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农业环境科学学报 2007, 26(增刊 ): 319 - 323 Journal of Agro - EnvironmentScience 我国水产养殖对环境的影响及其可持续发展 苗卫卫, 江 ? 敏 (上海水产大学生命科学与技术学院, 上海 200090) 摘要: 近年来, 我国水产养殖业有了突飞猛进的发展, 但同时也对水环境造成了一定的影响。通过分别论述池塘、 湖 库、 海水等不同养殖系统对自身养殖水体及周围水域的影响, 探讨了环境友好的工厂化养殖和生态养殖模式的现状及 发展前景, 提出我国水产养殖业的可持续发展方向: 结合生态养殖和封闭式循环水工厂化养殖模式, 应用危害分析与 关键控制点 (HACCP)管理系统, 发展有机健康养殖模式。在此基础上, 对我国水产养殖业可持续发展所需的理论研究 及法律法规支持进行了归纳。 关键词: 水产养殖; 环境影响; 生态养殖; 工厂化养殖; 可持续发展 中图分类号: X820. 3? ? 文献标识码: A? 文章编号: 1672- 2043( 2007)增刊- 0319- 05 Environmental Impacts and Sustainable Developm ent of Aquaculture in China M I AO W e- i we, iJI ANG M in ( College ofAqua - life Science and Technology , ShanghaiFisheriesUniversity, Shanghai200090, China) Abstract : The rapid development of aquaculture in recent decades has been aroused increasing concerns on its environmental i mpacts in China . Severe pollution and damage of aquatic ecosystem fro m various aquaculture syste ms ( ponds , lakes, reservoirs and marine) wasdiscussed.In succession, the status and the prospects of industrialand ecolog icalaquaculture , t wo types ofen? vironmentally friendly aquaculture , was reviewed, respectively .Penulti mately , the specific sustainable aquaculture was recom? mended to develop organic healthy aquaculture , whichw ill integrate closed circulating syste m and ecological aquaculture princi ? ple , and apply hazard analysis and critical control point (HACCP) syste m to supervise the whole process of production in the present paper . F inally , itwas concluded that some further research worksmore are still needed for sustainable aquaculture in China . K eywords :aquaculture ;environmental i mpacts ;ecological aquaculture ;industrialaquaculture ;sustainable development ? 水产养殖即水产生物 (如鱼类、 软体动物、 甲壳类 和植物 )的养殖, 是世界上增长最快的食品生产行 业 1。历史上, 我国渔业以捕捞为主, 而自 20世纪 90 年代初起, 养殖产量开始超过捕捞产量。 2004年我 国水产养殖总产量占全国水产品总产量的 65 %, 世 界总产量的 70 % 以上 2。同时, 我国水产养殖业对 环境的破坏与影响也引起越来越多人的关注。本文 通过讨论不同养殖系统 (池塘、 湖库、海水 )中水产养 收稿日期: 2006- 09 - 07 基金项目: 上海市教委理科一般项目资助 ( 04KB09); 上海水产大学校 长基金项目资助 (科 04- 91); 上海市重点学科建设项目资 助 ( Y1101) 作者简介: 苗卫卫 ( 1982?), 女, 河北景县人, 硕士, 专业方向为渔业环 境及调控。 通讯作者: 江? 敏? 副教授, 博士。E-mai: l mjiang shfu. edu. cn 殖对环境的不利影响及环境友好的工厂化循环水养 殖和生态养殖模式的发展潜力, 提出我国水产养殖业 可持续发展的方向及所需技术和法律支持。 1? 水产养殖对环境的影响 ? ? 目前我国水产养殖业规划总体无序, 养殖者不顾 环境容量, 盲目扩大养殖规模, 增加放养密度, 任意排 放养殖废水, 造成渔业水域环境污染的日趋严重。水 产养殖中产生废物质和量的差异依赖于水产养殖系 统类型和养殖种类 3。我国养殖系统包括池塘、 湖 库、 海水和工厂化养殖系统, 前 3种养殖面积占我国 养殖总面积 92 . 7 %, 产量占 91 . 1 % 2。我国主要养 殖品种如表 1所示 4、 5。 2004年淡水养殖中鱼类产 量占淡水养殖产量的 90. 96% , 池塘养殖产量占 表 1我国主要养殖品种 Table 1L ist ofmajor species of aquaculture in China 分类品种 淡 水 种 类 食鱼性鱼鳜鱼 食浮游生物鱼鲢、 鳙、 罗非鱼 草食性鱼草、 鳊、 鲂 食底栖动物、 腐 屑鱼 青鱼、 鲤、 鲫、 罗非鱼 其他 罗氏沼虾、 中华绒螯蟹 (河蟹 )、 鳗、 中华 鳖、 黄鳝、 泥鳅 海 水 种 类 贝类 贻贝、 扇贝 (彬孔扇贝、 海湾扇贝、 虾夷扇 贝等 )、 蛏、 蛤、 蚶、 牡蛎、 鲍 甲壳类 对虾 (中国对虾、 斑节对虾、 南美白对虾 等 )、 青蟹、 梭子蟹 鱼类 鲈鱼、 大黄鱼、 美国红鱼、 鲷科、 石斑鱼属、 牙鲆、 大菱鲆、 军曹鱼 藻类 海带、 紫菜 (坛紫菜、 条斑紫菜 )、 裙带菜、 江蓠 其他海参、 海胆、 海马 70. 36 % , 海水养殖中贝藻产量最高 6。 1 . 1池塘养殖对环境的影响 ? 2004年, 我国池塘养殖产量占淡水养殖的70 . 36 %, 面积占淡水养殖的 42 . 9% 2。方耀林 7 研究发现, 在一定范围内随着养殖数量的增加, 养殖水体中总有 效氮也会增加。池塘养殖污染主要来自残饵、 排泄 物、 粪便等, 及大量养殖废水排放对池塘水体及池塘 养殖周围水域造成严重破坏。周劲风等 8利用珠江 三角洲基塘生态系统研究水产养殖对水环境的影响, 根据营养物质平衡计算得出池塘中营养物质氮的输 入饲料占 90% 98 % , 氮的输出鱼类仅占总输出的 20% 27 % , 沉积的氮占 54 % 77 % 。营养物质磷的 输入饲料占 97 % 98 % , 鱼类磷仅占总输出的 8 % 24% , 沉积的磷占 72 % 89 %。说明饲料中氮、 磷除小 部分供给养殖鱼类的生长外, 大部分沉积于池底, 造 成浪费和污染。丁疆华等 9 通过试验证明引入底栖 鱼类与无鱼的系统相比, 总磷增加了 3倍。所以放养 底栖鱼类加速了氮、 磷循环, 易引起浮游植物大量繁 殖, 产生水华现象。 ? 池塘养殖过程中, 必须定期频繁大量换水来控制 水质。因为静水池塘中当鱼类达到一定密度后, 种群 代谢产物的积累将成为抑制生长和限制单产的主导 因素 4, 要想提高单产, 必须定期冲换新水。池塘梭 子蟹日换水量不低于 20 % 10。养殖废水的大量排 放, 严重污染周边水域。如于桥水库库周某鱼塘在生 产过程中投入大量饵料、 肥料等, 鱼池水中氮 磷、 有 机物和藻类含量明显高于水库, 池水中磷含量为 0 . 25 1 . 34mg? L - 1, 是水库磷浓度的 8 . 06 43 . 2倍。在 夏秋季节和捕鱼时, 富含氮、 磷、 有机物和藻类的鱼塘 废水被直接或间接排入水库, 在水库周边水域形成明 显的污染带 11。 ? ? 其次是化学药品。池塘养殖中养殖技术的关键 是疾病的防治。养殖过程中水质调节、 疾病预防、 疾 病治疗等使用大量化学药品 3, 添加在饲料中或直接 泼洒使用, 其中一些如红霉素、 氯霉素、 孔雀石绿等为 禁用渔药, 但有些养殖者还在使用。这些有毒物质残 留在水体中, 影响野生种类免疫力, 还造成生物残留, 通过食物链危害人类健康。 1 . 2湖库养殖对环境的影响 ? ? 湖南省湖泊养殖水域面积从 1986年的 320 . 67? 10 3 hm 2, 减少到 2002年的 59 . 95 ? 103 hm 2, 而湖泊单 产从 1986年到上个世纪末, 都与全国平均水平基本 相当, 1999年以后超过全国平均水平, 有了稳定的优 势 12。这主要是因为大水面渔业开发稳步发展, 特 别是网箱、 网围、 围栏养鱼和小水库直接投饵施肥技 术迅速推广。其中未食饲料、 粪便和排泄物中含有的 营养物质 ? 氮、 磷、 有机物对水环境的富营养化影 响严重。由于颗粒饲料质量差, 网箱设置不当, 加之 规模过大, 盲目加大鱼种投放量等, 导致网箱区和网 箱外大范围水质恶化。不论养殖的对象怎样, 几乎所 有的研究结果都表明, 网箱区、 网围区的总磷、 氮、 碳 一般均高于对照区, 透明度和溶氧低于对照区 13, 并 且对附近较大水域 ( 250 m )的水质产生影响 14。 如试验发现大水面网围精养的养鱼区 TN、 NH4 + - N 分别比网外高 22 . 8 %、37 %, 比未围养区高 219 %、 300 % ; TP、PO 3- 4- P 分别比 对照高 162 % 、150 %; COD、 BOD5分别比对照点高 30 %、 31 % 15。而沉积 物污染程度还与水体交换率有关, 水体交换率大的水 库 5 a中网箱下方的沉积物厚度相对增加 22 c m; 无 河流注水, 主要靠雨季集雨区集水的水库, 网箱下方 沉积物厚度相对增加 40 cm 16。总之, 投饵养鱼模 式, 是造成湖泊、 水库水质恶化、 水体富营养化和生物 多样性下降的主要原因。 1 . 3海水养殖对环境的影响 ? ? 我国海水养殖主要包括滩涂红树林虾池、 贝类养 殖, 浅海筏式贝藻养殖, 浅海网箱鱼类养殖等养殖模 式。滩涂虾池单一品种养殖大量废水的排放对近海 水域环境的污染严重。2001年广东省对虾池塘养殖 对环境产生的氮、 磷负荷量分别为 4 508 . 5和 994 . 2 , t 其中通过养殖废水排入临近海域水环境的 COD、 无 机氮、 无机磷和悬浮物排放量分别为 4 887 . 5 、 136 . 8 、 320 ?苗卫卫等: 我国水产养殖对环境的影响及其可持续发展2007年 3月 64. 0和 17 689 . 5 t 17。而虾池养殖破坏最严重的是 滩涂红树林, 加之历史悠久的大规模滩涂贝类养殖, 滩涂生态环境遭到严重破坏, 使一些经济种类失去自 然栖息环境, 生物多样性降低, 且造成海岸侵蚀。另 外, 滩涂的酸性土质排放到周围水体中, 使水体的 pH 值降低。 ? 贝类筏式养殖阻挡海流, 降低了养殖海区水体的 流速、 改变了水流方向, 有机物质和营养盐被截留。 蒋增杰等 18的研究结果显示, 经过过 20排筏架 (约 105m) 后, 养殖区内的海水平均流速由区外的 ( 7 . 50 ? 5 . 29)降到 ( 5 . 28 ? 3 . 23) cm? s - 1, 降低了 29 . 6 % ; 进入养殖系统的叶绿素 a浓度由 2 . 48降低到 1. 19 ?g? L - 1, 减少了 52%。董双林等 19研究也表明, 放 养扇贝较多的几个围隔与对照和放养扇贝较少的围 隔相比, POM、 COD、 TP、 TN都有较大幅度的下降。这 些现象表明, 放养较多的海湾扇贝可减少水中的有机 负荷和营养负荷, 同时由于 N /P比的相对增加可抑 制蓝藻的生长; 但养殖区内 pH 值降低, DO 下降, 且 颗粒物质大量汇集在滤食性贝类高度密集区, 显著增 加了局部营养负荷, 在不同程度上加速了水体的富营 养化进程。 ? 20世纪 80至 90年代期间, 海水鱼类网箱养鱼迅 速发展, 并成为海水鱼类养殖的主要方式。据初步统 计, 2002年我国已有传统网箱 100多万个 20。海水 网箱养鱼中养殖者广泛投喂冰鲜小杂鱼, 其饵料系数 比人工配合饲料或颗粒饲料高, 为 5 . 6 7. 3 。据资料 统计 21, 象山港全年有 5 509 t饵料 (鲜重 )未被鱼类 利用, 大量的残饵是造成海域污染的物质来源之一。 取其饵料系数为 7 , 若单只网箱鱼产量取 250 kg, 则每 只网箱的污染负荷为: 氮 33 . 25 kg 、 磷 7 . 20 kg。在目 前海水网箱养殖模式和管理技术水平条件下, 布局不 合理, 内湾和近岸水域开发过度, 海水网箱养殖渔场 在开始养殖 2 3 a后就出现不同程度水体营养指数 偏高、 底部沉积物堆积、 养殖水体底层贫氧现象严重 等老化待征。不合理的网箱养殖还会对海洋生物多 样性、 沿海滩涂、 红树林等造成危害。另外, 海水养殖 逃逸的鱼类可能在疾病的传播、 野生群体遗传组成的 改变等方面产生副作用。 2? 环境友好的水产养殖业 2 . 1工厂化养殖 ? 我国工厂化养殖业起步较晚, 20世纪 90年代初 才进入产业性发展阶段, 但发展却很快。目前, 工厂 化养殖已遍及全国各地, 2003年全国工厂化养殖面 积为 3 285 . 3万 m 2, 产量 119 170 , t 平均每立方水体 产量为 7 . 8 kg, 最高可达 180 kg 22 。工厂化养殖方式 大体上分为流水养殖、 半封闭和全封闭循环水养殖 3 种。我国以流水及半封闭循环水养鱼为主, 用过的水 一般不再回收利用或部分养殖废水经沉淀、 过滤、 消 毒等简单处理后循环使用, 因而换水量大, 污染严重。 近几年, 我国也陆续新建了几座封闭式水产养殖工 厂, 但因投资都较大, 尚未正式投入商业性运转。封 闭式循环水养殖模式是水产养殖可持续发展的方向, 关键是加强我国养殖设施设计建设、 养殖环境监测和 水处理技术的研究和完善。 刘长发等 3根据生态设计的基本原理和水产养 殖环境工程技术, 以水产养殖系统零污水环境排放为 目标, 开发了一个典型的零污水排放工厂化复合水产 养殖系统。用固液分离系统去除固体废物, 用于碎屑 食性鱼类养殖; 藻类过滤系统去除部分溶解性废物; 收获养殖动物和藻类。而这样的水产养殖系统可以 进行简化设计, 如宋德敬等设计的集约化的海藻、 鲍 鱼、 鱼类和贝类养殖系统 23 。将鲍鱼育苗和鱼类育 苗的温水送至鱼类养成车间和海参、 海胆车间后再流 入室外大池进行循环利用。室外大池不但是沉淀池、 生化池, 还兼养海藻、 裙带、 海参、 海胆等, 实现了综合 利用。 ? ? 近几年来, 我国才开展水产养殖多环境因子的计 算机监控和可视化系统的研究。谢代锋等 24 基于 Profibus- DP设计的水产养殖多环境参数测控系统成 功应用于鳗鱼工厂化养殖中, 使多环境参数稳定在最 佳值附近。王伟 25进行了水产养殖环境场可视化的 研究, 使用粒子系统描述了水产养殖中饵料的集合运 动及迁移。但目前我国关于循环水养殖系统及环境 监测技术的研究, 尤其是实际应用技术还很不成熟。 ? ? 水处理系统是循环水养殖系统的核心。传统的 物理、 化学消毒法虽然有效, 但都对养殖生物及养殖 工作人员或食用者产生一定的毒害作用。生物处理 方法的原理是利用细菌、 藻类、 高等植物等作为生物 滤器, 高效去除水体中的营养盐, 生物处理过程利用 生态原理, 更有利于水环境保护及人类健康, 是无公 害养殖、 健康养殖的发展方向。生物塘系统既是利用 塘内微生物与藻类的共同作用, 将污水中复杂的有机 物质分解成简单的无机物质, 来净化水质的。研 究 26表明, 在相同条件下, 悬浮藻对 NH 4 + - N、 PO4 3- - P去除率分别为 51 . 9 % 、 89 . 9 %, 而固定藻则高达 94 . 8 % 和 100 % 。研究证明多种高等水生植物能够有 效吸收水中氮、 磷等污染物质, 例如: 水葫芦、马来眼 321 第 26卷增刊农? 业? 环? 境 ? 科? 学? 学? 报? 子菜、 苦草等对氮、 磷去除率为 80 % 27; 菹草、 水花 生、 莲等可有效吸收 TP、 TN, 增加水体 DO, 对水体的 富营养化具有明显改善作用 28。但目前我国微生 物、 藻类回收利用及微藻固定化技术还不成熟, 而高 等水生植物主要利用途径包括动物饲料或者鱼饵料、 能量来源例如产沼气、 堆肥作为土壤调节剂或者肥料 添加剂等, 经济效益显著。且近年来研究了无土浮床 栽培技术 29, 实现了废水培养水稻、 蔬菜、 花卉、 草药 等湿生、 陆生植物 30、 31, 在净水的同时, 又有第二产 出, 效益更可观。 2 . 2生态养殖 ? 生态养殖指根据不同养殖生物间的共生互补原 理, 利用自然界物质循环系统, 在一定的养殖空间和 区域内, 通过相应的技术和管理措施, 使不同生物在 同一环境中共同生长, 实现保持生态平衡、 提高养殖 效益的一种养殖方式 32。工厂化复合养殖系统的建 设即是对生态养殖原理的充分利用。结合上文对养 殖废水处理的讨论, 细菌、 藻类、 高等植物等可用于缓 解水体富营养化进程, 甚至修复富营养化水体。和渔 产品相比, 水草能以更大的比例输出氮、 磷。东湖每 年渔产品输出的氮占总输入量的 3 . 5 %, 输出的磷占 总输入量的 11 . 0 % 33。且水草生长迅速, 如苦草收 割后 7 10 d即可恢复生长到原有高度 34。另外可通 过生物调控 ( Bio- manipulation), 即调整鱼群结构, 保 护和发展大型牧食性浮游动物, 从而控制藻类过量生 长。主要措施是增加凶猛性鱼类的放养, 直接利用滤 食性食藻鱼如鲢鱼、 鳙鱼、 鲤鱼和草鱼等及大型植食 性浮游动物降低藻类生物量 35、 36。 ? 我国养殖者越来越重视生态养殖, 目前采用的技 术有混养一些滤食性生物加光合细菌、 移植底栖动 物、 培养大型海藻等 37。如淡水龙虾的仿生态养殖 技术 38, 采用双层或单层网片搭栖息区 1排或 2排, 上层网片移植水草 (如空心菜、 水浮萍、 水花生等 )覆 盖水面, 可以为虾的栖息、 摄食、 蜕壳提供良好的生态 环境。虾种放养 1个月后, 可适当混养滤食性鱼类, 来改善虾的生长环境。扇贝 ? 海藻 ? 海参生态养殖 模式 39, 海藻可吸收扇贝排泄到海水中的溶解有机 污染物, 有效地降低氨氮对水质的污染, 同时海参可 对沉积到底质的扇贝排泄的有机非溶解性污染物进 行利用, 这种生态养殖模式将养殖自身污染转化为养 殖生物生产, 既提高了养殖效益, 又提高了养殖生态 环境效益。由于我国的生态养殖模式简单, 生态系统 不完善, 对水域污染仍很严重。杨延宝等 40 分析了 不同养殖模式对水体环境状态的影响, 结果表明, 单 养和混养养殖模式都导致水体富营养化, 单品种养殖 比鱼贝混养引起的富营养化程度更为明显。但并不 是任何鱼类和贝类混养都可以达到好的生态效益, 只 有在大量可靠的基础研究的基础上, 科学组合混养, 才能达到好的生态和经济效益。 3? 可持续发展 ? ? 可持续水产养殖是我国水产养殖业的发展方向。 结合生态养殖和封闭式循环水工厂化养殖模式, 应用 HACCP 体系, 建立有机健康养殖模式。有机养殖方 式与常规水产养殖相比, 有以下特点 41: 限制养殖密 度, 提倡混合养殖; 建立环境监测网络和环境管理系 统, 进行苗种到餐桌的全过程质量控制; 投入有机饲 料; 禁止使用化学合成物质或抗生素; 制定长期生产 计划使水产养殖与周边水域功能吻合。我国制定了 淡水池塘养殖无公害操作规程及具体养殖种类的无 公害养殖技术规范及无公害食品 ? 渔用配合饲料安 全限量及渔用药物使用准则。我国已初步开展了水 产养殖业应用 HACCP体系的研究 42 、43, 为水产养殖 业的可持续健康发展奠定了基础。 4? 结论及研究方向 ? ? 为缓解水产养殖对养殖水域的影响, 发展可持续 水产养殖, 我国政府、 养殖者及相关科研单位应做到 以下几点: ? ?( 1)充分发挥政府职能, 建立健全法律法规体系。 合理规划养殖面积及品种, 建立渔业用药限制及养殖 废水排放等水质标准, 严格控制滥用渔药现象, 加强 养殖水处理及废水排放的管理, 为发展生态渔业提供 充足的法律保障。 ? ?( 2)养殖者应充分重视养殖水域环境污染问题, 真正认识到我国水产养殖可持续发展的重要性。控 制养殖规模及养殖密度不超过养殖水域的养殖容量; 减少鱼病发生, 科学用药; 积极实践不投饵养鱼等环 境友好的水产养殖模式。 ? ?( 3)由于水产养殖中残饵、 粪便、 排泄物等养殖废 物造成严重的沉积污染, 应加强沉积物处理利用研 究, 实现底泥的资源化利用。同时, 加强营养与饲料 学研究, 优化饲料结构及投喂方式, 减小饵料系数, 增 大饲料利用率, 改变单一的精养模式, 采用有效的混 养模式等, 最大限度减小沉积量。 ? ?( 4)掌握营养盐迁移及转化规律, 加强养殖容量 及环境容量的研究, 为养殖水体水质调控、 废水处理 及法律法规的制定提供依据。 322 ?苗卫卫等: 我国水产养殖对环境的影响及其可持续发展2007年 3月 ?( 5)充分运用物质转化与能量传递理论, 综合利 用藻类、 微生物、 不同食性鱼类、 家禽、 家畜及水生、 陆 生植物等互补互利特点, 建立完善的生态养殖模式。 ?( 6)加强养殖水环境模拟及监测系统的研究, 包 含水质、 水文自动监测, 自动投饵机及闭合循环废水 处理系统, 建立节能高效的封闭循环水养殖系统。 ?( 7)结合生态养殖和封闭式循环水工厂化养殖模 式, 应用 HACCP体系, 建立有机健康养殖模式。 参考文献 1杨吝译. 水产养殖 ( Aquaculture)对环境的影响 J. 现代渔业信息, 2005 , 20( 7): 7- 10 . 2农业部渔业局养殖课题组. 我国主要水产养殖方式研究 J. 中国 水产, 2006 , ( 2): 11- 13 . 3刘长发, 綦志仁, 何? 洁, 等. 环境友好的水产养殖业-零污水排放 循环水产养殖系统 J. 大连水产学院学报, 2002, 17( 3): 221- 226 . 4何志辉, 赵? 文. 养殖水域生态学 M . 大连: 大连出版社, 2001. 302 . 5杨广军. 水产养殖对生态环境的影响 J. 水产科技, 2004 , ( 4): 1- 5 . 6 小 ? 远. 2004年全国渔业统计分析 J. 渔业致富指南, 2005, ( 13): 13- 16. 7方耀林. 淡水鱼类种质资源人工生态库水质分析 J. 淡水渔业, 1998 , 28( 3): 37- 39 . 8周劲风, 温琰茂. 珠江三角洲基塘水产养殖对水环境的影响 J. 中 山大学学报 (自然科学版 ), 2004 , 43( 5): 103- 106. 9丁疆华, 温琰茂, 舒? 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