中国海洋渔业经过半个多世纪的快速发展,取得了举世瞩目的成就。据农业农村部统计,我国目前海洋鱼虾贝类的年产量相当于全国肉类和禽蛋类年总产量的30%,为我国城乡居民膳食营养提供了近1/3的优质动物蛋白,海洋水产品已经成为我国食物供给的重要来源和维护粮食安全的新途径。
我国海水养殖产量已连续多年超过海洋捕捞产量,在支持渔区经济社会发展、保障渔民生计和就业、维护国家和世界粮食安全方面做出了巨大贡献。2019年,我国海水养殖产量2065万吨,占海洋渔业总产量的63%,高于近海和远洋捕捞产量的总和。海水养殖业对沿海经济社会发展起到了重要的推动作用。产业高速发展的背后,是强有力的政策、财税和科技支撑。从20世纪50年代至今,国家采取“以养为主”的发展政策,使养殖产业在内陆和沿海获得了优先发展的机遇。鱼虾贝藻规模化育苗技术的突破、海珍品养殖的快速发展,都促进了产业多元化发展。20世纪90年代以来,随着国家科技投入的增加,中国在海水养殖新品种培育、病害防控、养殖工艺优化和机械化水平等方面都取得了长足的进步,产业发展不断踏上新的台阶。
不过,中国在部分海洋技术领域目前还处在欠发达国家的水平,体现在海水养殖领域就是机械化和自动化程度有待提高,基础研究相对薄弱,海水养殖产品的质量安全保障还需加强。不仅如此,我国在海水养殖管理中也缺少足够的科技支撑,缺少实用的管理工具,数据共享不足和信息不对称也一定程度上影响了管理部门的监督和执法。例如,国家和地方多年来尚缺乏明确的指导性海水养殖区规划,一方面导致可以利用的水域空间被多方面开发利用,产生了较为明显的水产养殖与其他行业的空间竞争;另一方面则导致养殖规模缺乏足够的监督和控制,在全国沿海普遍存在超容量养殖的现象。
科学规划、合理布局,是海水养殖业可持续发展的必要条件。要制定科学的海水养殖空间规划,必须以系统的生态学研究为基础,编制基于海水养殖容量和环境容量的海水养殖空间规划。首先要深入了解养殖系统所处的自然生态环境的状况和变化规律、养殖系统的结构和功能、养殖生物的基本生理生态学特性、养殖过程所驱动的内在和逸出效应;其次要了解自然生态环境中生物种群的关键生境和生态学特征,包括其结构和功能及自然生产力状况;同时,需要运用数字化建模、地理信息学技术、计算机辅助运算和分析等,将养殖活动及其生态影响与特定的空间要素相结合,方能实现对特定水域空间养殖容量的综合估算。发展基于生态系统的水产养殖业,还要求我们对养殖水域的生产力状况、生态环境特征、养殖容量及养殖对自然生态系统的影响进行综合评估与预测,从而科学合理地确定某一水域所适合的养殖种类、养殖模式和养殖密度;在考虑生态系统的结构、功能和服务价值的前提下,规划水产养殖品种结构和养殖规模,以不超过生态系统的承载力为约束条件,避免生态系统功能的退化。
《海水养殖空间管理》一书以海水养殖空间规划理论与技术为核心内容,系统介绍了国内外相关管理政策、理论基础与技术手段,并以桑沟湾为例介绍了海水养殖空间管理所依据的水产养殖分区、环境适宜性评价、生物个体生长预测、养殖容量估算和依托计算机的空间规划决策支持工具等。本书可为我国海水养殖水域划分与管理、养殖场选址、养殖品种与模式选择提供参考。
全书共6 章。
第一章,中国海水养殖业及其管理,介绍了中国海水养殖业的发展现状及面临的问题,对比分析了中外海水养殖业管理体系与管理制度,并聚焦于养殖用海管理及其空间规划技术与工具。
图1.1 中国的海洋渔业产量
第二章,海水养殖空间管理技术:养殖生物生长预测,以项目团队自主研发的藻类、滤食性双壳贝类和舐食性贝类个体生长模型为例,全面介绍了动态能量学模型的理论与应用。
图2.9 基于可视化软件Stella Architect 1.4.3 软件构建的海带生长模型
图2.27 基于可视化软件Stella Architect 1.4.3 构建的皱纹盘鲍个体生长模型
第三章,海水养殖空间管理技术:养殖容量估算,介绍了水产养殖容量的概念及其研究进展,并重点介绍了作者针对桑沟湾研发的基于生态系统模型的养殖容量估算技术与方法,以及基于食物网结构的养殖容量估算方法。
图3.18 桑沟湾养殖生态系统食物网结构图
第四章,海水养殖空间管理技术:环境影响评价,重点介绍了桑沟湾理化、生物和生态环境,包括水动力、营养盐和生物群落结构特征,以及水产养殖对桑沟湾水交换、营养盐时空变化特征及自然生态群落的长期影响,以期为评估养殖对近海生态系统的影响提供思路。
图4.7 大型底栖生物主要类群生物密度和生物量组成
图4.28 锋面环流的示意图
第五章,海水养殖空间管理技术:空间规划,重点讨论了海水养殖多规合一管理与养殖分区方法,海水养殖政策与环境适宜性评价的综合运用,评估模型运算与图形展示等,较为全面地描述了基于地理信息系统的海水养殖空间规划所涉及的理论与技术方法。
图5.10 水产养殖环境适宜性评价技术路线
图5.16 海带养殖适宜性层次结构
图中数字代表各环境参数的敏感度
第六章,海水养殖空间规划决策支持工具,重点介绍了项目团队研发的桌面端和网络端水产养殖空间规划决策支持系统(aquaculture planning decision support system,APDSS)及其主要功能。
图6.1 APDSS 总体设计框架
作 者 结 语
海水养殖空间规划属于一个比较新的管理范畴,与之相关的应用研究和科技支撑都较为缺乏,理论体系尚不完备。但是,从2016年年底农业部印发《养殖水域滩涂规划编制工作规范》和《养殖水域滩涂规划编制大纲》以来,我国沿海地市已经相继开展并落实了海水养殖分区工作。目前的分区侧重于考虑海水养殖活动与不同生态功能区划分的衔接问题,而对于海水养殖的生态影响、海水养殖的环境适宜性,以及如何确定养殖密度以符合养殖容量的要求等方面,现有《养殖水域滩涂规划编制工作规范》尚未提出具体措施与方法。
在科技部国际科技创新合作重点专项“基于生态系统的水产养殖空间规划研究”(2016YFE0112600)项目的支持下,项目组围绕中国海水养殖分区管理的相关问题开展了大量研究,并且结合三年多的研究成果,初步构建了基于桑沟湾养殖区的水产养殖空间规划决策支持系统。对于如何将已有的生态学理论与知识转化成对水产养殖管理部门和养殖企业有用的工具,方便他们查询和使用,这个系统仅是一个初步的尝试。通过提炼和整理这三年来的主要研究成果,我们特别撰写了本专著,希望能在海水养殖空间管理方面,为相关的科研人员、管理部门和养殖企业提供一些新的思路和参考资料。
感谢苏纪兰院士、唐启升院士对本项目的悉心指导,感谢荣成市海洋发展局和青岛市科学技术局及山东省自然资源厅、山东省农业农村厅对本项目工作的大力支持!感谢原荣成市水产研究所连岩研究员为本项目提供了大量翔实的数据资料。
本书获科技部国际科技创新合作重点专项“基于生态系统的水产养殖空间规划研究”(2016YFE0112600)、国家重点研发计划项目“设施水产养殖智能化精细生产管理技术装备研发—水产动物重要生理生态行为与环境适应机理研究”(2017YFD0701701)、欧盟“ 地平线2020” 计划(Horizon2020) 项目“ 基于生态系统的可持续水产养殖空间拓展”(Ecosystem Approach to Making Space for Sustainable Aquaculture,AquaSpace,633476- H2020-SFS-2014-2),以及挪威外交部项目“环境和水产养殖治理”Environment and Aquaculture Governance(CHN17/0033,Ministry of Foreign Affairs,Norway)的资助,特此致谢。
中国生物志库
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