新發(fā)展階段水產(chǎn)養(yǎng)殖的水環(huán)境調(diào)控模式和技術(shù)選擇(上)

謝 駿

(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所，廣東 廣州510380)

魚作為人類動(dòng)物蛋白的主要來(lái)源之一，約占全球人口動(dòng)物蛋白攝入量的1/6。水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的增加是由于野生魚捕獲量減少，水產(chǎn)養(yǎng)殖需要彌補(bǔ)這部分的減少。此外，全球人口的增加進(jìn)一步導(dǎo)致了對(duì)魚的需求相應(yīng)增加。根據(jù)SOFIA的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，世界魚的總產(chǎn)量將增至2.4億噸(FAO，2020)。近年來(lái)，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為食品生產(chǎn)中增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)之一。

然而，隨著人類對(duì)魚產(chǎn)品需求的增加，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的基本需求(包括水、土地和其他自然資源)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。發(fā)展集約化生產(chǎn)是水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要選擇。水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)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(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢物排放迅速增加。

一、中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境面臨的處境

根據(jù)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布的《第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》的公告，在農(nóng)業(yè)污染源中，第二次全國(guó)污染源普查涉及種植業(yè)的區(qū)縣有3 061個(gè)，涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的區(qū)縣有2 843個(gè)，涉及畜禽養(yǎng)殖業(yè)的區(qū)縣有2 981個(gè)，入戶調(diào)查畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)為37.88萬(wàn)個(gè)。2017年農(nóng)業(yè)源水污染物排放量中，化學(xué)需氧量為1 067.13萬(wàn)噸，氨氮為21.62萬(wàn)噸，總氮為141.49萬(wàn)噸，總磷為21.20萬(wàn)噸。

從整體情況看，水產(chǎn)養(yǎng)殖排放在整個(gè)農(nóng)業(yè)的排放是質(zhì)量占比最小的板塊，化學(xué)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(chǎn)養(yǎng)殖排放在整個(gè)農(nóng)業(yè)排放的質(zhì)量占比近年有所變動(dòng)，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)的占比呈現(xiàn)逐年快速下降趨勢(shì)，主要是全國(guó)各地對(duì)于養(yǎng)豬業(yè)的大幅度治理，加上豬瘟疫情致使養(yǎng)豬業(yè)更加集中，從很大層面上帶動(dòng)了養(yǎng)豬廢物和整個(gè)畜禽排放的資源化利用提升，因此各水產(chǎn)排放地區(qū)主要養(yǎng)殖集中區(qū)域的壓力也逐漸凸顯。

二、水產(chǎn)養(yǎng)殖與環(huán)境污染

水產(chǎn)養(yǎng)殖是否造成環(huán)境污染，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)需要認(rèn)真對(duì)待。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題在2019年國(guó)務(wù)院新聞辦公室舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于康震副部長(zhǎng)就《關(guān)于加快推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見》的出臺(tái)背景、主要內(nèi)容和工作部署等有關(guān)情況進(jìn)行介紹時(shí)有比較好的回答。于康震副部長(zhǎng)表示水產(chǎn)養(yǎng)殖不等于水體污染，科學(xué)養(yǎng)殖有益環(huán)境修復(fù)。我國(guó)海水養(yǎng)殖中的貝、藻類以及淡水養(yǎng)殖中的鰱鳙魚等濾食性魚，都是不投餌型的水產(chǎn)養(yǎng)殖品種，這些養(yǎng)殖品種對(duì)環(huán)境有著良好的凈化修復(fù)作用。據(jù)測(cè)算，2016年僅鰱鳙魚養(yǎng)殖一項(xiàng)就可以消除水體中的氮約37萬(wàn)噸、磷14萬(wàn)噸。中國(guó)工程院的一項(xiàng)研究項(xiàng)目結(jié)果顯示，海水貝、藻類養(yǎng)殖具有高效的“固碳”作用，我國(guó)海水養(yǎng)殖的大型海藻每年可以從海水中移出碳30多萬(wàn)噸，養(yǎng)殖的貝類可以移出碳近90萬(wàn)噸。我國(guó)海水貝藻養(yǎng)殖對(duì)減少大氣二氧化碳的貢獻(xiàn)相當(dāng)于每年造林50萬(wàn)公頃，生態(tài)效益顯著。

三、水產(chǎn)養(yǎng)殖用水量的基本情況

由于我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種多、模式多，養(yǎng)殖排放的情況相對(duì)復(fù)雜，不能一概而論，因此需要針對(duì)不同模式采用水環(huán)境調(diào)控和尾水治理方案。在開展此工作之前需要先了解一個(gè)問(wèn)題，就是各種養(yǎng)殖模式的用水情況，即每生產(chǎn)1千克水產(chǎn)品的用水量，只有了解了用水情況，才能較好地開展有針對(duì)性的水環(huán)境調(diào)控、修復(fù)和治理工作。

水產(chǎn)養(yǎng)殖用水可分為總量用水(TWU)和消耗性用水。總用水量是生產(chǎn)設(shè)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(jù)養(yǎng)殖系統(tǒng)的類型，進(jìn)入設(shè)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(huì)被消耗。例如，基本上流入流水式養(yǎng)殖系統(tǒng)的水都被排放，而相反有些池塘卻一直沒(méi)有排放水的情形。消耗性用水是指水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用的水，在隨后其他地方無(wú)法再獲得利用。消耗性用水包括水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施蒸發(fā)損失的水，以及水生動(dòng)物收獲時(shí)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(fā)損失相比，這是一個(gè)微不足道的數(shù)量。盡管地下水的抽取不一定會(huì)導(dǎo)致消耗性用水，但如果抽取量超過(guò)補(bǔ)給量，地下水的抽取可能會(huì)導(dǎo)致含水層枯竭。

由于目前池塘養(yǎng)殖還是水產(chǎn)養(yǎng)殖的最主要方式，我們對(duì)不同類型的池塘養(yǎng)殖用水量進(jìn)行分析。池塘總用水量的范圍比其他任何養(yǎng)殖系統(tǒng)的用水波動(dòng)范圍都大，這主要與養(yǎng)殖過(guò)程中的換水次數(shù)、池塘水位下降或收獲時(shí)干塘排放水等有關(guān)。水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)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(yǎng)蝦池塘總用水量最高可達(dá)80米3/千克(表1)，半精養(yǎng)類型的池塘養(yǎng)殖總用水量通常在3～10米3/千克。流水養(yǎng)殖鱒魚的總用水量高達(dá)100米3/千克，而循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的總用水量卻可降至0.1米3/千克。

用水量大的精養(yǎng)池塘水產(chǎn)產(chǎn)量高，非精養(yǎng)池塘用水量小，產(chǎn)量也低，我們需要同時(shí)考慮用水量和精養(yǎng)程度兩個(gè)指標(biāo)。

總之，在所有的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，池塘養(yǎng)殖消耗性使用水量最大，因?yàn)樗鼈冇泻艽蟮谋砻娣e，會(huì)大量蒸發(fā)而消耗水。消耗性用水量最低的是流水養(yǎng)殖和循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，該類養(yǎng)殖系統(tǒng)消耗性用水量通常小于0.1米3/千克。消耗性用水根據(jù)地區(qū)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(fā)損失的水。過(guò)去，在一些以水交換方式進(jìn)行養(yǎng)殖的海水蝦池中，常將淡水加入海水中以調(diào)節(jié)鹽度。在這種情況下，添加的淡水被消耗性地使用，因?yàn)樗慌欧诺胶Ｑ蟓h(huán)境中，沒(méi)有其他用途。

表1 不同池塘養(yǎng)殖總用水量

雖然池塘養(yǎng)殖的耗水量相對(duì)較大，但根據(jù)耗水價(jià)值指數(shù)(Boydet等，2007)衡量，耗水價(jià)值指數(shù)顯示具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。耗水價(jià)值指數(shù)比較了單位面積作物的耗水量和總經(jīng)濟(jì)價(jià)值。例如，在美國(guó)東南部，鲇魚養(yǎng)殖比灌溉棉花、玉米和大豆需要更多的水，但數(shù)量相當(dāng)于水稻耗水量(50～100厘米/年)，鲇魚養(yǎng)殖用水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(約為1.00美元/米3，按消耗用水計(jì))遠(yuǎn)高于其他作物用水的價(jià)值(低于0.10美元/米3)。其他養(yǎng)殖系統(tǒng)的耗水量要少得多，相應(yīng)的用水經(jīng)濟(jì)價(jià)值要比池塘高出許多。例如，在跑道中養(yǎng)殖鱒魚的消耗性水價(jià)值指數(shù)約為50美元/米3，網(wǎng)箱養(yǎng)殖羅非魚約為650美元/米3(Boyd等，2007)。

(待 續(xù))