發布時間：2019-04-23所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：網箱養殖生態學是水產養殖生態學的重要分支，是研究網箱養殖生物及養殖活動與養殖水體環境相護作用關系、依據當地環境狀況為養殖設施建設及養殖活動管理提供理論指導的科學。本文簡述了網箱養殖活動的歷史沿革，重點介紹了網箱養殖生態學在養殖水環境
摘要：網箱養殖生態學是水產養殖生態學的重要分支，是研究網箱養殖生物及養殖活動與養殖水體環境相護作用關系、依據當地環境狀況為養殖設施建設及養殖活動管理提供理論指導的科學。本文簡述了網箱養殖活動的歷史沿革，重點介紹了網箱養殖生態學在養殖水環境管理、養殖容量評估和深遠海養殖領域的研究進展。在此基礎上，對網箱養殖生態學的未來研究方向進行了展望，以期為水產養殖活動的相關研究提供參考。
關鍵詞：網箱養殖,生態學,水環境管理,養殖容量,深遠海養殖
中國是水產養殖大國，2016年水產養殖產量已達5142萬t，較2015年增長約4.14%[1]，占世界水產養殖產量的46.62%。中國人均水產品占有量為37.19kg，超過世界人均占有量的一倍，為我國人民提供了約1/3的動物蛋白。以水產養殖為主體的我國水產業在確保中國食物安全、豐富居民菜籃子、改善居民的食品質量等方面都做出了重要貢獻[2]。網箱養殖是進行水產養殖活動的重要形式之一。
我國是一個水資源短缺的國家，人均水資源占有量僅為世界人均水平的1/4。據專家預測，至2030年我國人口接近峰值時，水產品的年產量還需增加約1000萬t以滿足增加的1.6億人口的需求[3]，但從國家水安全戰略考慮，未來30年我國農業用水只能維持零增長或負增長。由于淡水資源短缺的限制，我國的淡水網箱養殖呈逐漸萎縮的趨勢，2016年我國淡水網箱養殖產量約136萬t，較2015年縮減了1.5%。
因此，不占用耕地、不依賴淡水資源消耗的網箱養殖將在水產養殖活動中發揮越來越重要的作用。近年來我國的網箱養殖業的發展也面臨嚴峻的挑戰。布局不合理、養殖密度過大、大量使用鮮雜魚投喂等不合理的養殖管理措施導致的一系列諸如水體富營養化、底質退化、病害頻發等現象層出不窮，嚴重制約了我國水產養殖業的可持續發展[4];我國的網箱養殖活動亟待科學理論體系的指導。網箱養殖生態學應運而生，對該學科的研究旨在為網箱養殖活動的健康可持續發展奠定生態學基礎，助力我國由水產養殖大國向水產養殖強國的轉變。
1網箱養殖活動與網箱養殖生態學
1.1網箱養殖的發展歷史
有關古代網箱養殖的記錄最早見于我國宋代，周密的《癸辛雜識》中記載“至家，用大布兜于廣水中，以竹掛其四角布之，四邊出水面尺余，盡宗魚苗于布兜中。其魚苗時見，風波激動則為陣，順水旋轉游戲焉。養一日、半月，不覺漸大而貨之。”文中的“大布兜”即為密眼網衣，“廣水”就是大水面，將魚苗置于布兜內培養待其長大后出售，實際上就是我國古代網箱培育魚苗的最早記錄。1876年Kopsck在《江西的養魚業》一文中，也記錄了我國九江地區使用密眼網箱養殖魚苗的場景[5]。
然而，我國古代的網箱養殖模式多為季節性暫養，養殖對象也以魚苗為主，未培育至食用規格，與現代網箱養殖模式相比，雖形式相近，但作用不同，其技術傳播范圍亦相當有限，對世界水產業的影響也不盡相同;因此，出現于我國古代長江流域的“網箱養魚苗”活動不能作為現代網箱養殖模式的真正起源。國外學者普遍認為，現代網箱養魚起源于19世紀末的柬埔寨等東南亞國家，后傳往世界各地[6]。
我國于1973年引入現代網箱養殖技術，利用水庫等淡水水體進行鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aris-tichthysnobilis)等魚類網箱養殖試驗，成功利用開闊水域的天然浮游生物餌料將魚體培育至商品規格[7];1970年代中期，我國開始進行海水網箱養魚的嘗試，經多年試點與推廣，至1980年代末，我國東海沿岸地區的開闊水域網箱養殖已具備較大規模[8]。
雖然網箱養殖具備機動性強、見效快的特點，但其容量有限，抗風浪能力弱，僅適用于在水流平緩的水庫、湖泊和近岸地區開展養殖活動。1960年代，日本即開始了科技含量更高的抗風浪深水網箱養殖模式的探索[9]。目前，已有二十余個國家和地區已經開展了深遠海養殖，衍生出全浮式重力網箱、蝶形網箱、全潛式網箱等多種形式，創造了良好的經濟效益[10]。我國自1998年從挪威引進全浮式重力網箱，成為我國深水網箱養殖的開端，并在極短的時間內實現國產化，如今經過30年發展，取得了巨大的成效[11]。
2016年，我國海水網箱養殖產量已達62萬t，較2015年增加4.67%;其中普通網箱養殖產量約50萬t，深水網箱產量約12萬t，分別較2015年增加8.14%與12.83%，顯示出海水網箱養殖尤其是深水網箱養殖的巨大潛力。2017年5月，由挪威設計研發、中船重工武船集團承制世界上首座深海半潛式智能網箱“海洋漁場”竣工，7月交付使用，開啟了深遠海海區進行大規模網箱養殖活動的先河。
我國緊隨其后，2018年5月4日，由我國自主研發的世界最大、我國首座全潛式大型網箱“深藍1號”建成下水，7月2日正式放魚投入使用，標志著我國深遠海養殖產業的發展已達到世界先進水平。
1.2網箱養殖生態學的定義與研究范疇
網箱養殖生態學屬應用生態學范疇，是水產養殖生態學的重要分支，是生態學原理在網箱養殖中的應用，是研究網箱養殖生物及養殖活動與養殖水體環境相護作用關系、依據當地環境狀況為養殖設施建設及養殖活動管理提供理論指導的科學;其研究內容包括網箱養殖水體環境管理、養殖容量評估、深遠海養殖等多個方面。其目標是為網箱養殖活動的健康、可持續發展，即保護養殖區生態環境、合理利用資源和提高經濟效益，奠定生態學基礎。
2網箱養殖生態學在養殖水環境管理中的研究進展
2.1網箱養殖活動對非生物環境的影響
2.1.1水文狀況
網箱養殖多集中于海流流速慢、風浪較小的海灣、近岸等海域，大量的養殖設施對海水的流動形成了顯著的阻礙作用，從而降低了海流的流速，甚至可能對局部區域的海流流向產生影響;水交換速率的降低會導致網箱養殖產生的廢物長期在養殖區及周邊海區滯留，同時養殖活動消耗的溶解氧得不到及時補充，阻礙了養殖活動的可持續發展[12]。
Grant等研究了我國桑溝灣海區養殖活動對當地水文條件的影響，發現由于養殖設施的減流作用，養殖區的流速較非養殖區低54%，養殖活動顯著降低了當地的水交換速率，在進行養殖容量評估時，需充分考慮到流速減緩帶來的影響[13]。網衣的減流也存在有利的一面。在流速較大的海區使用深水網箱養殖的過程中，適當降低流速有利于魚體適應環境，能夠保證養殖對象健康、快速生長[14]。
2.1.2水質狀況
網箱養殖過程中將大量溶解態的氮、磷、碳等生源要素輸入水體，同時養殖生物還將消耗大量氧氣，對養殖區的水質產生影響。
2.1.2.1網箱養殖活動產生的氮元素排放
氮是生物體必須的元素，也是海洋生態系統的限制性元素之一。依據氮元素在水體中的存在形態，可將其分為溶解氮和顆粒氮;依據溶解氮的化學性質，又可分為以氨氮、亞硝氮和硝氮為代表的溶解無機氮和以尿素、游離氨基酸為代表的溶解有機氮;各個形態氮之間可相互轉化。水體中適量的氮輸入有助于提高養殖區的初級生產力和生物多樣性，起到“施肥”的作用;但是水體中過量的溶解無機氮將增加水體富營養化和藻華發生的風險，過量的非離子氨也會對生物產生毒害作用。海水網箱養殖活動被認為是導致近岸水體氮含量上升的重要原因之一。
生物體代謝產生的氨氮和尿素等溶解態廢物以及殘餌和糞便等顆粒態廢物沉降后的再懸浮過程都將大量氮元素輸入水體。網箱養殖的氮排放量和排放形態與養殖種類、餌料的形態、餌料系數等因素密切相關。Pearson等統計分析了歐洲地區大西洋鮭養殖基地的氮排放情況，發現所投餌料中的氮有52%～95%最終進入水體，且這一數值隨餌料系數的降低而降低[15]。
Husa等分析了挪威峽灣地區大西洋鮭養殖活動的氮排放情況后發現，在該地區，每生產1t大西洋鮭，就要向水體中排放11kg溶解無機氮[16]。網箱養殖排出的溶解氮對當地水質造成的影響與網箱養殖的規模、當地海區水文水質狀況等因素息息相關。以大西洋鮭(Salmosalar)網箱養殖區為例，Tlusty等對取自加拿大紐芬蘭省沿岸養殖區與非養殖區的水質進行了監測，發現二者氮營養鹽含量不存在顯著差異[17]。
Sowles等對美國緬因州藍山灣的水質進行了調查，發現由于養殖活動的存在，灣內水體的氮營養鹽含量較灣外有所高，但并未發現灣內水體初級生產力升高的跡象[18];Strain等研究了養殖活動對加拿大芬迪灣水質的影響，發現養殖活動顯著增加了灣內水體的氮營養鹽含量，存在極大的富營養化風險[19]。將網箱養殖活動選址于水交換效率高的海區，養殖過程中產生的廢物將在短時間內被海流沖散、稀釋，對當地水質產生的影響也較小;相反，位于海流速度緩慢的海灣地區的網箱產生的含氮廢物將長時間滯留在灣內，增加水體富營養化和赤潮爆發的風險。
2.1.2.2網箱養殖活動產生的磷元素排放
盡管氮元素是大多數海洋生態系統最重要的限制性元素，在某些熱帶海域，初級生產力存在磷限制和氮磷雙限制的現象;適量磷元素的輸入有助于初級生產力提升，但隨著磷元素的過量輸入，富營養化風險也隨之增加。水域生態系統中，磷以顆粒態及溶解態兩種形式存在，生物體一般只利用溶解態的磷酸鹽。與傳統網箱養殖相比，深遠海網箱養殖在增加魚產量、減輕近海環境壓力和提高深遠海生物多樣性等方面具有無與倫比的優越性：
(1)增加魚產量，保障我國食物安全。依據國家海洋局2002年《中國海洋環境質量公報》：近岸海域外部界限平行向外20海里的海域為近海海域，近海海域外部界限向外一側的全部我國管轄海域為遠海海域。開展深遠海養殖，打破了在近岸、海灣地區開展養殖活動的的空間限制，充分開發了原本難以用于養殖的廣闊的深遠海海區，實現了空間資源的充分利用;在利用深遠海清潔海水產出高品質魚類的同時，也帶動了養殖裝備研發與制造、冷鏈運輸、飼料工業等多個相關產業發展，帶來極佳的經濟效益。
(2)減輕近海的環境壓力。養殖活動的重心由近海向深遠海傾斜，將有效緩解近岸尤其是水交換不暢的海灣地區水體的富營養化現狀;同時緩和了近岸海區養殖活動和航運、觀光旅游等其他用途的矛盾。
(3)向深遠海施肥，有助于深遠海生物多樣性和魚產力的提高。深遠海海域營養要素貧乏，初級生產力低下，多為氮限制或氮磷雙限制。養殖活動產生的殘餌、糞便以及養殖生物的排泄物將大量生源要素輸入水體;在當地海區生態系統的同化能力承受范圍之內的生源要素輸入將起到提高初級生產力的作用，有助于提高海區的生物多樣性和野生魚群數量，增加漁獲產量。
3我國深遠海養殖的研究方向
長期以來，我國的網箱養殖活動多局限于內陸湖泊、河流和近岸水域，多為勞動力密集型生產方式，人員成本高，自動化和智能化程度較低，面對臺風、魚病等突發事件反應被動，生產效率低下。借助包括自動投喂系統、魚群實時監控系統、水文監測系統在內的智能養殖系統實現高度自動化和智能化的管理是規避風險、大幅提高產量的必由之路。深入養殖魚種的生理生態學特征研究，為養殖活動提供理論依據，形成完整的養殖技術規范，實現科學管理，對于深遠海養殖的健康、可持續發展同樣具有現實意義。
4展望
我國是漁業大國，漁業為我國人民提供了1/3的優質蛋白質。以水產養殖為主體的我國水產業在確保我國食物安全、豐富居民菜籃子以及出口創匯等方面具有重要的經濟和社會意義。與此同時，我國也是一個水資源極其短缺的國家。盡管我國農業需要在連續多年豐收的基礎上繼續增產，以滿足2020年對6億t糧食的需求，但從國家水安全戰略考慮，未來30年我國農業用水只能維持零增長或負增長;加之國家堅守18億畝耕地紅線的決心，使我國內陸水域養殖業的發展受到越來越大的資源性制約。
因此，不占用耕地、不依賴大量淡水資源消耗的開闊水域網箱養殖尤其是深遠海養殖是我國未來水產養殖業的大勢所趨。網箱養殖生態學是為網箱養殖活動的健康、可持續發展提供理論基礎和技術支持的一門學科，已在網箱養殖水環境管理、養殖容量評估和深遠海養殖中扮演了重要的角色。我國目前的網箱養殖活動依舊存在集約化程度低、管理規范欠缺、亟待自動化和智能化等問題。深入進行網箱養殖生態學研究，踐行生態文明理念，在保證可持續發展的前提下進一步提高產量和經濟效益，對于助力我國由漁業大國向漁業強國的轉變具有重大推動作用。
參考文獻：
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相關期刊推薦：《中國漁業經濟》雜志是在其理事會領導下的、由中國水產科學研究院、中國水產集團總公司等單位主辦的、國內外公開發行的漁業經濟類學術刊物，北大核心期刊(1996)、北大核心期刊(2008)收錄期刊。
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