滩涂生态牧场构建与展望＊

■ 王清 朱效鹏 赵建民

1.中国科学院烟台海岸带研究所海岸带生物资源高效利用研究与发展中心 烟台 264003

2.中国科学院烟台海岸带研究所牟平海岸带环境综合试验站 烟台 264003

0 引言

滩涂是位于陆地与海洋交汇处的湿地生态系统，蕴含丰富的海洋资源，具有缓解海浪对近岸的侵蚀、稳定底质、净化水质以及保护生物多样性等功能[1]。我国海洋行政管理部门将滩涂定义为平均高潮线以下低潮线以上的海域。我国滩涂分布广泛，北起辽宁南至海南、广西等地的大陆海岸线均有分布，呈现成片连接的特点。我国滩涂总面积约为217.04万hm2，主要分为泥滩、岩滩、沙滩和生物滩4种基本类型，其中泥滩所占面积最大，约占我国滩涂总面积的80%[2]。我国两个重要的滩涂分布区包括：江苏省沿海滩涂，面积约占全国滩涂总面积的25%；环渤海滩涂，约占全国滩涂总面积的1/3[3]。

滩涂作为最早被开发和利用的海洋国土资源，利用类型齐全，主要开发方式包括：农业种植、水产养殖等农业用地；沿海防护、生态旅游、自然保护区建设等生态用地；港区建设、造船厂等工业用地；以及城乡建设、交通管道运输等基础建设用地[4]。目前，建设码头、临港工业区等非农业用地面积逐渐增加，沿海区域用地矛盾日益加剧，填海造地侵占了大量滩涂面积。与上世纪50年代相比，围填海等工程致使红树林、珊瑚礁等海洋典型生态系统面积减少60%以上，海草床生态系统面临消失的危机[5]。

目前，滩涂养殖是滩涂开发主要利用类型，也是我国水产养殖最为重要的组成部分之一，仅次于海上养殖。2018年我国滩涂养殖产量高达622.8 万吨，占我国海水养殖总产量的30.7%，与2017年相比增加3.1 万吨。2018年我国滩涂养殖面积约为60万公顷，占我国海水养殖总面积的29.2%，与2017年相比减少6万余公顷[6]。由此可见，我国滩涂养殖产量虽然有所增加，但养殖面积已开始逐渐减少。贝类是我国滩涂养殖的主要组成生物，在我国海洋滩涂养殖中占有很大比例。在现行大规模滩涂贝类养殖过程中，贝类排泄出的代谢废物以及食物残饵会导致水体中氮、磷等浓度增高，造成水体富营养化，增加贝类死亡的风险。宗虎民等[7]研究发现虽然养殖污染物产出量总体小于陆源排放，但氮、磷等产出量已占有较大比例，海水养殖自身污染已成为近岸主要污染源之一。海洋中的污染物还会通过不同方式进入沉积物中，导致底质环境的改变，进而影响底栖生物的群落组成和结构[8]。现有的滩涂养殖总体而言技术和模式较为落后，在养殖容量、病害防控等方面研究滞后，对近岸海域生态环境带来了很多负面影响，亟待转变发展模式[8]。近年来，随着我国海洋环保工作的加强，相关部门开始对不合理的滩涂养殖方式进行整改，从而实现滩涂生物资源的合理保护与开发。

表1 滩涂生态牧场构建内容

1 滩涂生态牧场建设内容与发展现状

近年来，为改善我国近海生物资源衰退和养殖自身污染的现状，海洋牧场逐渐成为一种新的发展方向。海洋牧场是基于海洋生态学原理和现代海洋工程技术，充分利用自然生产力，在特定海域科学培育和管理渔业资源而形成的人工渔场[9]。发展现代化海洋牧场，是修复海洋生态环境、养护水生生物资源、拓展海洋渔业发展新空间的有效途径，也是促进海洋渔业转型升级和可持续发展的重要举措。我国海洋牧场建设起始于20世纪70年代末，主要以人工鱼礁建设和增殖放流技术为主，恢复目标种以鱼类和刺参、鲍等海珍品为主，仅在部分海域实施了藻礁构建与藻类资源修复[10]。然而，目前我国海洋牧场的建设区域主要集中在水深相对较深的内湾海域，缺乏对广大浅海滩涂海域的利用，因此亟需拓展海洋牧场发展空间，开展滩涂海洋牧场建设。

构建滩涂生态牧场，关键在于根据生态学原理，使用各种工程技术手段，保护和增殖滩涂生物资源，从而实现生物资源的可持续利用。滩涂生态牧场前期通过人工保护和苗种放流等手段恢复生物种群，并能维持种群补充，在此基础上对资源生物进行合理采收，实现生物资源的可持续利用。滩涂生态牧场与传统滩涂渔业和养殖业的区别在于前者更侧重于保护和养护，在兼顾生态保护的基础上实现经济效益；后者更侧重于采捕和养殖，以获取经济效益为主。根据我国滩涂空间分布特征和生态系统类型，滩涂生态农牧场主要分为以下四种类型：滩涂贝类型、牡蛎礁、海草床和红树林。前两种类型主要兼顾经济效益，后两种类型主要兼顾生态效益。各种类型滩涂生态牧场构建内容如表1所示。

1.1 滩涂贝类型

我国滩涂养殖的主要类型即为滩涂贝类养殖，不仅历史悠久，而且养殖规模巨大。滩涂贝类养殖主要通过在自然滩涂或池塘投放较高经济价值的贝类苗种，辅以各种饵料培育技术，使贝类在短时间内大量增殖，从而获取经济效益（图1）。目前，我国用于增养殖的主要品种包括菲律宾蛤仔、文蛤、青蛤、泥蚶、缢蛏、泥螺和西施舌等[10]。构建滩涂贝类生态牧场，在于因地制宜，合理利用当地的贝类资源，辅以人工苗种投放恢复贝类种群，使种群恢复至自我维持状态，从而实现滩涂贝类资源的保护和增殖。与传统滩涂贝类养殖业相比，滩涂生态牧场的经济效益短期可能会有所下降，但其长远的经济效益和生态效益潜力巨大。

在进行牧场构建时，考虑将不同生态习性的滤食性贝类、螺类和沙蚕等滩涂生物同时进行恢复；可扩大滩涂的利用空间，完善生态系统中各个营养级，促进生态系统统中的物质循环和能量流动，避免出现单一品种大规模养殖所带来的环境污染问题。同时，兼顾投放苗种密度，采用轮放、轮捕等方式对经济动物进行管理和收获，有效保障滩涂生态牧场的产量和产品质量。目前，我国已在滩涂贝类型生态牧场建设取得了一定的进展，已在山东东营和日照等海域已建成了数个滩涂生态牧场。

图1 滩涂贝类苗种与底播增殖（摄影：王清）

1.2 牡蛎礁

牡蛎是我国最重要的经济贝类之一，在我国广泛分布。牡蛎礁是由大量牡蛎固着生长所形成的一种生物礁系统，广泛分布于温带河口和滨海区。牡蛎礁不仅为人类提供大量牡蛎食用，也具有净化水质、提供栖息地、促进物质循环与能量流动等生态功能[11]。近100 多年来，由于泥沙冲积和人类过度捕捞等原因，导致全球85%的牡蛎礁生态系统丧失，在大多数海湾和河口地区，牡蛎礁丰度达不到之前的10%[12]。目前，仅在我国长江口、渤海湾等区域现存大规模牡蛎礁[11]。近年来，笔者所在团队也在我国黄河口发现大规模近江牡蛎礁体存在[13]。我国人民自古以来就利用插木桩和石块等方式在滩涂海域增殖牡蛎，这也是一种人工牡蛎礁体，但是大规模应用可能会影响海区的水体交换，而且不易于管理，目前已很少采用。我国北方浅海区域的某些海洋牧场构建过程中大量投石，也可以形成人工牡蛎礁，但适合海区较少且所需经费较大。因此，在合适的滩涂区域开展牡蛎礁构建和修复，是一种较为行之有效的生态牧场构建方式。

构建和修复牡蛎礁，对礁体修复材料的选择至关重要，这些材料对牡蛎幼虫附着、生长与发育以及新礁体的形成起着关键作用。目前，用于牡蛎礁修复的材料不仅包括牡蛎壳，还有混凝土和石灰石等材质[14]。针对不同的底质类型，选取不同的牡蛎物种进行礁体构建。在砂质或粉砂等底质较硬的滩涂区域，通常选择最常见的长牡蛎进行礁体构建，由于自然环境下牡蛎幼虫较多，一般仅需投放礁体即可。而在泥质底为主的河口滩涂中，需要选择适应河口环境的近江牡蛎，易于淤积的石块和水泥构件不适合作为礁体，礁体材料应以天然牡蛎壳为主。由于近江牡蛎野生种群数量大幅减少，可通过室内人工培育技术将其附着于牡蛎壳上，然后将其投入修复海域。目前，我国已有数个海洋牧场在浅海区域成功构建人工牡蛎礁[18]，但在河口滩涂等区域尚未有牡蛎礁构建成功，山东东营黄河口部分海域是近江牡蛎礁修复的绝佳区域。笔者所在团队已在部分海域开展近江牡蛎礁体修复工作（图2），相关研究和实践有待进一步加强。

1.3 海草床

近年来，海草床在近岸生态系统中的重要作用逐渐被世人所认知。海草床生态系统具有净化水质、护堤减灾、提供栖息地和促进营养物质循环等重要功能[16]。海草床水域海洋生物资源丰富，盛产鱼类、贝类和棘皮类等经济动物，因此海草床也是世界许多国家重要的渔场[17]。我国海草床主要分布在南海海域和黄渤海海域[16,18]。20世纪以来，世界范围内的海草床衰退严重，某些海域的海草床甚至已经消失殆尽。国外已有学者开展了海草床恢复的研究工作，常用方法包括：生境恢复法、种子法、草块法、根状茎法等[19]。近年来，国内相关学者已在山东和广西等地的海草退化区开展了修复工程（图3），海草数量有所增加，取得了一定效果[20-21]。在进行海草床型生态牧场建设时，待到海草资源恢复较好时，可在海草床中散播菲律宾蛤仔等埋栖性滩涂贝类以及刺参等沉积食性底栖动物；不但有利于海草床生态系统的健康，还可以兼顾经济效益。

1.4 红树林

图2 东营垦利海域近江牡蛎修复（摄影：刘鲁雷）

图3 烟台芝罘岛附近海域海草床（摄影：王国江）

红树林是指生活在热带和亚热带海湾、河口泥滩上特有的常绿灌木和小乔木群落；具有防风消浪、固岸护堤、净化海水和空气、提供栖息地等重要生态功能[22]。红树林的人工修复是指借助移栽幼林和构建抚育配套设施等人工干预手段，加快已有次生、残败、低矮红树林生长与进展演替的人为活动，包括次生林改造和乡土种替代改造等；还可以在适宜的滩涂上开展红树林重建。河口及和外围有天然红树林屏障的滩涂区域更适于开展红树林修复和营造[23]。目前，我国已在广西、广东和浙江等滩涂区域完成了大量红树林修复工作，但缺乏对对红树林湿地生态系统整体功能的恢复[23-24]。在构建红树林型滩涂生态牧场时，在移栽红树林进行恢复的同时，辅以沉积物翻耕等底栖生境恢复措施，促进底栖生物的恢复。同时，通过苗种放流和生态增殖设施等手段恢复经济动物种群，提高生态牧场经济收入。例如，可以采用沉箱、底播、模拟巢穴等方式，在红树林区域增殖贝类、虾蟹类和底栖鱼类等[23]。

图4 广西北海养虾池塘红树林修复（摄影：赵鹏）

2 滩涂生态牧场关键共性技术

2.1 牧场选址技术

滩涂生态牧场的建设选址极为重要，通常选择在自然条件较好的滩涂区域开展相关建设。根据建设类型，最好选择目标野生生物衰退资源的区域，或者选择历史上曾有相关资源分布的区域作为建设区域。选定建设区域后，开展本底环境调查，包括水文、化学、沉积物质量和生物资源等，在此基础上确定建设方案。建设方案包括滩涂改造、物种选择与配比、密度选择、设施研制、放流或种植方案及后期养护等。

2.2 苗种培育技术

对于目前尚未有人工育苗技术的目标恢复和增殖物种，研发贝类人工育苗和中间培育技术、野生贝类苗种半人工采苗技术、海草种子萌发技术、红树植物种子萌发或扦插育苗技术等，保证滩涂生态牧场的苗种供应。

2.3 牧场环境监测技术

构建基于物联网技术的牧场环境在线监测系统，实现对滩涂牧场海水温度、盐度、溶解氧、叶绿素等环境因子的在线监测。实现对滩涂沉积物中重金属、硫化物和有害微生物等常见有害物质的监测，建立滩涂牧场环境信息数据库。查明目标增殖生物对各种环境因子的耐受性，建立牧场灾害预警机制与应对措施，保障滩涂牧场的安全生产。

3 滩涂生态牧场发展展望

滩涂是一个处于动态变化的海陆过渡地带，其靠近陆地的方向连接着河口盐碱地区域，向海的方向连接着广阔的浅海区域，是我国海洋开发的重要区域。陆地—滩涂—浅海之间具有明显的水文和生态连通性，因此需要从全局的角度出发，充分利用各个系统之间的连通性。为此，杨红生提出了我国近海生物资源开发利用的新模式—海岸带生态农牧场[25]。海岸带生态农牧场是利用现代工程技术，陆海统筹构建盐碱地生态农场、滩涂生态农牧场和海洋生态牧场的海岸带生物资源利用新模式[25]。在滩涂生态牧场的建设过程中，需要不断提高滩涂牧场的机械化和现代化水平，并保持其可持续利用。需要加强以下研究内容。

首先，针对滩涂贝类采收存在劳动强度大、生产效率低等问题，研发贝类采捕机械装置，用于贝类播苗、贝苗和商品贝采捕。采用计算机仿真、设计优化理论分析和实验研究相结合的方法，设计试制滩涂贝类采捕机，开展采捕性能实验并进行优化，从而研制出生态高效的采捕技术与装备。滩涂贝类生产设施与装备的现代化，也是实现我国蓝色农业现代化的重要组成部分。

其次，在滩涂生态牧场构建过程中，查明不同海域滩涂生态牧场食物网结构，建立基于生态模型的海洋牧场生物承载力评估技术。在此基础上预测未来生物量变化，确定不同类群经济生物的最大采捕量，从而构建滩涂生态牧场生物资源可持续利用方案，构建增殖结构合理的生态牧场。