水产健康养殖若干基本理论问题探讨.doc

水产健康养殖知识一、引言从淡水到海水，从育苗到养成，鱼虾蟹贝给我们的经历很多，让我们越来越不安的是：“行情”瞬息万变，“潮流”大起大落，一个新“品种”的运作周期愈加短暂。我们常听到一些朋友问：我们养什么？我反问：你会养什么？能养什么？今后水产养殖产业的基本面是多“品种”交错生存，不同“品种”养殖的共性问题是养殖模式问题。所谓养殖模式，是养殖技术的综合集成。一方面，技术是模式的基础，但模式中不仅包括技术因素，还包括环境、管理、经济等因素。另一方面，模式对技术有明显的选择、引导和支持作用。技术的综合集成并不是简单的叠加，它是一个创新的过程。水产养殖不能仅仅就虾论虾，就蟹论蟹。要了解一些养殖模式构建的基本理论，做到知其然又知其所以然，可以举一反三，做到什么都会养，什么都能养，以满足日新月异的市场需求和应对跌宕起伏的市场竞争。水产养殖模式的定义和分类目前没有统一的规定，通常是人们对水产养殖“方式”、“样式”、“原型”、“典型”的概括与归纳。英文Pattem、Mode、Model都可以汉译为“模式”。养殖模式基本内涵应该包括养殖系统设计和养殖过程控制两个主要方面。我对健康荞殖概念的理解是：以满足优质、安全、节约、环保等可持续发展目标为总体要求，依据生态学的基本原理和养殖对象的生物学特性，集成多学科技术，对养殖系统进行因地制宜的工程设计和养殖过程的有效控制。水产养殖模式概念有清晰的时间轨迹，新概念一般都有相对应的旧概念比对。例如：农牧化养殖工厂化养殖半人工养殖全人工养殖粗放式养殖集约式养殖水产养殖模式的一些概念之间是不相容的反对关系，在反对关系中间有模糊的过渡概念，例如：农牧化养殖半工厂化养殖工厂化养殖开放式养殖半封闭式养殖封闭式养殖淡水养殖咸淡水养殖海水养殖水产养殖模式的另一些概念之间是相容的交叉关系，只是各自强调的侧重点不同。例如：无公害养殖生态养殖集约化养殖工厂化养殖运用概念划分与归纳的方法，将零散的水产养殖模式概念加以罗列、划分及诠释，可以从概念的派生、隶属与平行关系中理解不同模式的逻缉关系和内在联系，进而把握不同模式的分类途径及特质。任何水产养殖模式都是主观性与客观性的统一。二、健康养殖的基本指向1、提供优质蛋白质类食物理论要点：迄今为止，优质蛋白质类食物仍然是人类紧缺资源。探讨：美国学者莱斯特布朗1994年的报告谁来养活中国震动了中国和世界。2001年，他的生态经济-书又对中国的经济发展模式提出质疑。一段时间内，布朗的观点成了“中国威胁论”的一部分。随着时间的推移，布朗在报告中提出的关于中国水资源短缺、农田减少、环境恶化等问题变得越来越现实，布朗逐渐被中国人接受，他来中国的次数也越来越多。14年过去了，环球时报记者在北京对布朗先生进行了专访。他说，“谁来养活中国”目前仍是个问题，他的观点没有改变。莱斯特布朗在回答环球时报采访时说：中国的淡水渔业发展得好。这是一个重大贡献，我认为世界还没有意识到这是多么好的一件事情。随着人们收入的提高，人们需要摄取更多的动物蛋白，那么我们就要考虑什么是效率最高的动物蛋白来源？美国人是吃牛肉的。但是美国的模式不适合其他国家。我得出的结论是，牛肉是一种效率很低的动物蛋白，因为1磅牛肉带来的动物蛋白需要7磅谷物来换取。也许我们可以多吃点猪肉，禽蛋类食物。此外，淡水渔业在中国很广泛，这恐怕是效率比较高的，可以减少谷物以换取动物蛋白的方法。这是世界上最有效率的技术。要知道，中国渔业的产量与世界上其他国家所有的产量加起来一样。我国水产品总量和人均占有量从全球微不足道的地位，跃升到占世界总量的三分之一，人均占有量高出世界平均水平1倍，对保障国家的食品安全和改善国民的膳食结构，做出了重要贡献。2、节约水和土地资源理论要点：我国是一个缺水严重的国家；土地生产力水平低且后备潜力不大。探讨：我国淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均匀。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。目前全国多数城市地下水受到一定程度的点源和面源污染，且污染有逐年加重的趋势。土地集约利用的概念最早来自于李嘉图等古典经济学家在地租理论中对农业用地的研究，是指在一定面积土地上，集中投入较多的生产资料和劳动，使用先进的技术和管理方法，以求在较小面积土地上获取高额收入的一种农业经营方式。随后，土地集约利用的概念被引入城市土地研究中，形成城市土地集约利用的概念。投资强度是指项目用地范围内单位面积固定资产投资额。随着用地门槛不断抬升和用水瓶颈愈加狭窄，陆基水产养殖模式亟需加快技术集约化进程，否则，水产产业将面临边缘化威胁。我们江苏沿海一些传统水产大县的水产产业对GDP的贡献率和拉动率逐年下降已经预示着这种威胁的存在。3、保障水产食品安全理论要点：我国食品安全问题存在诸多问题与隐患。探讨：广义上的食物是指能经过简单处理或规范加工即可满足人类生命健康需要和人们生活习惯嗜好的植物、动物及微生物制品。这些食物大部分来源于农产品。农产品作为主要的食物原料，在生产、加工、包装、贮运等环节存在一些降低食品安全性的主观和客观因素，容易危及人体健康。在水产养殖过程中，滥用抗生素和禁用药品（如孔雀石绿等）屡见不鲜，在一定程度上影响了养殖水产品国内市场的扩展，在国际贸易中也受到很大损失。比如日本已多次因抗生素超标退回或销毁我国鳗鲡和鳗鲡制品；欧盟市场因我国水产品质量监控体系的缺陷，禁止我国贝类进入。4、降低对环境的污染排放理论要点：现有的水产养殖模式污染排放严重。探讨：作为世界第一水产养殖大国，2005年中国水产养殖产量已达3400万吨，水产配合饲料年使用量接近1000万吨。根据2010年食物发展纲要，到2010年我国水产品人均占有量将达到44公斤（即总量达到5720万吨），实现增长的主要途径还将通过养殖产量的提高实现，预期采用配合饲料养殖的比例将提高到35%以上，至2010年水产配合饲料的市场需求量将达到1500-2000万吨。依据目前水产配合饲料的粗蛋白含量、消化率及溶散损失等平均指标初略推算，单位重量配合饲料对环境的氨氮排放量至少在2%左右，1000万吨水产饲料使用的总氨氮排放量就是20万吨。根据国家统计局统计数据，2005年全国主要污染物氨氮排放量( Ammonia Nitrogen Discharge）149.8万吨，其中52.5万吨来自工业排放，97.3万吨来自生活排放。相比之下，仅因水产饲料使用就可能带来的20万吨的氨氮排放，无论是绝对值还是权重都是不容忽视的数字。我国的陆基水产养殖基本是开方式养殖，这在许多发达国家是严格限制的。以对虾养殖为例，世界养殖产量的90%以上集中在中国、泰国、越南、印尼、印度和巴西等少数发展中国家。中国水产养殖业的污染问题迄今还未引起社会各方面的足够警觉，相关立法也不健全。2006年我国的节能减排目标没有实现，加大了实现“十一五”期间节能减排总体目标的难度。面对严峻的形势，国家将采取更加严格的措施强化节能降耗和污染减排工作，从环境保护工作的大背景、大趋势来看，水产养殖放任自流的日子不会久远了。健康养殖的静态特征1、清洁的水体环境理论要点：外源性营养物污染是水产养殖的共性难题，充裕的溶解氧供给是水产养殖基本的也是非常重要的常规技术要求。探讨：水体的富营养化是指N、P等营养物大量进入水体，使得水中藻类等浮游生物旺盛增殖，从而破坏了水体的生态平衡，使得水体失去原有的价值。自然水体富营养化的指标：N含量超过0.3mg/l，P含量超过0/01-0.02mg/l、BOD超过lOmg/l、细菌总数超过10万个/ml、叶绿素超过10微克/l。自水产养殖追求高密度以来，养殖水体始终处于富营养化状态的压力之下，解决富营养化问题是养殖水环境保持的主要矛盾和共性问题。养殖水处理技术需要兼容物理、化学和生物的多种手段，应该成为水产养殖技术领域中的最重要最基础的组成部分。溶氧量多少，是水质重要指标。池水溶氧量在晴天90%左右是由浮游植物物光合作用补充，从空气中溶入占10%左右。池水溶氧量70%由浮游动物，细菌呼吸作用及有机物的氧化分解消耗，向空气中逸出占10%左右，养殖鱼类（常规密度）消耗仅占16%左右。池水溶氧量白天光合作用产氧多，晴天下午可能溶氧超过饱和度出现氧盈，产生氧盈的水层称氧盈层。夜间光合作用停止，因生物的呼吸作用溶氧逐渐下降，黎明前至最低点（浮头）。白天上层产氧多，下层的耗氧量大于产氧，厌气性分解可能产生氧债，当夜间发生密度流时，突发性的偿还氧债会带来全池性缺氧。在光合作用的产氧量与呼吸作用的耗氧量恰好相等的深度，称为补偿深度，以上为产氧水层，以下为耗氧水层。白天水的对流可以用氧盈来偿还氧债，是改善溶氧条件的有效措施。2、谨慎用药和科学选择饲料理论要点：任何渔药都有局限性和负面作用；水产食品安全和养殖环境保护要从选择饲料开始。探讨：水产养殖动物服用抗生素后，抗生素通过水产养殖动物的血液循环系统大部分被排出体外，少部分则会残留在水产养殖动物体内的组织中，并且随着抗生素的多次使用在体内蓄积起来。尽管尚无确切证据证明人类耐药性的产生与家畜使用抗生素有直接的关系，但长期使用亚治疗剂量的抗生素添加剂已受到社会的广泛担忧。欧洲委员会提议：禁止使用抗生素作为饲料添加剂。目前已被批准仍在使用的4类饲料促生长添加剂（莫能菌素钠，盐霉素钠，阿维菌素和黄霉素）也在2006年1月前逐步退出。早在上个世纪四十年代，微生物学家已经用一系列实验证明了细菌在接触抗菌药物之前，就已存在具有抗药能力的突变株，在这个问题上，自然选择学说是正确的。我们实际上是用抗菌药物对细菌进行了一次自然选择，在绝大多数普通细菌被杀死后，原先并不占优势的、具有抗药性的“超级细菌”存留下来开始大量繁衍。养殖水体是水产养殖动物赖以生存的环境，其中有许多有益微生物，水产养殖动物的肠道里也有大量有益微生物。这些微生物在维持水环境的稳定和水产养殖动物的代谢平衡方面起着关键性的作用，成为水产动物体内外微生态平衡的重要组成部分。药物的使用在抑制或杀灭病屎微生物的同时，也可能会抑制或杀灭这些有益微生物，使水产养殖动物体内外的微生态平衡被打破，导致由于微生态环境恶化或消化吸收障碍而引发新的疾病。绿色饲料是按照特定的产品标准生产的无污染的安全、优质、营养型饲料。要生产绿色饲料，首先必须使用经批准使用的具有绿色产品标志的饲料原料和饲料添加剂。第二，要对生产全过程实施监控，整个生产体系要经过认证达到绿色饲料产品的生产要求。第三，产品经国家指定的认证机构检测认证达到绿色饲料标准要求，并允许在产品上使用绿色饲料产品标志。生态饲料也叫环保饲料，它从饲料原料的选购、配方设计、加工饲喂等过程，进行严格质量控制和实施动物营养系统调控，以改变、控制可能发生的环境污染，使饲料达到低成本、高效率、低污染的效果。具体而言，就是采用消化率高、营养平衡、排泄物少的饲料配方技术，降低氮、磷的排泄量。3、养殖水循环利用理论要点：可以阻断外源性病源侵扰；可以防止水源污染；可以减少污染排放。探讨：随着工业化进程的加快及其水产养殖规模的不断扩张，海岸带生态呈恶化趋势，近海海域的海水质量总体状况不容乐观，海水养殖病害频频发生并可能伴随大面积流行。目前对于海水养殖病害的首要措施是预防，事实上一些病毒性疾病如对虾WSSV病至今也没有特效的治疗手段。基于循环水修复技术的封闭式养殖可以从水源上有效阻断外源性病原侵扰（外源性病原侵扰的其它途径还包括饵料和种苗等），同时也可有效阻断病原通过水的排放对环境扩散。另外，研究已经证明开放式换水条件下的养殖动物经常处于应急性的胁迫之中，生长受到抑制，疾病容易爆发。封闭式养殖可以维持养殖水环境的相对稳定，降低养殖养殖风险。水源的化学性污染主要有农药污染和工业有害物质污染。目前世界各国的化学农药品种约1400多个，作为基本品种使用的有40种左右，按其用途可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、粮食熏蒸剂等；按其化学成分为有机氯、有机磷、有机氟、有机氮、有机硫、有机砷、有机汞、氨基甲酸酯类等。工业有害物质主要指金属毒物（如有甲基汞、镉、铅、砷）、N-亚销基化合物、多环芳族化合物等。农药、工业有害物质除了可造成鱼虾的急性中毒外，还会通过食物链富集途径在水产品内残留。我国环境影响评价制度始于1979年中华人民共和国环境保护法（试行）的颁布，经过近30年的实施和有关法规、条例的不断完善，我国环境影响评价制度已有一定法律基础和技术保证，但影响评价的范围主要局限于工业和工程建设项目。随着人口增长及人类物质需求逐步增加，农业集约化经营程度不断提高，我国农业生态环境的恶化和污染日益加剧，农业生产活动所造成的环境污染损失已超过工业污染损失，水产高密度养殖造成的水域富营养化问题，当是其中迫在眉睫的问题之一。依据2003年9月1日起施行的中华人民共和国环境影响评价法，“在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域内建设对环境有影响的项目，应当依照本法进行环境影响评价。”水产养殖项目，特别是工厂化、集约化、规模化养殖项目终将纳入环境影响评价的覆盖范围。4、生态温室技术集成应用理论要点：水生动物对环境温度依赖性强；海洋生态特点决定了许多海洋鱼类比淡水鱼类的温幅窄；生态温室在水产养殖领域的应用比其他农业领域更具优势。探讨：水生动物一般都是变温动物，相比恒温动物，不必消耗大量能量来维持其体温，具有饲料系数低能量转换效率高的特点。同样重量的变温动物只需要恒温动物1/10-1/3的能量。但问题的另一面是，只有在最适的生长环境下，鱼类的新陈代谢才能增强（摄食量加大，消化酶的活性提高），在非最适温度期间，其代射强度明显下降；当水温降至越冬温度，鱼类代谢强度下降至最低点，其体重非但不增加，反而有所下降。1年中真正的快速生长时期并不长，这就造成鱼类等水产经济动物养殖周期过长的缺陷。海洋生物生活在相对广阔的连续介质中，许多种群可以变化活动范围（洄游）来调整其生理需求与环境之间的矛盾。人工养殖生境（包括池塘养殖和工厂化养殖）是相对狭小的孤立单元，狭温性的海洋物种难以在这样的孤立单元中像大多数淡水鱼那样度过完整的生命周期。资源禀赋是形成农业差异的基础性原因。江苏的气温年较差比较大（多年内最热月份的平均温度与最冷月份平均温度的差值，约为2030），海水养殖一方面受极端气温的影响。许多狭温性物种在江苏难以安全度夏或越冬，另一方面有效积温不足，一年中只有约5个月的气温条件（黄海南部表面水温度月均达15以上）满足目前大部分养殖种类的适宜生长要求。因此，海洋中的许多物种可以直接凭借自然条件在江苏进行人工养殖的不是很多。以海水鱼养殖为例，对比北方省市广泛利用地下盐化水资源进行海水养殖，而江苏沿海大部分地区迄今没有发现合适养殖的地下盐化水资源；对比南方省市广泛采用的网箱养殖模式，江苏沿海大部分地区也不具备相关的地理条件。近年来，江苏省海洋水产研究所对海洋物种的引进、驯养、繁育试验一直在持续不断的探索，仅海洋鱼类就包括黑鲷、大黄鱼、六线鱼、欧洲鳎、大菱鲆、半滑舌鳎、漠斑牙鲆、银鲳等，一些育苗关键技术相继有所突破。黑鲷大规格鱼苗连续多年完成国家放流任务，但在本省的销售市场空间极小；半滑舌鳎06年已达到28万尾的育苗规模，但在江苏的销量不到l万尾，其余部分辗转山东与海洋大学联手销售，折腾两月后无功而返。太阳能技术已广泛应用于蔬菜栽培等领域的现代温室中，进而推动了蔬菜栽培等领域的革命性技术进步。水产养殖业与蔬菜栽培等领域应用温室技术的很大区别在于，水作为是水生生物生存繁衍的基本条件，恰是很好的热媒。由于水的比热大，对太阳能和地热能的收集、储存较之栽培种植业有更大的便捷性、稳定性，相对热效率要高的多。江苏地处中纬度，属亚热带和暖温带季风气候，光能资源较丰富。全年日照时数（绝对日照）平均为2000-2600小时，0的日照时数平均为1800-2240小时；日照百分率（相对日照）介于48-59%之间。在水产高效养殖模式中集成太阳能技术是一种投资小，见效快，具有极高应用价值实用化技术。地热能同太阳能相比有全年温度波动小，冬季温度比空气温度高、夏季比空气温度低等许多优点，一般地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵的40%。在水产高效养殖模式中集成地热能技术可以选择以下两种方式。地下水热交换系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。这种方式最大优点是非常经济，占地面积小；地下耦合热交换系统，也称埋管式土壤源热交换系统。这一闭式系统方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。采用垂直式埋管系统的优点是土地占用较小，管路及水泵用电少，缺点是钻井费用较高；采用水平式埋管系统的优点是安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，缺点有是占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。基于循环水修复技术的封闭式养殖可以集成温室技术、太阳能技术及热泵技术，在生态安全、节能降耗的前提下循环利用养殖水，增加养殖水体的有效积温，解决海洋生物在我省陆基养殖的越冬问题和春秋两季积温不足问题，延展养殖生物一年中真正在最适温度条件下的时间，缩短养殖周期，扩大养殖领域。四、健康养殖的动态平衡1、平衡的生态系统理论要点：健康的养殖模式必定是平衡的生态系统。探讨：在生态系统中，生物按照获得能量的方式，可分为生产者、消费者和分解者。生产者主要指绿色植物，它们吸收空气中的二氧化碳，摄取水份和矿物质，在阳光照射和一定温度下，把无机物转化成淀粉、蛋白质、脂肪和维生素等有机物，为其它生物及人类提供食物和能量；消费者是指动物，它们不能直接利用太阳能把无机物转化成有机物，只能以植物和其它动物为食物；分解者是指各种有分解能力的微生物。它们能够把动植物的残体分解成简单的化合物和元素归还给自然界，重新供植物利用。分解者在分解动植物的同时，也从中获得了它们自身需要的能量。生物的新陈代谢、生长和繁殖都需要能量。一切生物所需要的能量都来源于太阳能。生产者（主要是植物）把捕集到的太阳能转变为化学能而贮存于有机物（如葡萄糖）分子中。这种化学能以食物的形式沿着生态系统的食物链的各个环节依次流动。和能量一样，物质也是经由生产者（植物）、消费者（动物）、分解者（微生物）所组成的生态系统依次转化，从无机物一一有机物，最后归还给自然界，构成物质循环。在自然界里，任何一个生态系统都在不断进行着能量流动与物质循环。最基础意义上的生态平衡，就是在一定时期内，生产者、消费者与分解者之间都保持一种平衡状态，即系统中能量流动与物质循环较长时间地保持稳定状态。目前水产养殖系统生态失衡的常见局面是消费者衣食无忧，而生产者和分解者在系统内没有足够的位置。微藻具有世代短，繁殖快，适应性强，对水柱营养盐(N、P)的吸收能力效率极高等特点，我们可以探讨在养殖系统中强化“微藻培养微藻去除”人工系统，从而建立富营养化水体中N、P转移的植物路径。湿地系统的研究为我们提供了基本原理和大量的数据。在池塘养殖的条件下，加强植物环节构建人工湿地，以流水系统同养殖池塘相耦合，辅以必要的充氧和滤除多余的浮游动物，就可以构建一种良性的人工生态系统，在同样的水体中明显提高养殖容量。这种人工耦合生态模式已为前期试验和生产证实是可行的。2、流动的生态系统理论要点：健康的养殖模式最好是流水生态系统。探讨：流水生态系统是对应静水生态系统而言，指系统内保持连续不断的水体流动性。流水生态系统有利于空气中的氧向水体溶入，有利于减少水体分层，有利于池塘底质保护。“流水不腐”的原理就是给好氧微生物提供足够的溶解氧，这些微生物在有足够溶氧供给的前提下，可将水中的有机物部分转变成水和二氧化碳，从而起到了清除水中杂质的作用，使水得到净化。对于水产养殖系统而言，流水生态更重要的意义在于借助流体动力将水体中的胶体物质和非均相物质在第一时间输送出养殖系统。有机胶体物质和非均相物质经过一系列生物化学反应转变为低分子营养盐部分，比例虽小但溶解于水中，使用一般的物理化学方法去除很困难。借助流水系统的一些节点（进排水道等），通过设立合适孔径的滤网，还可以调节养殖系统内浮游生物群落关系，通过“上行效应”或“下行效应”实现养殖水体的微生态平衡。通过流水系统耦合，可以实现养殖系统养殖单元和水处理单元合理分工，从而实现养殖水的异位处理。养殖水异位处理的好处是可以在水处理单元强化生态系统中生产者和分解者的位置，以期和养殖单元中的消费者实现某种平衡。3、人工的生态系统理论要点：健康的养殖模式将来是工厂化的生态系统。探讨：目前的水产养殖模式是人类围绕自己需求创造的半人工生态系统，具有大量的外源性能量和物质输入、食物网结构简单、受自然条件和人工双重干预、稳定性非常脆弱的特征。生态养殖与工厂化养殖不是对立的概念。农牧化养殖不一定是生态养殖，生态养殖不一定不可以工厂化。水产养殖的所谓工厂化，是指对光、温等必要条件相对可控，用现代工业的理念和生产方式进行养殖过程生产管理和控制，实现水资源和土地资源的高效利用。通俗的讲，就是摆脱农业生产对自然的依赖性。工厂化的生态系统，是指依据生态学原理进行养殖过程设计，以生态能源为主要支撑的人工生态系统。五、结语从优质、安全、节约、环保的可持续发展目标出发，开放式的池塘养殖必将走向封闭模式。谁提前将目光瞄向这一目标，谁将是未来水产养殖业的领跑者。封闭养殖模式的核心技术是养殖水修复技术，溶解营养盐的去除是其中最大的难点。如果把物理的、化学的、生物的水修复手段比喻为构成木桶的木板，借助管理学的“木桶理论”，决定水修复效果的是其中最短的板块。我们不断地去发现短板，就有可能把水修复的这桶水越盛越多。太阳能和地热能在水产养殖业有着巨大的应用潜力，它可以为封闭式养殖模式锦上添花。结合信息技术和新材料的广泛渗透，迎接我们未来的水产养殖业将是一个节约环保高效的现代化优质蛋白质食物生产工业。