劉興國，車軒，王小冬，朱浩，程果鋒，顧兆俊，劉翀

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，水產(chǎn)養(yǎng)殖成為世界上發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一[1]。在一些地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖已成為當(dāng)?shù)刂匾氖澄飦碓春椭е援a(chǎn)業(yè)。中國是世界上最大的水產(chǎn)養(yǎng)殖國家，養(yǎng)殖水產(chǎn)品已占居民食譜動物蛋白的20%以上，并呈不斷上升趨勢。池塘養(yǎng)殖是水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要方式，也是未來水產(chǎn)品增長的主要來源。由于中國的多數(shù)養(yǎng)殖池塘建設(shè)于20世紀(jì)70～80年代，隨著養(yǎng)殖規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大和產(chǎn)量的不斷提高，池塘養(yǎng)殖的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益越來越低，生態(tài)環(huán)境壓力越來越大，嚴(yán)重制約了池塘養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，池塘養(yǎng)殖急需尋找新途徑，建立新方式，全面轉(zhuǎn)型升級。

1 傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖面臨嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境壓力

1.1 傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)方式粗放，不符合可持續(xù)發(fā)展要求

中國是世界上池塘養(yǎng)殖規(guī)模最大的國家，2016年全國池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)2 523.1萬t，占水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的49%，其中海、淡水池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量分別達(dá)到236.74萬t和2 286.32萬t[2]。1985年至2015年的30年間，中國的淡水池塘養(yǎng)殖從1985年的174.95萬t，增長到2015年的2 195.69萬t，增長了12.5倍；單位面積產(chǎn)量也從畝產(chǎn)92.5 kg上升到542 kg，增長了5.86倍，池塘養(yǎng)殖在保障國家糧食安全和豐富市場“菜籃子”方面發(fā)揮了重要的作用。中國池塘養(yǎng)殖的快速發(fā)展主要得益于20世紀(jì)60～70年代在魚類人工繁殖、水體人工增氧和全價配合飼料等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破，以及在此基礎(chǔ)上形成的現(xiàn)代池塘養(yǎng)殖理論和技術(shù)。但限于當(dāng)時的社會經(jīng)濟(jì)條件，中國的池塘養(yǎng)殖主要采取“因地制宜、因陋就簡、因水而建”的方式進(jìn)行建設(shè)，養(yǎng)殖生產(chǎn)主要采取經(jīng)驗化管理，養(yǎng)殖產(chǎn)量一般在0.375 kg/m2左右[3]。20世紀(jì)80年代以后，隨著養(yǎng)殖業(yè)者對產(chǎn)量的不斷追求，池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量迅速提升，在一些地區(qū)的池塘養(yǎng)殖草魚、鯉產(chǎn)量已達(dá)6.0～7.5 kg/m2，池塘養(yǎng)殖已成為一些地區(qū)發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)和脫貧致富的主要方式。但由于中國的多數(shù)養(yǎng)殖池塘建設(shè)于20世紀(jì)70～80年代，目前普遍存在著設(shè)施陳陋、環(huán)境惡化、生產(chǎn)方式粗放等問題[4]?！笆晃濉币詠恚瑖鴥?nèi)開展了大面積的池塘標(biāo)準(zhǔn)化改造建設(shè)，有效改變了池塘養(yǎng)殖存在基礎(chǔ)設(shè)施落后等現(xiàn)象，取得了明顯的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益。但總體而言，中國目前池塘養(yǎng)殖的發(fā)展水平還落后于社會發(fā)展水平，生產(chǎn)方式還比較粗放，不適合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，亟需探索新途徑，建立新方式。

1.2 傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖資源浪費(fèi)大，不符合綠色發(fā)展需要

中國有悠久的池塘生態(tài)養(yǎng)殖歷史，中國的“?；鶟O業(yè)”“蔗基漁業(yè)”和“八字精養(yǎng)法”等養(yǎng)殖技術(shù)和模式，在推動世界水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展中做出了巨大的貢獻(xiàn)。但由于傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)管理粗放，飼料利用率低，養(yǎng)殖對環(huán)境是有一定影響的。據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖每生產(chǎn)1 kg魚需要耗水3.0～13.4 m3，其中每生產(chǎn)1 kg大宗淡水魚的平均用水量約為3 m3[4]。按照2016年中國池塘養(yǎng)殖2 286.3萬t水產(chǎn)品計算，中國池塘養(yǎng)殖每年需水量約為6.86×1010m3，約占中國地表水源供水量(49.12×1010m3)[5]的13.96%，是中國農(nóng)業(yè)用水量(37.68×1010m3)的18.2%。目前，全國池塘養(yǎng)殖的萬元產(chǎn)值用水量約為2 500 m3，遠(yuǎn)高于萬元國內(nèi)產(chǎn)值用水量(81 m3)，是全國每畝耕地灌溉用水量(380 m3)的9倍以上。雖然養(yǎng)殖用水最終回到自然水體中，但由于養(yǎng)殖造成富營養(yǎng)化，其對外界水環(huán)境的影響還是顯著的。在大宗淡水魚池塘養(yǎng)殖過程中，投入的飼料約有10%～20%未被攝食，在魚類攝入飼料中，僅有20%～25%的氮和25%～40%的磷用于生長，其余75%～80%的氮和60%～75%的磷則以糞便等形式排入水體。在江浙地區(qū)淡水池塘養(yǎng)殖的年總懸浮物(TSS)、高錳酸鉀指數(shù)(CODMn)、總氮(TN)、總磷(TP)直接排放量分別約為2 280、200、100和5.0 kg/hm2，養(yǎng)殖排放已成為一些地區(qū)重要的面源污染[4]。至2016年底，中國的內(nèi)陸池塘面積已達(dá)276.26萬hm2，約占用土地面積394.66萬hm2(按70%水面計算)，養(yǎng)殖1 kg大宗淡水魚約需占用土地1 m2。目前，中國的池塘養(yǎng)殖主要集中在華東為(104.5萬hm2/37.82%)、華南(37.3萬hm2/13.53%)和華中(81.85萬hm2/29.63%)等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，受土地資源的限制，這些地區(qū)的池塘養(yǎng)殖面積已呈逐年減少的趨勢，如在2006年至2016年十年間，上海市的池塘養(yǎng)殖面積減少了5 635 hm2，減少24.8%，北京市減少了2 106 hm2，減少38.3%[2-3]。

1.3 傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖易受外界污染，水產(chǎn)品質(zhì)量安全難以保障

傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘是一個開放的系統(tǒng)，養(yǎng)殖用水不僅受氮磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)影響，還受到外部水體環(huán)境中難降解化合物、重金屬、抗生素等污染物質(zhì)影響，存在著潛在的產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險。2016年，中國主要河流中，劣Ⅴ類水質(zhì)河段的長度約占河流長度的9.8%，富營養(yǎng)湖泊占全部湖泊的78.6%，富營養(yǎng)水庫占全部監(jiān)測水庫的28.8%，省界斷面中劣Ⅴ類水質(zhì)占17.1%[5]。據(jù)員曉燕等[6]調(diào)查報道，在中國七大流域水體中均檢出多種持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants,POPs)，其中松花江、淮河、海河和珠江流域較為嚴(yán)重，水體中的POPs主要是多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)、七氯、艾氏劑、異狄氏劑和甲氧-DDT等。POPs在水生生物中的污染具有廣泛性，PAHs、PCBs、OCPs及多溴二苯醚(PBDEs)無論是在水生植物(如浮游植物、挺水植物)，還是在水生動物(如無脊椎動物、魚類和哺乳動物)中均有檢出。水生動物體內(nèi)的OCPs主要是雙對氯苯基三氯乙烷(DDT)和六氯環(huán)己烷(HCHs)，目前已在太湖、洞庭湖的野生青蝦(Macrobrachiumnipponense)，鄱陽湖的魚類、貝類，洪湖特色水產(chǎn)品等水生動物體內(nèi)普遍檢出。養(yǎng)殖水域環(huán)境中的POPs不斷增加，由于POPs具有長期殘留性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性，其對人類健康和生態(tài)環(huán)境的潛在污染風(fēng)險越來越大[7]。

除了POPs，重金屬也是池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖的風(fēng)險污染物。重金屬不能在生物物質(zhì)循環(huán)和能量交換中分解，但易在環(huán)境中蓄積，是環(huán)境中重要的污染物，尤其是鉛、鎘最為嚴(yán)重。重金屬對生物機(jī)體的危害在短期內(nèi)并不明顯，但蓄積后會引起遠(yuǎn)期效應(yīng)，影響水生動物的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)臟的功能以及生殖、遺傳等。許東升等[8]發(fā)現(xiàn)，安徽泗縣池塘底泥中As的含量變化范圍在8～26 mg/kg ，平均為13.32 mg/kg。宗超[9]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北京部分地區(qū)的養(yǎng)殖池塘受到Cu和Cr的污染(單項污染指數(shù)>1)，池塘養(yǎng)殖底泥中Cu的綜合污染指數(shù)PM為0.7，處于警戒線。焦寶玉等[10]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河南中牟縣萬灘鎮(zhèn)養(yǎng)殖池塘的首要污染重金屬Cr的平均含量高達(dá)53.35 mg/kg，超無公害水產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境要求最高限量6.7%，Cd的含量在0.07～1.13 mg/kg之間，其平均值0.45 mg/kg，雖未超過無公害水產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境要求，但超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅰ類要求。此外，龐洋洋等[11]對廣西地區(qū)池塘重金屬污染進(jìn)行了調(diào)查分析，韋肖杭等[12]對浙江西部養(yǎng)殖池塘的重金屬污染情況進(jìn)行了調(diào)查分析，均發(fā)現(xiàn)有不同程度的污染和潛在污染風(fēng)險。

環(huán)境激素和抗生素污染是近年來社會普遍關(guān)心的重要問題。環(huán)境激素(environmental endocrine)又稱環(huán)境荷爾蒙、環(huán)境內(nèi)分泌干擾劑(environmental endocrine-disrupting chemicals, ENEs)，是人類生產(chǎn)、生活釋放到周圍環(huán)境中，對動物體內(nèi)正常激素功能產(chǎn)生影響的化學(xué)物質(zhì)，有時也通稱“外因性干擾內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)”[13]。到目前為止，被美國環(huán)境保護(hù)署列入環(huán)境激素的化學(xué)物質(zhì)有70種，其中農(nóng)藥類占44種。具有代表性的DDT等農(nóng)藥、PCBs類工業(yè)化學(xué)物質(zhì)、二噁英(dioxin)等毒性氣體、作為女性合成荷爾蒙使用的已烯雌酚 (DSE)等醫(yī)藥品，部分除草劑(herbicide)和塑料、樹脂的原料及洗滌劑等也屬于環(huán)境激素[14]。抗生素(antibiotic)是選擇性地抑制某些生物生命活動的微生物次級代謝產(chǎn)物，及其化學(xué)半合成或全合成的衍生物。在養(yǎng)殖過程中，環(huán)境激素、抗生素可能通過飼料、病害治理用藥、環(huán)境用水等進(jìn)入池塘養(yǎng)殖水體，從而影響水生動物。目前，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖中的環(huán)境激素和抗生素問題已引起廣泛重視，一些養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境激素和抗生素污染問題尤其突出。如李瑞萍等[15]對湖北宜東平原34 處散養(yǎng)殖魚塘水體中磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑及磺胺異噁唑3 種磺胺類抗生素(SAs)進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，魚塘水體中3 種SAs的質(zhì)量濃度范圍為23～828 ng/L，檢出率順序為磺胺異噁唑(47%)>磺胺甲噁唑(18%)>磺胺二甲嘧啶(6%)。梁惜梅等[16]對珠江口典型水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)水體和沉積物中3種磺胺類、7種四環(huán)素類、1種喹諾酮類抗生素的抗性基因(antibiotic resistance genes，ARGs) 和1 種整合子基因進(jìn)行了定性和定量監(jiān)測，結(jié)果表明，除四環(huán)素耐藥基因tetW外，所有其他ARGs在珠江口養(yǎng)殖區(qū)中均被檢出，其中磺胺類耐藥基因sul1、sul2和int1的檢出率為100%。在相同養(yǎng)殖模式下，養(yǎng)殖時間越長，ARGs 的相對含量越高，表明ARGs 具有累積效應(yīng)。

目前，人們對養(yǎng)殖過程中的內(nèi)源性風(fēng)險污染尚未引起足夠的重視。某些區(qū)域養(yǎng)殖水體中經(jīng)常爆發(fā)藍(lán)藻水華。藍(lán)藻水華能產(chǎn)生藻毒素，可直接影響到水產(chǎn)品質(zhì)量安全。藻毒素(microcystin)是藻類產(chǎn)生的一類毒素，主要有多肽肝毒素(peptide toxin)、生物堿類神經(jīng)毒素(neurotoxins)和細(xì)胞毒素(cytotoxicity)等。微囊藻(Microcystis)、魚腥藻(Anabeana)、顫藻(Oscillatoria)和念珠藻(Nostocales)都能產(chǎn)生具有親肝特性的環(huán)狀多肽毒素。目前，經(jīng)過鑒定的藻毒素變體已有70余種[17]。 一般情況下，只有當(dāng)藻細(xì)胞衰老、死亡或溶解后，毒素才被釋放到水體中對水生生物產(chǎn)生危害。藻毒素可對魚類的血液循環(huán)系統(tǒng)、組織器官、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生傷害，當(dāng)人們誤食了被藻毒素污染的水產(chǎn)品后，就會產(chǎn)生中毒或過敏癥狀，如眼睛或皮膚過敏、腹瀉、乏力、厭食、嘔吐、嗜睡、口眼分泌物增多等[18]。

針對以上問題，亟需以“綠色、清潔、精準(zhǔn)”為目標(biāo)，圍繞池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)方式、環(huán)境生態(tài)等問題開展研究，采用新技術(shù)、新方法升級改造傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘，建立適合中國池塘養(yǎng)殖特點(diǎn)的理論技術(shù)體系，滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展要求。

2 綠色清潔養(yǎng)殖是池塘養(yǎng)殖發(fā)展的方向

中國自1990年養(yǎng)殖產(chǎn)量首次超過捕撈產(chǎn)量以來，水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展迅猛，2016年水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量(5 142.39萬t)已接近豬肉產(chǎn)量(5 299萬t)，并分別是牛肉(717萬t)、羊肉(459萬t)、禽肉(1 888萬t)、禽蛋(3 095萬t)和牛奶(3 602萬t)的7.1、11.2、2.7、1.7、1.4倍以上。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖病害的不斷爆發(fā)，人們提出了水產(chǎn)健康養(yǎng)殖的理念，其基本要求是科學(xué)飼養(yǎng)，并通過工程、技術(shù)和管理措施，使養(yǎng)殖環(huán)境條件滿足養(yǎng)殖要求，達(dá)到既滿足生物要求又提高產(chǎn)量的目的[19]。近年來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境問題的日益突顯，人們開始關(guān)注綠色清潔養(yǎng)殖，但由于缺少科學(xué)解釋，目前尚未有明確的定義和解釋。

2.1 綠色清潔水產(chǎn)養(yǎng)殖的基本概念

目前，國際上對綠色生產(chǎn)(green production)的定義為以節(jié)能、降耗、減污為目標(biāo)，以管理和技術(shù)為手段，實施生產(chǎn)全過程污染控制，使污染物產(chǎn)生量最少化的一種綜合措施[19]。中國對綠色農(nóng)業(yè)的定義是“將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)起來，在促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)戶收入的同時保護(hù)環(huán)境、保證農(nóng)產(chǎn)品的綠色無污染的農(nóng)業(yè)發(fā)展類型”[20]。按照綠色生產(chǎn)的原理，綠色水產(chǎn)養(yǎng)殖(green aquaculture)可以定義為“將水產(chǎn)養(yǎng)殖與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，應(yīng)用養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)優(yōu)化、廢棄物資源化利用等技術(shù)手段，提高養(yǎng)殖系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，減少污染排放的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展形態(tài)”。 綠色水產(chǎn)養(yǎng)殖涉及養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖生物學(xué)、飼料營養(yǎng)管理、病害防控等多個方面，是一個涉及面很廣的綜合概念，具有“開放兼容、持續(xù)安全、全面高效、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)”等特征。

清潔生產(chǎn)(cleaner production)在不同的發(fā)展階段或者不同的國家有不同的名稱，例如“廢物減量化”“無廢工藝”“污染預(yù)防”等。但其基本內(nèi)涵是一致的，即對產(chǎn)品和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程、產(chǎn)品及服務(wù)采取預(yù)防污染的策略來減少污染物的產(chǎn)生。按照聯(lián)合國環(huán)境署1998年修訂的定義，清潔生產(chǎn)是為增加生態(tài)效率并降低對人類和環(huán)境風(fēng)險，而對生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)持續(xù)實施的一種綜合、預(yù)防性的戰(zhàn)略對策[21]。按照清潔化生產(chǎn)的原理，清潔化水產(chǎn)養(yǎng)殖(cleansed aquaculture)可定義為“對水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)過程采取整體預(yù)防的環(huán)境策略，減少或消除養(yǎng)殖投入品對人類及環(huán)境可能的危害，滿足健康養(yǎng)殖需要，并使社會經(jīng)濟(jì)效益最大化的一種生產(chǎn)模式”。

2.2 生態(tài)工程是實現(xiàn)綠色清潔養(yǎng)殖的最好途徑

生態(tài)工程(ecological engineering)是20世紀(jì)60年代以來，隨著全球生態(tài)環(huán)境危機(jī)爆發(fā)，在一些發(fā)達(dá)國家，催生出的生態(tài)與工程相結(jié)合的技術(shù)。1962年美國學(xué)者Howard T.Odum[22]提出了生態(tài)工程的概念，并定義為“為了控制生態(tài)系統(tǒng)，人類應(yīng)用來自自然的能源作為輔助能對環(huán)境的控制”。20世紀(jì)80年代后，生態(tài)工程在歐美等國家和地區(qū)逐漸發(fā)展，并用于治理生態(tài)環(huán)境等問題。中國的生態(tài)工程最早由馬世駿等[23]于1979年提出，并定義為：“應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設(shè)計的促進(jìn)分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)”。盡管中國的生態(tài)工程發(fā)展起步較晚，但發(fā)展較快，具有顯著地獨(dú)立性和更廣闊的應(yīng)用范圍，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、工業(yè)等領(lǐng)域已推廣應(yīng)用。

2.3 生態(tài)工程在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用中取得了良好的效果

20世紀(jì)90年代以來，隨著水產(chǎn)疫病的不斷爆發(fā)，國內(nèi)學(xué)者開始關(guān)注養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境問題，并將生態(tài)工程技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。尤其是近20年來，生態(tài)工程在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究應(yīng)用發(fā)展很快，形成了一批生態(tài)工程化的養(yǎng)殖模式，取得了明顯的成效。如王大鵬[24]研究構(gòu)建了“對蝦池封閉式綜合養(yǎng)殖模式”，在該系統(tǒng)中對蝦、青蛤和江蘺三元混養(yǎng)的綜合產(chǎn)量(以等價的對蝦計) 提高了25.7%，投入氮利用率提高了85.3%。黃國強(qiáng)等[25]設(shè)計了“一種多池循環(huán)水對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)”，在該系統(tǒng)中，每個池塘既是綜合養(yǎng)殖池又是水處理池，通過池塘間的調(diào)控維持了養(yǎng)蝦池塘的水環(huán)境穩(wěn)定。馮敏毅等[26]用微生態(tài)制劑(microbial ecological agent，MP)、菲律賓蛤(Ruditapesphilippinarum)、江蘺(Gracilariatenuistip)構(gòu)建了多元健康養(yǎng)殖系統(tǒng)。實驗結(jié)果顯示，單獨(dú)采用任何一種生物修復(fù)都不完善，只有綜合調(diào)控才能實現(xiàn)池塘環(huán)境修復(fù)。此外，楊勇[27]研究了“漁-稻共作”的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，提出了綜合種養(yǎng)的技術(shù)要求。郭立新[28]系統(tǒng)研究了高等陸生植物對養(yǎng)殖廢水的凈化作用，發(fā)現(xiàn)植物有不同的凈化效果。泮進(jìn)明等[29]提出了“零排放”循環(huán)水養(yǎng)殖的“水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械-細(xì)菌-草綜合水處理系統(tǒng)”構(gòu)建方法。李谷[30]在研究潛流濕地基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種復(fù)合人工濕地-池塘養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)。 劉興國等[31]以復(fù)合人工濕地與池塘相結(jié)合，構(gòu)建了池塘生態(tài)工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，節(jié)水、減排效率超過傳統(tǒng)池塘50%以上，池塘中的富營養(yǎng)物得到了有效控制。這些研究為中國池塘生態(tài)工程化養(yǎng)殖奠定了基礎(chǔ)，一些模式已在全國池塘養(yǎng)殖主產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用，為傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖升級改造提供了技術(shù)和模式參考。

2.4 推行生態(tài)工程化綠色清潔養(yǎng)殖的意義

在目前形勢下，推廣池塘生態(tài)工程化綠色清潔化養(yǎng)殖有重要意義。1)符合中國“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展戰(zhàn)略，是落實農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“提質(zhì)增效、減量增收、綠色發(fā)展、富裕漁民”的具體體現(xiàn)。池塘養(yǎng)殖不僅是一個重要的國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，還具有重要的生態(tài)作用。據(jù)測算，在中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖中，每產(chǎn)出1 kg的鰱鳙將從水中帶走29.40 g氮、1.46 g磷、118.60 g碳。另據(jù)研究，水體中鰱、鳙的量達(dá)到46～50 g/m3，就能有效地遏制藍(lán)藻發(fā)生。所以，開展池塘綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖研究與應(yīng)用，可以填補(bǔ)池塘綠色養(yǎng)殖理論的空白，加快轉(zhuǎn)變養(yǎng)殖發(fā)展方式，為建立“產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好”的池塘養(yǎng)殖方式提供技術(shù)支撐。2)有利于推動池塘養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級，生產(chǎn)更多優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品。水產(chǎn)品是人類未來動物蛋白的主要來源，據(jù)世界銀行預(yù)測，到2030年全球水產(chǎn)品約60%來自水產(chǎn)養(yǎng)殖[32]。FAO發(fā)布的最新《世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖狀況》報告預(yù)計到2030年，源于捕撈和水產(chǎn)養(yǎng)殖的魚類總產(chǎn)量較目前水平增長近18%，達(dá)到2.01億t[33]。在中國，隨著人們生活水平的不斷提高，對水產(chǎn)品的消費(fèi)需求還會繼續(xù)大幅提升，由于海洋漁業(yè)資源的有限性，未來中國居民對水產(chǎn)品的需求將主要來自水產(chǎn)養(yǎng)殖[34]。另據(jù)統(tǒng)計，1950年中國淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量為27.8萬t(當(dāng)年人均0.5 kg)，1970年為58.2萬t(當(dāng)年人均0.7 kg)，1990年為446萬t(當(dāng)年人均3.9 kg)，2010年為2 216.5萬t(當(dāng)年人均16.5 kg)，至2015年達(dá)到3 062.27萬t(當(dāng)年人均22.3 kg)，年均增長超過167.9%。所以大力發(fā)展池塘綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖有重要的意義。3)有利于提升池塘養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。1970年以來，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖對水產(chǎn)品的貢獻(xiàn)率分別為7%(1974年)、26%(1994年)、39%(2004年)，到2014年達(dá)到了73.49%。但由于中國水產(chǎn)養(yǎng)殖的整體發(fā)展水平還不高，在產(chǎn)業(yè)競爭力方面與國際先進(jìn)水平相比還有較大差距，如挪威在三文魚，美國在羅非魚、斑點(diǎn)叉尾鮰等的養(yǎng)殖均已形成精準(zhǔn)化的產(chǎn)業(yè)，而中國的多數(shù)池塘仍以小規(guī)模的傳統(tǒng)生產(chǎn)為主，依賴經(jīng)驗進(jìn)行生產(chǎn)。為此，需要開展綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖研究，實現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)操作與管理，促進(jìn)富民增收，提升產(chǎn)業(yè)競爭力。

3 池塘生態(tài)工程化綠色清潔養(yǎng)殖的主要內(nèi)容

池塘綠色清潔養(yǎng)殖是一種高效生態(tài)工程化養(yǎng)殖生產(chǎn)方式，它要求養(yǎng)殖生產(chǎn)和環(huán)境相協(xié)調(diào)，突出污染預(yù)防和廢棄物循環(huán)利用，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量安全，是目前最適合池塘養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級的技術(shù)途徑。但由于中國池塘養(yǎng)殖生態(tài)工程起步較晚，基礎(chǔ)研究不足，相應(yīng)的技術(shù)體系和生產(chǎn)模式不健全，在當(dāng)前情況下亟需開展以下工作。

3.1 建立池塘生態(tài)工程化綠色清潔養(yǎng)殖的理論技術(shù)體系

池塘養(yǎng)殖是能量驅(qū)動下的物質(zhì)定向轉(zhuǎn)移，理想的池塘養(yǎng)殖應(yīng)該是可控、高效的人工生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖以經(jīng)驗性生產(chǎn)為主，一直以來缺少基于生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)殖理論基礎(chǔ)研究，缺少可量化的養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)體系，無法科學(xué)合理地調(diào)控指導(dǎo)養(yǎng)殖生產(chǎn)。為此，必須以基于生態(tài)系統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖為目標(biāo)，以水環(huán)境條件下疊加養(yǎng)殖活動為重點(diǎn)，提出池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，從最優(yōu)物質(zhì)循環(huán)與能量流動效率角度，建立池塘綠色清潔養(yǎng)殖的理論體系，進(jìn)而指導(dǎo)建立“綠色、低碳、清潔”養(yǎng)殖方式；同時從生態(tài)工程角度，提出池塘綠色清潔養(yǎng)殖的工程原理，建立面向生態(tài)養(yǎng)殖的工程設(shè)計目標(biāo)、原則和方法；最終形成自然資源、社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的生態(tài)工程化池塘清潔養(yǎng)殖理論體系。

3.2 大力推廣池塘生態(tài)工程化綠色養(yǎng)殖小區(qū)模式

綠色養(yǎng)殖小區(qū)沒有嚴(yán)格的科學(xué)定義，但從相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用情況來看，綠色養(yǎng)殖小區(qū)應(yīng)是結(jié)構(gòu)合理，生態(tài)功能相對完整，且有一定邊界的生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)。綠色養(yǎng)殖小區(qū)是池塘生態(tài)養(yǎng)殖的發(fā)展方向，適合現(xiàn)代池塘升級要求，池塘綠色養(yǎng)殖小區(qū)相對封閉，可使養(yǎng)殖產(chǎn)生的富營養(yǎng)物質(zhì)在小區(qū)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)化利用；同時由于與外界環(huán)境交換很少，還可以有效防控風(fēng)險污染物的進(jìn)入，有利保障水產(chǎn)品質(zhì)量安全。構(gòu)建池塘綠色養(yǎng)殖小區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)開展以下工作：1)研究建立養(yǎng)殖的小區(qū)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，確定生態(tài)小區(qū)的結(jié)構(gòu)、功能，按照生物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，研究確定養(yǎng)殖品種、結(jié)構(gòu)、容量、方式等，按整體性、系統(tǒng)性要求建立池塘綠色養(yǎng)殖小區(qū)管理技術(shù)；2)圍繞最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性原則，研究確立池塘綠色養(yǎng)殖小區(qū)的布局結(jié)構(gòu)、養(yǎng)殖系統(tǒng)配置、水系布置、設(shè)施結(jié)構(gòu)等設(shè)施系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)，形成相應(yīng)技術(shù)規(guī)程；3)研究養(yǎng)殖小區(qū)輔助設(shè)施系統(tǒng)配套技術(shù)，如廢棄物多級循環(huán)利用技術(shù)及設(shè)施、水循環(huán)利用技術(shù)及設(shè)施等，形成多要素組合、物質(zhì)平衡、生產(chǎn)管理等的技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3.3 研發(fā)應(yīng)用綠色高效池塘養(yǎng)殖設(shè)施系統(tǒng)

養(yǎng)殖設(shè)施系統(tǒng)是開展養(yǎng)殖的基礎(chǔ)。由于歷史原因，中國的多數(shù)池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)非常簡陋，已嚴(yán)重不符合現(xiàn)代養(yǎng)殖要求。為此，急需圍繞池塘綠色養(yǎng)殖需要，重點(diǎn)開展以下工作：1)研究推廣新型池塘設(shè)施系統(tǒng)，研發(fā)分級池塘、復(fù)合魚池、異形組合池、多營養(yǎng)級結(jié)合等高能效池塘養(yǎng)殖設(shè)施，以及集污排污、自控進(jìn)出水等設(shè)施，研發(fā)營養(yǎng)級分隔調(diào)控、分級序批、高效低碳等高能效池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)；2)研究應(yīng)用池塘養(yǎng)殖水系和水處理設(shè)施構(gòu)建技術(shù)，如研發(fā)生態(tài)溝渠、綜合生態(tài)塘、多級凈化、高效生化池、復(fù)合人工濕地、復(fù)氧池、殺菌消毒調(diào)控池等適合池塘養(yǎng)殖需要的設(shè)施系統(tǒng)；3)研究推廣“南北接力”、室內(nèi)外結(jié)合養(yǎng)殖技術(shù)研發(fā)苗種培育、轉(zhuǎn)移運(yùn)輸、高效溫棚、分級培育等設(shè)施系統(tǒng)，充分發(fā)揮南北方、室內(nèi)外氣候差異，改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式，提高養(yǎng)殖效益。

3.4 全面實施池塘養(yǎng)殖機(jī)械化、數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)

根據(jù)池塘綠色清潔養(yǎng)殖要求，研究建立池塘養(yǎng)殖機(jī)械化、精準(zhǔn)化技術(shù)體系：1)研究投喂、捕撈、輸送等機(jī)械化作業(yè)技術(shù)，根據(jù)養(yǎng)殖需要，研發(fā)倉儲式、移動式、輕簡化等投喂設(shè)備，研發(fā)電趕捕撈、組合網(wǎng)捕撈、機(jī)械捕撈、吸魚分級等捕撈設(shè)備，以及生產(chǎn)作業(yè)車、活魚運(yùn)輸設(shè)備、起吊設(shè)備、飼料配送設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備，并形成相應(yīng)技術(shù)操作規(guī)程；2)研究高效增氧技術(shù)，開發(fā)負(fù)壓、曝氣、射流和攪動等形式的高效增氧設(shè)備；研究養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控改良技術(shù)，開發(fā)太陽能水層交換、移動水層交換等水層交換設(shè)備和底質(zhì)改良調(diào)控、移動臭氧等底質(zhì)調(diào)控設(shè)備，并建立相應(yīng)操作技術(shù)規(guī)程；3) 針對不同地區(qū)池塘養(yǎng)殖特點(diǎn)，研究養(yǎng)殖信息獲取與處理技術(shù)，研發(fā)養(yǎng)殖信息采取、處理等系統(tǒng)；4) 研究養(yǎng)殖精準(zhǔn)化技術(shù)，研發(fā)決策智控、預(yù)測預(yù)警、水質(zhì)調(diào)控、精準(zhǔn)投喂、病害檢測、精細(xì)化管理等智能系統(tǒng)；5) 集成工業(yè)4.0設(shè)計制造和基于大數(shù)據(jù)和云計算的養(yǎng)殖專家系統(tǒng)等，研究建立智慧化養(yǎng)殖技術(shù)體系。

3.5 創(chuàng)新池塘綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)體系

雖然中國的池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量已很高，但多數(shù)池塘養(yǎng)殖仍依靠經(jīng)驗進(jìn)行生產(chǎn)，許多養(yǎng)殖技術(shù)缺少科學(xué)依據(jù)，為此應(yīng)圍繞綠色養(yǎng)殖的技術(shù)需求，重點(diǎn)開展以下工作：1)研究建立綠色養(yǎng)殖技術(shù)，重點(diǎn)開展養(yǎng)殖品種配置、養(yǎng)殖容量控制、飼料精準(zhǔn)投喂、病害生態(tài)防控、分級培育、序批養(yǎng)殖等生產(chǎn)技術(shù)研究與優(yōu)化，形成相應(yīng)技術(shù)操作規(guī)程；2)研究建立養(yǎng)殖小區(qū)清潔生產(chǎn)技術(shù)，建立養(yǎng)殖水循環(huán)利用，養(yǎng)殖排放物資源化利用、多營養(yǎng)級復(fù)合、復(fù)合生物凈化以及生物絮團(tuán)、生物發(fā)酵等富營養(yǎng)物循環(huán)利用技術(shù)，制定相應(yīng)技術(shù)操作規(guī)程;3)研究外源風(fēng)險污染物防控技術(shù)，研發(fā)風(fēng)險污染物源頭控制、生態(tài)屏障以及生物吸附、物理置換、電化學(xué)處理、功能材料吸收等設(shè)施系統(tǒng)，形成養(yǎng)殖風(fēng)險污染物防控技術(shù)規(guī)范;4)研究精準(zhǔn)養(yǎng)殖技術(shù)，根據(jù)養(yǎng)殖過程要求，建立分級營養(yǎng)配置、智能飼料投喂、水質(zhì)調(diào)控、溶氧管理等精細(xì)化操作技術(shù)模式，形成精準(zhǔn)化生產(chǎn)規(guī)程;5)研究池塘養(yǎng)殖環(huán)境修復(fù)技術(shù)，建立養(yǎng)殖水體藻類、微生態(tài)、底質(zhì)、水質(zhì)等的調(diào)控技術(shù)，研發(fā)生物浮床、復(fù)合生化濾床、光催化裝置等設(shè)施系統(tǒng)。

3.6 建立覆蓋池塘養(yǎng)殖全過程的工業(yè)化管理體系

根據(jù)池塘綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖需要，研究建立池塘綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖的生態(tài)環(huán)境因素識別、破壞因素控制和敏感因素保護(hù)等技術(shù)，制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成池塘養(yǎng)殖工業(yè)化管理技術(shù)體系。主要為：1)養(yǎng)殖過程管理技術(shù)。針對不同養(yǎng)殖品種特點(diǎn)，研究養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控、底質(zhì)調(diào)控、飼養(yǎng)和病害防控等的管理技術(shù)，建立基于良好生態(tài)環(huán)境的養(yǎng)殖過程管理技術(shù)體系；2)養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量安全管理技術(shù)。研究關(guān)鍵養(yǎng)殖控制點(diǎn)、監(jiān)控指標(biāo)、養(yǎng)殖過程監(jiān)控方案和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗等技術(shù)方法，建立養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量安全防控管理技術(shù)體系；3)養(yǎng)殖廢棄物管理技術(shù)。研究養(yǎng)殖排放物生態(tài)化利用、發(fā)酵處理、微生物處理等的再利用管理技術(shù)，建立養(yǎng)殖排放物資源化利用技術(shù)管理體系；4)養(yǎng)殖配套設(shè)施管理技術(shù)。研究精準(zhǔn)養(yǎng)殖管理技術(shù)，以及養(yǎng)殖生產(chǎn)輕簡化、機(jī)械化等的管理技術(shù)，形成技術(shù)規(guī)范，建立池塘工業(yè)化養(yǎng)殖管理技術(shù)體系。

3.7 建立適合不同地區(qū)的池塘綠色清潔養(yǎng)殖模式

根據(jù)不同功能區(qū)特點(diǎn)建立一批典型綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖示范模式，引領(lǐng)池塘養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級。1)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的水網(wǎng)地區(qū)，采用池塘與復(fù)合人工濕地、生態(tài)溝渠、生態(tài)塘、有機(jī)稻田等相結(jié)合的生態(tài)工程技術(shù)，構(gòu)建池塘生態(tài)養(yǎng)殖循環(huán)水和漁農(nóng)綜合種養(yǎng)等綠色養(yǎng)殖模式。2)在黃、淮等旱澇低洼灘區(qū)，結(jié)合利用河蕩、藕塘、溝渠、稻田等進(jìn)行養(yǎng)殖排放水處理，并采用復(fù)合生物浮床、調(diào)控設(shè)備等進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控，構(gòu)建“蕩田式”池塘生態(tài)養(yǎng)殖工程模式。3)在濱海灘涂地區(qū)，將引水灌塘與排鹽堿技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建灘涂池塘生態(tài)養(yǎng)殖模式。4)在西北等干旱地區(qū)，采取循環(huán)節(jié)水生態(tài)工程技術(shù)，構(gòu)建集養(yǎng)殖、種植、復(fù)合人工濕地等為一體的干旱區(qū)池塘生態(tài)養(yǎng)殖工程模式。5)在三北鹽堿地區(qū)，利用水系分隔和滲水排堿等技術(shù)控制次生鹽堿，利用水產(chǎn)養(yǎng)殖吸收降低堿度后的水體進(jìn)行灌溉，構(gòu)建“以漁治堿，綜合修復(fù)”的鹽堿區(qū)生態(tài)養(yǎng)殖模式。

4 結(jié)語

進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量以年均6.1%的速度增長，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)。2016年全球魚類產(chǎn)量達(dá)到1.71億t，其中水產(chǎn)養(yǎng)殖占47%，扣除非食用(魚粉和魚油等)達(dá)到了53%，預(yù)計到2030年全球水產(chǎn)總產(chǎn)量將達(dá)2.01億t，其中主要增產(chǎn)部分將來自水產(chǎn)養(yǎng)殖。報告預(yù)測，2018—2022年期間全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的復(fù)合增長率將達(dá)4.46%，全球水產(chǎn)養(yǎng)殖市場由中國主導(dǎo)，無論規(guī)模還是價值，中國將占據(jù)3/4左右的市場份額，中國養(yǎng)殖業(yè)的復(fù)合增長率(CAGR)將達(dá)到3.99%[33]。水產(chǎn)品消費(fèi)量的大幅增長為城鄉(xiāng)居民提供了更加多樣化、營養(yǎng)更豐富的食物，提高了人們的膳食質(zhì)量。鑒于水產(chǎn)養(yǎng)殖改變了世界蛋白質(zhì)供應(yīng)格局，具有其他動物養(yǎng)殖業(yè)無法比擬的生態(tài)效率和資源綜合利用效率，隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國力的大幅提升，大力發(fā)展綠色水產(chǎn)養(yǎng)殖具有重要的戰(zhàn)略意義。

目前，中國有近千萬的水產(chǎn)養(yǎng)殖從業(yè)人員，多數(shù)50歲以上，人員的素質(zhì)和結(jié)構(gòu)不盡合理，人均水產(chǎn)養(yǎng)殖面積僅33 333.3 m2左右，生產(chǎn)效率較低，收入不高。實施池塘綠色清潔精準(zhǔn)養(yǎng)殖有利于提高人員素質(zhì)，改善從業(yè)人員結(jié)構(gòu)，提高養(yǎng)殖效率，增加漁民收入。

此外，作為具有輝煌歷史的中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，理應(yīng)在繼承輝煌成就的基礎(chǔ)上，向“綠色、清潔、精準(zhǔn)”養(yǎng)殖的更高層次發(fā)展，不斷創(chuàng)新理論、提升技術(shù)，形成與中國池塘養(yǎng)殖地位相對應(yīng)的科技新能力，依靠科技進(jìn)步，為池塘養(yǎng)殖健康可持續(xù)發(fā)展提供支撐。相信隨著生態(tài)工程技術(shù)在池塘養(yǎng)殖中的廣泛應(yīng)用，中國的池塘養(yǎng)殖在10年至20年的時間內(nèi)將成為具有領(lǐng)先水平的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。