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发展大规模深远海养殖:问题、模式与实现路径

  在2022年的中国工程院第十六次院士大会上,刘鹤副总理提出了防疫安全、产业链安全、粮食安全等六大...

  在2022年的中国工程院第十六次院士大会上,刘鹤副总理提出了防疫安全、产业链安全、粮食安全等六大国家战略安全问题。发展深远海养殖是事关粮食安全的战略问题,是一项为未来创造希望的事业。早在2016年,中交集团就组建了漂浮技术研发团队 ① (以下简称“团队”),开始是进行悬浮隧道的技术研究,后来逐步发展到了进行我国架漂浮工程的技术研究。这项研究形成了一个很重要的近海工程的技术安全思想:基于我国架的条件,一方面我国的沿海每年都会频繁地遭受台风灾害的影响,另一方面是近岸的架又提供了一种适合于建设工程性防灾设施的条件。由此形成的一项核心技术是近岸极端灾害性海况的工程防御安全技术。基于这一项技术,团队提出了基于我国架条件的超大型浮体技术、大规模深远海储油技术、包括大规模深远海养殖技术等一系列应用技术。大规模深远海养殖技术就是将海工建设技术服务于深远海养殖,使得海工技术实现了跨领域的发展。针对深远海养殖,团队提出并且研发了建设海上防护基础设施的技术,在海上形成大规模的遮掩水域,开展大规模深远海养殖生产。本研究基于这项技术,提出了一个发展大规模深远海养殖模式的系统性的构想,用以解决深远海养殖的安全难题,同时推动深远海养殖方式的变革,为发展我国深远海养殖提供一个新的选择方案。从海工工程的视角,未来深远海养殖采用的大型 HDPE 深水网箱,将是一种高技术含量的工业产品。用一个工程师的职业眼光来看,这种复杂的结构物的海上安装、深水锚固等都属于十分专业的海上工程技术。从管理的视角,开展大规模养殖还是一个由量变带来养殖模式的质变的问题,它提出了建立大规模养殖方式、创新养殖模式、重构养殖产业链等一系列的需求和命题。

  从人类未来对动物蛋白的需求来看:首先,世界人口持续快速增长,2050年将超过90亿人(联合国秘书处经济和社会事务部人口司,2022),如果保持现有的动物蛋白消耗水平,增长不会低于20%。其次,随着人类生活的改善和生活水平的提高,对动物蛋白将会提出更大的需求。目前发达国家人均动物蛋白摄入量为50.3克/天,发展中国家为23.3克/天(联合国粮食及农业组织,2022a)。如果发展中国家人均动物蛋白提高7克/天,达到大约30克/天的水平,则动物蛋白就需要再增加30%。

  动物蛋白主要由畜牧业和渔业提供。2019年世界畜牧业产量达到3.37亿吨,碳排放总量39.6亿吨,约占-全球总排放量的55%(联合国粮食及农业组织,2021)。畜牧业的农业资源消耗的占比很大。2019年统计显示,全球畜牧业占农业总用地的71.55%。在粮食消耗方面,以我国为例,每年畜牧业饲料投喂的粮食消耗占到粮食总量的40%(熊本海等,2022)。如果未来增长的动物蛋白全部由畜牧业提供,相应的碳排放及农业资源占用的增长都将超过60%。未来大力发展畜牧业,需要继续占用大量土地,加剧粮食负担、恶化碳排放问题,地球将不堪重负。

  与畜牧业(包括淡水养殖和陆基海水养殖)相比,海洋渔业(不包括陆基海水养殖)不直接占用土地资源。

  粮食的消耗也远小于畜牧业。以 2021 年为例,其所需的陆地原材料大约仅占动物饲料用量的 4%(奥特奇,2022)

  ② 。鱼类饲料还可以期待着通过发展生态技术,利用海洋自然生产力,减少陆源饲料营养源的限制,降低对农业资源的占用比例。根据联合国相关组织的研究,海洋生物固定了全球55%的碳,其中海洋鱼类每年约排放16.5亿吨的碳沉入海洋深处,贡献了海洋表面下碳汇总数的16%(萨巴等,2021)。海洋人工饲喂养殖方式在碳生态方面,虽然与海洋自然生物有一定的区别,但这只是一个需要进行综合评价的科学命题。2020年世界渔业总产量1.78亿吨(不含藻类),为人类提供了17.5%的动物蛋白(联合国粮食及农业组织,2022b)。若未来动物蛋白需求增长量的50%由渔业提供,相应的渔业产量还需要增加约2.7亿吨。无论如何未来的海洋渔业都将会有巨大的发展空间。与发展畜牧业相比,发展渔业在农业资源占用、维持地球生态方面具有明显的优势。

  据统计,2018年全世界有3900万人从事渔业捕捞工作,渔船总数尽管比2016年减少了2.8%(世界捕捞业的发展已处于一个受控制的状态),但仍然达到456万艘(联合国粮食及农业组织,2022b)。人类强大的捕捞能力,会造成过度捕捞,导致自然渔业资源的锐减,导致渔业捕捞的不可持续,甚至会造成一些物种的灭绝,损坏海洋生态系统。据联合国粮食及农业组织(以下简称“粮农组织”)的长期监测,处于生物可持续水平的鱼类总群占比从1974年90%快速地下降到了2017年65.8%(联合国粮食及农业组织,2022a)。

  随着一系列控制配额、限制捕捞的海洋渔业国际公约的签署实施(张继红等,2021),1986年前后全球渔业捕捞量进入了一种相对平稳的状态(图1)。2018 年,世界排名前七的国家在海洋捕捞总量中占比50%以上,中国的占比为15%,排名第一。在排名前七的国家中,中国和美国逐步减少捕捞产量,仅有秘鲁仍然处在增长状态。近年来,我国政府通过压减捕捞渔船数量、制定休渔期以及长江“十年禁渔”修复生态等措施,实现对渔业捕捞的控制,我国渔业捕捞的增长也进入了一种相对平稳的状态。

  1986年以来,全球渔业继续保持持续发展的态势,增长主要来源于渔业养殖(图1)。1986~2020年全球渔业养殖总量增长了889.4%。其中亚洲发展最快,增长了969.8% ,中 国 增 长了1152%,亚洲在世界渔业养殖总量增长占比为 89.2%(不含藻类)(联合国粮食 及 农 业 组 织 ,2022a)。亚洲是世界渔业养殖发展最快的地区,全球养殖业增长的主要贡献在亚洲和中国:亚洲是世界人口增速最快的地区;亚洲人独特的饮食习惯和临水而居的自然人文传统,形成了对发展渔业的一种特殊需求。欧美等国家渔业养殖的增幅大,但总量占比小,主要为海水养殖;非洲和大洋洲的占比较小,非洲以淡水养殖为主(图2)。我国是世界水产养殖总量第一的国家,由于我国实行以养为主的水产政策,形成了淡水和沿海近岸的大规模养殖体系,也是世界唯一养殖水产总量超过捕捞总量的国家(徐琰斐等,2021;叶婷等,2020)。从世界范围看,未来发展渔业养殖,欧洲、美洲和非洲无论淡水和海水都有充裕的可发展空间;亚洲地区在经过了近十多年快速发展的基础之上,如果按照现有的养殖方式和养殖模式,发展空间将会受到诸多因素的制约。

  注:不含深水哺乳动物、鳄鱼、短吻鳄、凯门鳄和藻类。数据按鲜重当量表示。资料来源:联合国粮食及农业组织。

  综上所述,从(1)区域人口增长的趋势,(2)生活质量改善对动物蛋白的需求,(3)饮食习惯与饮食结构改变和对动物蛋白生产消费结构的影响等3个方面,可以对世界未来渔业养殖增长和发展趋势做一个分析和展望:欧美等发达国家动物蛋白的生产、消费结构基本处于平衡状态,未来不会成为渔业养殖的主要增长区域。亚洲、非洲、南美等发展中国家和欠发达国家既是未来人口增长的主要区域,也是对生活改善有迫切需求的区

  域。非洲和南美的饮食习惯和饮食结构的取向将会是一个变量,但一定有发展渔业养殖的需求。亚洲仍然会是全球渔业养殖发展的主要区域。

  我国是一个人口大国,提高和改善人民的生活水平是党和国家的一项重要的基本国策。我国人民的生活水平提高得很快,对动物蛋白尤其是优质鱼类蛋白有十分巨大的潜在需求。我国渔业养殖的发展远快于其他亚洲国家,因此持续发展面临的问题也更多,制约的因素更为突出。我国目前渔业养殖的海淡水产品基本对半占比,淡水略高。与拥有的淡水条件相比,我国的淡水养殖已经占用很大的资源,2015年前后淡水养殖产量达到峰值(徐琰斐等,2021;农业部渔业局,2016,2017,2018,2019,2020,2021)。近年来内陆江河湖泊生态保护和流域禁捕要求越来越严格,淡水养殖产量呈现减少趋势。

  目前我国海上养殖主要集中在近海浅水海域,养殖方式粗放、养殖布局不合理、养殖密度过大、养殖品质不高。例如,汕头市的蓉江出海口和南澳岛与之间有100多平方公里的海域,是拥有天然遮掩条件的优良养殖海域。在历史上开展过海上网箱养殖,出产优质的石斑鱼。但是长时间大密度过度养殖导致海域的海水 严 重 富 营 养化,海域环境恶化,养殖的鱼类致 病 并 大 量 死亡,以至于近年来整个海域只能养 殖 蚝 类 和 藻类。但是进行大密度的蚝类和藻类的养殖,又会造成一些新的海洋生态问题。所以就这片海域而言,可能需要人们提供一种较长时 间 的 休 养 生息、自然修复的条件,才能够最终恢复良好的生态。另一方面,陆基海水养殖需要利用近岸的海水,近岸海水水质恶化将会直接影响到养殖品质和养殖成本,影响陆基海水养殖的发展。因此,我国的海水和海上近岸养殖产业已经处于一种退化的状态。

  2013年国务院发布的《关于促进海洋渔业持续健康发展的若干意见》,明确规定将海上养殖面积控制在115万公顷内,而且鼓励部分企业进行海洋离岸养殖。这意味着早在10年以前,我国近海养殖的发展空间就已经呈现出趋于饱和的趋势。事实上2021年我国海上养殖面积已经超过202万公顷(农业部渔业局,2016,2017,2018,2019,2020,2021),有限的近岸海域资源已经难以担负水产品总量持续增长的负荷。国家鼓励发展深远海养殖。我国拥有广阔的深远海养殖的海域资源。发展深远海养殖,具有水源优质、远离陆源性污染和目前开发程度低等显著的优势。深远海养殖采用的深水网箱,地处较深的海域,水面开阔、水流畅通,可以解决普通网箱养殖的水体交换不畅通、水质不稳定造成的鱼类抑制摄食、生长速度慢、病害发生率高的问题(徐琰斐等,2021;叶婷等,2020;徐皓等,2021)。因此,深水网箱养殖显现出的效率明显优于传统网箱。据2017年我国的一项统计资料,深水网箱仅用2.83%的养殖面积,就创造了18.5%传统网箱的养殖产量(徐杰等,2020)。综上所述,我国淡水养殖的发展已经受到了限制,近岸海水养殖处于一种过度饱和的状态,唯有走向深远海,才能够维持我国渔业养殖业的持续发展。

  深远海养殖是一个严重受到海洋风浪环境影响的产业,迄今为止,发展深远海养殖一直是世界难题。挪威是世界海洋养殖的强国,深远海养殖的大国。挪威自然条件得天独厚,遍布不受海浪侵扰的峡湾,具有天然优良的海上养殖条件(克里斯塔基斯等,2021)。挪威主要发展了养殖工船和大型深水网箱技术,在发展深远海养殖方面居世界领先地位。从目前情况看,一方面,这类养殖方法的投资远高于近岸养殖,面临着较高死亡率、管理运营成本高等诸多难题;另一方面,深远海环境对养殖的影响还存在一系列未知因素,还存在许多需要人类进一步尝试和探索的问题。因此,挪威政府并没有大张旗鼓地去发展深远海养殖,只是让少部分先头部队探路,积累经验和技术。目前只有两家公司的两个深远海养殖项目获得挪威政府颁发的永久许可证。我国科学家在20世纪70年代末期就提出了建造海洋工船的设想(徐皓等,2021),通过40多年的努力,才在深远海养殖的装备上取得实质性的突破,2020 年我国深远海养殖的产量达到 29.31 万吨(农业部渔业局,2016,2017,2018,2019,2020,2021)。近5年我国建造了“国信1号”、 “鲁岚渔61699号”等大型养殖工船, “深蓝1号”等大型深海网箱, “海峡1号”、 “耕海1号”、 “嵊海1号”等深海养殖综合平台。我国深远海养殖装备产业正在加快形成和发展,装备的技术水平也逐步跨入了世界先进行列。但是与挪威深远海养殖环境不同,我国沿海每年都会受到台风的影响,这就需要更谨慎地对待包括极端天气等带来的未知风险。因此,要将发展深远海养殖事业行稳至远,就需要从更多的路径进行探索。

  有关深远海的概。

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