随着社会发展，传统池塘养殖系统的弊端显现愈来愈明显。池塘养殖水质逐步恶化、养殖对象疾病频发。并且，未经处理的池塘养殖尾水还会导致周围自然水体富营养化，自然生态环境遭到破坏。对传统池塘养殖模式改造升级、减少池塘养殖排放，实现池塘养殖粪便、残饲、尾水资源化再利用，迫在眉睫。
针对上述问题，目前国内出现了多种新的池塘养殖系统，包括基于人工湿地的池塘循环水养殖系统、“三池两坝”池塘养殖水体净化系统、“集装箱+生态池塘”养殖系统、绿色高效圈养系统、植物浮床-池塘复合养殖系统、流水槽-池塘内循环养殖系统、多营养层次综合养殖系统。相比传统养殖池塘，这些养殖系统在养殖对象管理、水质净化方面取得了一定进步。均不同程度集成了不同的减排技术，对池塘养殖水质进行调控变得更为可行，部分池塘养殖粪便、残饲和尾水得到资源化再利用。
图1 多营养层级淡水池塘养殖系统示意图
Fig. 1 Schematic diagram of multi-trophic-level freshwater pond aquaculture system
该文基于对典型淡水池塘养殖系统减排工程设施构建特征的分析，总结了这些系统中工程设施存在的问题，以期为未来中国池塘养殖系统改造、升级提供参考。
(一)池塘养殖减排工程集污、排污技术需进一步完善
近些年来，中国在淡水池塘养殖污染物减排工程设施研究方面取得一定进展。“集装箱+生态池塘”养殖系统、绿色高效圈养系统、流水槽-池塘内循环养殖系统安装了集污、排污装置(表1)，将部分粪便和残饲移出养殖池成为可能，但在规模化养殖过程中，仍存在这些养殖废弃物收集、排出率不高的问题。影响集污、排污的重要因素：池型构造、水流动力、不同养殖阶段粪便特征等，目前尚未见报道对其进行系统描述，已有研究不能为这些系统集污、排污功能有效实现提供必要理论支撑。基于人工湿地的池塘循环水养殖系统、“三池两坝”池塘尾水处理系统，利用沉淀池、湿地等可对养殖水体中的固体有机颗粒进行去除，在一定程度上，对养殖池塘排出的水进行了净化(表1)，但养殖对象产生的代谢废物更多沉淀到池塘底部，其不断向养殖水体中释放污染物，极大限制了池塘养殖容量。对于植物浮床-池塘复合养殖系统和多营养层次综合养殖系统，同样缺乏集污、排污装置。虽然，这3种系统能够将部分溶解性营养盐和有机颗粒资源化再利用，但对固体粪便及残饲的利用非常有限。
图2 流水槽-池塘内循环养殖系统示意图
Fig. 2 Schematic diagram of flow tank-pond circulating aquaculture system
(二)粪便、残饲和养殖尾水资源化再利用率不高
“集装箱+生态池塘”养殖系统、绿色高效圈养系统、流水槽-池塘内循环养殖系统具有了集污、排污装置(表1)，能够收集出部分动物粪便和残饲，但这些养殖废弃物含水量非常高，不适合远距离运输，只能就近消化。其次，水产养殖动物粪便和残饲元素不平衡，其富含氮、磷元素，但钾、铁、钙等植物所需元素相对匮乏，不适合直接用作水稻、玉米等农作物肥料。现在缺乏对这些废弃物资源化再利用加工工艺，更不具备水产养殖废弃物加工、运输和利用产业链。水产养殖粪便、残饲不具备经济价值，养殖渔民缺乏经济动力去处理这些池塘养殖废弃物。
图3 植物浮床-池塘养殖系统示意图
Fig. 3 Schematic diagram of plant floating-bed pond aquaculture system
基于人工湿地的池塘循环水养殖系统、“三池两坝”养殖系统等，在池塘养殖过程中，虽然能将养殖用水处理循环再利用。但秋、冬季节拉网捕获养殖对象时，需要集中排水。此时，也是大部分农作物的收获时间，基本不再需要用水。并且，由于气温较低，人工湿地与“三池两坝”尾水处理系统对溶解性的氮、磷去除效果较差，富含氮、磷的养殖尾水只能外排到周围水域环境，不能被资源化再利用。
图4 基于湿地的池塘循环水净化设施示意图
Fig. 4 Schematic diagram of wetland-based pond circulating water purification facilities
图5 “三池两坝”池塘养殖尾水处理示意图
Fig. 5 Schematic diagram of aquaculture tail-water treatment in "three ponds and two dams" system
表1 淡水池塘养殖废弃物减排工程特征
Tab. 1 Characteristics of freshwater pond aquaculture waste emission reduction projects
(一)加强池塘养殖减排工程基础性研究
水产养殖水体污染本质是碳、氮、磷等元素过剩。中国池塘养殖产业虽然拥有2000多年的悠久历史，但目前，针对池塘氮、磷循环，及相关微生物方面的基础研究，缺乏系统性，现在还没形成一套相比较成熟的理论，可为池塘养殖减排工程精准设计提供依据。比如，在一定具体条件下，池塘养殖水体硝化速率、有机物质的降解速率、沉积物反硝化速率等，目前这些具体参数尚不能确定。在未来，池塘养殖减排工程应当遵守物质循环规律，考虑气候变化、养殖对象生活习性、地域条件差异等，针对养殖过程主要问题，进行工程设计。其次，池塘养殖产业应尽可能借用时代发展带来的尖端科技，改变靠天吃饭、看水养鱼的传统养殖模式，对池塘投饵进行精细化、智能化管理，利用先进的检测仪器设备替代依靠人工主观判断进行养殖生产活动的局面。尽可能提高饲料利用率，降低饵料系数，从源头上减少养殖污染物的生成。
(二)强化池塘养殖减排工程技术研究
“集装箱+生态池塘”养殖系统、绿色高效圈养系统、流水槽-池塘养殖内循环养殖系统，一改传统的池塘养殖习惯，将养殖对象集中管理，养殖对象摄食、生长、健康状况在一定程度上变得可见，这是池塘养殖产业上的一大进步，在某种程度上，意味着传统池塘养殖正在向工业化池塘养殖模式迈进。在养殖水质良好条件下，“集装箱+生态池塘”养殖系统、绿色高效圈养系统等单位水体养殖密度由传统池塘1kg/m3上升到50~100kg/m3，甚至更高。可想而知，养殖过程产生的代谢废物也会升高上百倍。已有资料表明，去除部分粪便和残饲后，用传统“滤食性动物+水生植物净水”模式净化这些高密度养殖池的养殖尾水，仍会占用10倍以上的净水面积(表1)。现在，上述3种养殖池面积减小了，但池塘养殖设施总面积和传统池塘面积相比，并未减少很多。在未来，应积极探索开发处理池塘养殖尾水的高效生物反应器，借鉴工厂化循环水养殖模式，利用高效微生物反应器取代现有普遍用水生植物净化养殖水体的现状，减少净水池塘面积，尽可能做到节地、节水。其次，应积极探索新的养殖尾水处理技术，比如改变传统异养反硝化模式，创建适合处理池塘养殖水体的厌氧氨氧化生物反应器，在无额外有机碳源的条件下，实现反硝化，将溶解性氮素变为氮气，尽可能降低养殖尾水处理成本。
图6 “集装箱+生态池塘”养殖系统示意图
Fig. 6 Schematic diagram of "container + ecological pond" aquaculture system
图7 绿色高效圈养系统示意图
Fig. 7 Schematic diagram of green and efficient captive breeding system
(三)建立池塘养殖减排工程产业链
对于池塘养殖业，安装集污、排污设施，及时收集、去除养殖环境中的粪便、残饲，提高单位养殖水体产出，是池塘养殖产业未来发展趋势。所以，对于池塘养殖固体废弃物的资源化再利用是未来重点要考虑的问题。建议池塘养殖积极像畜牧业学习，研发养殖固体废弃物脱水、发酵、平衡矿物质元素等加工工艺，以这些养殖固体废弃物为原料，生产农用有机肥料，使这些池塘养殖固体废弃物具有市场价值，让养殖从业人员具有安装池塘集污排污设施的动力。其次，池塘养殖业应密切结合种植业，对池塘养殖区域进行合理布局，方便水产养殖固体废弃物在本地进行资源化再利用，降低养殖废弃物加工运输成本。努力做到，收集、排放和资源化再利用池塘养殖废弃物在经济上可行。再次，国家应进一步推动池塘养殖设施标准化、规模化，降低收集、排放、水处理设施生产、安装成本，提升池塘养殖设施配件通用性。
来源:中国工程科技知识中心渔业知识分中心,渔业知识服务公众号;
