海洋牧场：科技打造“蓝色粮仓”

    把海洋建设成人类获取优质蛋白的巨大“蓝色粮仓”，这是我国几代海洋科学家的梦想。这是一个系统工程，需要在海洋牧场建设原理、关键装备设施研发、建立资源评估与养护、生态安全与环境保障技术体系等方面取得全面突破。中国科学院海洋研究所杨红生研究员带领的科研团队20年来在这一领域耕耘：“我常常思索，中国特色的海洋牧场应该是什么样子？海洋牧场仅仅是模仿国外开展简单的人工鱼礁投放或渔业资源增殖放流吗？立足我国国情，应该赋予海洋牧场什么样的新内涵？基于现代渔业发展方向，海洋牧场能够给广大的渔民生活带来什么样的积极改变？这个蔚蓝色的梦想该如何实现？”

1.什么是海洋牧场？

    提到牧场，大家都会想起那首古老的歌谣，天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊；会联想到水草丰美、牛羊肥壮的草原胜景。而海洋牧场虽然与草原牧场有所不同，但在本质上二者是相通的，查阅《辞海》，对于“牧场”的解释是适于放牧的草场，或者是经营畜牧业的生产单位。

    当翻阅学习到中国科学院海洋研究所前所长、我国海洋农业奠基人曾呈奎院士的文章，发现老一辈海洋人早在1965年就提出了“海洋农牧化”的设想，提出在海洋通过人工控制种植或养殖海洋生物的理念和海洋“牧场”的战略构想。

    但是，关于海洋牧场的概念，或者说到底什么是海洋牧场？目前无论是在国际，还是在国内，学界还没有一个公认的明确定义。因为国情不同，时代不同，观点不同，学科不同，甚至海洋生态系统的健康状况和开发利用程度在不同时期也不同，导致了海洋牧场概念和内涵的不同。

    二十年的经验与教训，让海洋牧场的模样在我心中初具雏形。我心中的海洋牧场，就是大海馈赠给我们人类的一个丰饶净美的蓝色粮仓——通过认知自然，与自然共建，与渔民共建，实现海域生境修复和资源养护，构建适应中国国情、具有中国特色的海洋牧场，从而美化环境，让大海变得更加蔚蓝，让大海成为人工渔场，为国人提供清洁的环境和优质的海产品。

    经过无数次的思考、研讨和论证后，我国海洋牧场领域的专家学者在2019年的国家自然科学基金委员会第230期双清论坛上，明确了海洋牧场的概念和内涵，即基于生态学原理，充分利用自然生产力，运用现代工程技术和管理模式，通过生境修复和人工增殖，在适宜海域构建的兼具环境保护、资源养护和渔业持续产出功能的生态系统。

2.为什么要建设海洋牧场？

    首先，不得不建设海洋牧场。这是我国海域自然禀赋和资源环境现状所决定的。随着我国经济快速发展和全球气候变化，我国近海健康状况不容乐观。近海陆源输入总量在增加，近海营养盐存量难以减少，局部海域生境严重退化，近一半海湾常年出现劣于第四类水质；较20世纪50年代，海草床和珊瑚礁分布面积减少80%以上；过度捕捞又导致大型肉食性鱼类资源量下降甚至枯竭，生物多样性降低，主要渔业生物资源量降低80%以上，渔获物70%以上是小型中上层鱼类，出现了资源低值化和小型化，海底荒漠化趋势明显。与此同时，食物链的短缺，又导致营养盐传递在较低的食物链水平进行，最终导致赤潮、绿潮、水母、海星、蛇尾等的大规模暴发。系统性开展海洋生态系统修复工程已经迫在眉睫，必须从保护环境、修复生境、养护资源做起，从而实现海洋生物资源的自我补充。

    其次，必须要建设好海洋牧场。随着全球人口日益增长和可用耕地面积逐年减少，粮食短缺已成为全球公认的未来人类的重大危机。而在新冠肺炎疫情的影响下，据联合国粮食及农业组织、世界粮食计划署等机构联合发布的最新报告显示，全世界已有6.9亿人处于饥饿状态。而水产品在改善人类膳食结构、保障粮食安全中发挥着重要作用。我国人均水产品占有量达46.3千克，满足了国民1/3的动物蛋白需求。自1990年以来，我国水产总产量一直稳居世界首位，但同时养殖病害和养殖水域污染等问题日趋严重，近海也出现无鱼可捕的尴尬局面。通过开展海洋牧场建设，保障优质水产品的持续供给，不但能满足国民水产蛋白需求，也可通过“一带一路”倡议对缓解全球粮食危机作出重大贡献。

    再次，海洋牧场建设是一个漫长的过程，是需要几代人持续努力与持久付出才有可能取得成效的系统工程。海洋牧场建设也是一个复杂的且多学科交叉的工程，涉及海洋生态、工程技术、生物增殖、环境保护、信息技术等多学科的交叉应用，然而，海洋牧场建设的重大原理、重要技术、现代化装备等尚未系统突破。因此，海洋牧场建设不是立竿见影的形象工程，而是造福子孙后代的生态工程。在已有的成绩面前，更需要一步一个脚印，扎扎实实地持续推进。

3.建好海洋牧场需跨过哪些“坎”？

    如今，科学界和产业界都明白了海洋牧场已成为现代渔业转型升级的重要方向，也清醒地认识到建设海洋牧场仍困难重重。例如，到底什么地方可以建海洋牧场？海域的承载力有多少？海洋牧场里能够增殖多少资源？如何布局和建设海洋牧场？如何科学监测、评估、预测和管理海洋牧场？如何安全保障海洋牧场可持续运营？海洋牧场建设后，如何科学评估？这些问题都尚未得到科学答案，须从理论、技术、装备、模式、标准化等方面开展系统性的研究与创新。

    其一，科学规划。海洋牧场建设前，需要对建设海域开展资源与环境现状调查，同时对建设海域能够承载的生物种类和数量进行科学评估，在此基础上确定建设什么类型的海洋牧场，采用何种步骤建设海洋牧场，如何实现科学布局。

    其二，生境营造。给海洋里的生物安好了家，生物才能更好地生存和繁殖。针对近海海草（藻）床受损、产卵场消失等生态系统荒漠化的突出问题，修复了受损的牡蛎礁和海草床，在荒漠化严重区域科学投放了人工鱼礁，实现了海洋牧场生境从局部修复到系统构建的跨越。

    其三，资源养护。在科学评估特定海域承载力的基础上，提出了生物功能群概念，也就是说海洋牧场不但要养护具有经济价值的资源种，更要养护生态关键种，才能实现整个食物链的稳定。突破了生态关键物种扩繁和资源修复，提高了海洋牧场资源生物种类数量和资源量，实现了生物资源从生产型修复到生态型修复的跨越。

    其四，持续利用。为了保障海洋牧场的生态安全，开发了浮标、潜标、自升式海洋牧场平台等资源环境监测平台，实现了对牧场资源环境立体化实时监测，开发了专家决策系统，能够对生态风险给出及时的应对建议，极大提高了对生态灾害的预警预报能力。开发了一系列承载力评估、产量预测等模型，对牧场的生物承载力、资源产量等关键数据进行有效的预测评估，为科学的开展资源捕捞提供了理论依据。

    其五，模式示范。为让一线从业人员能够高标准高质量建设海洋牧场，中国科学院海洋研究所联合多家涉海科研机构和企业创建了中国科学院海洋牧场工程实验室，制定了系列海洋牧场建设技术地方标准，同时也在积极推动国家标准的制定，创建了“科研院所+企业+合作社+渔户”相结合的“泽潭模式”，实现了海洋牧场企业发展与渔民收入同步提升、海域生态与产出效益同步改善，为海洋牧场建设提供了可复制、可推广的示范样板。

    党的十八大以来，绿水青山就是金山银山的生态保护理念深入人心，海洋牧场建设正是实现环境保护、资源养护与渔业持续产出的有效举措。目前，我国已实施了以养护型、增殖型、休闲型为主要类别，覆盖渤海、黄海、东海与南海四大海域的110个国家级海洋牧场示范区建设。据测算，已建成的海洋牧场年可产生直接经济效益319亿元，而生态效益高达604亿元，远高于海产品收获所产生的经济效益；此外，海洋牧场每年还可固碳19万吨，消氮16844吨，减磷1684吨，对赤潮、绿潮等海洋灾害防控发挥着重要作用。

    至2025年，我国计划将建成178个国家级海洋牧场示范区，标志着我国海洋牧场的产业基础初具雏形。而在新时期，我国海洋牧场建设在现代化与生态化方面仍面临诸多挑战，换言之，我国海洋牧场虽初见成效，但现代化海洋牧场建设才刚刚起步。

4.未来如何建好现代化海洋牧场？

    我国海洋牧场建设在短时间内走过了其他国家几十年的发展历程。面对新形势、新情况和新问题，未来如何建好海洋牧场？无论形势怎样发展，问题如何困难，要想解决海洋牧场产业面临的诸多问题，必须先要修炼好内功。内功的修炼主要包括两个方面，也就是理念和科技创新。理念创新是前进的方向，科技创新是发展的动力，二者缺一不可。

    在建设理念方面，要深入贯彻“两山理论”，系统总结并继承我国老一辈科学家对“海洋农牧化”的科学论断，并结合新的产业形势，坚持“生态优先、陆海统筹、三产贯通、四化同步”的海洋牧场建设理念，将大型海湾、群岛海域、河口滩涂或内陆大型湖泊作为一个整体，从近海和内陆水域“全域型”保护和持续利用角度出发，实施全域型现代化生态牧场系统研究与试点示范。在科技创新方面，要牢牢把握全域型生态牧场建设的重大科学问题和关键技术瓶颈，尤其是对于高精度监测装备和专用设施的研制等“卡脖子”技术问题，更要发扬“拔钉子”精神，一个节点一个节点地去突破，尽快实现核心技术的国产化。

    第一，坚持生态优先，全域布局。从近海和内陆水域全域型保护和持续利用角度出发，推进全域型生态牧场建设。在北方海域，打造陆海统筹、大空间格局的海洋牧场现代升级版；在南方海域，拓展岛礁保护、渔旅融合的海洋牧场战略新空间；在内陆水域，启动以鱼养水、资源养护的水域生态牧场探索新试点。在不断提升海洋牧场环境保护功能的基础上，积极推动一二三产业融合，支撑全域型现代化生态牧场产业全链条协同发展。

    第二，坚持问题导向，技术先导。聚焦“卡脖子”技术难题和重大科学问题，强化原创驱动，构建全域型海洋牧场技术体系。强化物联网、人工智能与大数据技术的支撑作用，重点突破全域型海洋牧场选址规划、经济动物原/良种保护、人工生境营造、食物网结构优化、生物承载力评估、自动化监测与智能化采捕等重大技术瓶颈，建立可复制、可推广的全域型海洋牧场“科学选址-生境营造-资源养护-安全保障-融合发展”技术体系，实现新理念、新装备、新技术、新模式的突破，支撑海洋牧场科学有序发展。

    第三，强化模式创建，融合发展。培育全域型海洋牧场新业态，实施海洋牧场与新能源、海洋牧场与文化旅游等产业融合发展。在保障环境和资源安全的前提下，推进海洋牧场与风力发电、光伏发电、波浪发电、休闲垂钓、生态旅游等融合发展，打造三产融合、渔能融合、渔旅融合等发展模式，探索建设水上城市综合体，开创“水下产出绿色产品，水上产出清洁能源”的新局面，支撑现代化全域型海洋牧场实现绿色高质量发展。

    我心中的海洋牧场，一定是一片蔚蓝色的温馨家园，在那里海水清澈，鱼虾贝藻参，应有尽有，牧场里的生物可以自由的生活和繁衍；孩子们在那里尽情玩耍，老人们悠闲垂钓，他们一起观美景，吃海鲜，吹海螺，唱渔歌；在我心中的海洋牧场，更是一座知识的殿堂，道法自然，认知海洋，融入海洋，关心海洋，经略海洋，享受海洋，人海合一。

    （作者：杨红生，系中国科学院海洋研究所研究员）