劉福利,牛建峰,隋正紅,單體鋒,王鐵桿,唐賢明,梁洲瑞,逄少軍*
(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266071; 2.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 中國(guó)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)海洋生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266071; 3.中國(guó)海洋大學(xué), 海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266003;4.浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所, 浙江 溫州 325005; 5.海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院, ???571126)
海藻是重要的海洋資源。近年來(lái),全球藻類產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展勢(shì)頭,2016年世界水生植物養(yǎng)殖產(chǎn)量約3 005萬(wàn)t(大型海藻占比99%以上),占水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的27.2%,銷售額171億美元[1]。海藻的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,除了傳統(tǒng)上用作食品、化工原料(提取藻膠、甘露醇等)、水產(chǎn)飼料、海藻肥等外,醫(yī)藥、化纖、能源等逐漸成為海藻應(yīng)用的新興領(lǐng)域[1]。市場(chǎng)需求推動(dòng)海藻產(chǎn)業(yè)成為全球最活躍的漁業(yè)產(chǎn)業(yè)之一,主產(chǎn)地區(qū)涉及50多個(gè)國(guó)家,平均產(chǎn)量增長(zhǎng)率是漁業(yè)整體增幅的2倍以上,顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿1]。中國(guó)是海藻生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),2018年我國(guó)藻類產(chǎn)量為220萬(wàn) t (干重),占全球藻類總產(chǎn)量的近50%[2-3]。
養(yǎng)殖技術(shù)不斷革新推動(dòng)了海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。海藻養(yǎng)殖初期,主要是利用天然基質(zhì)采集野生苗種并進(jìn)行資源增殖,如利用菜壇法增殖壇紫菜、利用綁苗投石法增殖海帶和裙帶菜、利用珊瑚枝綁苗增養(yǎng)殖麒麟菜等,這些方法簡(jiǎn)單、成本低,但受自然條件影響大,導(dǎo)致效率低、產(chǎn)量不穩(wěn)定。隨著對(duì)養(yǎng)殖藻類基礎(chǔ)生物學(xué)研究的深入,人工基質(zhì)(如天然或合成纖維編制的繩網(wǎng)或繩索等)被用作養(yǎng)殖海藻生長(zhǎng)的附著基,加之人工采苗育苗技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了海藻養(yǎng)殖浮筏的出現(xiàn),各種類型的浮筏是目前效率最高的海藻養(yǎng)殖方式[4]。當(dāng)前,我國(guó)海藻養(yǎng)殖種類較多,每個(gè)經(jīng)濟(jì)海藻都有其相應(yīng)的養(yǎng)殖技術(shù)與模式,總體而言,從海藻養(yǎng)殖的橫向空間分布來(lái)看,可分為陸基養(yǎng)殖、潮間帶養(yǎng)殖和淺海養(yǎng)殖;從縱向空間分布來(lái)看,可分為基底式養(yǎng)殖和漂浮式養(yǎng)殖。當(dāng)前,我國(guó)海藻養(yǎng)殖以潮間帶養(yǎng)殖、近岸淺海養(yǎng)殖和漂浮式養(yǎng)殖為主。
近年來(lái),在全球氣候變化、海水污染與富營(yíng)養(yǎng)化、海岸工程等多重壓力下,加之近岸水產(chǎn)養(yǎng)殖密度增大,導(dǎo)致海藻養(yǎng)殖環(huán)境復(fù)雜化甚至惡化,近岸適養(yǎng)水域空間有限;另外,其他海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展也壓縮海藻養(yǎng)殖空間,尤其是海洋生態(tài)文明建設(shè)大背景下的近海水域保護(hù)與利用政策發(fā)生變化,對(duì)海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)及其養(yǎng)殖技術(shù)與模式提出了新的要求與挑戰(zhàn)[5]。因此,本文對(duì)我國(guó)海藻養(yǎng)殖技術(shù)進(jìn)行回顧,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、查找不足,提出新思路、新方法,以期為我國(guó)海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供支撐。
20世紀(jì)50年代,我國(guó)海帶(Saccharinajaponica)自然光育苗(夏苗法)和海帶筏式養(yǎng)殖兩大技術(shù)體系的突破推動(dòng)了海帶規(guī)?;B(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的興起,也揭開(kāi)了我國(guó)海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的大幕,引領(lǐng)了我國(guó)第一次海水養(yǎng)殖浪潮[2]。20世紀(jì)60年代,福建省壇紫菜“殲滅戰(zhàn)”建立了壇紫菜人工采苗和養(yǎng)殖技術(shù),推動(dòng)了我國(guó)壇紫菜(Pyropiahaitanensis)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展[6];20世紀(jì)70年代,江蘇省引進(jìn)山東省的條斑紫菜(Pyropiayezoensis),并試驗(yàn)成功了人工育苗和養(yǎng)殖技術(shù),開(kāi)啟了北方沿海條斑紫菜的規(guī)?;B(yǎng)殖[7];20世紀(jì)70年代后期,我國(guó)開(kāi)始探索裙帶菜(Undariapinnatifida)的人工養(yǎng)殖,80年代建立了半人工育苗技術(shù),90年代逐漸完善了全人工育苗技術(shù),推動(dòng)裙帶菜養(yǎng)殖進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期[8];龍須菜(Gracilarialemaneiformis)是我國(guó)江蘺科經(jīng)濟(jì)海藻的代表性種類,20世紀(jì)80年代開(kāi)展了規(guī)?;B(yǎng)殖試驗(yàn),1988年開(kāi)展了龍須菜南移栽培研究,到2000年前后隨著“981”龍須菜新品種的育成,逐漸形成了龍須菜南北方接力養(yǎng)殖的新模式[9]。另外,我國(guó)小規(guī)模的養(yǎng)殖種類有羊棲菜(Hizikiafusiformis)、鼠尾藻(Sargassumthunbergii)、麒麟菜(Euchumaspp.)、石花菜(Gelidiumspp.)、紅毛菜(Bangiafuscopurpurea)、礁膜(Monostromaspp.)、滸苔(Ulvaprolifera)、長(zhǎng)莖葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)等[10]。我國(guó)海藻養(yǎng)殖區(qū)域遍及全國(guó)沿海各省份,北到遼寧省南至海南省都形成了規(guī)模不等、品種不同的海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。2018年,我國(guó)藻類產(chǎn)量為220萬(wàn) t(干重),養(yǎng)殖面積約為14萬(wàn) hm2,主要為海帶(152萬(wàn) t)、江蘺(33萬(wàn) t)、紫菜(20.1萬(wàn) t)和裙帶菜(17.6萬(wàn) t)(圖1)[3]。
圖1 2018年中國(guó)主要經(jīng)濟(jì)海藻種類的產(chǎn)量Fig.1 Yield of main species of seaweeds cultivated in China in 2018
淺海尤其是水深5~50 m之間的海域,靠近大陸,有充足的陸源營(yíng)養(yǎng)鹽,適宜的流速和風(fēng)浪,易于海上養(yǎng)殖設(shè)施建設(shè)和養(yǎng)殖過(guò)程管理,是海藻養(yǎng)殖最集中的區(qū)域。海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大的過(guò)程,也是海藻養(yǎng)殖區(qū)由近岸淺水區(qū)向離岸深水區(qū)不斷擴(kuò)展的過(guò)程[5]。因此,根據(jù)離岸距離遠(yuǎn)近和養(yǎng)殖海區(qū)深淺,淺海養(yǎng)殖又可細(xì)分為近岸淺水區(qū)養(yǎng)殖和離岸深水區(qū)養(yǎng)殖。二者都以養(yǎng)殖浮筏作為主要養(yǎng)殖設(shè)施,盡管無(wú)本質(zhì)區(qū)別,但是由于近岸和離岸海區(qū)的海況差異,在養(yǎng)殖設(shè)施、養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖管理等方面各有特點(diǎn)[5]。
淺海養(yǎng)殖的海區(qū)選擇需要考慮的因素主要包括海區(qū)的水深、水質(zhì)、底質(zhì)、潮流、透明度等。在大潮的低潮時(shí)水深至少保持5 m以上,水深在15~30 m為宜,近年來(lái)隨著離岸養(yǎng)殖發(fā)展,養(yǎng)殖水深向40 m甚至50 m發(fā)展;水質(zhì)清潔無(wú)污染,符合國(guó)家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的第二類水質(zhì)[11],氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽適量偏高為宜;底質(zhì)以平坦的泥底和泥沙底最好,較硬的沙底次之,以方便養(yǎng)殖筏架設(shè)置為選擇標(biāo)準(zhǔn);風(fēng)浪是影響安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素,一般風(fēng)浪小的海區(qū)適宜海藻養(yǎng)殖,但要求具有一定水流,尤其是具有上升流的海區(qū)最佳,通常流速越大海藻生長(zhǎng)越好,不同海藻對(duì)流速的要求存在差異。透明度影響?zhàn)B殖海藻的受光,透明度1~3 m為宜,透明度穩(wěn)定是關(guān)鍵。不同海藻對(duì)水溫和鹽度的要求差異較大,需要根據(jù)具體海藻的生物學(xué)特征來(lái)選取適宜的海區(qū)[10]。
淺海海藻養(yǎng)殖主要以浮筏式養(yǎng)殖為主。海帶浮筏養(yǎng)殖建立最早、也最為成熟,其他海藻養(yǎng)殖浮筏大都是參考海帶養(yǎng)殖浮筏進(jìn)行適當(dāng)改造而成的。當(dāng)前,淺海養(yǎng)殖的藻類包括褐藻類的海帶、裙帶菜、羊棲菜、鼠尾藻等以及紅藻類的龍須菜、紫菜等,其中海帶、裙帶菜、羊棲菜、鼠尾藻、龍須菜的養(yǎng)殖筏架類似,以單式筏為主流;紫菜的淺海養(yǎng)殖筏架獨(dú)具特點(diǎn),稱為全浮動(dòng)筏架。
2.2.1單式筏 海帶等海藻的養(yǎng)殖浮筏基本上可分為單式筏(又稱大單架)和雙式架兩大類,也有因地制宜改進(jìn)的方框筏、長(zhǎng)方框筏、蜈蚣式筏架等。生產(chǎn)實(shí)踐證明,每臺(tái)獨(dú)立設(shè)置的單式筏受風(fēng)流的沖擊較小,抗風(fēng)浪能力較強(qiáng),更為牢固、安全,是當(dāng)前最為流行的筏架。
單式筏主要由1條浮綆、2條橛纜、2個(gè)橛子(或石砣)和若干個(gè)浮子組成(圖2)。浮綆通過(guò)浮子漂浮于海水表面,用來(lái)懸掛養(yǎng)殖苗繩,浮綆的長(zhǎng)度就是筏身長(zhǎng),筏身的長(zhǎng)短與生產(chǎn)安全有關(guān),不同地區(qū)筏身的長(zhǎng)度不同,因地而異,一般凈長(zhǎng)60~100 m,可以根據(jù)風(fēng)浪大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié),風(fēng)浪大的海區(qū),筏身適當(dāng)縮短,風(fēng)浪小的海區(qū)延長(zhǎng),當(dāng)前浮綆多用聚乙烯等化學(xué)纖維制成,直徑為15~30 mm。橛纜連接浮綆與木橛(石坨),通過(guò)木橛(石坨)來(lái)固定筏身。橛纜材料、規(guī)格同浮綆,長(zhǎng)度一般是水深的2倍,在風(fēng)浪海流較大的海區(qū),則為水深的2.5~3倍。橛子為硬質(zhì)木材,根據(jù)養(yǎng)殖區(qū)風(fēng)浪潮流的大小選擇適宜的橛子規(guī)格,其直徑一般為15~25 cm,長(zhǎng)度為1.5~2.5 m;在不能打橛的海區(qū),采取下砣子的辦法來(lái)固定筏身,砣子的重量要根據(jù)養(yǎng)殖區(qū)風(fēng)浪潮流的大小而定,一般3~6 t為好。浮子用于使筏架漂浮于設(shè)置的水層,浮子多為浮球,浮球分為塑料和玻璃兩種,塑料浮球規(guī)格不等,小型浮球直徑為20 cm,正常浮球直徑一般為28 cm,重量1.6 kg,浮力12.5 kg,玻璃浮球直徑一般為30 cm,重量為2 kg左右,浮力為15 kg。當(dāng)前,北方海區(qū)普遍使用塑料浮子,而南方海區(qū)更多使用塑料泡沫,甚至塑料瓶等物品,浮子的選擇較為隨意。不同海藻以苗繩(養(yǎng)殖繩)為附著基,通過(guò)苗繩懸掛在養(yǎng)殖浮筏上。不同海藻的苗繩材料和規(guī)格不同,以海帶為例,苗繩多為聚乙烯繩或聚乙烯繩與紅棕絲的混紡繩,直徑1.5~2.5 cm,不同海區(qū)的長(zhǎng)度差別較大,山東的海帶苗繩長(zhǎng)度大多為2.5 m左右,而遼寧、福建的海帶苗繩有的長(zhǎng)達(dá)8 m,龍須菜苗繩長(zhǎng)5 m。
海藻養(yǎng)殖區(qū)應(yīng)合理布局,既要充分利用海區(qū)生產(chǎn)力,又要考慮養(yǎng)殖容量,合理控制養(yǎng)殖密度,保證優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的。一般30~40臺(tái)筏子劃為一個(gè)區(qū),區(qū)與區(qū)間呈“田”字形排列,區(qū)間留出足夠的航道。區(qū)間距離以30~50 m為宜,筏間距以5~8 m為宜。另外,單式筏的方向(圖2)非常關(guān)鍵,不但關(guān)系到筏身的安全,而且關(guān)系到養(yǎng)殖方法與海藻的受光情況。在設(shè)置筏向時(shí),風(fēng)向和流向都要考慮,當(dāng)前推廣的順流筏養(yǎng)殖法,必須使筏向與流向平行,盡量做到順流。在流速較大的海區(qū)多采取“一條龍”養(yǎng)殖法,筏向與流向垂直,要盡量做到橫流。這樣既能保證筏架的安全,也能使海藻能得到充分的光照,并避免海藻相互纏繞。
圖2 單式筏結(jié)構(gòu)及海藻單式筏淺海養(yǎng)殖Fig.2 Single floating raft structure and its cultivation methods in shallow sea
2.2.2全浮動(dòng)筏 潮間帶是紫菜養(yǎng)殖的傳統(tǒng)區(qū)域,由于潮間帶空間有限導(dǎo)致養(yǎng)殖密度不斷增加,加之水質(zhì)污染加劇,導(dǎo)致養(yǎng)殖紫菜病害頻發(fā),推動(dòng)了紫菜養(yǎng)殖由潮間帶向淺海區(qū)域擴(kuò)展。全浮動(dòng)筏是紫菜淺海養(yǎng)殖的主要設(shè)施,如圖3所示。
圖3 全浮動(dòng)筏紫菜淺海養(yǎng)殖Fig.3 Full floating raft for Pyropia spp. cultivation in shallow sea
全浮動(dòng)筏紫菜養(yǎng)殖網(wǎng)簾全程浮在水中、不會(huì)因潮汐變化而浮出水面。傳統(tǒng)全浮動(dòng)筏包括固定裝置(橛子或砣子)、橛纜、浮綆、浮子以及苗網(wǎng)。橛纜一般是直徑為1.5~2 cm的聚乙烯繩,長(zhǎng)度不少于當(dāng)?shù)刈畲蟪辈畹?倍,橛纜與木樁或砣子相連固定于海底;浮綆一般為直徑與橛纜相同的聚乙烯繩,長(zhǎng)60~100 m。兩條浮綆形成1行養(yǎng)殖筏架,浮綆中每隔2 m左右固定1根長(zhǎng)2 m、直徑5 cm的竹竿,使浮綆和網(wǎng)簾展開(kāi);浮綆與網(wǎng)綱均勻布設(shè)浮球,苗簾與浮綆一直浮于水面,不設(shè)干露裝置。由于紫菜網(wǎng)簾不干露,這種養(yǎng)殖方法不利于抑制雜藻,進(jìn)而影響紫菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。為解決上述問(wèn)題,“翻板式”全浮動(dòng)筏是目前使用最廣泛的一種方法(圖3),即在普通全浮動(dòng)筏架的浮綆上添加直徑為30~40 cm、長(zhǎng)度為60~80 cm的圓柱狀泡沫浮漂。不需曬網(wǎng)時(shí),浮漂位于網(wǎng)簾的上側(cè),需要曬網(wǎng)時(shí),人工將浮漂反轉(zhuǎn)到網(wǎng)簾的下側(cè),憑借浮漂的高度將養(yǎng)殖網(wǎng)簾浮出并高于水面,從而實(shí)現(xiàn)紫菜網(wǎng)簾曬網(wǎng)的目的。
合理的布局應(yīng)當(dāng)考慮潮流的方向和筏架設(shè)置的密度,既要保證潮流的暢通,合理利用養(yǎng)殖海區(qū)以提高生產(chǎn)力,同時(shí)又能保證筏架的安全。為此一般筏架都采用正對(duì)或斜對(duì)海岸,與風(fēng)浪方向平行或成一個(gè)小的夾角。養(yǎng)殖小區(qū)、大區(qū)之間都要留出一定的航道,對(duì)于全浮動(dòng)筏式紫菜養(yǎng)殖,養(yǎng)殖筏架所占面積應(yīng)控制整個(gè)海區(qū)的1/14~1/10以下[12]。
養(yǎng)殖期間的管理是影響海藻產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素,主要環(huán)節(jié)包括養(yǎng)成方式選擇、養(yǎng)殖密度調(diào)控、養(yǎng)殖水層調(diào)節(jié)、病害防控以及養(yǎng)殖筏架管理等。就養(yǎng)殖方式(圖2)而言,利用單式筏養(yǎng)殖的種類多采用平養(yǎng)的方式,即在兩行單式筏之間平掛苗繩,苗繩上夾掛海藻,使海藻處于同一水層,受光均勻,生長(zhǎng)一致;也可采用苗繩垂直于浮綆的垂養(yǎng)或苗繩平行于浮綆的“一條龍”式的殖成方法;全浮動(dòng)筏紫菜養(yǎng)殖既可采用冷藏網(wǎng)、酸處理等方式克服不干出的負(fù)面影響,也可采用“翻板式”筏架進(jìn)行干出曬網(wǎng)。養(yǎng)殖密度調(diào)節(jié)非常重要,海帶、裙帶菜、龍須菜等要合理控制夾苗密度、苗繩間距,若掉苗嚴(yán)重則要適時(shí)補(bǔ)苗,控制合適的養(yǎng)殖密度,對(duì)增產(chǎn)意義重大。養(yǎng)殖水層調(diào)節(jié)是保證養(yǎng)殖海藻接受適宜光照的重要措施,要根據(jù)海水透明度、潮流、海藻自身重量等因素變化,通過(guò)調(diào)節(jié)吊繩長(zhǎng)短、增減浮漂等方式來(lái)調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水層。養(yǎng)殖過(guò)程中,往往由于環(huán)境因子(光照、溫度等)脅迫導(dǎo)致海藻抗性降低,病原生物入侵進(jìn)而導(dǎo)致病害發(fā)生,另外也有敵害生物(鉤蝦、麥稈蟲(chóng)等)直接造成的災(zāi)害,這些病害可通過(guò)適宜海區(qū)選擇、養(yǎng)殖密度調(diào)控、養(yǎng)殖水層調(diào)節(jié)等方式進(jìn)行預(yù)防。養(yǎng)殖筏架安全檢查、及時(shí)維護(hù)是一項(xiàng)重要工作,尤其是對(duì)在離岸深水區(qū)的養(yǎng)殖活動(dòng),要經(jīng)常檢查筏架繩索的磨損、老化和牢固程度,防止苗繩纏繞,甚至拔橛、筏架倒塌等災(zāi)害。
潮間帶海藻養(yǎng)殖主要是指紫菜養(yǎng)殖,可分為兩種方法:半浮動(dòng)筏式養(yǎng)殖和支柱式(插桿式)養(yǎng)殖。
潮間帶養(yǎng)殖海區(qū)的選擇關(guān)乎紫菜養(yǎng)殖的產(chǎn)量、品質(zhì)和生產(chǎn)安全,選擇養(yǎng)殖海區(qū)需要考慮的因素包括底質(zhì)、潮位、潮流、風(fēng)浪、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽等。底質(zhì)以能使樁基打牢的沙質(zhì)或泥沙質(zhì)為好,少浮泥,水深較深的海域可有效避免底質(zhì)對(duì)養(yǎng)殖的影響,灘面平坦,坡度較小,更適于潮間帶養(yǎng)殖;選擇適宜的潮位,保證紫菜在不同養(yǎng)殖階段都有合適的干露時(shí)間;在筏架安全的前提下,大潮流有利于紫菜生長(zhǎng),紫菜養(yǎng)殖的海區(qū)最大海流速度應(yīng)達(dá)30 cm·s-1,筏間流速應(yīng)不小于10~15 cm·s-1;紫菜葉狀體對(duì)海水鹽度適應(yīng)力較強(qiáng),一般來(lái)說(shuō),條斑紫菜適宜鹽度為21~30 psu,壇紫菜栽培鹽度17~26 psu為適宜;紫菜喜歡高營(yíng)養(yǎng)鹽海區(qū),海水總含氮量低于40~50 μg·L-1時(shí)則為貧營(yíng)養(yǎng)區(qū),在100 μg·L-1時(shí)為中肥區(qū),200 μg·L-1以上時(shí)為肥沃區(qū)。
紫菜主要的養(yǎng)殖設(shè)施可分為半浮動(dòng)筏架和支柱式筏架。
3.2.1半浮動(dòng)筏架 半浮動(dòng)筏是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的、適合于潮差較大的潮間帶海區(qū)的栽培方法,其兼具支柱式和全浮動(dòng)筏的優(yōu)點(diǎn),漲潮時(shí)紫菜網(wǎng)簾浮于水面,落潮時(shí)又可被支架支撐于海灘上,使網(wǎng)簾干出(圖4),從而保證紫菜的產(chǎn)量高、品質(zhì)好,但此方式只能在潮間帶中部附近進(jìn)行,栽培面積受到限制。
圖4 半浮動(dòng)筏紫菜潮間帶養(yǎng)殖Fig.4 Semi-floating raft for Pyropia spp. cultivation in intertidal zone
半浮動(dòng)筏一般由橛(錨)、橛纜、浮綆、浮架構(gòu)成。橛(錨)固定整個(gè)筏架;橛纜連接橛子和浮綆,每臺(tái)筏架4條橛纜,為聚乙烯繩,直徑2 cm左右,長(zhǎng)度不得少于當(dāng)?shù)刈畲蟪辈钪档?倍;每臺(tái)筏架2條浮綆,為聚乙烯繩,直徑2 cm左右,長(zhǎng)度為150~180 m;浮架由浮竹和支腳組成,浮竹兩端分別綁在浮綆上,撐開(kāi)浮綆和網(wǎng)簾,支腳高80~120 cm,在退潮時(shí)支撐苗簾露出水面,保持干出。
筏架方向應(yīng)盡量統(tǒng)籌考慮潮流方向與冬季主導(dǎo)風(fēng)向,通常應(yīng)與冬季主導(dǎo)風(fēng)向平行或小于30°角,以防大風(fēng)大浪掀翻筏架,為了保持養(yǎng)殖區(qū)潮流暢通,筏架布設(shè)應(yīng)與潮水漲落方向盡量一致。為確保水體充分交換,每排筏架間距6~8 m,每10排筏架之間留20 m寬的水道,每30排之間留60 m寬大水道,筏架面積與灘涂面積的比例以1∶8為宜。
3.2.2支柱式筏架 支柱式養(yǎng)殖是將竹竿、木樁或玻璃鋼撐桿直接插入海底作為支柱,將紫菜網(wǎng)簾掛在支柱上,使網(wǎng)簾隨著潮水漲落而漂浮或干出的一種紫菜養(yǎng)殖方式(圖5),適于潮差較小海區(qū)的紫菜養(yǎng)殖。
圖5 支柱式紫菜潮間帶養(yǎng)殖Fig.5 Stay-pole raft for Pyropia spp. cultivation in intertidal zone
支柱式養(yǎng)殖筏架由固定樁(砣)、橛纜、撐桿、浮綆、吊繩和苗網(wǎng)組成。固定樁(砣)可以是木樁、竹樁或鐵錨,深埋入海底,與橛纜相連以固定筏架,橛纜連接浮綆,兩條平行浮綆間用竹竿撐開(kāi),用于懸掛苗網(wǎng)。橛纜和浮綆多為聚乙烯繩,直徑約為1.5~2 cm。撐桿按一定方向排列,插入海底,起到支撐苗簾干露的作用,撐桿多為竹竿,長(zhǎng)度10~15 m,直徑12~17 cm;近年來(lái)也采用玻璃鋼撐桿,可根據(jù)養(yǎng)殖海區(qū)水深采用相應(yīng)規(guī)格的玻璃鋼桿。苗網(wǎng)通過(guò)干露調(diào)節(jié)繩懸掛在撐桿合適高度,通過(guò)潮水漲落來(lái)調(diào)節(jié)適宜的干露時(shí)間。目前,支柱式養(yǎng)殖的苗網(wǎng)高度可調(diào),是人為調(diào)控最有效的一種養(yǎng)殖方式,隨著撐桿的不斷發(fā)展,有效地拓展了紫菜栽培生產(chǎn)的區(qū)域,已拓展到了近海水深20 m的區(qū)域。
在適當(dāng)?shù)暮^(qū),按照與冬季主導(dǎo)風(fēng)向一致或成小于30°角來(lái)設(shè)置固定樁,便于海水的流動(dòng),每臺(tái)筏架間的距離不少于10 m,一般海區(qū)由5臺(tái)筏架平行組成1個(gè)小區(qū),較差海區(qū)可由2 臺(tái)筏架組成1個(gè)區(qū),小區(qū)間距不少于20 m,三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)大區(qū),小區(qū)間距20~30 m;大區(qū)間距60 m以上。為控制合理的養(yǎng)殖密度,養(yǎng)殖筏架面積應(yīng)控制在整個(gè)海區(qū)總面積的1/6以下。
養(yǎng)殖期管理主要包括苗期管理、潮位調(diào)節(jié)、病害防治以及浮筏管理等。紫菜不同于海帶等海藻,其在采殼孢子后,幼苗是在海上培養(yǎng)的,包括掛網(wǎng)、干出調(diào)節(jié)、分網(wǎng)、補(bǔ)苗以及冷藏網(wǎng)技術(shù)等,苗期管理非常關(guān)鍵。紫菜不同生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)干出時(shí)間的要求不同,潮位決定著養(yǎng)殖紫菜的干出時(shí)間,直接影響紫菜養(yǎng)殖產(chǎn)量,因此潮位調(diào)節(jié)是紫菜養(yǎng)殖過(guò)程中極其重要而又繁瑣的工作。近年來(lái)隨著養(yǎng)殖密度增大、養(yǎng)殖環(huán)境變差,導(dǎo)致紫菜養(yǎng)成期發(fā)病率上升,選擇適宜海區(qū)(水質(zhì)清潔、肥沃,敵害生物少等)、合理控制養(yǎng)殖密度是紫菜病害預(yù)防的關(guān)鍵,另外合理調(diào)節(jié)潮位、選用適宜品種也是提高紫菜抵抗性、減少病害的重要方法。紫菜養(yǎng)殖筏架安全管理也是一項(xiàng)重要工作,需經(jīng)常巡查養(yǎng)殖筏架情況,及時(shí)修補(bǔ)、加固。
我國(guó)海藻養(yǎng)殖絕大部分都集中在潮間帶和淺海海域,陸基化養(yǎng)殖量非常少,主要有池塘(魚(yú)塭)養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖。
一些江蘺種類,如細(xì)基江蘺(繁枝變型)、脆江蘺和芋根江蘺等,適合于沿海池塘(魚(yú)塭)內(nèi)養(yǎng)殖,在我國(guó)華南沿海應(yīng)用廣泛。池塘、魚(yú)塭要有排灌閘門(mén),能控制水位和換水,要有淡水水源,底質(zhì)以泥沙為主,鹽度偏低。將江蘺幼苗和成體的切段均勻地撒在池塘、魚(yú)塭中,每公頃大約需種苗4 500 kg,讓其自然生長(zhǎng),藻體多在塘底呈半懸浮狀態(tài)生長(zhǎng),一般沒(méi)有附著基,但也有極少數(shù)藻體附生在小石塊或貝殼上。在養(yǎng)殖過(guò)程中,要勤于觀察江蘺的生長(zhǎng)情況,如藻體的大小和顏色變化,進(jìn)行海水密度和光照的調(diào)整。正常情況下,撒苗養(yǎng)殖30~40 d時(shí),江蘺長(zhǎng)滿塘底便可采收,并留下部分讓其繼續(xù)生長(zhǎng)。另外,也可在池塘內(nèi)打樁、拉繩,進(jìn)行夾苗養(yǎng)殖。
當(dāng)前,我國(guó)工廠化養(yǎng)殖的海藻主要是長(zhǎng)莖葡萄蕨藻,也有少量采用工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖魚(yú)蝦的企業(yè),為了凈化水質(zhì),在車間內(nèi)養(yǎng)殖一些諸如石莼、江蘺類的海藻,這種模式稱為工廠化多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖。盡管當(dāng)前我國(guó)工廠化海藻養(yǎng)殖還處于剛剛起步階段,但是卻是一個(gè)非常有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d方向。
長(zhǎng)莖葡萄蕨藻,俗稱海葡萄,是分布于熱帶、亞熱帶海區(qū)的一種暖溫性大型經(jīng)濟(jì)海藻,營(yíng)養(yǎng)豐富,味道鮮美,有“綠色魚(yú)子醬”的美名。長(zhǎng)莖葡萄蕨藻在我國(guó)養(yǎng)殖時(shí)間較短,到目前為止,仍處于推廣階段,僅海南、山東、福建少數(shù)地區(qū)有過(guò)小量成功養(yǎng)殖的案例,一般采用工廠化室內(nèi)水池和室外池塘的養(yǎng)殖方式,其規(guī)模也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)業(yè)化水平。長(zhǎng)莖葡萄蕨藻的工廠化設(shè)施,主要包括養(yǎng)殖溫室、養(yǎng)殖池、養(yǎng)殖浮床、海水處理系統(tǒng)四大部分。養(yǎng)殖溫室頂部應(yīng)選用透光性較好的材料,有利于光線的進(jìn)入,充足的光線也可以使溫室維持較高的溫度。因此,養(yǎng)殖溫室可以建設(shè)成塑料膜養(yǎng)殖大棚或玻璃房的形式,另外加設(shè)遮光簾等調(diào)光設(shè)施。養(yǎng)殖池一般用混凝土制成,也可用玻璃鋼制成,池內(nèi)壁可用食品級(jí)玻璃鋼樹(shù)脂涂層,長(zhǎng)度為4~5 m,寬度可在1.5~2 m之間,深度1 m以內(nèi)較適宜。養(yǎng)殖浮床使用PPR管做框架,寬度一般為0.5 m,長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)養(yǎng)殖池的大小設(shè)計(jì),框架兩側(cè)分別鋪設(shè)塑料網(wǎng)格,長(zhǎng)莖葡萄蕨藻苗種置于網(wǎng)片之間,網(wǎng)格的孔徑一般為8~10 mm。海水處理系統(tǒng)與海帶育苗車間類似,包含沉淀池、砂濾罐、儲(chǔ)水罐等。
從20世紀(jì)50年代起,我國(guó)海藻規(guī)?;B(yǎng)殖發(fā)展近70年,取得了巨大的成就。然而,在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的新形勢(shì)下,海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)也面臨著來(lái)自外部環(huán)境以及自身的問(wèn)題與挑戰(zhàn),本文從養(yǎng)殖技術(shù)層面探討當(dāng)前海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。
溫室氣體(二氧化碳等)導(dǎo)致的氣候變暖和海洋酸化,給海藻生理、生態(tài)、生長(zhǎng)以及繁育帶來(lái)前所未有的擾動(dòng)和挑戰(zhàn)[13]。我國(guó)養(yǎng)殖產(chǎn)量最大的褐藻,如海帶、裙帶菜是冷溫性種類,溫度異常升高對(duì)其種苗繁育、海上養(yǎng)成會(huì)造成嚴(yán)重的影響甚至病害[14-15];紫菜、江蘺雖然較海帶、裙帶菜更耐高溫,但是近年來(lái)也時(shí)常有高溫造成病害的報(bào)道[16-17]。我國(guó)主要海藻養(yǎng)殖對(duì)象包括海帶、紫菜、裙帶菜和龍須菜,都已有耐高溫新品種的育成和應(yīng)用,要充分發(fā)揮良種的作用,需要良種與良法相配套,需要探索與良種特性相適應(yīng)的養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù),如種苗下海時(shí)間、養(yǎng)殖水層、養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖管理等。
近年來(lái),隨著海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張,近岸適養(yǎng)海區(qū)空間有限,養(yǎng)殖密度不斷增大,導(dǎo)致養(yǎng)殖海藻的產(chǎn)量和品質(zhì)下降,加之近岸環(huán)境治理和其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展,進(jìn)一步壓縮了海藻近岸養(yǎng)殖的發(fā)展空間,海藻養(yǎng)殖向離岸深水區(qū)發(fā)展的趨勢(shì)日漸凸顯[5]。但離岸深水區(qū)流急、浪大,海況復(fù)雜,對(duì)養(yǎng)殖藻類適應(yīng)性、養(yǎng)殖設(shè)施、養(yǎng)殖技術(shù)、養(yǎng)殖模式以及運(yùn)行管理等提出了挑戰(zhàn),如何改善海帶的抗風(fēng)浪能力(不掉苗、不折斷、不纏繞),提升不干出紫菜的品質(zhì),保障養(yǎng)殖筏架安全、實(shí)現(xiàn)高海況條件下的機(jī)械化等問(wèn)題是目前海藻養(yǎng)殖技術(shù)亟需解決的問(wèn)題。
在傳統(tǒng)觀念中,海藻養(yǎng)殖具有積極的生態(tài)效應(yīng),如,海藻養(yǎng)殖過(guò)程中可大量吸收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽,固定二氧化碳、釋放氧氣,吸收、吸附重金屬等污染物,對(duì)緩解近海富營(yíng)養(yǎng)化、海洋酸化、防控海水污染等具有重要作用[18]。在這些客觀事實(shí)面前,人們往往忽略了海藻規(guī)?;B(yǎng)殖對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響,尤其是內(nèi)灣、近岸淺水區(qū)的高強(qiáng)度、高密度的海藻養(yǎng)殖,會(huì)改變局部的生態(tài)因子,如遮光、阻流、競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)鹽、改變沉積物組分等[19];海藻跨海區(qū)甚至跨國(guó)養(yǎng)殖,可能會(huì)攜帶病原或敵害生物[20];海藻養(yǎng)殖過(guò)程中使用的合成纖維繩索、塑料制品等,會(huì)因管理不當(dāng)而成為海洋垃圾,這些方面會(huì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。在當(dāng)前生態(tài)優(yōu)先的時(shí)代背景下,海藻養(yǎng)殖技術(shù)與模式需要優(yōu)化升級(jí),如,什么樣的養(yǎng)殖容量或密度能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖效益和生態(tài)效益的最大化?海藻養(yǎng)殖如何實(shí)現(xiàn)“輪作”?養(yǎng)殖設(shè)施材料如何規(guī)范化使用?只有解決好這些問(wèn)題,才能實(shí)現(xiàn)海藻養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值的雙贏。
當(dāng)前我國(guó)海藻養(yǎng)殖機(jī)械化水平普遍較低,海藻養(yǎng)殖大多依賴于人力,勞動(dòng)強(qiáng)度大,年輕一代不愿從事海藻養(yǎng)殖行業(yè),工人缺口日漸擴(kuò)大,人工成本上漲迅速,甚至占生產(chǎn)總成本的一半以上,成為限制海藻養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。當(dāng)前,物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)日新月異,相關(guān)技術(shù)也在陸地農(nóng)業(yè)甚至水產(chǎn)養(yǎng)殖中得到應(yīng)用,如智能溫室大棚等。海藻養(yǎng)殖如何和這些高新技術(shù)相結(jié)合,提高海藻養(yǎng)殖過(guò)程中的機(jī)械化、智能化水平,降低對(duì)人工的依賴,這可能是將來(lái)決定海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。另外,海藻養(yǎng)殖的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題,這是實(shí)現(xiàn)海藻養(yǎng)殖機(jī)械化和智能化的前提條件。
多營(yíng)養(yǎng)層次綜合水產(chǎn)養(yǎng)殖(integrated multi-trophic aquaculture, IMTA)是當(dāng)前國(guó)際水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都積極倡導(dǎo)和踐行的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式,其核心理念是利用海藻吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)控水質(zhì)的功能,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(養(yǎng)殖動(dòng)物和海藻)的穩(wěn)定性和高效產(chǎn)出[21]。利用海洋風(fēng)電場(chǎng)、鉆井平臺(tái)等海上設(shè)施可為離岸海域水產(chǎn)養(yǎng)殖提供錨泊服務(wù)的便利,搭建水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施設(shè)備進(jìn)而開(kāi)展綜合性水產(chǎn)養(yǎng)殖,這種模式稱為多用途水產(chǎn)養(yǎng)殖(multi-use aquaculture),可降低離岸式養(yǎng)殖的管理運(yùn)行成本,是歐美國(guó)家倡導(dǎo)的一種新型的養(yǎng)殖模式[22]。我國(guó)已有多營(yíng)養(yǎng)層次綜合水產(chǎn)養(yǎng)殖的多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但在這種養(yǎng)殖模式尤其是多用途水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中,多物種的養(yǎng)殖技術(shù)與單品種海藻養(yǎng)殖技術(shù)相比有何區(qū)別?養(yǎng)殖動(dòng)物與海藻如何搭配?操作管理有何改進(jìn)?這些問(wèn)題值得關(guān)注和解答,進(jìn)而為新型海藻綜合養(yǎng)殖模式提供技術(shù)儲(chǔ)備。
海藻是一種重要的海洋資源,其應(yīng)用的廣度和深度不斷擴(kuò)展和加深,發(fā)展海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)具有重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。為應(yīng)對(duì)我國(guó)海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn),未來(lái)的海藻養(yǎng)殖應(yīng)整合多營(yíng)養(yǎng)層次、多用途的綜合水產(chǎn)養(yǎng)殖模式,與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等高新技術(shù)交叉融合,構(gòu)建現(xiàn)代化的海藻養(yǎng)殖場(chǎng)(圖6)。從養(yǎng)殖技術(shù)與模式的角度提出以下對(duì)策與展望。
圖6 未來(lái)海藻養(yǎng)殖場(chǎng)構(gòu)想Fig.6 Concept for the future seaweed cultivation farm
優(yōu)化海藻養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),規(guī)范海藻養(yǎng)殖筏架的搭建和設(shè)置,形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行應(yīng)用推廣;加強(qiáng)養(yǎng)殖機(jī)械設(shè)備的研發(fā),如海帶分苗機(jī)、收割機(jī)、紫菜翻板自動(dòng)曬網(wǎng)裝置等,提高海藻養(yǎng)殖過(guò)程中的自動(dòng)化水平;積極與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等高新技術(shù)交叉融合,構(gòu)建海藻養(yǎng)殖、監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù),努力開(kāi)啟海藻養(yǎng)殖技術(shù)的智能化時(shí)代。
鑒于海藻單養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)效益較低,與高值水產(chǎn)動(dòng)物搭配,開(kāi)展多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖,以提高海藻養(yǎng)殖的綜合效益;積極發(fā)展海藻離岸式養(yǎng)殖,開(kāi)拓海藻養(yǎng)殖新空間;與海洋風(fēng)電場(chǎng)等結(jié)合,探索開(kāi)放海區(qū)的多用途綜合水產(chǎn)養(yǎng)殖,降低離岸式海藻養(yǎng)殖成本。在這些模式下,推動(dòng)傳統(tǒng)單種類海藻養(yǎng)殖技術(shù)向多品種綜合養(yǎng)殖技術(shù)轉(zhuǎn)變,優(yōu)化養(yǎng)殖種類搭配、養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖布局、養(yǎng)殖設(shè)施、養(yǎng)殖管理等方面的技術(shù)參數(shù)。
合理規(guī)劃海水養(yǎng)殖水域?yàn)┩抗δ軈^(qū),完善海藻養(yǎng)殖許可證制度,基于環(huán)境承載力和海域養(yǎng)殖容量,確定養(yǎng)殖的區(qū)域、密度、規(guī)模及周期,實(shí)行科學(xué)合理的“輪作”制度;建立科學(xué)的海藻生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)政府建立對(duì)海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的生態(tài)補(bǔ)償(eco-compensation)制度,充分發(fā)揮海藻的生態(tài)功能,推動(dòng)海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
總之,我國(guó)是世界上最早開(kāi)展海藻規(guī)?;B(yǎng)殖的國(guó)家之一,養(yǎng)殖產(chǎn)量穩(wěn)居世界前列,歷經(jīng)60多年的發(fā)展,建立了完善的養(yǎng)殖技術(shù)體系,對(duì)世界海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了引領(lǐng)和示范作用。但在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的新形勢(shì)下,我國(guó)海藻養(yǎng)殖也面臨著自身與外部以及國(guó)內(nèi)與國(guó)外的壓力與挑戰(zhàn),海藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)如何實(shí)現(xiàn)自身的提質(zhì)增效以應(yīng)對(duì)諸如減量增收的外部環(huán)境需求?我國(guó)海藻養(yǎng)殖技術(shù)如何發(fā)展,以應(yīng)對(duì)異軍突起的東南亞海藻養(yǎng)殖國(guó)家在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng),應(yīng)對(duì)歐美國(guó)家先進(jìn)養(yǎng)殖模式與技術(shù)的挑戰(zhàn)?回答這些問(wèn)題的過(guò)程也將是我國(guó)海藻養(yǎng)殖技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程。同時(shí),也應(yīng)看到海藻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇,一是海藻應(yīng)用的日益廣泛,市場(chǎng)需求量增加趨勢(shì)顯著;二是海藻養(yǎng)殖的生態(tài)效益越來(lái)越受到重視。這兩點(diǎn)將是海藻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力,海藻養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)圍繞服務(wù)、支撐這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力來(lái)進(jìn)行科技創(chuàng)新和升級(jí)改造,進(jìn)而推動(dòng)海藻產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)2020年12期