隨著社會發展，傳統池塘養殖系統的弊端顯現愈來愈明顯。池塘養殖水質逐步惡化、養殖對象疾病頻發。并且，未經處理的池塘養殖尾水還會導致周圍自然水體富營養化，自然生態環境遭到破壞。對傳統池塘養殖模式改造升級、減少池塘養殖排放，實現池塘養殖糞便、殘飼、尾水資源化再利用，迫在眉睫。
針對上述問題，目前國內出現了多種新的池塘養殖系統，包括基于人工濕地的池塘循環水養殖系統、“三池兩壩”池塘養殖水體凈化系統、“集裝箱+生態池塘”養殖系統、綠色高效圈養系統、植物浮床-池塘復合養殖系統、流水槽-池塘內循環養殖系統、多營養層次綜合養殖系統。相比傳統養殖池塘，這些養殖系統在養殖對象管理、水質凈化方面取得了一定進步。均不同程度集成了不同的減排技術，對池塘養殖水質進行調控變得更為可行，部分池塘養殖糞便、殘飼和尾水得到資源化再利用。
圖1 多營養層級淡水池塘養殖系統示意圖
Fig. 1 Schematic diagram of multi-trophic-level freshwater pond aquaculture system
該文基于對典型淡水池塘養殖系統減排工程設施構建特征的分析，總結了這些系統中工程設施存在的問題，以期為未來中國池塘養殖系統改造、升級提供參考。
(一)池塘養殖減排工程集污、排污技術需進一步完善
近些年來，中國在淡水池塘養殖污染物減排工程設施研究方面取得一定進展。“集裝箱+生態池塘”養殖系統、綠色高效圈養系統、流水槽-池塘內循環養殖系統安裝了集污、排污裝置(表1)，將部分糞便和殘飼移出養殖池成為可能，但在規模化養殖過程中，仍存在這些養殖廢棄物收集、排出率不高的問題。影響集污、排污的重要因素：池型構造、水流動力、不同養殖階段糞便特征等，目前尚未見報道對其進行系統描述，已有研究不能為這些系統集污、排污功能有效實現提供必要理論支撐。基于人工濕地的池塘循環水養殖系統、“三池兩壩”池塘尾水處理系統，利用沉淀池、濕地等可對養殖水體中的固體有機顆粒進行去除，在一定程度上，對養殖池塘排出的水進行了凈化(表1)，但養殖對象產生的代謝廢物更多沉淀到池塘底部，其不斷向養殖水體中釋放污染物，極大限制了池塘養殖容量。對于植物浮床-池塘復合養殖系統和多營養層次綜合養殖系統，同樣缺乏集污、排污裝置。雖然，這3種系統能夠將部分溶解性營養鹽和有機顆粒資源化再利用，但對固體糞便及殘飼的利用非常有限。
圖2 流水槽-池塘內循環養殖系統示意圖
Fig. 2 Schematic diagram of flow tank-pond circulating aquaculture system
(二)糞便、殘飼和養殖尾水資源化再利用率不高
“集裝箱+生態池塘”養殖系統、綠色高效圈養系統、流水槽-池塘內循環養殖系統具有了集污、排污裝置(表1)，能夠收集出部分動物糞便和殘飼，但這些養殖廢棄物含水量非常高，不適合遠距離運輸，只能就近消化。其次，水產養殖動物糞便和殘飼元素不平衡，其富含氮、磷元素，但鉀、鐵、鈣等植物所需元素相對匱乏，不適合直接用作水稻、玉米等農作物肥料。現在缺乏對這些廢棄物資源化再利用加工工藝，更不具備水產養殖廢棄物加工、運輸和利用產業鏈。水產養殖糞便、殘飼不具備經濟價值，養殖漁民缺乏經濟動力去處理這些池塘養殖廢棄物。
圖3 植物浮床-池塘養殖系統示意圖
Fig. 3 Schematic diagram of plant floating-bed pond aquaculture system
基于人工濕地的池塘循環水養殖系統、“三池兩壩”養殖系統等，在池塘養殖過程中，雖然能將養殖用水處理循環再利用。但秋、冬季節拉網捕獲養殖對象時，需要集中排水。此時，也是大部分農作物的收獲時間，基本不再需要用水。并且，由于氣溫較低，人工濕地與“三池兩壩”尾水處理系統對溶解性的氮、磷去除效果較差，富含氮、磷的養殖尾水只能外排到周圍水域環境，不能被資源化再利用。
圖4 基于濕地的池塘循環水凈化設施示意圖
Fig. 4 Schematic diagram of wetland-based pond circulating water purification facilities
圖5 “三池兩壩”池塘養殖尾水處理示意圖
Fig. 5 Schematic diagram of aquaculture tail-water treatment in "three ponds and two dams" system
表1 淡水池塘養殖廢棄物減排工程特征
Tab. 1 Characteristics of freshwater pond aquaculture waste emission reduction projects
(一)加強池塘養殖減排工程基礎性研究
水產養殖水體污染本質是碳、氮、磷等元素過剩。中國池塘養殖產業雖然擁有2000多年的悠久歷史，但目前，針對池塘氮、磷循環，及相關微生物方面的基礎研究，缺乏系統性，現在還沒形成一套相比較成熟的理論，可為池塘養殖減排工程精準設計提供依據。比如，在一定具體條件下，池塘養殖水體硝化速率、有機物質的降解速率、沉積物反硝化速率等，目前這些具體參數尚不能確定。在未來，池塘養殖減排工程應當遵守物質循環規律，考慮氣候變化、養殖對象生活習性、地域條件差異等，針對養殖過程主要問題，進行工程設計。其次，池塘養殖產業應盡可能借用時代發展帶來的尖端科技，改變靠天吃飯、看水養魚的傳統養殖模式，對池塘投餌進行精細化、智能化管理，利用先進的檢測儀器設備替代依靠人工主觀判斷進行養殖生產活動的局面。盡可能提高飼料利用率，降低餌料系數，從源頭上減少養殖污染物的生成。
(二)強化池塘養殖減排工程技術研究
“集裝箱+生態池塘”養殖系統、綠色高效圈養系統、流水槽-池塘養殖內循環養殖系統，一改傳統的池塘養殖習慣，將養殖對象集中管理，養殖對象攝食、生長、健康狀況在一定程度上變得可見，這是池塘養殖產業上的一大進步，在某種程度上，意味著傳統池塘養殖正在向工業化池塘養殖模式邁進。在養殖水質良好條件下，“集裝箱+生態池塘”養殖系統、綠色高效圈養系統等單位水體養殖密度由傳統池塘1kg/m3上升到50~100kg/m3，甚至更高。可想而知，養殖過程產生的代謝廢物也會升高上百倍。已有資料表明，去除部分糞便和殘飼后，用傳統“濾食性動物+水生植物凈水”模式凈化這些高密度養殖池的養殖尾水，仍會占用10倍以上的凈水面積(表1)。現在，上述3種養殖池面積減小了，但池塘養殖設施總面積和傳統池塘面積相比，并未減少很多。在未來，應積極探索開發處理池塘養殖尾水的高效生物反應器，借鑒工廠化循環水養殖模式，利用高效微生物反應器取代現有普遍用水生植物凈化養殖水體的現狀，減少凈水池塘面積，盡可能做到節地、節水。其次，應積極探索新的養殖尾水處理技術，比如改變傳統異養反硝化模式，創建適合處理池塘養殖水體的厭氧氨氧化生物反應器，在無額外有機碳源的條件下，實現反硝化，將溶解性氮素變為氮氣，盡可能降低養殖尾水處理成本。
圖6 “集裝箱+生態池塘”養殖系統示意圖
Fig. 6 Schematic diagram of "container + ecological pond" aquaculture system
圖7 綠色高效圈養系統示意圖
Fig. 7 Schematic diagram of green and efficient captive breeding system
(三)建立池塘養殖減排工程產業鏈
對于池塘養殖業，安裝集污、排污設施，及時收集、去除養殖環境中的糞便、殘飼，提高單位養殖水體產出，是池塘養殖產業未來發展趨勢。所以，對于池塘養殖固體廢棄物的資源化再利用是未來重點要考慮的問題。建議池塘養殖積極像畜牧業學習，研發養殖固體廢棄物脫水、發酵、平衡礦物質元素等加工工藝，以這些養殖固體廢棄物為原料，生產農用有機肥料，使這些池塘養殖固體廢棄物具有市場價值，讓養殖從業人員具有安裝池塘集污排污設施的動力。其次，池塘養殖業應密切結合種植業，對池塘養殖區域進行合理布局，方便水產養殖固體廢棄物在本地進行資源化再利用，降低養殖廢棄物加工運輸成本。努力做到，收集、排放和資源化再利用池塘養殖廢棄物在經濟上可行。再次，國家應進一步推動池塘養殖設施標準化、規模化，降低收集、排放、水處理設施生產、安裝成本，提升池塘養殖設施配件通用性。
來源:中國工程科技知識中心漁業知識分中心,漁業知識服務公眾號;
