复合生态系统耦合视域下生态化海水养殖综合体系构建研究

李义军 郭体环 王永山 蔡晶晶

(海南省昌江南疆生物技术有限公司，海南 三亚 572700)

改革开放以来，我国经济得到巨大的发展机遇，人们生活水平不断提升，对于富含优质蛋白的海产品的需求量日益升高[1]。海洋渔业不断发展，成为我国水产品的重要供应方，近些年由于海水养殖密度与发展规模增大，水产养殖中暴露了许多问题，如养殖规模过于庞大，水产生物与微生物无法快速代谢掉水中的排泄物与饵料等残渣，这些成分在水体中积累后污染了水体，其中的营养成分氮和磷含量与日俱增，使水体富营养化，暴发赤潮和水华等现象[2]。与此同时，海水养殖的密度过大也会超过海洋本身的生态容量，严重干扰了海洋环境的正常循环，很容易引发鱼病，破坏生态系统的平衡，最终使得海产品出现质量问题，危及人类自身的生命安全[3]。鉴于此，本文研究了大量资料，总结了符合生态系统下的海水养殖的特点，在此基础上提出构建海水养殖综合体系，利用多营养层综合养殖体系，缓解海水养殖带来的环境压力，以期能够显著提升生态和经济效益。

1 文献研究

从政策层面而言，针对当前的海水养殖情况，国家积极出台了相关的法律法规，指引海水养殖产业朝着经济与环境协调发展的道路前进，督促水产养殖业不仅需要关注经济效益的增加，还要关心生态效益的可持续发展。1999年，我国出台了《中华人民共和国海洋环境保护法》，旨在鼓励广大养殖户发展生态化、可持续化的渔业，保障好赖以生存的海洋环境。2015年，我国提出“农业供给侧结构性改革”，将保护自然环境和提升产品质量放在了同等重要的位置[4]。2017年，发布《全国渔业发展的第十三个五年规划》，提出要“坚持生态优先，推进绿色发展”的海水养殖理念。近几年，我国开始倡导“增殖放流”，即以人工放养水体幼苗的方式保障水体生态物种的丰富度，这些政策都为海洋渔业的发展和转型指明了方向。

从生态环境问题研究而言，鱼类和虾类等都属于投饵性生物，这类养殖中对于环境的污染主要来源于饵料的投放，未被鱼类吸收利用的饵料会分解出大量氮和磷等营养物质，鱼类粪便等排泄物的沉淀也会造成水体污染[5]。徐军、丁昌华等分析我国水产养殖业对生态环境造成的问题,认为主要原因在于水产养殖户对养殖活动缺乏理论性的指导，对于生态问题的严重性缺乏深刻认识，需进一步扩大水产养殖的理论学习和技术培训范围。为了保障当前水产养殖业的健康稳定发展，水产养殖业需要建立具有可行性的环境智能检测机制，用来检测养殖环境的优劣，帮助养殖业者选择合适的养殖模式和方式，发展多种养殖并存的养殖体系，推进新型养殖模式，实现经济与环境的双向优化[6]。

2 我国水产养殖业存在的问题

2.1 饲料污染

水产养殖中，饲料作为水产动物生长和发育的必需品，需要在水体环境中不断被投放，然而不合理和不科学的投喂不仅会造成饲料的浪费，还会对养殖区域的水体环境带来极大的破坏，且造成的恶劣后果难以轻易修复[7]。我国的水产养殖绝大多数都采用生鲜饲料，生鲜饲料的营养价值十分丰富，而且采购的价格低廉，受到广大养殖户的青睐。但是生鲜饲料投放进水中后，其稳定性极差，很快会在水中分散和融化，很大一部分的生鲜饲料实际上没有被利用，而是残留在水中，利用效率仅有20%～30%，留在水中的饲料以及水产动物排泄的粪便等一直沉积在水中，对水资源造成了严重污染[8]。

2.2 养殖废水污染

一直以来，我国水产养殖模式倾向于开放式的养殖模式，养殖鱼类后产生的废水中残留有大量的饵料、渔药以及水产动物的排泄物等，这些成分中含有大量的氮和磷等元素，继而导致水体富营养化，养殖废水的大量排放使得这些物质迅速进入周边环境中，对周边环境和自然生态系统造成了严重污染[9]。相关部门未制定相应的排放标准管理养殖废水的排放，并且我国的立法工作还未对养殖业的废水排放制定相关法律法规，用来处罚废水排放造成的污染，因此，很多养殖者为降低养殖成本，对于养殖产生的废水没有做到净化和处理后排放，而是直接排放到周遭环境中。长此以往，海洋环境日益恶化，水质污染严重，已经引发了很多生态问题[10]。

2.3 养殖者生态保护意识薄弱，专业素质低

水产养殖业的污染问题，根源是养殖者对环境保护的意识较为薄弱。我国对于基层水产养殖者缺少相应的环保教育以及养殖技术和能力的培训，导致养殖者无法了解和认可国家制定的相应环保政策以及法律法规。目前，我国水产养殖中对于生态性问题的重视程度还远远不够，主要表现在渔民大量使用生鲜饲料、投放违禁药物、养殖废水的肆意排放等对于行业标准的漠视行为[11]。归根结底是养殖者过分追求短期利益，忽视了水产养殖的可持续性发展，对于赖以生存的自然生态环境的保护意识不够，自身的素质良莠不齐。

3 生态化海水养殖综合体系的构建

海水养殖综合体系是指在人类活动的干预下，采取一定的技术手段，构建更加全面的海洋生态服务功能的一种特殊体系。海水养殖生态系统与海洋自然资源息息相关，同时也受到人类的调节，具有一定的波动性[12]。海水养殖生态系统的雏形如图1所示，任何生态系统都包含2部分，即环境与生命，因此该生态系统是由生物资源和海水养殖资源共同构成的。本文构建3种不同的养殖体系，理论上能够解决饲料污染以及废水污染的问题，设计的模型体系也为养殖者提供了新的思路和技术指导，具体内容如下。

图1 海水养殖生态系统的构成

3.1 鲍-参-海带海水综合养殖体系

在浅海区域，本研究构建了鲍-参-海带为主要养殖类型的筏式综合养殖模式。鲍和大型藻类属于我国浅海区养殖的重要渔业产物，而鲍的生物沉积以及藻类产生的碎屑会逐渐聚集在海底，这原本是造成养殖区域海水污染的重要原因[13]。如图2所示，鲍、刺参、海带3种海产作物形成的海水综合养殖体系不仅增加了养殖者的经济效益，还能够清除海水中的碳、氮、磷等导致水体富营养化的物质。由图3的碳循环流程图可知，养殖者收获的鲍，从食物中摄取到的碳，一部分转化为自身的软组织发育，一部分以粪便的形式沉积到了海底，还有一小部分因为呼吸作用以及钙化后再次回归自然与水体。而鲍产生的排泄物沉积到海底，其中的碳一小部分被藻类吸收利用，更多的被刺参作为食物吸收利用，刺参将其中大部分碳同化进身体后，小部分随着粪便沉积海底，鲍与刺参呼吸和钙化产生的碳以CO2的形式被海带等藻类作为光合作用的反应物吸收。

图2 鲍-参-海带的海水综合养殖体系

图3 鲍-参-海带的海水综合养殖体系中碳循环流程图

3.2 鱼-贝-藻海水综合养殖体系

如图4所示，同样在浅海区域构建了鱼-贝-藻综合养殖模式，在该体系中，藻类可以吸收并转化掉鱼和贝类等养殖动物产生的排泄物，吸收其中的无机盐和碳，藻类的光合作用还能为鱼、贝提供呼吸作用所需的溶解氧。而双壳贝类作为滤食性生物，能够吸收鱼类产生的粪便、残饵以及浮游植物在水中遗留的颗粒物，作为自身的食物来源。在藻类的选择上，冬春季节可以选择海带，而夏秋两季则可以选择龙须菜，保障一年四季该生态系统的物种平衡，藻类可以将鱼类排泄物、残饵、死亡的水产动物体等分解出来的氮作为植物生长所需的氮肥吸收掉，解决了水体中氮过量造成的水体富营养化问题。贝类在水中摄食可以获取很多鱼类养殖参数的饵料碎屑以及鱼粪便等，使水体中的有机物成分减少，净化了水环境。由鱼、贝类、藻构成的海水综合养殖模式能够最大程度地清洁水体环境，还能够为养殖者创造更大的经济效益。

图4 鱼-贝-藻海水综合养殖体系

3.3 大叶藻海区底播海水综合养殖体系

在水体温度适宜的岩礁、沙石地质的海底，存在着大面积的大叶藻泥沙和岩石混合的地带，在这种海域，可以设计底播养殖体系。在该系统中，大叶藻可以作为海胆和鲍等水产动物的食物来源，而海底的浮游生物和底栖生物也可以借助大叶藻形成的隐蔽空间生存发育。海参等可以将鲍和贝类等排泄的粪便同化利用，除了这一食物来源，海参还可以摄取自然产生的有机沉淀物，而养殖动物产生的所有氮元素形成的氨盐均能够被大叶藻作为养料吸收利用。水中的浮游植物是贝类的食物来源，大叶藻与浮游植物的光合作用又能够为该生态系统中的动物提供溶解氧。在大叶藻密集的海床上，可以广泛引进底播养殖体系，将大叶藻的幼苗与种子散播在海水中，待大叶藻萌发后，再投入养殖动物，构建海水综合养殖体系，保护海域生态环境的同时，还为海洋底生物创造了赖以生存的栖息地，吸引了海参、鲍等珍贵的海产品在该海域增殖，而海域周围产生的贝类和海胆等海产品也能够产生额外的经济效益。

4 结语

随着生态时代的来临，低碳环保养殖已经成为水产养殖领域的必经之路，要实现养殖业的可持续发展，在不对生态环境产生危害的同时获得较大的经济效益，就必须要协调好经济发展与环境保护之间的关系。本文基于前人的文献研究，结合当前海水养殖中存在的问题，并从生态系统耦合中得到启发，构建3种生态化海水综合养殖体系，旨在为海水养殖提供更多的理论研究，提升水产养殖的经济效益，实现海水养殖的生态化、环保化、绿色化发展。