在全球氣候變化和資源環境壓力日益加大的背景下，水產養殖業正面臨著一場復雜的挑戰：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——生產、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，已成為全球水產養殖業可持續發展的關鍵課題。
中國海洋大學水產學院教授董雙林及其團隊，經過多年研究，提出了“兩步走”策略，為中國乃至全球水產養殖的可持續發展提供了科學路徑。相關研究成果近日發表在《自然·食品》上，成果得到了國際同行的高度評價。
董雙林對《中國科學報》說：“只有到了非化石能源在集約化養殖中普遍應用，基于光合作用的養殖模式充分發展，水產養殖才能真正實現綠色發展。為這一目標，我們還需努力工作 30 年。”
董雙林（右二）在實驗室與團隊成員交流工作 受訪者供圖
精準診斷生態足跡特征
中國是全球水產養殖的第一大國，貢獻了全球約60%的養殖產量。然而，隨著居民對高品質食物需求的增加和環境保護意識的增強，傳統的集約化養殖模式已難以滿足“高產、降污、減排”的多重目標。
董雙林團隊的調查研究結果表明，水產養殖簡單集約化發展模式可以滿足高產需求，但僅能再實現降污或減排兩重任務之一，當下同時滿足三重目標是一項不可能完成的任務。
“如何評估各類養殖系統的可持續性和未來的生態足跡是團隊要解決的首要難題。”董雙林告訴記者，我國水產養殖是世界上養殖種類最多、生產方式或類型最為多樣的產業。
為了破解這一難題，團隊首先對各類養殖系統進行了“體檢”。他們將水產養殖分為9大類，包括池塘、內陸大水域、近海養殖等，并通過公共數據庫的開源數據和數理方法，評估了各類養殖系統的可持續性權重、未來產量和生態足跡。
團隊通過利用各大公共數據庫的開源數據和合理的數理方法，評估了各類養殖系統的可持續性權重、未來產量和生態足跡。研究發現，與2021年相比，到2030年和2050年，中國水產養殖總產量預計將分別增長25%和77%；屆時能耗也將增加27%和99%，總氮排放將增加30%和109%。
各類養殖系統可持續性權重和生態足跡的巨大差異性可被用來調整水產養殖產結構，使水產養殖發展更健康。
“有的養殖系統不僅可生產水產品，還可凈化環境，如近岸不需投餌的海帶養殖；而近岸網箱投餌養魚則污染環境。”成果共同通訊作者、中國海洋大學水產學院教授董云偉提出，“我們可以根據不同養殖系統可持續性權重和生態足跡差異，加快發展那些‘好’的養殖系統、抑制‘差’的養殖系統，以使水產養殖整體上發展得越來越健康”。在深入探索后，研究團隊進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“生態轉型”到“綠色養殖”
基于診斷結果，董雙林帶著團隊提出了“兩步走”策略，以國家“雙碳”戰略為導向，分階段破解“三難困境”。
第一步，生態轉型。碳中和前，團隊通過調整養殖系統的增長率和內部結構，化解生產與減排的矛盾。。
增長率調整涉及調高可持續權重高且國家政策明令支持發展的貝藻養殖、稻田種養殖、深遠海養殖等6大類養殖系統的年均增速，降低池塘投餌養殖和近海投餌養殖系統（模式）的發展速度。到2050年，調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：“由于中國能源供應結構中非化石能源占比將從2021年的16.6%提高到2050年的55%，調整后的水產養殖二氧化碳排放總量將于2030年達到峰值。到2050年，中國水產養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養殖在保障食物安全和實現‘雙碳’戰略方面的要求。”董雙林說，“為進一步減排和降污，在生態轉型階段，對一些養殖系統實施內部結構優化，如實施多營養層次綜合養殖等，是十分必要的。”
第二步，綠色養殖。在碳中和后，水產養殖將基于綠色能源，徹底解決生產與降污的矛盾。
“屆時，除不需投餌的藻類、貝類養殖外，內陸大水域魚類不投餌放養、基于綠色能源的陸基集約化養殖和水基循環水養殖、基于環境容量的深遠海養殖等將成為水產養殖的主體。”董雙林表示。
中國海洋大學水產學院養殖生態學團隊 受訪者供圖
繪制水產養殖“綠色”藍圖
“我們這項研究成果不僅為中國水產養殖的生態轉型提供了科學依據，也得到了國際同行的廣泛認可。”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養殖可持續發展提供了中國范式，尤其是系統分類調控策略，具有里程碑意義。”
與此同時，董雙林提到，水產養殖的可持續發展并非一蹴而就，需要政府、科學家、養殖戶和相關企業的共同努力。
“相關系統增長率的調整既依據了也將依賴國家環保督察、水產養殖綠色發展和深遠海養殖政策切實落地實施。水產育種、飼料、病害防治等方面的進步將會為水產養殖的可持續發展提供更堅實的保障。”他進一步強調。
“我們認為，通過精準診斷和分步破解，中國水產養殖業正朝著綠色、可持續的方向邁進，將為全球水產養殖業的可持續發展提供了寶貴的經驗。”董雙林有信心的說。
論文相關信息：https://doi.org/10.1038/s43016-025-01122-1
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