新发展阶段水产养殖的水环境调控模式和技术选择(上)

谢 骏

(中国水产科学研究院珠江水产研究所，广东 广州510380)

鱼作为人类动物蛋白的主要来源之一，约占全球人口动物蛋白摄入量的1/6。水产养殖产量的增加是由于野生鱼捕获量减少，水产养殖需要弥补这部分的减少。此外，全球人口的增加进一步导致了对鱼的需求相应增加。根据SOFIA的数据预测，到2030年，世界鱼的总产量将增至2.4亿吨(FAO，2020)。近年来，水产养殖业已经成为食品生产中增长最快的产业之一。

然而，随着人类对鱼产品需求的增加，对水产养殖发展的基本需求(包括水、土地和其他自然资源)的竞争日益激烈。发展集约化生产是水产养殖的重要选择。水产养殖生产的集约化需要使用更多的投入，尤其是单位面积池塘的饲料投入(Henriksson等，2018)，这导致水产养殖生产系统产生的废物排放迅速增加。

一、中国水产养殖环境面临的处境

根据国务院批准发布的《第二次全国污染源普查公报》的公告，在农业污染源中，第二次全国污染源普查涉及种植业的区县有3 061个，涉及水产养殖业的区县有2 843个，涉及畜禽养殖业的区县有2 981个，入户调查畜禽规模养殖场为37.88万个。2017年农业源水污染物排放量中，化学需氧量为1 067.13万吨，氨氮为21.62万吨，总氮为141.49万吨，总磷为21.20万吨。

从整体情况看，水产养殖排放在整个农业的排放是质量占比最小的板块，化学需氧量占比为6.24%，氨氮占比为10.31%，总氮占比为7.00%，总磷占比为7.59%。

水产养殖排放在整个农业排放的质量占比近年有所变动，其中畜禽养殖业的占比呈现逐年快速下降趋势，主要是全国各地对于养猪业的大幅度治理，加上猪瘟疫情致使养猪业更加集中，从很大层面上带动了养猪废物和整个畜禽排放的资源化利用提升，因此各水产排放地区主要养殖集中区域的压力也逐渐凸显。

二、水产养殖与环境污染

水产养殖是否造成环境污染，这个问题其实需要认真对待。关于这个问题在2019年国务院新闻办公室举行的新闻发布会上，农业农村部于康震副部长就《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》的出台背景、主要内容和工作部署等有关情况进行介绍时有比较好的回答。于康震副部长表示水产养殖不等于水体污染，科学养殖有益环境修复。我国海水养殖中的贝、藻类以及淡水养殖中的鲢鳙鱼等滤食性鱼，都是不投饵型的水产养殖品种，这些养殖品种对环境有着良好的净化修复作用。据测算，2016年仅鲢鳙鱼养殖一项就可以消除水体中的氮约37万吨、磷14万吨。中国工程院的一项研究项目结果显示，海水贝、藻类养殖具有高效的“固碳”作用，我国海水养殖的大型海藻每年可以从海水中移出碳30多万吨，养殖的贝类可以移出碳近90万吨。我国海水贝藻养殖对减少大气二氧化碳的贡献相当于每年造林50万公顷，生态效益显著。

三、水产养殖用水量的基本情况

由于我国水产养殖品种多、模式多，养殖排放的情况相对复杂，不能一概而论，因此需要针对不同模式采用水环境调控和尾水治理方案。在开展此工作之前需要先了解一个问题，就是各种养殖模式的用水情况，即每生产1千克水产品的用水量，只有了解了用水情况，才能较好地开展有针对性的水环境调控、修复和治理工作。

水产养殖用水可分为总量用水(TWU)和消耗性用水。总用水量是生产设施所有流入量(降水量、径流、渗漏流入量和有意增加量)的总和。根据养殖系统的类型，进入设施的一部分水以溢流或有意排放的方式流向下游，可用于其他用途，因此不会被消耗。例如，基本上流入流水式养殖系统的水都被排放，而相反有些池塘却一直没有排放水的情形。消耗性用水是指水产养殖中使用的水，在随后其他地方无法再获得利用。消耗性用水包括水产养殖设施蒸发损失的水，以及水生动物收获时生物量中去除的水。生物量中的水平均约为0.75升/千克，与蒸发损失相比，这是一个微不足道的数量。尽管地下水的抽取不一定会导致消耗性用水，但如果抽取量超过补给量，地下水的抽取可能会导致含水层枯竭。

由于目前池塘养殖还是水产养殖的最主要方式，我们对不同类型的池塘养殖用水量进行分析。池塘总用水量的范围比其他任何养殖系统的用水波动范围都大，这主要与养殖过程中的换水次数、池塘水位下降或收获时干塘排放水等有关。水产养殖动物单位体重的总用水量较小的是不排水的池塘，可以低于2米3/千克，而每天换水20%的海水养虾池塘总用水量最高可达80米3/千克(表1)，半精养类型的池塘养殖总用水量通常在3～10米3/千克。流水养殖鳟鱼的总用水量高达100米3/千克，而循环水养殖系统的总用水量却可降至0.1米3/千克。

用水量大的精养池塘水产产量高，非精养池塘用水量小，产量也低，我们需要同时考虑用水量和精养程度两个指标。

总之，在所有的水产养殖系统中，池塘养殖消耗性使用水量最大，因为它们有很大的表面积，会大量蒸发而消耗水。消耗性用水量最低的是流水养殖和循环水养殖系统，该类养殖系统消耗性用水量通常小于0.1米3/千克。消耗性用水根据地区气候的不同而有差别，池塘一般消耗性用水量为1～5米3/千克。虾池中用于交换的水是从海湾或河口抽取并排放到同一水体中的，因此消耗水为蒸发损失的水。过去，在一些以水交换方式进行养殖的海水虾池中，常将淡水加入海水中以调节盐度。在这种情况下，添加的淡水被消耗性地使用，因为它被排放到海洋环境中，没有其他用途。

表1 不同池塘养殖总用水量

虽然池塘养殖的耗水量相对较大，但根据耗水价值指数(Boydet等，2007)衡量，耗水价值指数显示具有较高的经济价值。耗水价值指数比较了单位面积作物的耗水量和总经济价值。例如，在美国东南部，鲇鱼养殖比灌溉棉花、玉米和大豆需要更多的水，但数量相当于水稻耗水量(50～100厘米/年)，鲇鱼养殖用水的经济价值(约为1.00美元/米3，按消耗用水计)远高于其他作物用水的价值(低于0.10美元/米3)。其他养殖系统的耗水量要少得多，相应的用水经济价值要比池塘高出许多。例如，在跑道中养殖鳟鱼的消耗性水价值指数约为50美元/米3，网箱养殖罗非鱼约为650美元/米3(Boyd等，2007)。

(待 续)