水产养殖容量的研究

本文讨论了水产养殖容量的概念及其理论基础，评述了各种研究方法的长处和局限性，并在此基础上对网箱养殖容量的扩大途径作了理性归纳。     

浅海养殖滤食性贝类生态容量的研究进展

全球贝类养殖强度和规模日趋增长,在追求海域养殖产出最大化的同时,引发了一系列生态环境问题,其中,生态容量问题已引起世界范围的广泛关注,并成为水产养殖业可持续发展中迫切需要解决的科学问题.尽管中国是世界上贝类养殖的第一大国,但是在贝类养殖的容量研究方面起步较晚,数值模型的研究也相对滞后.本文概述了滤食性贝类生态容量的概念和国外生态容量研究现状和进展,介绍了目前国际上较为成熟的2个生态容量评估模型(DEPOMOD模型和ECOPATH模型)及其优点和局限性,列举了中国目前贝类养殖容量和生态容量的研究现状与实践,并分析了其中存在的问题,展示了近海养殖生态和生态容量的研究思路.旨在为建立基于生态系统水平管理的健康养殖模式提供科学依据.     

海水网箱养殖容量研究综述

目前国内外估算养殖容量主要使用实地监测估算法，生态动力学模型和水动力与水质数学模型。其中实地监测估算方法应用较为普遍，这种估算方法简单易行，但是需要耗费大量的时间和经费。生态动力学模型主要利用海洋生态系统动力学研究网箱养殖容量；由于网箱养殖生态系统各因子相互关系比较复杂，故很少有利用生态动力学模型来研究网箱养殖容量；     

基于环境容纳量的区域性养殖容量评估

针对淡水养殖池塘养殖水体及周边水域水质日趋恶化的现状,为了保证水产养殖业的可持续发展,亟需开展养殖容量相关方面的研究,将主要养殖品种面积和密度控制在最佳的范围内。以浙江南浔区为研究区域,通过调查该区域水环境现状和6种主要养殖模式养殖特点,计算了该区域水体总磷的环境容纳量,再根据单位养殖模式排污量初步评估了该区域主要养殖品种的养殖容量。结果显示:(1)南浔区水环境的磷为限制因子;(2)常规鱼、大口黑鲈(Micropterus salmoides)、乌鳢(Ophiocephalus argus)、翘嘴鲌(Culter alburnus)、中华鳖(Trionyx Sinensis)和青鱼(Mylopharyngodon piceus)单位产磷量分别为0.26、0.70、0.73、0.17、0.33和0.22 g/kg;(3)在II类水质前提下,常规鱼、大口黑鲈、乌鳢、翘嘴鲌、中华鳖、青鱼养殖塘可接受的最大磷负荷为7.38、5.79、2.36、1.82、1.51、2.52 t,其对应养殖容量分别为28 370、8 271、3 236、10 698、11 648、9 685 t;(4)养殖容量模型参数敏感性分析表明,磷滞留系数、换水系数和外河磷浓度敏感度系数分别为0.365、0.364和-0.271;区域养殖容量的合理评估可为生态渔业的发展提供科学依据。     

国内养殖容量研究综述

近年来养殖区域生态环境平衡遭到破坏,养殖产业受到威胁,因此急需合理利用和研究养殖水域的养殖容量。本文首先归纳国内外对于养殖容量概念的发展,然后对近年来国内的海水网箱、筏式贝类、滩涂贝类、底播贝类养殖容量的研究方法进行了综述。     

福建湄洲湾贝类养殖容量的估算

通过现场对湄洲湾叶绿素a含量和初级生产力、浮游植物有机碳含量、养殖贝类滤水率和有机碳含量及其含壳重与鲜组织重比值、潮间带、潮下带底栖滤食性动物和吊养区附着滤食性动物的现存量等生态参数的调查和检测,采用营养动态模型和沿岸海域能流分析模型估算该海域贝类生态容量,进而扣除野生滤食性动物现存量,估算贝类养殖容量;同时应用方建光模型估算贝类的养殖容量;还采用统计分析法估算贝类及其各养殖品种的适养殖面积,目的在于控制该海域贝类的养殖量和对各种贝类养殖量进行优化配置。三种模型估算的贝类养殖容量为235487~263676 t,平均247116 t,906104×104个~1014567×104个,平均950850×104个;贝类适养面积为6867hm2,其中牡蛎(O streidae)5420hm2,缢蛏(Sinoncvacula constricta)880hm2,翡翠贻贝(Perna viridis)20hm2,菲律宾蛤仔(Ruditapes pholippinarum)460hm2,泥蚶(Tegillarca granosa)7hm2。1999年贝类养殖面积已超过了估算的适宜养殖面积815hm2,应予以削减。     

池塘立体生态养殖技术

<正>池塘立体生态养殖是一种新型养殖模式。在同一池塘中进行海蜇、鱼、虾、贝混养,通过施肥繁殖浮游生物,为海蜇和贝类提供饵料,鱼、虾的残饵及养殖生物排泄物促进了浮游生物的繁殖,贝类在滤食浮游植物的同时,也滤食水中的细菌和有机碎屑,有效净化了水质,改善了池塘的生态环境,在养殖环境内形成了良性循环。     

福建围头湾贝类的养殖容量

通过对围头湾的叶绿素a含量、初级生产力、潮下带、潮间带和吊养区非养殖滤食性动物现存量、养殖贝类有机碳含量及其含壳重与鲜组织重的比值等模型参数的调查测定和检测分析,并参照邻近大嶝岛海域的浮游植物有机碳含量、养殖贝类的滤水率和参照附近深沪湾的生态效率,采用营养动态模型和沿岸海域能流分析模型估算了该海域贝类生态容量,进而扣除野生滤食性动物现存量,估算贝类养殖容量；同时应用方建光模型估算贝类的养殖容量；还采用统计分析法估算贝类及其各养殖品种的适养面积,目的在于控制该海域贝类的养殖量和对各种贝类养殖量进行优化配置。3种模型估算的贝类养殖容量分别为111 720 t,508 246×10~4 ind；112 072 t,509 849×10~4 ind和114 504 t,520 789×10~4 ind,平均112 765 t,512 991 ind；适养面积为3 905 hm~2,其中牡蛎2 956 hm~2,缢蛏359 hm~2,菲律宾蛤仔489 hm~2,翡翠贻贝11 hm~2,凸壳肌蛤90 hm~2。1999年贝类养殖总面积1 894 hm~2,尚有2 011 hm~2可再扩大养殖的潜力。     

论浅海筏式养殖扇贝的养殖容量

近些年来,葫芦岛市浅海筏式养殖海湾扇贝发展迅速,仅绥中县止锚湾海区已养殖两万多台筏,但是由于缺乏科学指导,缺乏对水产养殖生态环境了解,只是受暂时和局部利益的驱动.因而带有很大的盲目性,致使目前面临许多严重生态问题.如病害、超负荷养殖、扇贝小型化、污染严重等.     

关于养殖水域养殖容量的研究

1引言 我国是世界第一水产养殖大国,养殖水产品产量约占全世界总产量的70%。随着水产养殖业的不断发展和养殖技术的不断提高,一些经济养殖品种已经从粗放型养殖向集约化养殖发展;同时,随着养殖规模的不断扩大,为了获得更高的经济效益,片面强调高产,忽视了养殖水域的生物承载能力,高密度、高投入、大量投饵的养殖方式,超负荷放养,导致养殖水域环境不断恶化。养殖环境的恶化反过来也使得养殖生物自身面临病害蔓延、死亡率升高、产品品质下降、产量降低等问题。     

基于Ecopath模型的大亚湾黑鲷生态容量评估

为评估大亚湾黑鲷(Sparusmacrocephalus)的生态容量,根据2015年渔业资源和生态环境调查数据,利用Ecopathwith Ecosim6.5(EwE)软件构建了由26个功能组组成的大亚湾Ecopath模型,分析了大亚湾生态系统的基本特征,并结合食物网结构和能量流动估算了黑鲷的增殖生态容量。结果显示,黑鲷营养级为3.44,营养转化效率为0.302;大亚湾生态系统各功能组的营养级在1～3.95之间,系统总转化效率为7.636%,总初级生产量/总呼吸量为2.142,系统连接指数为0.364,系统杂食性指数为0.210,表明系统各营养级转化效率较低,能量未被充分利用;系统总转化效率低于10%,营养级I、II流向碎屑量占总流向碎屑量的98.11%,说明能量传递发生阻塞,具有增殖空间。经估算黑鲷生态容量为0.034 t/km2,是现存生物量的1.4倍,此时其他浮游生物食性鱼类的转化效率等于1,系统处于平衡状态;达到生态容量前后大亚湾生态系统的总初级生产量/总呼吸量变化很小(变化值为0.001),系统杂食性指数和系统连接指数均没有变化,因此认为放流黑鲷至生态容量对大亚湾生态系统的稳定性和营养结构未产生影响。     

闽东渔场鱼类资源生态容量和最大可持续开发量

以海洋生态系统营养动力学为理论依据,根据历次调查所获得的闽东渔场初级生产力资料,通过对该渔场浮游植物有机碳含量和生态效率的测算、52种主要鱼类营养级及其有机碳含量的检测,采用营养动态模型和Cushing模型估算鱼类资源生态容量(自然生产量),采用Cadima模式和MSY简单模式估算鱼类资源最大可持续开发量。估算结果:闽东渔场鱼类资源生态容量平均为6.308×10~5t,最大可持续开发量为3.268×10~5t。1994年以来闽东渔场实际年渔获量3.435～4.685×10~5t,平均4.267×10~5t,已连续9年超过鱼类资源最大可持续开发量,呈现过度捕捞态势。必须实行渔获量负增长制度才能使鱼类资源得到有效恢复。     

Seeding nets with neutral spores of the red alga Porphyra umbilicalis (L.) Kützing for use in integrated multi-trophic aquaculture (IMTA)

Nets in traditional Porphyra mariculture are seeded with conchospores derived from the conchocelis phase, and spend a nursery period in culture tanks or calm coastal waters until they reach several centimeters in length. Some species of Porphyra can regenerate the foliose phase directly through asexual reproduction, which suggests that the time, infrastructure, and costs associated with conchocelis culture might be avoided by seeding nets with asexual spores. Here, we present work from a short-term mariculture study using nets seeded with asexual spores (neutral spores) of a native Maine species of Porphyra. Porphyra umbilicalis (L.) Kützing was selected for this proof of concept research because of its reproductive biology, abundance across seasons in Maine, and evidence of its promise as a mariculture crop. We studied the maturation, release, and germination of the neutral spores to develop an appropriate seeding protocol for nets, followed by development of a nursery raceway to provide an easily manipulated environment for the seeded nets. Neutral spores were produced throughout the year on the central Maine coast; however, there was a temporal variability in the number and survival of released neutral spores, depending upon thallus position in the intertidal zone. Small thalli were strictly vegetative, but most thalli reproduced by neutral spores; sexual reproduction was absent. Neutral spores germinated quickly at 10 and 15 °C, but germination was delayed at 5 °C. Unlike some algal zygotes and spores, neutral spores of P. umbilicalis required light to germinate; however, irradiances of 25 and 100 μmol photons m^− 2 s^− 1 were equally sufficient for germination. Rafts of seeded nets were deployed in Cobscook Bay, Maine, at two distances from salmon aquaculture pens and at a control site on a nearby, fallow aquaculture site (no salmon). There was no difference in nitrogen content of harvested thalli; however, both the density and the surface area of harvested thalli were different among the sites. The possible causes of these differences are discussed in the context of potential use of P. umbilicalis in IMTA.     

胶州湾菲律宾蛤仔生态容量评估及其碳汇功能

胶州湾是我国重要的菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)养殖基地,为探究湾内菲律宾蛤仔的生态容量及其碳汇功能,本研究采用Ecopath模型法评估了胶州湾菲律宾蛤仔的生态容量,并利用Ecosim模块动态分析了菲律宾蛤仔生物量扩大对胶州湾生态系统结构与功能特征的潜在影响,同时估算了胶州湾菲律宾蛤仔个体及种群水平的碳收支情况。结果显示,胶州湾菲律宾蛤仔的生态容量为239.9 t/km2,虽然整体水平尚未达到生态容量,但局部养殖区域已远超出了菲律宾蛤仔的生态容量;当胶州湾菲律宾蛤仔生物量从当前增加至生态容量时,生态系统总流量、容量、优势度和循环指数分别提高了16.0%、3.9%、47.1%和103.0%,而熵值降低了10.4%,表明此时生态系统具有更高的成熟度与稳定性,但菲律宾蛤仔生物量扩大至生态容量10倍时会对生态系统产生不利影响甚至崩溃;菲律宾蛤仔个体在1个养殖周期内约摄取3 310.1 mg C,其中约46.2%的碳沉降至海底,约13.2%的碳通过收获移出,如按菲律宾蛤仔生物量达到生态容量时计算,胶州湾每年将有1.5万t碳以生物沉积形式沉降至海底,有0.6万t碳以收获形式移出。研究结果为指导菲律宾蛤仔增养殖产业的健康可持续发展、阐明菲律宾蛤仔的碳汇功能提供了理论依据与数据支撑     

基于营养通道模型的海州湾中国明对虾生态容纳量

通过增殖放流,增加优质渔业资源、改善种群结构是渔业资源养护的重要手段,而增殖生态容量的研究是科学实施增殖放流的前提。为确定海州湾中国明对虾的生态容纳量,根据2013年连云港海州湾渔业生态修复水域的调查资料,应用Ecopath with Ecosim(EwE)软件中的Ecopath模块,构建了该区域的生态系统能量流动简易模型,计算了放流种类中国明对虾的增殖生态容纳量。结果表明:系统各功能组营养级范围在1~4.42。系统总流量9335.191 t·km~(–2)·a~(–1),系统总初级生产力3892.630 t·km~(–2)·a~(–1),系统初级生产力与总呼吸量的比值为1.331,连接指数为0.415,杂食指数为0.174,Finn循环指数为11.4%,平均能流路径为2.8系统尚处于由衰竭状态向恢复状态转变,还未恢复到成熟态。中国明对虾不是本海域的关键种,当前中国明对虾的生物量为0.04 t·km–2·a–1,中国明对虾的生态容纳量为0.846 t·km~(–2)·a~(–1)。     

Evaluation of carrying capacity for shrimp pond culture with integrated bioremediation techniques

The integrated multi‐trophic aquaculture (IMTA) is a semi‐artificial habitat optimization ecosystem by co‐culture species from multiple trophic levels, in which farm waste produced by species of a higher trophic level is a nutrition source for species of a lower trophic level. However, in system construction it is essential to distinguish the roles of aquaculture organisms from different trophic levels and optimize the aquaculture capacity allocation. With this objective, a carrying capacity evaluation model for shrimp culture with integrated bioremediation techniques was developed, and the efficiency to repair the aquaculture pond environment was evaluated. Scenario simulations were conducted to assess the shrimp culture capacity for optimal economic and ecological benefits. The sensitivity analysis of the model indicated that changes in bivalve biomass had no significant impacts on the concentration of total nitrogen (TN) in the system, and macroalgae were more sensitive to the changes in TN than biofilters did. In conclusion, 1,500,000 Litopenaeus vannamei co‐cultured with 15,000 kg Crassostrea gigas and 1,125 kg Gracilaria lemaneiformis per hectare would bring maximum integrated benefit, and the use of integrated bioremediation techniques can make shrimp pond culture a virtuous cycle incorporating both production and restoration.     

象山港典型增殖种类的生态容量评估

为改善象山港生态系统的种群结构和生物多样性,开展科学的增殖放流工作,实现象山港渔业资源的有效养护和修复,根据2011~2014年在象山港开展的渔业资源和生态环境定点调查数据,利用Ecopath with Ecosim 6.4软件构建了包含浮游植物、大型海藻、浮游动物、游泳动物等25个功能组的象山港生态系统的Ecopath模型,大体上涵盖了象山港生态系统能量流动的整个过程。利用模型结果系统分析了象山港生态系统功能的总体特征;并结合食物网结构、能量流动的分析结果,估算了日本囊对虾(Marspenaeus japonicus)、黄姑鱼(Nibea albiflora)、黑棘鲷(Acanthopagrus schlegelii)等象山港典型增殖种类的生态容量。结果表明,象山港生态系统的营养关系较为简单,系统内的物质和能量循环不畅,大量的初级生产力和次级生产力未能进入更高的营养层次;食物网简化,生态系统的成熟度和稳定性偏低,易受外界因素的干扰;渔业资源的服务和产出功能严重退化。在不改变象山港生态系统结构和功能的前提下,本研究评估得出日本囊对虾的增殖生态容量为0.129 210 t·km-2;黄姑鱼的增殖生态容量为0.017 853 t·km-2;黑棘鲷的增殖生态容量为0.115 965t·km-2。相比于生态系统内现存的生物量,象山港日本囊对虾、黄姑鱼和黑棘鲷均具有较大的增殖空间。     

Hydrodynamic method for estimating production carrying capacity of coastal finfish cage aquaculture in Southeast Asia

This paper presents the development of a simple and generally applicable hydrodynamic method for the estimation of production carrying capacity (PCC) of coastal finfish cage aquaculture. Dimensional analysis was used to find significant and general interdependencies between the hydrodynamics at fish farm locations and particulate wastes deposited on the seafloor by fish farms. Modeled ratios of deposition to emission of particulate wastes underneath fish farms were found to be primarily a function of the flow Reynolds numbers at the farming locations and the non-dimensional settling velocity of emitted wastes. In the non-dimensional model, farming conditions include daily feed rate, proportion of unconsumed feed, and carbon content in feed and fish feces. The relationship can be used to estimate the PCC of floating net cages imposing a threshold value for deposition. Results of in-situ assessments of the benthic impacts of several fish farms in an aquaculture site in the northwest of Bali, Indonesia were used to validate and demonstrate the effectiveness of the method. Predicted results were able to clearly identify fish farms operating beyond ecologically sustainable carrying capacity. The proposed method has broad applicability and could help make decisions regarding the estimation of production potential of individual farms in pristine areas, for providing first estimates in sites that have scarce data, and for assessment, expansion, and optimization of the currently operating aquaculture sites in Southeast Asia, China and potentially other data-poor island nations. As the method relies on dynamic models, it enables straightforward assessments over the entire aquaculture region.     

浙江嵊泗人工鱼礁区渔业资源生态容纳量变动的研究

人工鱼礁是放置于海底以影响海洋生物资源的物理、生物或社会经济过程的人工设施。科学评价人工鱼礁对渔业资源生态容纳量的改善程度对揭示鱼礁的生态功能和指导鱼礁后续建设具有重要的理论与现实意义。人工鱼礁区鱼类和大型无脊椎动物可分为3种类型(I型、Ⅱ型和Ⅲ型),其中Ⅱ型鱼类和大型无脊椎动物身体不接触鱼礁,但在鱼礁周围游泳、在海底栖息。该生物学资料可通过拖网调查取样获得。根据2004年10月～2007年9月浙江嵊泗人工鱼礁海域渔业资源拖网调查数据,建立了模拟礁区渔业资源密度随时间变化趋势的Logistic模型,并据此求解了鱼礁海域资源数量容纳量模型。通过遗传算法求得了Logistic模型的参数。结果表明,人工鱼礁区Ⅱ型鱼类和大型无脊椎动物的原有生态容纳量约为6.00～8.03ind/km·kW,鱼礁投放所产生的新生态容纳量约为4.40～5.89ind/km·kW,容纳量随季节变化而呈周期性波动。     

基于线性食物网模型估算荣成俚岛人工鱼礁区刺参和皱纹盘鲍的生态容纳量

俚岛人工鱼礁区是中国北方近海典型的海珍品增殖型人工鱼礁生态系统,刺参(Apostichopus japonicus)和皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)是该生态系的主要增殖放流种类。基于2009年在荣成俚岛人工鱼礁区进行的周年生物资源调查数据,利用EWE软件构建俚岛人工鱼礁区生态系统生态通道模型(Ecopath),对该模型进行了不确定性及输入参数敏感度检验,系统分析了俚岛人工鱼礁区生态系统特征和能量流动规律,估算了俚岛人工鱼礁区生态系统内刺参和皱纹盘鲍的生态容纳量。模型由19个功能组构成,基本涵盖了俚岛人工鱼礁区生态系统能量流动的主要过程。分析结果表明,模型可信度P指数为0.51,小型底层鱼类生产量与生物量的比值(P/B)下降50%会使小型底层鱼类生物量(B)估算值变化1.36,影响最大;系统总流量为10 786.680 t/(km2.a),其中27%流向碎屑,17%以捕捞和沉积的形式流出系统;系统的总初级生产力为4 131.966 t/(km2.a);系统的总能量转换效率为10.5%,流量中来自碎屑的比例为39%,其中的61%直接来源于初级生产者,能流通道以牧食食物链为主导;刺参和皱纹盘鲍的生态容纳量为309.4 t/km2和198.86 t/km2,目前礁区刺参和皱纹盘鲍的生物量分别占估算生态容纳量的31.72%和26.15%,仍具一定的增殖空间。