海洋牧場:科技打造“藍色糧倉”

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發表時間:2021-01-02 20:44

把海洋建設成人類獲取優質蛋白的巨大“藍色糧倉”,這是我國幾代海洋科學家的夢想。這是一個系統工程,需要在海洋牧場建設原理、關鍵裝備設施研發、建立資源評估與養護、生態安全與環境保障技術體系等方面取得全面突破。中國科學院海洋研究所楊紅生研究員帶領的科研團隊20年來在這一領域耕耘:“我常常思索,中國特色的海洋牧場應該是什么樣子?海洋牧場僅僅是模仿國外開展簡單的人工魚礁投放或漁業資源增殖放流嗎?立足我國國情,應該賦予海洋牧場什么樣的新內涵?基于現代漁業發展方向,海洋牧場能夠給廣大的漁民生活帶來什么樣的積極改變?這個蔚藍色的夢想該如何實現?”

  1.什么是海洋牧場?

  提到牧場,大家都會想起那首古老的歌謠,天蒼蒼,野茫茫,風吹草低見牛羊;會聯想到水草豐美、牛羊肥壯的草原勝景。而海洋牧場雖然與草原牧場有所不同,但在本質上二者是相通的,查閱《辭?!?,對于“牧場”的解釋是適于放牧的草場,或者是經營畜牧業的生產單位。

  當翻閱學習到中國科學院海洋研究所前所長、我國海洋農業奠基人曾呈奎院士的文章,發現老一輩海洋人早在1965年就提出了“海洋農牧化”的設想,提出在海洋通過人工控制種植或養殖海洋生物的理念和海洋“牧場”的戰略構想。

  但是,關于海洋牧場的概念,或者說到底什么是海洋牧場?目前無論是在國際,還是在國內,學界還沒有一個公認的明確定義。因為國情不同,時代不同,觀點不同,學科不同,甚至海洋生態系統的健康狀況和開發利用程度在不同時期也不同,導致了海洋牧場概念和內涵的不同。

  二十年的經驗與教訓,讓海洋牧場的模樣在我心中初具雛形。我心中的海洋牧場,就是大海饋贈給我們人類的一個豐饒凈美的藍色糧倉——通過認知自然,與自然共建,與漁民共建,實現海域生境修復和資源養護,構建適應中國國情、具有中國特色的海洋牧場,從而美化環境,讓大海變得更加蔚藍,讓大海成為人工漁場,為國人提供清潔的環境和優質的海產品。

  經過無數次的思考、研討和論證后,我國海洋牧場領域的專家學者在2019年的國家自然科學基金委員會第230期雙清論壇上,明確了海洋牧場的概念和內涵,即基于生態學原理,充分利用自然生產力,運用現代工程技術和管理模式,通過生境修復和人工增殖,在適宜海域構建的兼具環境保護、資源養護和漁業持續產出功能的生態系統。

  

  2.為什么要建設海洋牧場?

  首先,不得不建設海洋牧場。這是我國海域自然稟賦和資源環境現狀所決定的。隨著我國經濟快速發展和全球氣候變化,我國近海健康狀況不容樂觀。近海陸源輸入總量在增加,近海營養鹽存量難以減少,局部海域生境嚴重退化,近一半海灣常年出現劣于第四類水質;較20世紀50年代,海草床和珊瑚礁分布面積減少80%以上;過度捕撈又導致大型肉食性魚類資源量下降甚至枯竭,生物多樣性降低,主要漁業生物資源量降低80%以上,漁獲物70%以上是小型中上層魚類,出現了資源低值化和小型化,海底荒漠化趨勢明顯。與此同時,食物鏈的短缺,又導致營養鹽傳遞在較低的食物鏈水平進行,最終導致赤潮、綠潮、水母、海星、蛇尾等的大規模暴發。系統性開展海洋生態系統修復工程已經迫在眉睫,必須從保護環境、修復生境、養護資源做起,從而實現海洋生物資源的自我補充。

  其次,必須要建設好海洋牧場。隨著全球人口日益增長和可用耕地面積逐年減少,糧食短缺已成為全球公認的未來人類的重大危機。而在新冠肺炎疫情的影響下,據聯合國糧食及農業組織、世界糧食計劃署等機構聯合發布的最新報告顯示,全世界已有6.9億人處于饑餓狀態。而水產品在改善人類膳食結構、保障糧食安全中發揮著重要作用。我國人均水產品占有量達46.3千克,滿足了國民1/3的動物蛋白需求。自1990年以來,我國水產總產量一直穩居世界首位,但同時養殖病害和養殖水域污染等問題日趨嚴重,近海也出現無魚可捕的尷尬局面。通過開展海洋牧場建設,保障優質水產品的持續供給,不但能滿足國民水產蛋白需求,也可通過“一帶一路”倡議對緩解全球糧食危機作出重大貢獻。

  再次,海洋牧場建設是一個漫長的過程,是需要幾代人持續努力與持久付出才有可能取得成效的系統工程。海洋牧場建設也是一個復雜的且多學科交叉的工程,涉及海洋生態、工程技術、生物增殖、環境保護、信息技術等多學科的交叉應用,然而,海洋牧場建設的重大原理、重要技術、現代化裝備等尚未系統突破。因此,海洋牧場建設不是立竿見影的形象工程,而是造福子孫后代的生態工程。在已有的成績面前,更需要一步一個腳印,扎扎實實地持續推進。

  3.建好海洋牧場需跨過哪些“坎”?

  如今,科學界和產業界都明白了海洋牧場已成為現代漁業轉型升級的重要方向,也清醒地認識到建設海洋牧場仍困難重重。例如,到底什么地方可以建海洋牧場?海域的承載力有多少?海洋牧場里能夠增殖多少資源?如何布局和建設海洋牧場?如何科學監測、評估、預測和管理海洋牧場?如何安全保障海洋牧場可持續運營?海洋牧場建設后,如何科學評估?這些問題都尚未得到科學答案,須從理論、技術、裝備、模式、標準化等方面開展系統性的研究與創新。

  其一,科學規劃。海洋牧場建設前,需要對建設海域開展資源與環境現狀調查,同時對建設海域能夠承載的生物種類和數量進行科學評估,在此基礎上確定建設什么類型的海洋牧場,采用何種步驟建設海洋牧場,如何實現科學布局。

  其二,生境營造。給海洋里的生物安好了家,生物才能更好地生存和繁殖。針對近海海草(藻)床受損、產卵場消失等生態系統荒漠化的突出問題,修復了受損的牡蠣礁和海草床,在荒漠化嚴重區域科學投放了人工魚礁,實現了海洋牧場生境從局部修復到系統構建的跨越。

  其三,資源養護。在科學評估特定海域承載力的基礎上,提出了生物功能群概念,也就是說海洋牧場不但要養護具有經濟價值的資源種,更要養護生態關鍵種,才能實現整個食物鏈的穩定。突破了生態關鍵物種擴繁和資源修復,提高了海洋牧場資源生物種類數量和資源量,實現了生物資源從生產型修復到生態型修復的跨越。

  其四,持續利用。為了保障海洋牧場的生態安全,開發了浮標、潛標、自升式海洋牧場平臺等資源環境監測平臺,實現了對牧場資源環境立體化實時監測,開發了專家決策系統,能夠對生態風險給出及時的應對建議,極大提高了對生態災害的預警預報能力。開發了一系列承載力評估、產量預測等模型,對牧場的生物承載力、資源產量等關鍵數據進行有效的預測評估,為科學的開展資源捕撈提供了理論依據。

  其五,模式示范。為讓一線從業人員能夠高標準高質量建設海洋牧場,中國科學院海洋研究所聯合多家涉??蒲袡C構和企業創建了中國科學院海洋牧場工程實驗室,制定了系列海洋牧場建設技術地方標準,同時也在積極推動國家標準的制定,創建了“科研院所+企業+合作社+漁戶”相結合的“澤潭模式”,實現了海洋牧場企業發展與漁民收入同步提升、海域生態與產出效益同步改善,為海洋牧場建設提供了可復制、可推廣的示范樣板。

  黨的十八大以來,綠水青山就是金山銀山的生態保護理念深入人心,海洋牧場建設正是實現環境保護、資源養護與漁業持續產出的有效舉措。目前,我國已實施了以養護型、增殖型、休閑型為主要類別,覆蓋渤海、黃海、東海與南海四大海域的110個國家級海洋牧場示范區建設。據測算,已建成的海洋牧場年可產生直接經濟效益319億元,而生態效益高達604億元,遠高于海產品收獲所產生的經濟效益;此外,海洋牧場每年還可固碳19萬噸,消氮16844噸,減磷1684噸,對赤潮、綠潮等海洋災害防控發揮著重要作用。

  至2025年,我國計劃將建成178個國家級海洋牧場示范區,標志著我國海洋牧場的產業基礎初具雛形。而在新時期,我國海洋牧場建設在現代化與生態化方面仍面臨諸多挑戰,換言之,我國海洋牧場雖初見成效,但現代化海洋牧場建設才剛剛起步。

  4.未來如何建好現代化海洋牧場?

  我國海洋牧場建設在短時間內走過了其他國家幾十年的發展歷程。面對新形勢、新情況和新問題,未來如何建好海洋牧場?無論形勢怎樣發展,問題如何困難,要想解決海洋牧場產業面臨的諸多問題,必須先要修煉好內功。內功的修煉主要包括兩個方面,也就是理念和科技創新。理念創新是前進的方向,科技創新是發展的動力,二者缺一不可。

  在建設理念方面,要深入貫徹“兩山理論”,系統總結并繼承我國老一輩科學家對“海洋農牧化”的科學論斷,并結合新的產業形勢,堅持“生態優先、陸海統籌、三產貫通、四化同步”的海洋牧場建設理念,將大型海灣、群島海域、河口灘涂或內陸大型湖泊作為一個整體,從近海和內陸水域“全域型”保護和持續利用角度出發,實施全域型現代化生態牧場系統研究與試點示范。在科技創新方面,要牢牢把握全域型生態牧場建設的重大科學問題和關鍵技術瓶頸,尤其是對于高精度監測裝備和專用設施的研制等“卡脖子”技術問題,更要發揚“拔釘子”精神,一個節點一個節點地去突破,盡快實現核心技術的國產化。

  第一,堅持生態優先,全域布局。從近海和內陸水域全域型保護和持續利用角度出發,推進全域型生態牧場建設。在北方海域,打造陸海統籌、大空間格局的海洋牧場現代升級版;在南方海域,拓展島礁保護、漁旅融合的海洋牧場戰略新空間;在內陸水域,啟動以魚養水、資源養護的水域生態牧場探索新試點。在不斷提升海洋牧場環境保護功能的基礎上,積極推動一二三產業融合,支撐全域型現代化生態牧場產業全鏈條協同發展。

  第二,堅持問題導向,技術先導。聚焦“卡脖子”技術難題和重大科學問題,強化原創驅動,構建全域型海洋牧場技術體系。強化物聯網、人工智能與大數據技術的支撐作用,重點突破全域型海洋牧場選址規劃、經濟動物原/良種保護、人工生境營造、食物網結構優化、生物承載力評估、自動化監測與智能化采捕等重大技術瓶頸,建立可復制、可推廣的全域型海洋牧場“科學選址-生境營造-資源養護-安全保障-融合發展”技術體系,實現新理念、新裝備、新技術、新模式的突破,支撐海洋牧場科學有序發展。

  第三,強化模式創建,融合發展。培育全域型海洋牧場新業態,實施海洋牧場與新能源、海洋牧場與文化旅游等產業融合發展。在保障環境和資源安全的前提下,推進海洋牧場與風力發電、光伏發電、波浪發電、休閑垂釣、生態旅游等融合發展,打造三產融合、漁能融合、漁旅融合等發展模式,探索建設水上城市綜合體,開創“水下產出綠色產品,水上產出清潔能源”的新局面,支撐現代化全域型海洋牧場實現綠色高質量發展。

  我心中的海洋牧場,一定是一片蔚藍色的溫馨家園,在那里海水清澈,魚蝦貝藻參,應有盡有,牧場里的生物可以自由的生活和繁衍;孩子們在那里盡情玩耍,老人們悠閑垂釣,他們一起觀美景,吃海鮮,吹海螺,唱漁歌;在我心中的海洋牧場,更是一座知識的殿堂,道法自然,認知海洋,融入海洋,關心海洋,經略海洋,享受海洋,人海合一。

來源:光明日報

  (作者:楊紅生,系中國科學院海洋研究所研究員)

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