǒng)的人工混凝土礁的創(chuàng)新用途，并已得到批準(zhǔn)使用，顯著解決了國家固體廢物管理與污染中的一個(gè)問題，有助于河口生態(tài)系統(tǒng)的綠色可持續(xù)發(fā)展[73]。

人工魚礁的結(jié)構(gòu)是根據(jù)投放海域的波浪特征、海水底質(zhì)、海水鹽度等物理化學(xué)特征及投礁目的來進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于延長(zhǎng)礁體壽命、增加礁體穩(wěn)定性，提高礁體生態(tài)效益。目前，我國針對(duì)投放海域設(shè)計(jì)了星型礁、十字型礁、回字型礁、生態(tài)復(fù)合型礁、三角形礁等，并對(duì)礁體形狀進(jìn)行了一定的改良[74]。為了適應(yīng)向更深海域建設(shè)海洋牧場(chǎng)的需求，王江濤[75]在浮式魚礁的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種變流魚礁，該魚礁區(qū)別于底層魚礁，可以懸浮于海水中，能夠?qū)⑸蠈訙囟容^高、溶氧多和餌料生物豐富的海水輸送到下層。滿足了不同地形、海域人工魚礁的建設(shè)需求。

在礁體材料方面，通過對(duì)混凝土、金屬、木材、橡膠、粉煤灰、礦渣、工程塑料及復(fù)合型材料的物理性能、化學(xué)作用、生物附著、魚類誘集、環(huán)境效應(yīng)等進(jìn)行了一系列的研究，得出應(yīng)用效果最好的是混凝土人工魚礁[76-83]。通過對(duì)凝膠材料及各組分配比的優(yōu)化，不僅在抗壓強(qiáng)度、生態(tài)效應(yīng)、生物附著方面有了顯著提升[76，79-81]，還充分利用了各種廢棄材料，如冶金渣、牡蠣殼、粉煤灰、礦粉、鋼渣和爐渣等[77-78，82]，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保。通過模擬流動(dòng)海水環(huán)境下的混泥土侵蝕試驗(yàn)，計(jì)算和預(yù)測(cè)了混凝土人工魚礁的耐久性壽命[84-85]，表明鋼渣復(fù)合材料混凝土人工魚礁在自然海水中的壽命大于強(qiáng)度等級(jí)為C30、C35混凝土人工魚礁的壽命，且通過適當(dāng)增加保護(hù)層厚度可有效提高混凝土抗氯離子侵蝕的耐久性壽命。建礁材料逐漸向綜合化、低碳化發(fā)展，有利于海洋牧場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

1.6?海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)是指通過設(shè)置海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，使用聯(lián)網(wǎng)和無線發(fā)射等技術(shù)手段，建立針對(duì)海水環(huán)境關(guān)鍵因子的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，及時(shí)獲取海洋牧場(chǎng)環(huán)境變化的信息，以避免生態(tài)系統(tǒng)的崩潰和突發(fā)性的災(zāi)害發(fā)生[86]。

我國黃渤海區(qū)從2015年開始全面啟動(dòng)海洋牧場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)項(xiàng)目，堅(jiān)持“互聯(lián)網(wǎng)+海洋牧場(chǎng)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋牧場(chǎng)的可測(cè)、可視、可控，該項(xiàng)目集成的海底視頻觀測(cè)、海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)和大型休閑管理平臺(tái)，協(xié)助海洋牧場(chǎng)管理和生產(chǎn)人員調(diào)控漁業(yè)科學(xué)養(yǎng)殖生產(chǎn)，提升海洋牧場(chǎng)安全性、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值展示海洋牧場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)形象，普及海洋漁業(yè)文化知識(shí)?；〉萚87]自主研發(fā)了海洋牧場(chǎng)遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)水質(zhì)參數(shù)的長(zhǎng)期有效地在線監(jiān)測(cè)和傳輸。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)，首先結(jié)合海洋牧場(chǎng)的環(huán)境特點(diǎn)、水產(chǎn)生物的生長(zhǎng)發(fā)育影響因素等確定監(jiān)測(cè)參數(shù)，進(jìn)而確定傳感器的選擇，再結(jié)合其他模塊完成監(jiān)測(cè)點(diǎn)軟硬件的設(shè)計(jì)，其中其他模塊包括數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊以及電源模塊，設(shè)計(jì)完成的監(jiān)測(cè)點(diǎn)系統(tǒng)由配套的浮標(biāo)裝載，從而形成獨(dú)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，最終每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過GPRS/3G遠(yuǎn)程通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線上傳并由監(jiān)控軟件顯示、處理。還有學(xué)者針對(duì)海洋牧場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控需求，開發(fā)了海洋牧場(chǎng)環(huán)境水質(zhì)、海流實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及裝置[88]，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)海洋牧場(chǎng)海域水質(zhì)、海流等狀況?？傮w上，我國海洋牧場(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)多是在特定海域進(jìn)行試驗(yàn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較少。

2?我國海洋牧場(chǎng)技術(shù)面臨的問題

2.1?研究基礎(chǔ)薄弱

海洋牧場(chǎng)的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及海洋物理、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)、海洋生物及建筑工程等學(xué)科[14]。目前，我國對(duì)人工魚礁材料選擇、礁體設(shè)計(jì)及其最佳配置、魚礁投放技術(shù)、海洋牧場(chǎng)效果評(píng)估和監(jiān)測(cè)等方面開展了一些研究，但缺乏系統(tǒng)的研究，海洋牧場(chǎng)基礎(chǔ)研究進(jìn)度滯后于建設(shè)速度。同時(shí)，海洋牧場(chǎng)配套技術(shù)、環(huán)境優(yōu)化技術(shù)研究的力度尚有不足，海水苗種培育、海底構(gòu)造結(jié)構(gòu)、海灣環(huán)境系統(tǒng)、魚類和魚群行為洄游觀測(cè)等方面的研究更需加強(qiáng)。另外，當(dāng)前我國海洋牧場(chǎng)建設(shè)科研投入不夠，從事海洋牧場(chǎng)研究的機(jī)構(gòu)嚴(yán)重不足，各大高校對(duì)海洋牧場(chǎng)的專業(yè)人才培養(yǎng)力度不夠，沒有建立多層次的人才培養(yǎng)和引進(jìn)機(jī)制，海洋牧場(chǎng)相關(guān)人才數(shù)量及科研創(chuàng)新能力尚不能滿足我國快速發(fā)展海洋牧場(chǎng)建設(shè)的需求[89]。

2.2?科技水平落后

我國海洋牧場(chǎng)技術(shù)開發(fā)水平基本上處于初期探索階段，在高科技技術(shù)應(yīng)用方面缺乏足夠的研究，雖然在生物增殖以及工程材料的開發(fā)上取得了一些關(guān)鍵技術(shù)的突破，但生態(tài)調(diào)控、物種馴化控制等領(lǐng)域尚未開展深入研究，現(xiàn)有技術(shù)未形成體系，難以有效支撐我國大規(guī)模海洋牧場(chǎng)建設(shè)、管理和開發(fā)利用。此外，現(xiàn)有的技術(shù)多為考慮個(gè)別品種的增殖效益，對(duì)于增殖品種的可持續(xù)發(fā)展、海域水生生物多樣性的保護(hù)、海域的總生態(tài)容量、海域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面則考慮較少。在具體做法上缺乏總體觀念和系統(tǒng)的開發(fā)思維，實(shí)施上缺乏層次部署，技術(shù)上缺乏系統(tǒng)性、針對(duì)性研究和技術(shù)開發(fā)。

2.3?支撐發(fā)展不足

海洋牧場(chǎng)建設(shè)之前，需要對(duì)擬建設(shè)的海域充分的了解，為了避免建設(shè)海洋牧場(chǎng)中的盲目性、隨意性、片面性，在大量的實(shí)踐及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，面對(duì)不同的海域，針對(duì)其特有的環(huán)境、地形、人文特征，建立不同的技術(shù)體系，只有將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，海洋牧場(chǎng)的建設(shè)才能邁向現(xiàn)代化[90]。標(biāo)準(zhǔn)化方面，我國尚未形成統(tǒng)一的科學(xué)、細(xì)致、全面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。一旦缺乏標(biāo)準(zhǔn)，海洋牧場(chǎng)的生態(tài)效應(yīng)將會(huì)被弱化，人工魚礁的選材及增殖物種的放流將片面追求經(jīng)濟(jì)效益，很難從根本上起到增殖和可持續(xù)發(fā)展的需求。同時(shí)，由于產(chǎn)學(xué)研合作層次較低，使得許多研究者對(duì)最新科研成果沒有進(jìn)行科研成果后期的研究和轉(zhuǎn)化，加之對(duì)科技成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)不夠重視，使得許多科研成果無法在海洋牧場(chǎng)建設(shè)上得到有效的推廣利用。

3?海洋牧場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前海洋牧場(chǎng)已成為引領(lǐng)低碳潮流的海洋生物資源可持續(xù)發(fā)展利用的重要載體。海洋牧場(chǎng)建設(shè)也已成為世界發(fā)達(dá)國家發(fā)展?jié)O業(yè)、保護(hù)資源的主攻方向之一。我國擁有眾多自然條件優(yōu)良、適宜建設(shè)海洋牧場(chǎng)的港灣，但海洋牧場(chǎng)的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要多學(xué)科技術(shù)融合和政府、企業(yè)、漁民的參與。未來的海洋牧場(chǎng)技術(shù)在學(xué)習(xí)借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合我國實(shí)際情況，需要在以下幾方面加強(qiáng)技術(shù)研究：完善海洋牧場(chǎng)建設(shè)和管理的技術(shù)支撐體系，加強(qiáng)對(duì)海洋牧場(chǎng)布局、規(guī)模、礁體設(shè)計(jì)、投放施工、開發(fā)利用等進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究，對(duì)自然港灣進(jìn)行全面調(diào)查，對(duì)適宜建設(shè)海洋牧場(chǎng)的海區(qū)進(jìn)行初步規(guī)劃，加強(qiáng)對(duì)原始海洋環(huán)境的保護(hù)，對(duì)海洋牧場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵與共性技術(shù)難題開展聯(lián)合攻關(guān)，大力推廣實(shí)用技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，建立經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益評(píng)估機(jī)制，及時(shí)對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境、資源狀況進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，全面總結(jié)、科學(xué)評(píng)估、綜合分析取得的效果。

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