智庫(kù)觀點(diǎn) | 海水養(yǎng)殖：“生態(tài)負(fù)擔(dān)”如何成為“生態(tài)紅利”

藍(lán)林觀海 2020-06-20

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作為人類(lèi)重要的蛋白質(zhì)來(lái)源，海水養(yǎng)殖的水產(chǎn)品在彌補(bǔ)世界糧食產(chǎn)量不足、緩解人口增長(zhǎng)對(duì)食物需求的壓力等方面發(fā)揮了巨大作用，也不可避免地對(duì)海洋環(huán)境造成負(fù)面影響。

近日，自然資源部第二海洋研究所近海生態(tài)研究團(tuán)隊(duì)《關(guān)于養(yǎng)殖海帶對(duì)近海水體調(diào)控作用》的成果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《全環(huán)境科學(xué)》上。該研究指出，海帶養(yǎng)殖對(duì)近海富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)和浮游植物群落有重要調(diào)控作用，可有效減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化和酸化，并顯著增強(qiáng)浮游植物多樣性，因此，海帶可作為海灣生態(tài)修復(fù)的備選工具種。該發(fā)現(xiàn)可服務(wù)于海灣生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管控，指導(dǎo)海水養(yǎng)殖空間規(guī)劃與政策制定。

研究團(tuán)隊(duì)采樣現(xiàn)場(chǎng)。海洋二所提供

海藻貝類(lèi)養(yǎng)殖具有生態(tài)、經(jīng)濟(jì)多重效益，

是“藍(lán)色糧倉(cāng)”的重要內(nèi)容

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)，2016年全球海水養(yǎng)殖提供的魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻等產(chǎn)量已達(dá)2866萬(wàn)噸，價(jià)值674億美元。《2019中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，我國(guó)海水養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量已分別從1980年的13萬(wàn)頃和44萬(wàn)噸增加至2018年的204萬(wàn)頃和2031萬(wàn)噸。

海水養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，人們開(kāi)始關(guān)注其對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。

集約化養(yǎng)殖過(guò)程中，除陸源輸入外，養(yǎng)殖動(dòng)物進(jìn)食后的殘餌及排泄物，是養(yǎng)殖海域的主要污染源。養(yǎng)殖區(qū)自身污染物的大量排放可引起局部海域氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高，造成水質(zhì)惡化。特別是在一些水體交換能力較差、養(yǎng)殖密度較高的半封閉海灣，水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇，形成藻華甚至赤潮，已成為困擾我國(guó)海洋自然資源可持續(xù)利用的“生態(tài)負(fù)擔(dān)”。

大型海藻是海洋中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，生命周期長(zhǎng)、生長(zhǎng)快，能通過(guò)光合作用吸收水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽和二氧化碳，釋放氧氣。大型海藻除與小型藻類(lèi)（浮游植物）形成營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)外，還可產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)對(duì)浮游植物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制效應(yīng)（即“化感作用”）。貝類(lèi)（尤其是濾食性雙殼類(lèi)）則通過(guò)濾食浮游植物、纖毛蟲(chóng)和小型橈足類(lèi)等浮游生物，間接消耗水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和二氧化碳。因此，養(yǎng)殖大型海藻、貝類(lèi)被廣泛推薦用于近海富營(yíng)養(yǎng)化和浮游植物藻華的控制。

我國(guó)大型海藻和海水貝類(lèi)養(yǎng)殖歷史悠久，且品種繁多，是“藍(lán)色糧倉(cāng)”的重要組成部分。例如，海藻養(yǎng)殖品種有海帶、紫菜、裙帶菜、江蘺、羊棲菜和麒麟菜等，貝類(lèi)養(yǎng)殖品種有牡蠣、扇貝、貽貝、鮑、花蛤和螠蟶等，這些均是餐桌上的常見(jiàn)食物。此外，一些大型海藻是醫(yī)藥保健和輕化工的重要原料，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，我國(guó)大型海藻、貝類(lèi)的養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量均居世界首位。然而，人們對(duì)海帶、牡蠣養(yǎng)殖如何調(diào)控自然海域水質(zhì)和浮游植物藻華仍然缺乏足夠了解。

“水下森林”生態(tài)調(diào)控機(jī)理研究，

服務(wù)近海生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管控

海洋二所近海生態(tài)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，海帶、牡蠣養(yǎng)殖對(duì)近海水質(zhì)和浮游植物群落有重要調(diào)控作用，可有效減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化和酸化，形成“碳匯”，顯著增強(qiáng)浮游植物多樣性，改善海洋生態(tài)環(huán)境，是重要的“生態(tài)紅利”。因此，海帶和牡蠣可作為近海生態(tài)修復(fù)的備選工具種。這項(xiàng)研究成果近日發(fā)表在《全環(huán)境科學(xué)》上。該發(fā)現(xiàn)可服務(wù)于近海生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管控，指導(dǎo)海水養(yǎng)殖的空間規(guī)劃與政策制定，促進(jìn)“人海和諧發(fā)展”。

這項(xiàng)研究在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、海洋二所青年英才計(jì)劃、海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)和“長(zhǎng)江口－浙江近海－鄰近東海多學(xué)科長(zhǎng)期觀測(cè)計(jì)劃”等項(xiàng)目的持續(xù)資助下，自2008年起在東海的亞熱帶半封閉海灣象山港開(kāi)展，歷時(shí)8年。研究結(jié)果顯示：海帶收割每年可從象山港水體移除297噸氮和42噸磷，如果扣除長(zhǎng)江徑流對(duì)象山港海域輸入的高營(yíng)養(yǎng)鹽本底，海帶養(yǎng)殖對(duì)該海灣水體富營(yíng)養(yǎng)化的改善作用將更為明顯。

海帶養(yǎng)殖生態(tài)調(diào)控示意圖。制圖：江志兵

養(yǎng)殖海帶和牡蠣及其附生群落形成“水下森林”，提供了眾多小生境，減弱了潮流動(dòng)力，降低了底質(zhì)再懸浮，提高了海水透明度，顯著增強(qiáng)生物多樣性；海帶抑制了有害甲藻的生長(zhǎng)，降低了有害赤潮的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

牡蠣養(yǎng)殖區(qū)的浮游植物及附生在養(yǎng)殖筏架上的大型海藻直接吸收水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽和二氧化碳，而牡蠣及其附生的海綿、海鞘等通過(guò)攝食浮游植物、藻類(lèi)碎屑和其他顆粒物，用于自身組織或殼體生長(zhǎng)，降低了浮游植物生物量、懸浮物濃度和有機(jī)質(zhì)含量，待牡蠣收獲后，其體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和碳將直接移除出水體。

牡蠣在攝食顆粒物后產(chǎn)生大量糞便，通過(guò)生物沉積作用將部分顆粒態(tài)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)埋藏在海底，同時(shí)牡蠣排泄出部分溶解態(tài)的營(yíng)養(yǎng)鹽，再供浮游植物和大型海藻利用，從而間接降低了水體的營(yíng)養(yǎng)鹽含量。通過(guò)上述過(guò)程，海帶、牡蠣養(yǎng)殖可達(dá)到凈化水質(zhì)和控制藻華的目的。

需要注意的是，牡蠣濾食引起了較強(qiáng)的生物沉積作用，容易造成養(yǎng)殖區(qū)底部沉積物的高有機(jī)質(zhì)、高營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。盡管豐富的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)了底棲生物的生長(zhǎng)與繁殖，有利于提高蝦蟹類(lèi)和底棲魚(yú)類(lèi)的漁獲量，但如果有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)高，極可能引起底層環(huán)境缺氧，將嚴(yán)重影響底棲生態(tài)體系的維持與食物產(chǎn)出。因此，需要定期移動(dòng)養(yǎng)殖筏架，避免牡蠣養(yǎng)殖造成的底質(zhì)污染。

此外，考慮到海帶屬于冷水性物種，適宜在水溫較低的冬、春季養(yǎng)殖，因此需要輪養(yǎng)耐高溫的大型海藻，保證全年不同季節(jié)都有大型海藻養(yǎng)殖。有研究估算，我國(guó)的大型海藻養(yǎng)殖每年可吸收7.5萬(wàn)噸氮和0.95萬(wàn)噸磷，極大地降低近海富營(yíng)養(yǎng)化程度及赤潮災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)綜合養(yǎng)殖模式，

是未來(lái)海洋空間高效利用的方向之一

十幾年來(lái)，我國(guó)科研生產(chǎn)人員在理論研究與養(yǎng)殖實(shí)踐中發(fā)展出了高效的健康生態(tài)養(yǎng)殖模式，即多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)綜合養(yǎng)殖模式——通過(guò)搭配不同種類(lèi)養(yǎng)殖生物，利用養(yǎng)殖生物間的食性和生態(tài)習(xí)性實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量的循環(huán)利用。投餌類(lèi)動(dòng)物（魚(yú)類(lèi)等）、濾食性貝類(lèi)（牡蠣等）、大型海藻（海帶等）和沉積食性動(dòng)物（海參等）等不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物組成綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)。系統(tǒng)中一些養(yǎng)殖生物的殘餌和排泄物是另一些養(yǎng)殖生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源。該模式在促進(jìn)養(yǎng)殖產(chǎn)品持續(xù)高產(chǎn)、減輕養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境壓力、提高養(yǎng)殖系統(tǒng)循環(huán)利用效率等方面具有顯著作用，可實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖用?？臻g資源立體化，盡可能最大化地利用海洋空間資源。

目前，較為成熟的多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)綜合養(yǎng)殖模式有貝-藻、魚(yú)-貝-藻和貝-藻-參等。以牡蠣-海帶-海參立體綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)為例，濾食性的牡蠣以海水中的浮游生物和顆粒物為食，其呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳及排泄的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽可供海帶吸收并進(jìn)行光合作用；海帶光合作用產(chǎn)生的氧氣又被牡蠣利用，海帶的碎屑也是牡蠣的食物來(lái)源；沉入海底的海帶碎屑、牡蠣排泄的糞便則是海參的食物；海帶光合作用產(chǎn)生的氧氣可供海參利用，而海參的糞便也會(huì)被微生物降解成氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽供海帶吸收利用。如此，牡蠣、海帶和海參產(chǎn)生了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量流動(dòng)循環(huán)，互惠互利，既提高了單位面積的養(yǎng)殖效益，又減輕了水體富營(yíng)養(yǎng)化污染。

多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)綜合養(yǎng)殖不僅具有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，還具有很大的生態(tài)效益。不僅能提高物質(zhì)和能量利用效率，還能提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。以象山港為例，因海帶、牡蠣養(yǎng)殖區(qū)生境多樣、魚(yú)類(lèi)眾多，不少海釣愛(ài)好者在此垂釣，成為休閑漁業(yè)的組成部分，為養(yǎng)殖創(chuàng)收開(kāi)辟了一條新途徑。

多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)綜合養(yǎng)殖模式已在山東省桑溝灣和浙江省象山港等局部海域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但其輻射范圍和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模仍然較小。這或許與相關(guān)養(yǎng)殖技術(shù)推廣、基礎(chǔ)研究力度不足有關(guān)。科學(xué)利用海洋空間需要不斷提高對(duì)不同類(lèi)型海洋生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知，并在陸海統(tǒng)籌的生態(tài)科學(xué)規(guī)律基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“人海和諧”，讓“藍(lán)色糧倉(cāng)”可持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)海洋生態(tài)系統(tǒng)涵蓋鹽沼、紅樹(shù)林、珊珊礁、海藻/海草、上升流、河口、海灣、淺海和深海等自然生態(tài)系統(tǒng)與淺海增養(yǎng)殖區(qū)、人工魚(yú)礁和海洋牧場(chǎng)等人工生態(tài)系統(tǒng)。人工生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)造和空間布局應(yīng)遵循該空間及毗連海域自然生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，需要關(guān)注過(guò)剩餌料造成的有機(jī)質(zhì)沉積、富營(yíng)養(yǎng)化與營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)失衡，人工藻場(chǎng)、礁場(chǎng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的改造與破壞等問(wèn)題對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。

總之，要用自然科學(xué)規(guī)律指導(dǎo)海洋空間的合理布局，優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)海洋自然資源管理，推進(jìn)海洋生態(tài)文明建設(shè)，讓科技促進(jìn)“生態(tài)負(fù)擔(dān)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧鷳B(tài)紅利”。

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來(lái)自：藍(lán)林觀海 > 《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)》

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