徐琰斐，徐 皓，劉 晃，諶志新，崔銘超

(1 中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092；2 青島海洋科學與技術(shù)試點國家實驗室，山東青島 266237；3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點實驗室，上海 200092)

自1986年“以養(yǎng)為主”的漁業(yè)發(fā)展方針確定以后，中國海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)量由150萬t發(fā)展到2019年的2 065萬t[1]，增長了13倍。目前，中國海水養(yǎng)殖仍以近海筏式、底播、池塘和吊籠養(yǎng)殖為主，合計產(chǎn)量1 510萬t，占總產(chǎn)量的73%，存在養(yǎng)殖布局不合理、養(yǎng)殖密度過高、養(yǎng)殖品質(zhì)不高、生產(chǎn)方式對環(huán)境影響較大等問題，亟須加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[2]。向深海大洋拓展空間，發(fā)展深遠海養(yǎng)殖是突破生態(tài)環(huán)境和自然資源約束性挑戰(zhàn)，實現(xiàn)新時期中國海水養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇[3]。養(yǎng)殖品種選擇、養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建、養(yǎng)殖海域規(guī)劃是保障深遠海養(yǎng)殖有序發(fā)展的重要因素。

1 深遠海養(yǎng)殖定義

由于世界各國海域環(huán)境、技術(shù)條件、養(yǎng)殖方式的不同，目前深遠海養(yǎng)殖未有明確統(tǒng)一的定義。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)鼓勵水產(chǎn)養(yǎng)殖向海洋發(fā)展，根據(jù)離岸距離、海況環(huán)境、作業(yè)要求等條件，界定了不同水域的養(yǎng)殖方式[4]。FAO界定的海上養(yǎng)殖方式見表1?！拔恢?水文”對應(yīng)養(yǎng)殖方式脫離陸基系統(tǒng)、走向海洋的程度，距離陸地越遠、水越深、遮蔽性越低、養(yǎng)殖水體交換度越大，水域生態(tài)系統(tǒng)對養(yǎng)殖排放物的擴散和同化能力越強。“海況環(huán)境”對應(yīng)的是養(yǎng)殖設(shè)施所必須具備的結(jié)構(gòu)安全性，離岸越遠，風浪流的影響越大，設(shè)施與養(yǎng)殖生物的安全保障要求越高?！安僮餍浴睂?yīng)生產(chǎn)方式的機械化程度。

基于上述因素，F(xiàn)AO關(guān)于深遠海養(yǎng)殖(Deepsea mariculture)的定義是[5]：設(shè)置于暴露在風浪作用下的開放海域，有設(shè)施設(shè)備保障，有補給船舶支持的海上生產(chǎn)系統(tǒng)。但是中國的陸架結(jié)構(gòu)、風暴潮情況與挪威等深遠海養(yǎng)殖發(fā)達國家差異較大，中國沿海陸架較為平坦。結(jié)合中國海上養(yǎng)殖主要生產(chǎn)方式特點(表2)，基于技術(shù)發(fā)展水平和沿海大陸架的自然條件，結(jié)合3海里內(nèi)禁止排放未經(jīng)處理海上生活污水的標準[6]，中國深遠海養(yǎng)殖可以定義為：設(shè)置在離岸3海里以外、水深在25～100 m、無遮蔽的開放海域，以遠程管控設(shè)施裝備為保障、陸海補給系統(tǒng)為支持、對生態(tài)環(huán)境無負面影響的工業(yè)化海上養(yǎng)殖生產(chǎn)方式[7-8]。最近研發(fā)的數(shù)型養(yǎng)殖平臺，設(shè)計水深一般為30～40 m，離岸數(shù)海里，例如已投產(chǎn)的“深藍1號”，生產(chǎn)海域水深60 m，離岸距離達130海里[9]。

表1 FAO關(guān)于海上養(yǎng)殖方式區(qū)分標準

表2 中國海上養(yǎng)殖主要生產(chǎn)方式特點

2 養(yǎng)殖品種選擇

2.1 經(jīng)濟潛力

經(jīng)濟潛力包括市場潛力和產(chǎn)品競爭性[10]。首先，養(yǎng)殖品種選擇要考慮消費市場和消費文化等因素，保證產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)以后有充分的市場容納程度，不致因產(chǎn)量提升導致價格大幅下落。其次，養(yǎng)殖品種應(yīng)該與已有的近岸網(wǎng)箱養(yǎng)殖、陸基工廠化養(yǎng)殖和池塘養(yǎng)殖等傳統(tǒng)生產(chǎn)方式有差異化，保障產(chǎn)品上市具有一定競爭優(yōu)勢和定價權(quán)，以保證在深遠海生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建和運維方面有足夠的成本分攤空間，除非近岸網(wǎng)箱養(yǎng)殖等傳統(tǒng)生產(chǎn)方式因可持續(xù)發(fā)展的壓力導致資源和環(huán)境成本增加。

2.2 適應(yīng)水溫

養(yǎng)殖對象對養(yǎng)殖海域的水溫適應(yīng)性是品種選擇的主要限制因素。海域全年的水溫變化必須與養(yǎng)殖品種相適應(yīng)，保證養(yǎng)殖生物不會遭受死亡或產(chǎn)生明顯的應(yīng)激反應(yīng)，并使更多時段的水溫符合養(yǎng)殖生物最佳生長溫度要求，以縮短養(yǎng)殖周期，提高生產(chǎn)效率[11]。根據(jù)水溫資料[12]，南海海域年水溫變化小，大部分海區(qū)月平均表層水溫在22 ℃以上，中南部海區(qū)終年均在26 ℃以上，適合開展暖水性魚類養(yǎng)殖，如有較高經(jīng)濟價值的石斑魚(Epinephelus)、軍曹魚(Rachycentroncanadum)等。東海、黃渤海海域年水溫變化范圍較大，為2～28 ℃，可以開展溫水性魚類養(yǎng)殖，如大黃魚(Larimichthyscrocea)等。位于黃海海面下20～30 m冷水團海域，夏季水溫為6～12 ℃，可開展冷水性魚類養(yǎng)殖，如鮭魚、鲆魚等。

2.3 養(yǎng)殖技術(shù)

養(yǎng)殖品種需具備良好的符合工業(yè)化養(yǎng)殖要求的種質(zhì)性狀，如生長速度、生活習性、適養(yǎng)密度等，以利于集約化養(yǎng)殖、轉(zhuǎn)運與高值化加工；需要有成熟的苗種生產(chǎn)技術(shù)及工廠化繁育體系，以滿足周年提供標準性狀的大規(guī)格魚種的要求；具備工業(yè)化養(yǎng)殖生產(chǎn)工藝、操作規(guī)范，以及完善的病害防治和疫苗免疫技術(shù)，保障深遠海生產(chǎn)系統(tǒng)高效運行；建立符合養(yǎng)殖對象不同生長階段與營養(yǎng)需求的全過程飼料配方技術(shù)及生產(chǎn)體系，支持規(guī)模化水產(chǎn)養(yǎng)殖對飼料生產(chǎn)體系的需要。

2.4 適養(yǎng)品種

在近20年的產(chǎn)業(yè)探索發(fā)展中[4]，美國鱈魚、鮭魚、比目魚等網(wǎng)箱養(yǎng)殖，扇貝(Placopectenmagellanicus)-紫貽貝(Mytilusedulis)延繩養(yǎng)殖，墨西哥灣軍曹魚(Rachycentroncanadum)、紅鯛魚(Lutjanuscampechanus)、紅鼓魚(Sciaenopsocellatus)網(wǎng)箱養(yǎng)殖，以及挪威大西洋鮭(Atlanticsalmon)網(wǎng)箱養(yǎng)殖等是值得借鑒的成功案例。表3為適合中國深遠海養(yǎng)殖的品種及相關(guān)特性[13-18]。同時，南海的黃鰭金槍魚(Thunnusalbacores)、高體鰤(Serioladumerili)，黃海的黃條鰤(Seriolaaureovittata)等品種也具有較大的發(fā)展?jié)摿?，一旦建立了全面的苗種繁育、集約化養(yǎng)殖、配合飼料、疫病防控等技術(shù)體系，可以形成獨特的深遠海養(yǎng)殖產(chǎn)品[19]。

表3 代表性養(yǎng)殖品種及主要特性

3 養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)構(gòu)建影響因素

深遠海養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建要符合開放海域集約化養(yǎng)殖生產(chǎn)的要求，主要考慮以下因素[20]：一是適宜性，養(yǎng)殖空間能有效地利用海域水資源，創(chuàng)造適宜集約化養(yǎng)殖、高效生長的水溫、水流等水質(zhì)條件；二是安全性，養(yǎng)殖設(shè)施需要構(gòu)建全面的生產(chǎn)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與錨泊系統(tǒng)需要對應(yīng)風浪流的危害進行工程化設(shè)計和建設(shè)，滿足海上生產(chǎn)特有的管控與保障要求，保障惡劣海況下人員、物資和養(yǎng)殖生物的安全；三是經(jīng)濟性，根據(jù)養(yǎng)殖產(chǎn)品和海域條件特點，建設(shè)經(jīng)濟實用的設(shè)施工程，構(gòu)建具備規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.2 養(yǎng)殖系統(tǒng)類型

水產(chǎn)養(yǎng)殖是基于水源地自然條件有效隔離所建立起來的生產(chǎn)系統(tǒng)，隔離度越低，對自然條件的依賴度越大，生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與自然條件及其變化越相關(guān)；隔離度越高，受自然條件的影響越低，生產(chǎn)系統(tǒng)的管控度越高、越穩(wěn)定。前者屬于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，后者趨向于現(xiàn)代工業(yè)的商品化生產(chǎn)。養(yǎng)殖網(wǎng)箱、圍欄、筏架等的隔離度較小，屬于開放式養(yǎng)殖系統(tǒng)(open aquaculture system)[13]，主要是對養(yǎng)殖對象的活動空間進行管控。工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖是典型的封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)(recirculating aquaculture systems,RAS)[21]，除補充源水外，全部由人工管控，可以不受地域、環(huán)境、季節(jié)影響開展商品化生產(chǎn)。

大型養(yǎng)殖平臺屬于開放式養(yǎng)殖系統(tǒng)，是目前深遠海養(yǎng)殖的主要方式。其以錨泊方式定置在海上，利用網(wǎng)衣及結(jié)構(gòu)物與環(huán)境隔離進行水體交換，達到養(yǎng)殖集約化管控的目的。與沿岸內(nèi)灣的近岸網(wǎng)箱養(yǎng)殖不同，設(shè)置在25 m以深開放海域的養(yǎng)殖設(shè)施，對安全性有更高的要求。近年來，新型深遠海養(yǎng)殖平臺總體上往大型化發(fā)展，例如，挪威“海洋1號(Ocean Farm 1)”超級漁場(2017年)，養(yǎng)殖水體25萬 m3，設(shè)置海域水深150 m[23]；“深藍1號”潛底式平臺(2018年)，養(yǎng)殖水體4.3萬m3，設(shè)置在近60 m深水域[9]；坐底式平臺“長鯨1號”(2019)，養(yǎng)殖水體近6萬 m3，最大吃水30.5 m[24]；這些平臺的工業(yè)化水平已顯著提高，有望加快面向深遠海養(yǎng)殖的生產(chǎn)平臺產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

封閉海上養(yǎng)殖系統(tǒng)有兩種主要發(fā)展方式，一類是定置在開放海域的封閉式養(yǎng)殖平臺，例如挪威Huage Aqua公司提出的蛋形養(yǎng)殖平臺概念，全封閉的蛋形養(yǎng)殖艙構(gòu)建在浮式平臺上，高44 m，寬33 m，從水下20 m處抽取海水，可養(yǎng)殖1 000 t鮭魚，并使養(yǎng)殖水體表層海水隔離，使養(yǎng)殖魚類免受海虱或其他寄生蟲的侵害，可獲得更高的生產(chǎn)率[25-26]。另一種基于船舶平臺的封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)，即養(yǎng)殖工船概念[27]，提出于20世紀90年代，是具有自主航行功能的浮式海上漁業(yè)生產(chǎn)平臺[28]，其生產(chǎn)功能以深遠海封閉式階段養(yǎng)殖為主體，相當于將陸基工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)搬至海上，可以節(jié)省水質(zhì)凈化、水溫維持所需能耗，發(fā)揮工廠化養(yǎng)殖高效生產(chǎn)的優(yōu)勢。建立封閉式海上生產(chǎn)系統(tǒng)需要更高的投資成本和管控要求，必須從養(yǎng)殖品種價值、生產(chǎn)系統(tǒng)效率、規(guī)模經(jīng)濟效益、養(yǎng)殖方式差異化優(yōu)勢以及可持續(xù)發(fā)展要求、產(chǎn)業(yè)政策等方面進行綜合評估。

3.3 比較分析

綜合來看(表4)，養(yǎng)殖平臺以養(yǎng)殖生產(chǎn)為唯一功能，單位水體造價約500～2 246元/m3，工程經(jīng)濟性較高，但品種選擇和生產(chǎn)時間受自然條件的限制，必須考慮養(yǎng)殖區(qū)域常年水溫變化規(guī)律與養(yǎng)殖對象的生物學特性，極端環(huán)境水溫必須在養(yǎng)殖對象可生存、能耐受的范圍之內(nèi)，其經(jīng)常性水溫變化范圍應(yīng)盡可能接近養(yǎng)殖對象生長最快的溫度范圍；并且養(yǎng)殖平臺固定錨泊方式難以抵御超強臺風的正面侵襲，且容易受惡劣海況影響，波浪、水流和網(wǎng)衣變形等都會對養(yǎng)殖魚類造成脅迫性影響；養(yǎng)殖工船是工業(yè)化的海上綜合生產(chǎn)、生活系統(tǒng)，單位水體造價約4 375～8 750元/m3，且要持續(xù)耗能維持生產(chǎn)，其經(jīng)濟可行性必須建立在有市場價值的品種、規(guī)模效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)鏈上，相比養(yǎng)殖平臺優(yōu)勢為：一是可自主航行選擇適宜水溫海域，實現(xiàn)無季節(jié)差生產(chǎn)，同時避免養(yǎng)殖生物為對抗水流消耗過多的能量，提高飼養(yǎng)效率[29]；二是可阻止疾病和外來物種任意入侵，防止逃逸和病害，同時能夠?qū)︷B(yǎng)殖過程中可能有的病原體、抗生素和其他污染物進行隔離性控制和排放處置；三是可有效規(guī)避臺風、赤潮等自然災(zāi)害，解決固定式養(yǎng)殖平臺定點排放對海洋環(huán)境污染的問題。養(yǎng)殖平臺和養(yǎng)殖工船兩種方式各具特點，可相互協(xié)同，考慮到水深、潮位、波浪、管控距離等因素的影響，不同的養(yǎng)殖設(shè)施在未來深遠海產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)有其性能優(yōu)勢最大化的設(shè)置水域和協(xié)同的生產(chǎn)方式。

4 養(yǎng)殖海域規(guī)劃

4.1 基于環(huán)境承載力的養(yǎng)殖規(guī)?？刂?/h3>

人類所有的食物生產(chǎn)活動和自然資源利用產(chǎn)業(yè)都會對環(huán)境產(chǎn)生影響，發(fā)展深遠海養(yǎng)殖需要基于合理的養(yǎng)殖排放量，使這種影響不會破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，保證產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。養(yǎng)殖過程投入的碳、氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，約1/3被魚體吸收轉(zhuǎn)化為生物量[31]，其余氮元素溶解于水中，在水流的作用下擴散，磷元素隨糞便顆粒沉積于海底。影響?zhàn)B殖排放的因素主要包括[32]：一是營養(yǎng)物質(zhì)的排放總量，與養(yǎng)殖產(chǎn)量、飼料轉(zhuǎn)換效率等直接相關(guān)；二是養(yǎng)殖水域的水動力，需要足夠的水流向周邊擴散懸浮或溶解的營養(yǎng)物質(zhì)；三是足夠的水深，使殘飼、糞便等固形物有足夠的沉降時間，在沉底前被擴散到更大的范圍；四是水域環(huán)境對營養(yǎng)物質(zhì)的同化效率，取決于養(yǎng)殖水域尤其是海底生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及調(diào)節(jié)能力。

水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境承載力，是指在水產(chǎn)養(yǎng)殖生物生長和生態(tài)環(huán)境不受損害的前提下，養(yǎng)殖環(huán)境所能容納的養(yǎng)殖生物或排放污染物的最大負荷量[33]。深遠海養(yǎng)殖環(huán)境承載力分析，需要評估的是特定水域環(huán)境對養(yǎng)殖排放物的容納能力，研究的是該水域生態(tài)系統(tǒng)在養(yǎng)殖排放物作為營養(yǎng)輸入時，其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能不發(fā)生顯著變化的養(yǎng)殖總量、排放強度及主要表征指標的閾值[34-35]。養(yǎng)殖總量與水域環(huán)境整體性水流擴散和自我凈化能力有關(guān)，用于確定特定水域的養(yǎng)殖規(guī)模。排放強度與養(yǎng)殖設(shè)施設(shè)置位置水深、水流的擴散能力和底棲生態(tài)系統(tǒng)的同化能力有關(guān)，用于限定養(yǎng)殖密度或排放速率。主要表征指標與該水域環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)接納營養(yǎng)輸入后的反應(yīng)有關(guān)，確定的閾值有利于監(jiān)測、評價和預警。整體而言，深遠海水域有足夠大的環(huán)境承載能力，溶解或懸浮于水中的營養(yǎng)物質(zhì)將通過藻類和攝食生物，進入水域生態(tài)系統(tǒng)。借助水動力帶來的稀釋作用，養(yǎng)殖排放對整體環(huán)境不易產(chǎn)生負面影響，更可能會刺激水域的自然生產(chǎn)力[31]。因此，只有基于環(huán)境承載力，控制好養(yǎng)殖規(guī)模，養(yǎng)殖排放才不會對水域環(huán)境造成負面影響。

4.2 基于海域條件的養(yǎng)殖系統(tǒng)與對象選擇

中國近海海底地形是廣闊的大陸架，深度在200 m以內(nèi)，南海有近1/2為大陸架，東海有2/3屬大陸架，黃渤海則全部位于大陸架上。在大陸架外緣，則多有坡度極陡、數(shù)千米深的海溝、海槽和盆地。按大陸架平均坡度計，由南向北，坡度愈加平緩。南海沿岸對應(yīng)25 m水深的離岸距離為14海里，100 m水深到56海里；東海沿岸25 m水深為46海里，100 m水深到183海里；南黃海沿岸25 m水深為52海里，100 m水深到206海里；北黃海沿岸25 m水深為66海里，100 m水深到264海里。中國深遠海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的主要區(qū)域應(yīng)在25 m以深、200海里以內(nèi)的專屬經(jīng)濟區(qū)海域。就水溫條件而言[36]，南海海域?qū)儆跓釒颍疁刈兓刃?，具有發(fā)展魚類養(yǎng)殖良好的生產(chǎn)條件，尤其適合暖水性魚類養(yǎng)殖。若采用封閉式養(yǎng)殖系統(tǒng)從200～300 m層抽水，可以養(yǎng)殖冷水性魚類。其他海區(qū)屬于溫帶水域，周年水溫變化較大，若采用可移動封閉式養(yǎng)殖平臺，通過主動選擇適合海域水溫，可以避免品種選擇的局限。

表4 養(yǎng)殖平臺與養(yǎng)殖工船相關(guān)性能對比

5 發(fā)展建議

綜上所述，構(gòu)建深遠海養(yǎng)殖生產(chǎn)方式，在方向上必須符合漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求，著眼于高效生產(chǎn)、規(guī)模經(jīng)濟效益、環(huán)境友好和質(zhì)量安全，適養(yǎng)品種選擇、養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建、海域規(guī)劃設(shè)計是必須要解決好的問題。在品種選擇方面，篩選生物學、生態(tài)學、行為學基礎(chǔ)研究積累較為完善，并且苗種繁育和養(yǎng)殖技術(shù)較為成熟的品種，為深遠海養(yǎng)殖新興產(chǎn)業(yè)初期發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)，減少風險；同時加強苗種繁育、飼養(yǎng)工藝、生殖生理、病害防控等關(guān)鍵技術(shù)研究，加快建立目標品種工業(yè)化人工苗種繁育技術(shù)和養(yǎng)殖工藝，制定目標品種深遠海養(yǎng)殖技術(shù)操作指南。在養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)建方面，開展游弋式、浮式、半潛式等適用于不同養(yǎng)殖海域和條件的大型專業(yè)化多功能養(yǎng)殖船型和平臺構(gòu)建技術(shù)研究，研發(fā)集苗種繁育、成魚養(yǎng)殖、飼料加工、捕撈漁船補給及漁獲物冷藏冷凍等功能為一體的多功能大型養(yǎng)殖平臺和設(shè)施，發(fā)展管控、維護和搶險的平臺運維技術(shù)和裝備，支撐深遠海養(yǎng)殖系統(tǒng)穩(wěn)定運行。在養(yǎng)殖海域規(guī)劃方面，推進深遠海海域及相關(guān)島礁使用權(quán)審批、陸上基地建設(shè)用地與配套碼頭、養(yǎng)殖許可等政策完善，建立基于環(huán)境承載力評估與控制的區(qū)域性規(guī)劃，為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學、規(guī)范的產(chǎn)業(yè)和政策環(huán)境。

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