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随着贝类能量学研究的进一步发展,这种方法目前国内外采用较多。
但这种方法由于研究范围内生物种类太多,而只能以少数优势种为研究对象,有时不得不忽略其他生物的影响所造成的初级生产力和营养水平的变化,所以存在着或大或小的误差。
1.1.4生态动力学模型
全球海洋生态系统动力学的研究是海洋生态系统研究史上的飞跃。
Christensen等和Pauly等为了寻找全球海洋生物资源持续开发利用依据,在Polorina生态通道模型基础上发展了生态能道Ⅱ及相应的计算机软件,并根据100多个营养模型建立了全球模型,借以估算世界海洋的容纳量。
生态通道Ⅱ模型以营养动力为理论依据,从物质平衡的角度估算不同营养层次的生物量,即从初级生产者逐次向顶级捕食动物估算生物量。
生态动力学模型从环境、生态的角度出发,在维护生态环境下被破坏的前提下,估算一定海区的养殖品种的养殖容量,具有很大的可行性和可信度。
1.1.5现场实验
用实验方法求得符合养殖容量定义的产量作为养殖容量。
即某特定的水域,单位水体养殖对象在不危害环境和保持生态系统相对稳定的前提下,能保证最大经济效益,并且符合可持续发展要求的最大产量。
1976年,Dame对美国NorthInlet河口处的美洲牡蛎养殖容量的确定,就是采用本方法即野外实验、直接测定;
刘剑昭等于1988年在山东黄海水产集团公司的1号虾池通过野外试验方法得到半精养养虾池对以中国对虾为主综合养殖的养殖容量。
此种方法由于在现场的实际条件下直接进行测验,结果更为可信。
该法适合于小面积的滩涂、池塘等生态环境的养殖容量的研究。
1.2生态养殖方法
生态养殖指根据不同养殖生物间的共生互补原理,利用自然界物质和能量循环系统,在一定的养殖空间和区域内,通过相应的技术和管理措施,使不同食性和栖息水域不同生物在同一环境中共同生长,以此最大限度的利用水体空间和饵料资源,实现整个养殖体系的生态平衡、提高养殖效益的一种养殖方式。
1.2.1人工生态环境养殖法
人工生态环境养殖法即人工创造一个符合水产品生产环境条件的水域进行生态、健康养殖,如:
种草养殖虾、蟹,现已发展成为无公害虾、蟹养殖;
在鱼池埂子上种植葡萄或藤蔓类植物用以搭建遮阳棚养蛙,已成为蛙类生态养殖普遍采用的类型;
把畜、禽、水产养殖与饲草种植结合在一起,用无公害商品饲料饲养畜、禽、鱼,池埂边坡种饲草饲养鱼类和禽畜,畜禽粪肥经沼气池发酵后作饲草和培育水质的肥料;
冬季清塘的鱼池肥泥又可用作种草的基肥,这种人工生态系统养殖法,是生态、健康水产养殖很有发展潜力的一种形式。
1.2.2微生物制剂养殖法
近10年来,微生物活菌制剂逐渐在水产养殖中得到应用推广,这给无公害健康养殖生产提供了有力的保障。
目前较多使用的产品有光合细菌制剂,芽胞杆菌、乳酸杆菌制剂、益生素、西菲利、EM制剂等。
他们能分解水体中的残饵、鱼粪等有机质,降低水中的氨氮含量,使养殖水体变清洁,从而改善了环境;
另外它们能改善养殖对象的胃肠道内环境,增强食欲;
同时它们还能强化养殖对象的免疫功能,提高免疫力,增强抗病能力。
1.2.3多品种立体养殖法
水生动物在食物链的调控作用下生活在不同的水层,形成了相对稳定的生态平衡,对生态环境的保护和改善起着重要的调节作用。
将这一原理应用于水产养殖生产上,就形成了多品种立体混养法。
例如,以草鱼(或鳊)为主养鱼、同池混放一定数量的鲢、鳙、鲤、鲫等就是一种代表模式。
该模式的多品种组合非常合理:
用草料(或部分商品料)喂养草鱼(或鳊),他们排出的粪便可以肥水,有利于培养浮游生物,鲢、鳙滤食浮游生物降低了水质肥度,而鲤、鲫又以草鱼吃剩的残饵、碎屑和底栖生物为食,起到打扫环境卫生的作用。
经过鲢、鳙、鲤、鲫的共同作用,既净化了水域环境,又促进了主养品种草鱼(或鳊)的生长。
若在该系统中适当搭配一点凶猛的肉食性鱼类(如鳢、鲇、鳜、鲈等),利用他们吃掉养殖水体中的野杂鱼和体质较差或生病的鱼体,不仅可防止主养品种的发病以及疾病蔓延,还能降本增收。
1.2.4全封闭循环水工厂化养殖法
全封闭循环水工厂化法是当今最先进的集约化水产品生产模式之一。
它是在特定的养殖设施内,应用现代高科技手段对养殖水体进行多重杀菌消毒、加温加氧,投喂全价人工饵料,使养殖对象始终处在最佳的生活、生长环境中。
这种养殖模式具有高投入、高产出、高风险的特点,目前仅适合在大中城市的周边及经济发达的缺水地区推广应用。
1.2.5开放式流水或微流水养殖法
开放式流水或微流水养殖法主要是利用河流及湖泊水库水体的自然落差进行流水养殖。
由于水质好、环境优,配套使用人工投饵技术,主养名优鱼类,只要饲养密度适当,一般很少生病,故不需用药或很少用药,产品通常能达到无公害水产品的标准。
1.2.6水产品与农作物共生互利养殖法
水产品与农作物共生互利养殖法主要是指过去的稻田养殖、茭白田养殖、慈菇田养殖、藕田养殖等方法,现在必须按照无公害水产品的标准进行生产,严格控制农药的使用,减少药残,确保水产品绿色无公害。
1.3湖泊水环境质量监测与调查
1.3.1监测点位布设
分别在入湖溪沟及湖泊水体中设置监测点位。
监测点位根据项目技术支撑机构制定的研究方案设置。
2003-2007年xx湖流域设有4个监测断面:
包括xx、xx、xx河、xx湖,主要监测指标为pH、CODCR、TP、NH3-N,监测频次位每季度一次;
2008xx湖增设1个养殖区水质监测断面,现5个监测断面分别为:
xx湖建国村、xx湖网箱、xx、xx、xx河,监测指标包括PH、CODcr、TP、DO、NH3-N、石油类,监测频次为每月一次(见表4.3-1和图4.3-1)。
表4.3-12003-2012年xx湖监测断面
监测点位名称
监测项目
监测频次
监测年份
xx、双二组合、xx、xx河
pH、CODcr、TP、NH3-N、
每季度监测一次
2003-2004
xx、xx湖、xx、xx河
pH、CODcr、TP、DO、NH3-N、石油类
每月监测一次
2005-2007
xx、xx湖建国村、xx湖网箱、xx、xx河
水温、pH、CODcr、TP、DO、NH3-N、TN、透明度、叶绿素a
2008-2012
图4.3-1xx湖常规监测点位图
1.3.2监测指标
湖泊水体其余点位监测:
监测项目除地表水环境质量标准(GB3838-2002)规定的24项常规指标外,增加透明度、叶绿素2项指标,以进行富营养化评价。
入湖溪沟其余点位监测:
监测项目为地表水环境质量标准(GB3838-2002)规定的24项常规指标。
此外入湖溪沟还进行水文状况实地监测,监测指标包括:
流速、流量和含沙量。
1.3.3监测频次
水质指标的监测频次为:
每月进行一次。
1.3.4监测及分析方法
入湖溪沟水质监测点取断面混合样。
湖泊水体监测点当水深小于5.0米时取水下0.5米处水样,当水深大于5.0米时,取水深0.1、0.5、0.8米处上、中、下的混合水样。
分析方法按照地表水环境质量标准(GB3838-2002)推荐的方法执行。
1.4底泥质量监测与调查
1.4.1监测点位布设
底泥监测点位与水质监测点位一致,以方便建立水质与底泥环境的相关关系。
1.4.2监测指标
含水率、粒度、总磷、总氮、总有机碳和磷形态。
重金属指标:
Hg、Cd、Cr、As、Pb、Cu、Zn
1.4.3监测频次
每年1次,每年9月中旬与水质监测同步进行。
1.4.4监测方法
彼得森采泥器采样,监测盒分析。
1.5生物监测与调查
1.5.1鱼类调查
鱼类作为湖泊生态系统的重要成员,鱼类的种群组成及其特点与湖泊、水库的营
养状况有着密切关系。
调查鱼类组成,主要是指年龄、长度、重量、性别等结构变化。
(1)监测点位布设
选择渔获物集散地、入湖溪沟进水口、河流交叉口、回水区、湖泊中心等鱼类相对较多的地区布设监测点位,开展鱼类收集和调查。
(2)监测指标
鱼类种类、数量、重量、食性、捕获频次
(3)监测频次
根据捕捞情况,分次采样。
(4)监测方法
渔网捕获,计数调查。
1.5.2底栖动物调查
同水质监测点位,便于建立底栖动物耐污种类、数量与水质、底泥相关关系。
底栖动物种类、数量、捕获频次等。
每季度1次,每年3、6、9、12月采样。
采泥器采样,网筛筛选计数调查。
1.6浮游藻类调查
浮游动植物是水体富营养化评价中的一个重要内容,其种类和数量是水体富营养
化的重要反映指标。
同库体水质监测指标,便于建立浮游藻类与水质、底泥、底栖动物相关关系。
浮游藻类种类、数量、生物量、叶绿素、生物量。
浮游生物采集网采样,罐装实验室调查分析。
1.7其他生物要素监测
同库体水质监测指标,便于建立与水质、底泥等指标的相关关系。
浮游动物数量、水生植物覆盖度、细菌总数指标;
每季度1次,每年3、6、9、12月与浮游藻类监测同步进行。
浮游动物数量:
浮游生物采集网采样,罐装实验室调查分析;
水生植物覆盖度:
利用实地目测或者遥感进行同步反演获取;
细菌总数:
采集水样实验室分析,方法为平板计数法。
1.8研究目标及技术路线
1.8.1研究目标
通过对xx湖生物资源与水域环境调查与评价,根据水域可承载量,制定科学合理的放养品种及放养量,充分发挥水生生物的调控功能。
1.8.2技术路线
本项目通过以下技术路线完成。
如图4.8-1所示。
现状调查与评估
养殖密度控制
禁止投肥、减少用药
实施生态养殖
水质质量评估
网箱拆除
生物调控
养殖容量调控
养殖环境修复
确定养殖容量
图4.8-1本项目技术路线
1.9主要工作内容
1.9.1网箱拆除
在各项水质指标中氮和磷是水体富营养化最主要的诱因。
水库富营养化程度与水体TN、TP浓度直接相关,TN在0.5-1.5mg/L之间为富营养型,TP超过0.01mg/L时,就可能引起富营养化发生。
在网箱养殖水域,散失的饵料和养殖对象的排泄物是投饵网箱养殖水体中氮磷的主要来源,高密度的投饵网箱养殖造成水体中氮磷浓度的增加。
xx湖生态环境保护管理暂行办法(xx发〔xx〕21号)中第十条明确规定:
禁止在水源保护区内投肥养殖、网箱养殖、围栏养殖。
为彻底解决网箱养殖污染问题,实现xx湖生态养殖目标。
xx市人民政府制订了《xx市xx湖养殖网箱围栏拆除工作方案》(xx办函〔xx〕21号),拟对水域内网箱及围栏分期分批进行拆除,详见附件1。
项目实施后,每年将削减向xx湖排放COD2009.2吨,氨氮351.7吨,总磷33.5吨,总氮430吨。
1.9.2禁止投饵、投肥
饵料大多存在保型性较差、悬浮性不佳的特点,使得没有被鱼摄食的饵料颗粒沉入水体底部。
加上其他原因如饲喂技术水平低,超量投喂,投饲前没有筛选等,造成更多的剩余饲料沉积到水体底部。
养殖生物排出的粪便、代谢物等也沉积到水体底部,随着时间的推移越积越多。
当前我国饲料系数一般都在1.8-3.0之间,按1公顷养殖75万kg计算,将有60-150万kg饲料进入水体参与循环,若有10%沉积水底,即有6-15万kg有机质积于该水域。
这些有机质的堆积,一方面增加了氧的消耗,在厌氧条件下产生大量NH3、H2S、NO2--N等有毒物质;
另一方面,这些富集在底泥里的污染物在一定条件下又会重新释放出来,成为水体富营养化的重要内源污染。
xx市人民政府对xx湖禁止投肥养殖水面进行了划分(详见附图2所示),在本规划范围内的湖泊即xx湖、西湖、杨坝档、xx河、八宝湖、陈家汊全面禁止网箱养殖,围栏养殖,只允许一定规模的生态养殖,现有的网箱养殖和围栏养殖全部拆除。
本项目实施后,每年可减少向湖内排放COD44.4t、NH3-N40.1t、TN60.15t,TP为6.68t。
1.9.3减少用药
近年来,随着水产养殖业的不断发展,xx湖水域污染日趋严重,病害的发生频繁越来越高,化学农药和抗生素类药物被越来越多地使用在水产养殖过程中。
生产实践中也常常滥用甚至添加违禁药物,比如在饲料中添加引诱剂、免疫增强剂、生长促进剂、抗氧化剂等。
这些药物和饲料添加剂本身或其代谢产物在环境中往往能维持很长时间的活性,不但污染水体,还会对水生动植物、微生物产生不同程度的影响,如果在水产品中蓄积和残留,还会对消费者的健康构成威胁,给生态环境安全带来潜在的影响。
已有研究表明普遍使用的饲料添加剂喹乙醇,对浮游动物甲壳细水蚤有很强的毒性作用,且会引起生物体组织残留和蓄积性中毒。
为改善投药对水质的影响,拟制订如下措施:
1)制订水产养殖药物使用规范和休药期标准,加强渔药残留监控。
2)在水产养殖过程中,原则上要求不施有害的无机化学药品;
适当选择高效低毒、无残留的化学药品合理使用;
根据水域特点和养殖生物的病症来选择合适的中草药(如乌桕、地锦草、穿心莲、铁苋菜、大黄、大蒜等)。
3)定期进行水质监测,减少水质污染,及时进行化学残留检测,防止鱼病爆发,适当增加一些增氧设备或增氧药剂,使水体交换通常,水质清新,溶解氧充足。
1.9.4生物调控
生态养殖的核心即通过生物调控,实现水域内多品种(鱼、虾、贝、藻)共生,以营造自然环境中多种生物生长的平衡状态。
这样可以把水产养殖业对环境的污染降至最低,甚至可以起到净化水质的作用。
单一品种养殖容易造成污染,也不能充分利用环境容量,采用多品种间养、混养、轮养等立体养殖和生态养殖,可以使饵料得到进一步利用和转化,从而减少对环境的污染,如对虾与滤食性贝类或鱼类混养,鱼、鳖混养,鱼、蟹混养,鱼、鸭混养,稻田养鱼、基塘系统等等。
相比起单一的品种,多品种的混养能节省空间、提高水体利用率。
混养的品种要求食性尽可能不同,而对水温、水质的要求要相近,能够和平共处,不互相残杀,最好能够互惠互利。
良性的混养可以有效的控制池塘的水质,也可以保证池塘底质的转换,合理的混养模式要根据池塘情况、养殖技术水平、市场需求、捕捞时间、生长特性等来决定。
通过xx湖水产养殖现状可知,水域内主要为鱼类品种主要为四大家鱼。
可采取如下措施进行生物调控:
草鱼为典型的草食性鱼类,在自然状态下成鱼以吃水草为主;
鲢生活于水上层,主食浮游植物,也食少量浮游动物;
鳙的食物是水中大量生长的浮游生物;
青鱼属肉食性鱼类,以软体动物为主食,如蚌、螺蛳等,这四种鱼的混养就要注意不同的种类放在不同的水层上,同时还可以适量搭配小个头的青鱼、乌鳢或一些鳖类。
1.9.5养殖容量调控
养殖容量指特定的水域,单位水体养殖对象在不危害环境、保持生态系统相对稳定、保证经济效益最大,并且符合可持续发展要求条件下的最大产量。
养殖水域的容量是有限的,若不顾及区域生态环境承载力,盲目扩大养殖规模,只能使水域的生态平衡遭到破坏,导致产量降低、病害加重、质量下降。
因此,必须对养殖水域进行科学的规划布局,将养殖规模控制在水域环境的负荷力范围内。
本项目拟根据xx湖水域环境质量及生物资源存量的调查结果,在水环境功能区划要求的基础上,构建计算养殖容量的数学模型,通过模型计算分析结果,制定科学合理的生物品种及数量喂养量。
根据同类型湖泊生态养殖经验及健康养殖模式的推广,本方案建议:
xx湖水产养殖可采取“70:
30”的比例原则,即1个主要养殖品种,占总量的70-80%,搭配2~3个次要养殖品种,占总投放量的20%~30%,以加强水体利用,实现生态互补。
1.9.6养殖环境修复
根据《xx湖流域生态环境保护实施方案》中基于水环境功能区的水环境容量结果分析,xx湖水体中TP入湖量超出环境容量,COD、NH3-N、TN指标有少量剩余容量,其中,NH3-N入湖量接近环境容量。
对已经退化或正在退化的养殖环境进行修复是有效改善养殖环境的重要途径,主要的方法有物理化学修复法,微生物法,大型藻类培植法。
物理化学修复法主要是通过清淤、沉淀、过滤等物理过程去除污染物或施用化学试剂等使污染物质发生一定的化学反应,从而转化为无害物质的技术工程,速度快但费用较高,而且二次污染的可能性大。
微生物修复方法是利用微生物,将环境中的有害污染物降解或转化为其他无害物质的工程技术。
微生物生命周期短、繁殖快,降解有机物的速度要比其他生物快。
借助现代生物技术,构建高效基因工程菌(光合细菌,玉垒菌等),用来高效快速地降解养殖排放的污染物,使被污染的环境得以修复。
本方案拟推荐构建高效基因工程菌对养殖环境进行修复。
1.10技术支撑单位
(1)技术支撑单位概况
xx大学协助xx市环境保护局及畜牧水产局进行项目实施,在开展湖泊生物资源与水域环境调查(水质、浮游植物种类组成、生物量;
浮游动物种类组成、生物量;
底栖动物种类组成、生物量)的基础上,制定科学合理的生物品种及数量喂养量,对水产养殖户进行技术培训。
xx大学为以农科为特色,农、工、文、理、经、管、法、医、教多学科综合发展的教学研究型大学。
学校现有21个学院,69个本科专业、2个专科专业;
18个一级学科硕士点,83个二级学科硕士点;
8个一级学科博士点,44个二级学科博士点,7个博士后科研流动站。
有国家、省部级重点学科14个。
1个国家级工程技术研究中心,1个国家级重点实验室培育基地,2个国家级工程实验室。
xx大学于1987年开设水产本科专业,经过26年办学积累,在水产学科、专业、实验实习平台建设等方面均取得了长足发展。
目前设有水产养殖学、水族科学与技术2个本科专业,拥有水产一级学科硕士学位点及水产养殖、渔业资源和水生生物学3个硕士学位授权点,水生生物学博士学位授权点;
从2005年开始农业推广硕士渔业领域专业学位研究生培养,是全国渔业领域协作组成员单位,2011年开始招生水生动物医学方向兽医专业硕士;
水产养殖学专业为湖南省特色专业和重点本科专业,水产学科为湖南省“十二五”重点学科。
我校水产高等教育已形成了本科、硕士、博士的人才培养体系,是国内同行中专业开办历史较长、培养层次较完整的院校之一。
现有专业教师27人,其中教授8人,副教授9人,中级7人;
博士生导师4人,硕士生导师10人;
教师队伍中博士9人、硕士13人;
45岁以下教师占教师队伍85%以上且均具有博士或硕士学位;
已形成了一支以中青年教师为主体的教学科研团队。
科学研究成果显著,“十一五”期间本学科获得国家级和省部级科研项目30多项,科技经费达1280万元,获国家教学成果二等奖1项,湖南省教学成果二等奖1项,湖南省科技进步三等奖1项,地市科技进步二等奖3项,奖鉴定科研成果3项,制定国家标准1项,湖南省地方标准8项;
获得国家发明专利授权11项,在国内外刊物公开发表科研和教学论文196篇,出版专著1部,主编普通高等教育国家级“十一五”规划教材《水产动物免疫学》1本,参编4本,主编省级出版水产类教学用书与科普著作3本。
(2)技术支撑团队概况
近年来,水产系在资源调查、健康养殖、生态渔业规划等方面做了大量工作,承担的部分课题如下:
国家大宗淡水鱼类产业技术体系常德综合试验站,镉污染对湘江鲢鱼资源影响的行为生理生态学机制,沿洞庭湖粮食主产区农业面源污染物消纳减排技术研究与示范(沿洞庭湖区常规鱼养殖水体净化技术研究与示范),网箱养殖斑点叉尾鮰对柘溪水库水体生态环境的影响,主要特色水产品健康养殖产业化关键技术研究与示范,淡水养殖饲料喂养对水质的影响及相应保护措施研究,水产健康养殖技术研究与示范,湘江渔业资源调查,东江水库渔业资源多样性调查,洋沙湖生态渔业开发,栖风湖生态渔业发展规划,小湾电站水库浮游生物的生产力及其合理利用技术研究,五强溪水库渔业规划,大通湖生态渔业技术开发等。
团队首席——王红权:
1971年8月出生,湖南湘阴人,在读博士,副教授;
研究领域和方向:
水生动物营养生理学,大水面增养殖技术。
近年来主要科研工作如下:
科技成果:
“大通湖低碳渔业技术与生态养殖模式研究与应用”湖南省科学技术厅鉴定成果;
“大通湖低碳渔业技术与生态养殖模式研究与应用”益阳市科技进步奖二等奖;
“水产生物工程饲料的研制与应用”xx大学校科技进步奖二等奖;
发明专利(含实用新型):
一种促进鲫鱼生长和增强免疫力的中草药饲料添加剂及含该添加剂的饲料;
一种适用于浅水养殖湖泊的低碳渔业方法;
大湖养殖围栏(实用新型);
大湖甲鱼围栏养殖的晒背与食台装置(实用新型);
大湖养殖围栏的进出口装置(实用新型);
池塘防水鸟装置(实用新型);
大湖甲鱼围栏养殖方法及养殖装置;
一种河蟹、草鱼同池养殖方法;
复合芽孢杆菌棉粕发酵剂及其制备方法;
中草药饲料添加剂的固体发酵方法;
酶法脱毒棉籽饼粕的方法;
一种乳酸菌或酵
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