復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合視域下生態(tài)化海水養(yǎng)殖綜合體系構(gòu)建研究

李義軍 郭體環(huán) 王永山 蔡晶晶

(海南省昌江南疆生物技術(shù)有限公司，海南 三亞 572700)

改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)得到巨大的發(fā)展機(jī)遇，人們生活水平不斷提升，對于富含優(yōu)質(zhì)蛋白的海產(chǎn)品的需求量日益升高[1]。海洋漁業(yè)不斷發(fā)展，成為我國水產(chǎn)品的重要供應(yīng)方，近些年由于海水養(yǎng)殖密度與發(fā)展規(guī)模增大，水產(chǎn)養(yǎng)殖中暴露了許多問題，如養(yǎng)殖規(guī)模過于龐大，水產(chǎn)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(yǎng)成分氮和磷含量與日俱增，使水體富營養(yǎng)化，暴發(fā)赤潮和水華等現(xiàn)象[2]。與此同時，海水養(yǎng)殖的密度過大也會超過海洋本身的生態(tài)容量，嚴(yán)重干擾了海洋環(huán)境的正常循環(huán)，很容易引發(fā)魚病，破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，最終使得海產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)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(jié)了符合生態(tài)系統(tǒng)下的海水養(yǎng)殖的特點，在此基礎(chǔ)上提出構(gòu)建海水養(yǎng)殖綜合體系，利用多營養(yǎng)層綜合養(yǎng)殖體系，緩解海水養(yǎng)殖帶來的環(huán)境壓力，以期能夠顯著提升生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 文獻(xiàn)研究

從政策層面而言，針對當(dāng)前的海水養(yǎng)殖情況，國家積極出臺了相關(guān)的法律法規(guī)，指引海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)朝著經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的道路前進(jìn)，督促水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不僅需要關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益的增加，還要關(guān)心生態(tài)效益的可持續(xù)發(fā)展。1999年，我國出臺了《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》，旨在鼓勵廣大養(yǎng)殖戶發(fā)展生態(tài)化、可持續(xù)化的漁業(yè)，保障好賴以生存的海洋環(huán)境。2015年，我國提出“農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”，將保護(hù)自然環(huán)境和提升產(chǎn)品質(zhì)量放在了同等重要的位置[4]。2017年，發(fā)布《全國漁業(yè)發(fā)展的第十三個五年規(guī)劃》，提出要“堅持生態(tài)優(yōu)先，推進(jìn)綠色發(fā)展”的海水養(yǎng)殖理念。近幾年，我國開始倡導(dǎo)“增殖放流”，即以人工放養(yǎng)水體幼苗的方式保障水體生態(tài)物種的豐富度，這些政策都為海洋漁業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型指明了方向。

從生態(tài)環(huán)境問題研究而言，魚類和蝦類等都屬于投餌性生物，這類養(yǎng)殖中對于環(huán)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(yǎng)物質(zhì)，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(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對生態(tài)環(huán)境造成的問題,認(rèn)為主要原因在于水產(chǎn)養(yǎng)殖戶對養(yǎng)殖活動缺乏理論性的指導(dǎo)，對于生態(tài)問題的嚴(yán)重性缺乏深刻認(rèn)識，需進(jìn)一步擴(kuò)大水產(chǎn)養(yǎng)殖的理論學(xué)習(xí)和技術(shù)培訓(xùn)范圍。為了保障當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)需要建立具有可行性的環(huán)境智能檢測機(jī)制，用來檢測養(yǎng)殖環(huán)境的優(yōu)劣，幫助養(yǎng)殖業(yè)者選擇合適的養(yǎng)殖模式和方式，發(fā)展多種養(yǎng)殖并存的養(yǎng)殖體系，推進(jìn)新型養(yǎng)殖模式，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙向優(yōu)化[6]。

2 我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)存在的問題

2.1 飼料污染

水產(chǎn)養(yǎng)殖中，飼料作為水產(chǎn)動物生長和發(fā)育的必需品，需要在水體環(huán)境中不斷被投放，然而不合理和不科學(xué)的投喂不僅會造成飼料的浪費(fèi)，還會對養(yǎng)殖區(qū)域的水體環(huán)境帶來極大的破壞，且造成的惡劣后果難以輕易修復(fù)[7]。我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖絕大多數(shù)都采用生鮮飼料，生鮮飼料的營養(yǎng)價值十分豐富，而且采購的價格低廉，受到廣大養(yǎng)殖戶的青睞。但是生鮮飼料投放進(jìn)水中后，其穩(wěn)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(chǎn)動物排泄的糞便等一直沉積在水中，對水資源造成了嚴(yán)重污染[8]。

2.2 養(yǎng)殖廢水污染

一直以來，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖模式傾向于開放式的養(yǎng)殖模式，養(yǎng)殖魚類后產(chǎn)生的廢水中殘留有大量的餌料、漁藥以及水產(chǎn)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(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，養(yǎng)殖廢水的大量排放使得這些物質(zhì)迅速進(jìn)入周邊環(huán)境中，對周邊環(huán)境和自然生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重污染[9]。相關(guān)部門未制定相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)管理養(yǎng)殖廢水的排放，并且我國的立法工作還未對養(yǎng)殖業(yè)的廢水排放制定相關(guān)法律法規(guī)，用來處罰廢水排放造成的污染，因此，很多養(yǎng)殖者為降低養(yǎng)殖成本，對于養(yǎng)殖產(chǎn)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(huán)境中。長此以往，海洋環(huán)境日益惡化，水質(zhì)污染嚴(yán)重，已經(jīng)引發(fā)了很多生態(tài)問題[10]。

2.3 養(yǎng)殖者生態(tài)保護(hù)意識薄弱，專業(yè)素質(zhì)低

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的污染問題，根源是養(yǎng)殖者對環(huán)境保護(hù)的意識較為薄弱。我國對于基層水產(chǎn)養(yǎng)殖者缺少相應(yīng)的環(huán)保教育以及養(yǎng)殖技術(shù)和能力的培訓(xùn)，導(dǎo)致養(yǎng)殖者無法了解和認(rèn)可國家制定的相應(yīng)環(huán)保政策以及法律法規(guī)。目前，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖中對于生態(tài)性問題的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，主要表現(xiàn)在漁民大量使用生鮮飼料、投放違禁藥物、養(yǎng)殖廢水的肆意排放等對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的漠視行為[11]。歸根結(jié)底是養(yǎng)殖者過分追求短期利益，忽視了水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)性發(fā)展，對于賴以生存的自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識不夠，自身的素質(zhì)良莠不齊。

3 生態(tài)化海水養(yǎng)殖綜合體系的構(gòu)建

海水養(yǎng)殖綜合體系是指在人類活動的干預(yù)下，采取一定的技術(shù)手段，構(gòu)建更加全面的海洋生態(tài)服務(wù)功能的一種特殊體系。海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)與海洋自然資源息息相關(guān)，同時也受到人類的調(diào)節(jié)，具有一定的波動性[12]。海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的雛形如圖1所示，任何生態(tài)系統(tǒng)都包含2部分，即環(huán)境與生命，因此該生態(tài)系統(tǒng)是由生物資源和海水養(yǎng)殖資源共同構(gòu)成的。本文構(gòu)建3種不同的養(yǎng)殖體系，理論上能夠解決飼料污染以及廢水污染的問題，設(shè)計的模型體系也為養(yǎng)殖者提供了新的思路和技術(shù)指導(dǎo)，具體內(nèi)容如下。

圖1 海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 鮑-參-海帶海水綜合養(yǎng)殖體系

在淺海區(qū)域，本研究構(gòu)建了鮑-參-海帶為主要養(yǎng)殖類型的筏式綜合養(yǎng)殖模式。鮑和大型藻類屬于我國淺海區(qū)養(yǎng)殖的重要漁業(yè)產(chǎn)物，而鮑的生物沉積以及藻類產(chǎn)生的碎屑會逐漸聚集在海底，這原本是造成養(yǎng)殖區(qū)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(chǎn)作物形成的海水綜合養(yǎng)殖體系不僅增加了養(yǎng)殖者的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠清除海水中的碳、氮、磷等導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的物質(zhì)。由圖3的碳循環(huán)流程圖可知，養(yǎng)殖者收獲的鮑，從食物中攝取到的碳，一部分轉(zhuǎn)化為自身的軟組織發(fā)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(chǎn)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(jìn)身體后，小部分隨著糞便沉積海底，鮑與刺參呼吸和鈣化產(chǎn)生的碳以CO2的形式被海帶等藻類作為光合作用的反應(yīng)物吸收。

圖2 鮑-參-海帶的海水綜合養(yǎng)殖體系

圖3 鮑-參-海帶的海水綜合養(yǎng)殖體系中碳循環(huán)流程圖

3.2 魚-貝-藻海水綜合養(yǎng)殖體系

如圖4所示，同樣在淺海區(qū)域構(gòu)建了魚-貝-藻綜合養(yǎng)殖模式，在該體系中，藻類可以吸收并轉(zhuǎn)化掉魚和貝類等養(yǎng)殖動物產(chǎn)生的排泄物，吸收其中的無機(jī)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(chǎn)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(jié)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(tài)系統(tǒng)的物種平衡，藻類可以將魚類排泄物、殘餌、死亡的水產(chǎn)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(yǎng)化問題。貝類在水中攝食可以獲取很多魚類養(yǎng)殖參數(shù)的餌料碎屑以及魚糞便等，使水體中的有機(jī)物成分減少，凈化了水環(huán)境。由魚、貝類、藻構(gòu)成的海水綜合養(yǎng)殖模式能夠最大程度地清潔水體環(huán)境，還能夠為養(yǎng)殖者創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 魚-貝-藻海水綜合養(yǎng)殖體系

3.3 大葉藻海區(qū)底播海水綜合養(yǎng)殖體系

在水體溫度適宜的巖礁、沙石地質(zhì)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(shè)計底播養(yǎng)殖體系。在該系統(tǒng)中，大葉藻可以作為海膽和鮑等水產(chǎn)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(fā)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(chǎn)生的有機(jī)沉淀物，而養(yǎng)殖動物產(chǎn)生的所有氮元素形成的氨鹽均能夠被大葉藻作為養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)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(jìn)底播養(yǎng)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(fā)后，再投入養(yǎng)殖動物，構(gòu)建海水綜合養(yǎng)殖體系，保護(hù)海域生態(tài)環(huán)境的同時，還為海洋底生物創(chuàng)造了賴以生存的棲息地，吸引了海參、鮑等珍貴的海產(chǎn)品在該海域增殖，而海域周圍產(chǎn)生的貝類和海膽等海產(chǎn)品也能夠產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

隨著生態(tài)時代的來臨，低碳環(huán)保養(yǎng)殖已經(jīng)成為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域的必經(jīng)之路，要實現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在不對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害的同時獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，就必須要協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。本文基于前人的文獻(xiàn)研究，結(jié)合當(dāng)前海水養(yǎng)殖中存在的問題，并從生態(tài)系統(tǒng)耦合中得到啟發(fā)，構(gòu)建3種生態(tài)化海水綜合養(yǎng)殖體系，旨在為海水養(yǎng)殖提供更多的理論研究，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)海水養(yǎng)殖的生態(tài)化、環(huán)?；⒕G色化發(fā)展。