植物源高活性小分子有機碳材料在水產養殖業中的應用

鄒海平，劉志剛

（中信格義循環經濟有限公司，安徽淮南232200）

0 引言

中國水產養殖業在“以養為主”發展方針的指引下，水產品產量基本保持穩定的上升趨勢[1]。2018 年中國水產養殖總產量近5000 萬t，占全國水產品總產量約77%，是世界上唯一養殖水產品總量超過捕撈總量的國家。水產養殖業的快速發展，為解決城鄉居民“吃魚難”，保障優質蛋白的供給，促進漁業產業興旺發達和漁民生活富裕做出了突出貢獻[2]。國內水產養殖業在取得巨大成就的同時，也面臨著諸多問題，特別是在高密度養殖過程中，殘余飼料、糞便等有機物所造成的有毒有害物質超標，養殖尾水污染都直接影響著水產品安全和水產養殖業的可持續發展。

為恢復水體生態環境的平衡，為水生生物直接補充安全、優質的碳源，螯合和鈍化重金屬、二噁英等有毒有害物質，減少其被水生生物所吸收，筆者經過多年的研究與實踐，將工業化生產方式獲取的大量植物源高活性小分子的水溶性有機碳材料為核心技術引入水產養殖，以期為水產養殖業可持續發展提供保障。

1 背景介紹

碳是生命之源，碳水化合物和蛋白質轉化過程中都需要大量的碳，而生物質資源中所富含的碳，是自然界中唯一可再生的碳源。高效利用這些寶貴的碳資源，可保證養殖水體中碳氮平衡和食物鏈的平衡，從而保證水產養殖過程中的生態環境平衡，增強水產養殖物的免疫能力，減少尾水污染，保證水產品質量安全，是實現“沃水凈水”的重要保證[3]。

自然界中的碳資源很多，而絕大多數的碳都是大分子碳，均需通過轉化，才能夠被生命體所吸收。空氣中的二氧化碳，需要通過光合作用才能被生命體吸收并轉化為碳水化合物、氨基酸、蛋白質等營養素；農作物秸稈、枝椏柴、草炭、木炭、淀粉及其他多糖類物質，也都需通過微生物轉化成小分子的碳后，才能夠被生命體吸收[4]。

筆者所在團隊通過自主研發的“生物質煉制”技術和成套裝備，從天然植物中提取了富含羥基、羧基、甲氧基等高活性有氧基團的全水溶、小分子的有機碳和的生物基新材料。該種植物源高活性小分子有機碳材料中的碳元素無需轉化，可直接為水生生物補充碳源，通過調節碳氮比，快速增殖益生菌，實現菌相平衡和藻相平衡，在恢復食物鏈平衡的同時，實現水體生態系統的平衡。同時，大量高活性的生物基團，可螯合和鈍化水體中的重金屬、二噁英等有毒有害物質，使之成為穩定的大分子物質，而不易被水生生物所吸收，因此，既可增強水產養殖物的免疫能力和抗應激能力，還提高了水產養殖物的存活率和水產品的品質。

筆者團隊研發生產的植物源高活性小分子的有機碳材料中碳的含量為36.21%，羥基及其他非苯環結構的高活性物質含量為49.4%。

植物源高活性小分子有機碳材料在水產養殖領域起到“沃水凈水”的作用。因為碳氮比例失調使水體中的養分不能充分有效轉化，富集的大量氨氮成為水體生態失衡的導火索而引發水體污染。投放高活性小分子的有機碳材料后，水體中碳氮比例適宜，各種養殖物、水生植物、浮游生物和各種微生物等因獲得了大量的優質碳源，提高了其生命繁殖與生長所必需的氨基酸、蛋白質等營養素的轉化，因此，各種水生生物又重新恢復到良好的共生共存、相互平衡生長的狀態。而“凈水”則是通過各種羥基、羧基、酚基等高活性基團與水體中的重金屬、二噁英等有害物質發生螯合與鈍化，使之成為穩定的大分子物質，從而減少被水產養殖物吸收[5]。

2 應用案例

2018 年7 月，江蘇大閘蟹養殖戶在養殖水域中補充植物源小分子有機碳，至9月大閘蟹捕撈總計55天，共分5 次投放。大閘蟹捕撈后，經江蘇省出入境檢驗檢疫局動植物與食品檢測中心檢測，大閘蟹體內的重金屬、二噁英、抗生素殘留和藥物殘留等均未超出國家出口標準，并且養殖水體的水質變得滑爽，水草生長茂盛，藍藻的比例下降顯著。

2019 年4 月，廣東南美白對蝦養殖戶的水塘里藍藻大量爆發，水質狀況較差，水華現象嚴重。投放植物源小分子有機碳后約4 h，塘中的水質開始發生變化，氨氮降低了30%左右，水色變得清爽，3～4天后氨氮降低約70%，亞硝酸鹽降低40%～50%，紅腳病、斷腸病等細菌性疾病基本痊愈，蝦體潔凈通透，水中的藍藻生長也得到了控制，水華現象消失，在未投放其他投入品的情況下，整個養殖季既不用調水，也不用改底，通過生態調控和修復，使其平衡、健康、可持續地保持水體生態平衡，且水產養殖管理趨于簡單化。

3 效益簡況

目前，國內26%的耕地土壤中有機質小于1%，有機碳小于1%的耕地占44.8%，在世界發達國家土壤有機碳小于2%時就考慮采取措施穩定或增加碳水平[6]。本研究成果以秸稈為原料，通過生物質煉制技術，每年可處理秸稈30萬t，產沼氣1100萬m3，可保障3.5萬戶居民的生活用氣或發電2800萬kW·h，年產高純度的優質纖維素原料3.3 萬t，可用作造紙和生產石墨烯等產品的原料，年產具有土壤修復功能的有機碳能液體肥料20 萬t，年產碳鏈結構的小分子全水溶的有機碳材料0.5萬t，在實現產銷平衡的情況下，年銷售收入50 億元以上。例如，在農業種植方面，每公頃溫室大棚僅需使用1050～1200 L有機碳能液肥即可替代傳統的肥料用于種植西紅柿，產量可達225000 kg/hm2，大果率達90%以上，茶葉通過葉面噴施4 次，可增產1倍以上，真正實現原料來源于農業，產品服務于農業的循環利用。在水產養殖方面，每百克植物源高活性小分子的有機碳產品，約可凈化2000 m3的養殖水體或天然水體，投放后約4 h氨氮等物質可降低30%以上，3～4天即可去除和控制藍藻的爆發，恢復菌相和藻相平衡，螯合鈍化重金屬等有毒有害物質，實現沃水凈水，促進水產養殖可持續發展，保障農產品、水產品的質量安全，減少農業面源污染和水污染，恢復生態系統的平衡。

4 結語

植物源高活性小分子的有機碳新材料，可快速調節碳氮比，直接為水生生物補充碳源，提高養分的轉化與合成，促進微生物菌藻的繁殖與生長，實現“沃水凈水”，從而保障水產養殖產品的品質、產量和食用安全，該高活性小分子的有機碳材料已通過農業農村部新魚藥臨床試驗基地所做的系列試驗，一旦大量推廣使用后，將有利于促進改善生態環境的修復和實現生態農業的可持續發展[7]。