在全球氣候變化和資源環(huán)境壓力日益加大的背景下，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正面臨著一場復(fù)雜的挑戰(zhàn)：如何在保障食物安全的同時，減少氮磷排放并降低碳排放？
這三重任務(wù)——生產(chǎn)、降污、減排——看似相互矛盾，難以兼顧，被稱為“三難困境”。如何破解這一難題，已成為全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵課題。
中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授董雙林及其團(tuán)隊，經(jīng)過多年研究，提出了“兩步走”策略，為中國乃至全球水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)路徑。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《自然·食品》上，成果得到了國際同行的高度評價。
董雙林對《中國科學(xué)報》說：“只有到了非化石能源在集約化養(yǎng)殖中普遍應(yīng)用，基于光合作用的養(yǎng)殖模式充分發(fā)展，水產(chǎn)養(yǎng)殖才能真正實現(xiàn)綠色發(fā)展。為這一目標(biāo)，我們還需努力工作 30 年。”
董雙林（右二）在實驗室與團(tuán)隊成員交流工作 受訪者供圖
精準(zhǔn)診斷生態(tài)足跡特征
中國是全球水產(chǎn)養(yǎng)殖的第一大國，貢獻(xiàn)了全球約60%的養(yǎng)殖產(chǎn)量。然而，隨著居民對高品質(zhì)食物需求的增加和環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，傳統(tǒng)的集約化養(yǎng)殖模式已難以滿足“高產(chǎn)、降污、減排”的多重目標(biāo)。
董雙林團(tuán)隊的調(diào)查研究結(jié)果表明，水產(chǎn)養(yǎng)殖簡單集約化發(fā)展模式可以滿足高產(chǎn)需求，但僅能再實現(xiàn)降污或減排兩重任務(wù)之一，當(dāng)下同時滿足三重目標(biāo)是一項不可能完成的任務(wù)。
“如何評估各類養(yǎng)殖系統(tǒng)的可持續(xù)性和未來的生態(tài)足跡是團(tuán)隊要解決的首要難題。”董雙林告訴記者，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖是世界上養(yǎng)殖種類最多、生產(chǎn)方式或類型最為多樣的產(chǎn)業(yè)。
為了破解這一難題，團(tuán)隊首先對各類養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行了“體檢”。他們將水產(chǎn)養(yǎng)殖分為9大類，包括池塘、內(nèi)陸大水域、近海養(yǎng)殖等，并通過公共數(shù)據(jù)庫的開源數(shù)據(jù)和數(shù)理方法，評估了各類養(yǎng)殖系統(tǒng)的可持續(xù)性權(quán)重、未來產(chǎn)量和生態(tài)足跡。
團(tuán)隊通過利用各大公共數(shù)據(jù)庫的開源數(shù)據(jù)和合理的數(shù)理方法，評估了各類養(yǎng)殖系統(tǒng)的可持續(xù)性權(quán)重、未來產(chǎn)量和生態(tài)足跡。研究發(fā)現(xiàn)，與2021年相比，到2030年和2050年，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量預(yù)計將分別增長25%和77%；屆時能耗也將增加27%和99%，總氮排放將增加30%和109%。
各類養(yǎng)殖系統(tǒng)可持續(xù)性權(quán)重和生態(tài)足跡的巨大差異性可被用來調(diào)整水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展更健康。
“有的養(yǎng)殖系統(tǒng)不僅可生產(chǎn)水產(chǎn)品，還可凈化環(huán)境，如近岸不需投餌的海帶養(yǎng)殖；而近岸網(wǎng)箱投餌養(yǎng)魚則污染環(huán)境。”成果共同通訊作者、中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授董云偉提出，“我們可以根據(jù)不同養(yǎng)殖系統(tǒng)可持續(xù)性權(quán)重和生態(tài)足跡差異，加快發(fā)展那些‘好’的養(yǎng)殖系統(tǒng)、抑制‘差’的養(yǎng)殖系統(tǒng)，以使水產(chǎn)養(yǎng)殖整體上發(fā)展得越來越健康”。在深入探索后，研究團(tuán)隊進(jìn)一步確定了破解方案。
“三難困境”和“兩步走”策略 受訪者供圖
兩步走：從“生態(tài)轉(zhuǎn)型”到“綠色養(yǎng)殖”
基于診斷結(jié)果，董雙林帶著團(tuán)隊提出了“兩步走”策略，以國家“雙碳”戰(zhàn)略為導(dǎo)向，分階段破解“三難困境”。
第一步，生態(tài)轉(zhuǎn)型。碳中和前，團(tuán)隊通過調(diào)整養(yǎng)殖系統(tǒng)的增長率和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，化解生產(chǎn)與減排的矛盾。。
增長率調(diào)整涉及調(diào)高可持續(xù)權(quán)重高且國家政策明令支持發(fā)展的貝藻養(yǎng)殖、稻田種養(yǎng)殖、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖等6大類養(yǎng)殖系統(tǒng)的年均增速，降低池塘投餌養(yǎng)殖和近海投餌養(yǎng)殖系統(tǒng)（模式）的發(fā)展速度。到2050年，調(diào)整后的單位增重能耗、氮排放、土地使用量和淡水使用量將分別降低1.7%、6.9%、7.1%和8.9%。
董云偉指出：“由于中國能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中非化石能源占比將從2021年的16.6%提高到2050年的55%，調(diào)整后的水產(chǎn)養(yǎng)殖二氧化碳排放總量將于2030年達(dá)到峰值。到2050年，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖二氧化碳排放總量將比2021年的水平僅高5.7%，2060年將顯著低于2021年水平。”
“這樣的變化趨勢基本符合國家對水產(chǎn)養(yǎng)殖在保障食物安全和實現(xiàn)‘雙碳’戰(zhàn)略方面的要求。”董雙林說，“為進(jìn)一步減排和降污，在生態(tài)轉(zhuǎn)型階段，對一些養(yǎng)殖系統(tǒng)實施內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如實施多營養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖等，是十分必要的。”
第二步，綠色養(yǎng)殖。在碳中和后，水產(chǎn)養(yǎng)殖將基于綠色能源，徹底解決生產(chǎn)與降污的矛盾。
“屆時，除不需投餌的藻類、貝類養(yǎng)殖外，內(nèi)陸大水域魚類不投餌放養(yǎng)、基于綠色能源的陸基集約化養(yǎng)殖和水基循環(huán)水養(yǎng)殖、基于環(huán)境容量的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖等將成為水產(chǎn)養(yǎng)殖的主體。”董雙林表示。
中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院養(yǎng)殖生態(tài)學(xué)團(tuán)隊 受訪者供圖
繪制水產(chǎn)養(yǎng)殖“綠色”藍(lán)圖
“我們這項研究成果不僅為中國水產(chǎn)養(yǎng)殖的生態(tài)轉(zhuǎn)型提供了科學(xué)依據(jù)，也得到了國際同行的廣泛認(rèn)可。”董雙林笑著說。
一位國際專家就評價道：“這項研究為全球水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展提供了中國范式，尤其是系統(tǒng)分類調(diào)控策略，具有里程碑意義。”
與此同時，董雙林提到，水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展并非一蹴而就，需要政府、科學(xué)家、養(yǎng)殖戶和相關(guān)企業(yè)的共同努力。
“相關(guān)系統(tǒng)增長率的調(diào)整既依據(jù)了也將依賴國家環(huán)保督察、水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展和深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖政策切實落地實施。水產(chǎn)育種、飼料、病害防治等方面的進(jìn)步將會為水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展提供更堅實的保障。”他進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。
“我們認(rèn)為，通過精準(zhǔn)診斷和分步破解，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正朝著綠色、可持續(xù)的方向邁進(jìn)，將為全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。”董雙林有信心的說。
論文相關(guān)信息：https://doi.org/10.1038/s43016-025-01122-1
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