新發展階段水產養殖的水環境調控模式和技術選擇(上)

謝 駿

(中國水產科學研究院珠江水產研究所，廣東 廣州510380)

魚作為人類動物蛋白的主要來源之一，約占全球人口動物蛋白攝入量的1/6。水產養殖產量的增加是由于野生魚捕獲量減少，水產養殖需要彌補這部分的減少。此外，全球人口的增加進一步導致了對魚的需求相應增加。根據SOFIA的數據預測，到2030年，世界魚的總產量將增至2.4億噸(FAO，2020)。近年來，水產養殖業已經成為食品生產中增長最快的產業之一。

然而，隨著人類對魚產品需求的增加，對水產養殖發展的基本需求(包括水、土地和其他自然資源)的競爭日益激烈。發展集約化生產是水產養殖的重要選擇。水產養殖生產的集約化需要使用更多的投入，尤其是單位面積池塘的飼料投入(Henriksson等，2018)，這導致水產養殖生產系統產生的廢物排放迅速增加。

一、中國水產養殖環境面臨的處境

根據國務院批準發布的《第二次全國污染源普查公報》的公告，在農業污染源中，第二次全國污染源普查涉及種植業的區縣有3 061個，涉及水產養殖業的區縣有2 843個，涉及畜禽養殖業的區縣有2 981個，入戶調查畜禽規模養殖場為37.88萬個。2017年農業源水污染物排放量中，化學需氧量為1 067.13萬噸，氨氮為21.62萬噸，總氮為141.49萬噸，總磷為21.20萬噸。

從整體情況看，水產養殖排放在整個農業的排放是質量占比最小的板塊，化學需氧量占比為6.24%，氨氮占比為10.31%，總氮占比為7.00%，總磷占比為7.59%。

水產養殖排放在整個農業排放的質量占比近年有所變動，其中畜禽養殖業的占比呈現逐年快速下降趨勢，主要是全國各地對于養豬業的大幅度治理，加上豬瘟疫情致使養豬業更加集中，從很大層面上帶動了養豬廢物和整個畜禽排放的資源化利用提升，因此各水產排放地區主要養殖集中區域的壓力也逐漸凸顯。

二、水產養殖與環境污染

水產養殖是否造成環境污染，這個問題其實需要認真對待。關于這個問題在2019年國務院新聞辦公室舉行的新聞發布會上，農業農村部于康震副部長就《關于加快推進水產養殖業綠色發展的若干意見》的出臺背景、主要內容和工作部署等有關情況進行介紹時有比較好的回答。于康震副部長表示水產養殖不等于水體污染，科學養殖有益環境修復。我國海水養殖中的貝、藻類以及淡水養殖中的鰱鳙魚等濾食性魚，都是不投餌型的水產養殖品種，這些養殖品種對環境有著良好的凈化修復作用。據測算，2016年僅鰱鳙魚養殖一項就可以消除水體中的氮約37萬噸、磷14萬噸。中國工程院的一項研究項目結果顯示，海水貝、藻類養殖具有高效的“固碳”作用，我國海水養殖的大型海藻每年可以從海水中移出碳30多萬噸，養殖的貝類可以移出碳近90萬噸。我國海水貝藻養殖對減少大氣二氧化碳的貢獻相當于每年造林50萬公頃，生態效益顯著。

三、水產養殖用水量的基本情況

由于我國水產養殖品種多、模式多，養殖排放的情況相對復雜，不能一概而論，因此需要針對不同模式采用水環境調控和尾水治理方案。在開展此工作之前需要先了解一個問題，就是各種養殖模式的用水情況，即每生產1千克水產品的用水量，只有了解了用水情況，才能較好地開展有針對性的水環境調控、修復和治理工作。

水產養殖用水可分為總量用水(TWU)和消耗性用水。總用水量是生產設施所有流入量(降水量、徑流、滲漏流入量和有意增加量)的總和。根據養殖系統的類型，進入設施的一部分水以溢流或有意排放的方式流向下游，可用于其他用途，因此不會被消耗。例如，基本上流入流水式養殖系統的水都被排放，而相反有些池塘卻一直沒有排放水的情形。消耗性用水是指水產養殖中使用的水，在隨后其他地方無法再獲得利用。消耗性用水包括水產養殖設施蒸發損失的水，以及水生動物收獲時生物量中去除的水。生物量中的水平均約為0.75升/千克，與蒸發損失相比，這是一個微不足道的數量。盡管地下水的抽取不一定會導致消耗性用水，但如果抽取量超過補給量，地下水的抽取可能會導致含水層枯竭。

由于目前池塘養殖還是水產養殖的最主要方式，我們對不同類型的池塘養殖用水量進行分析。池塘總用水量的范圍比其他任何養殖系統的用水波動范圍都大，這主要與養殖過程中的換水次數、池塘水位下降或收獲時干塘排放水等有關。水產養殖動物單位體重的總用水量較小的是不排水的池塘，可以低于2米3/千克，而每天換水20%的海水養蝦池塘總用水量最高可達80米3/千克(表1)，半精養類型的池塘養殖總用水量通常在3～10米3/千克。流水養殖鱒魚的總用水量高達100米3/千克，而循環水養殖系統的總用水量卻可降至0.1米3/千克。

用水量大的精養池塘水產產量高，非精養池塘用水量小，產量也低，我們需要同時考慮用水量和精養程度兩個指標。

總之，在所有的水產養殖系統中，池塘養殖消耗性使用水量最大，因為它們有很大的表面積，會大量蒸發而消耗水。消耗性用水量最低的是流水養殖和循環水養殖系統，該類養殖系統消耗性用水量通常小于0.1米3/千克。消耗性用水根據地區氣候的不同而有差別，池塘一般消耗性用水量為1～5米3/千克。蝦池中用于交換的水是從海灣或河口抽取并排放到同一水體中的，因此消耗水為蒸發損失的水。過去，在一些以水交換方式進行養殖的海水蝦池中，常將淡水加入海水中以調節鹽度。在這種情況下，添加的淡水被消耗性地使用，因為它被排放到海洋環境中，沒有其他用途。

表1 不同池塘養殖總用水量

雖然池塘養殖的耗水量相對較大，但根據耗水價值指數(Boydet等，2007)衡量，耗水價值指數顯示具有較高的經濟價值。耗水價值指數比較了單位面積作物的耗水量和總經濟價值。例如，在美國東南部，鲇魚養殖比灌溉棉花、玉米和大豆需要更多的水，但數量相當于水稻耗水量(50～100厘米/年)，鲇魚養殖用水的經濟價值(約為1.00美元/米3，按消耗用水計)遠高于其他作物用水的價值(低于0.10美元/米3)。其他養殖系統的耗水量要少得多，相應的用水經濟價值要比池塘高出許多。例如，在跑道中養殖鱒魚的消耗性水價值指數約為50美元/米3，網箱養殖羅非魚約為650美元/米3(Boyd等，2007)。

(待 續)