文/徐文龙 汪惠庆 李月红
盐碱水域在世界各地分布广泛,在盐碱水域开展的渔业生产普遍水平较低。本文主要介绍了国内外盐碱水域的主要分布,盐碱水域在渔业方面的开发利用,介绍了国内外盐碱水域养殖概况、盐碱水养殖品种选择、不同盐度对养殖动物的影响以及盐碱水域潜在利用等研究方向的进展情况。
盐水湖和咸水湖是重要的盐碱水资源,全球盐湖分布,大致分为两个盐湖带和一个盐湖区,即北半球盐湖带和南半球盐湖带以及赤道盐湖区。盐度也称矿化度,淡水的标准是水体矿化度小于1g/L,微咸水的范围是1g/L~6g/L,咸水的范围是6g/L~35g/L,大于50g/L的内陆水体则称之为盐湖。我国有约6.9亿亩的低洼盐碱水域和约占全国湖泊面积55%的内陆咸水水域。
合理开发这些盐碱水域,利用盐碱水进行水产养殖,有助于解决世界渔业淡水资源紧缺问题,提高水产养殖产量;把农业与渔业相结合,发展荒芜水域,能有效改善生态环境,实现生态、社会、经济互利共赢。
盐水湖是湖泊发展到老年期所形成的一种咸水湖。我国境内有大量咸水湖,在数量上要远多于淡水湖,且湖水中矿产资源和生物资源都非常丰富。
我国盐湖区位于北半球盐湖带欧亚盐湖亚区东部,大致在28°N~52°N沿东西向延伸,北临蒙古盐湖区,西接哈萨克斯坦盐湖区,东部以大兴安岭—太行山—秦岭为界。绝大多数盐水湖集中在我国西藏自治区、青海省、新疆维吾尔自治区等中西部地区13个省(区)范围内,少部分位于东北部及东部地区,越是干旱、半干旱的地区越能够发现盐水湖的身影。
盐水湖的生成与环境因素密不可分。通过广泛分析,从分布于构造活动带的青藏高原寒冷干旱地区,到分布于构造稳定带的中温带亚旱区吐鲁番盆地,盐水湖多产生于地带、地貌和地质环境复杂多样的地区。不同盐湖因地质构造条件、物质成分特点及当地地貌各不相同,可归类为青藏高原盐湖区、西北盐湖区、东北盐湖区、东部分散盐湖区四大盐湖区。
1.青藏高原盐湖区。该盐湖区坐落于中国地势第一阶梯,在青藏高原盐湖区的绝大多数盐水湖有着湖水化学类型多、大、富、全的显著特点。这里不仅盐湖数量多,湖水中还拥有着丰富的各类元素。其中,以柴达木盆地的察尔汗盐湖与西藏自治区的扎布耶盐湖最为著名,前者的盐湖水中钾、镁等元素的含量超高,而后者的盐湖水中更是富含硼、锂、铯等元素,此类特种盐湖在青藏高原盐湖区并不罕见。
2.西北盐湖区。该盐湖区在中国地势第二阶梯,海拔普遍介于500m~1500m,只有吐鲁番盆地的艾丁湖海拔仅为-155m。这里的盐湖大多是普通盐湖,少部分为具有一定规模的钾镁盐湖,最广为人知的便是被称作为“死亡之海”的罗布泊盐湖。这里气候显著干旱,夏季高温期较为密集,现阶段的戈壁区蕴藏着丰富的硝酸盐资源。
3.东北盐湖区。该盐湖区和西北盐湖区共同位于中国地势第二阶梯,地域范围较大,但是盐湖规模却远不及青藏高原盐湖区和西北盐湖区。这里的盐湖区跨越了鄂尔多斯高原、内蒙古高原和呼伦贝尔盆地,但盐湖规模普遍尚未形成,大部分是产芒硝、天然碱和石盐的普通盐湖。
4.东部分散盐湖区。该盐湖区不同于上述三个盐湖区,其分布特征大致呈自东北往西南零星分布,区域范围内共有嫩江盐湖亚区、滨海地下卤水湖亚区、运城盐湖亚区、黄河源局部盐湖亚区等四处盐湖亚区。其中,嫩江盐湖亚区和滨海地下卤水湖亚区的区域位置比较特殊,位于典型的暖温带亚湿润季风气候区,年降水量超过500mm,不同于传统盐湖区的干旱或者半干旱区域特点。东部分散盐湖区的盐湖规模非常小,全部都是普通盐湖。
国外地下盐水分布极其广泛,在时间上,从寒武纪到第三纪和第四纪更新世均有;在区域上,遍布在各陆台区的边缘拗陷和内部拗陷,以及褶皱区的山前拗陷和山间盆地中。有的与含盐盆地有关,有的与含油气盆地有关(实际上有的也是含盐盆地)。除了这些由于特殊条件所产生的地下及地表盐碱水之外,盐湖也是世界范围内盐碱水资源的重要来源之一。
国外现代盐湖主要分布于干旱气候的沙漠带、草原带和高原区。北半球,北美大陆盐湖区位于125°W~100°W之间,包括美国的加里福尼亚州、内华达州、俄勒冈州、犹他州和亚利桑那州(基本是大盆地范围)以及墨西哥北部地区。南半球,南非盐湖区主要是在比勒陀利亚地区靠近一座南非火山的盆地中;澳大利亚盐湖区主要分为西澳大利亚和南澳大利亚;南美大陆盐湖区大致分布在海拔为3000m~5000m的安第斯高原上(包括秘鲁、智利、玻利维亚、阿根廷和巴拉圭等国家),其中富硼盐湖主要分布在秘鲁南部、玻利维亚西南部、智利东北部和阿根廷北部。赤道盐湖区主要分布在东非大裂谷带的乌干达、肯尼亚和坦桑尼亚境内,是由于裂谷的特殊地质环境造就而成的赤道附近唯一盐湖区。
我国拥有非常丰富的盐碱水域,这些盐碱水资源人畜无法饮用、农业无法利用,绝大部分处于长期闲置状态,如何开发利用盐碱水域是非常值得思考的问题。利用盐碱水进行鱼类养殖是开发利用盐碱水域的方法之一,淡水鱼类都有各自适宜的盐度范围,内陆咸水的盐度对淡水养殖鱼类的生长具有明显的影响,在一定盐度范围内,对鱼类的生长甚至具有促进作用,因为咸水的离子组成和主要离子比值复杂,往往盐度的变化会引起离子及离子间比值的变化,从而直接影响生物的渗透调节能力。但是,当这种水环境因子超出生物渗透调节能力,生物的正常生长甚至生存都将受到严重的威胁。
除了盐度对鱼类生长有影响,水中的酸碱平衡同样会给鱼类生长造成不同程度影响。鱼类依靠自身体液与血液缓冲系统的相互调节来实现生物机体的酸碱平衡,而水环境中主要离子在维持酸碱平衡工程中起了极其主要的作用。当水环境中的主要离子缺乏或过多时,均会引起机体体液内酸碱紊乱,影响鱼类正常代谢。
综上,盐碱水域盐度高,碱度大,离子比例失衡,水化学指标复杂多变,致使渔业生产期间较容易出现水质难以调节与控制的情况,能否合理调控水质是决定养殖技术好坏的重中之重。水质对于养殖鱼类的生存与生产起着决定性作用,高品质的水,必须建立在水温、盐度、pH值、碳酸盐碱度、营养盐因子、有益微生物等各方面条件都处于微妙平衡的基础上,才能尽可能避免出现“应激反应”,对鱼类产生不必要的伤害,这也是阻止继发性疾病横行的关键。
通过对国内盐碱水域水产养殖研究发现,可通过切实有效的措施来保障养殖水质。其一,引入江河水或地下水资源来完成对盐碱性水体内离子浓度的稀释,此方法相对简单有效,操作难度不大;其二,动用人力或依靠机械工具来完成抬田挖池作业,提高鱼池和地下水位的相对落差,能够使得土壤返盐现象有所缓解,在避免土壤返盐的同时还可以减少水体的盐碱浓度;其三,直接将薄膜埋入池塘水体和盐碱土壤的接处面,以此来实现池塘水体和盐碱土壤的完全阻隔,防止发生地下水位过高导致的返盐现象;其四,定期规律施有机肥与无机肥料,使得水体天然饵料基础得到优化,适度调整水体理化性状,让鱼类养殖的水环境质量始终保持在理想状态;其五,种植或移栽部分具有降碱排盐功效的绿肥植物至池塘附近,以此来降低碳酸盐度使其保持在合理区间内。除了上述几点措施,微生物降解、投放水质调节剂等均属于可行性较高的调节手段,生产作业期间需要按照实际情况来合理选择科学实用的措施。
2012年,国内首次公布了盐碱地水产养殖用水水质标准,因盐碱水化学组分的天然背景含量存在差异,将其区别成Ⅰ类盐碱水质、Ⅱ类盐碱水质和Ⅲ类盐碱水质三个级别。I类盐碱水质适宜养殖的鱼类有:鲢Hypaphthalmichthys molitrix、鳙Aristichthys nobilis、黄河鲤Cyprinus carpio和鲫Carassius auratus等;II类水质适宜养殖以色列红罗非鱼(Oreochromis niloticus×Oreochromis mossambicus)、吉丽罗非鱼(S a r o t h e r o d o n melanotheron×Oreochromis niloticus)、梭鱼Sphyraenus、鲈鱼Lateolabrax japonicus、漠斑牙鲆Paralichthys lethostigma、西伯利亚鲟Acipenser baeri Brandt和史氏鲟Acipenser schrencki Brandt等广盐性鱼类;Ⅲ类水质适宜的种类有青海湖裸鲤Gymnocypris przewalskii、雅罗鱼Leuciscusspp.等耐盐碱鱼类。
近年来,对虾养殖已成为发展最快的行业之一,是世界许多国家的一项重要经济活动。由于国外市场需求量大,对虾养殖业,特别是南美白对虾养殖,在世界范围内迅速发展。南美白对虾是世界上收获量最高的甲壳类动物之一,2016年总产量为4.16×106t,占甲壳类动物总产量(7.86×106t)的53%。内陆盐碱水域的养殖物种候选资格取决于其在中低盐度(5g/L~15g/L)下的表现,南美白对虾具有生长成活率高、抗环境波动能力强、抗病性强、低蛋白饲料利用率高等特点,是世界范围内主要的候选虾种。目前国内已经具备相对成熟的南美白对虾养殖技术,并且近年来,中国学者的研究表明,在远离沿海的内蒙古地区可以利用盐碱水域进行南美白对虾养殖,为我国渔业资源多样化开发利用提供了新思路。
盐水湖的形成历史久远且范围广,干旱和半干旱地区数量最多,约占全球陆地的三分之一。近年来,由于气候变化和人为原因,世界许多地区的淡水供应量不断减少,尤其是半干旱和干旱的气候条件下,淡水危机一直存在,但咸水资源较为丰富。内陆地区土地和水资源的盐碱化对饮用水、农业、工业和渔业的淡水供应造成了严重压力。
为了解决淡水养殖的压力,世界范围内普遍提出利用盐碱水发展水产养殖。美国、以色列、印度和澳大利亚等国家已经开始利用含盐地下水进行商业生产。目前,美国德克萨斯州、亚利桑那州、阿肯色州、阿拉巴马州和佛罗里达州已对内陆盐水虾养殖进行了评估,得克萨斯州的凡纳滨对虾养殖始于1970年;亚利桑那州的咸水被用来在池塘和管道中养殖海虾,养殖废水被用来灌溉农作物;佛罗里达州和阿拉巴马州的咸水层则为池塘养殖提供水源。20世纪40年代,以色列发现深层含水层的微咸水地热水能够养殖鱼类,20世纪80年代末,被称为“沙漠水产养殖”的内陆盐水养殖开始了商业化运作。澳大利亚利用西南部的咸水也进行了虹鳟鱼的小规模养殖生产。
盐度是影响水生动物生存、生长和代谢的主要物理因素之一,以往的研究大多是在恒定盐度下进行的。而现实生活中,盐湖中的条件往往非常极端,变化很大。在旱季,水部分或全部从这些水体中蒸发,导致阶段内水体盐度急剧上升,只有少数类型的原核生物(细菌和古细菌)可以存活。内陆盐井水的离子组成与海洋或微咸水不同,但如果经过化学调控,它们可以适合海洋物种的生存和生长。
在盐度高于100g/L的高盐度水域中,经济鱼类和虾不能生长。但是仍有许多其他的甲壳类动物可以生长在高盐水域。桡足类具有极好的营养价值,全世界至少有26种桡足类物种能在100g/L以上的高盐度水域中生存;12种能在200g/L以上的高盐度水域中生存;其他大多数物种的水产养殖潜力和耐盐范围尚未被研究。德国学者研究证明,在盐度范围为3g/L~17g/L的条件下,许多被认为是淡水生物的鱼虾都能成功养殖;而17g/L~35g/L的盐度区间是许多海洋生物养殖的潜力范围。
一种相对较新的潜在内陆盐碱水来源是煤层气开采过程中提取的水。煤层气又称煤层甲烷,与传统天然气相似,是随着煤的形成而产生的气体,煤层气生产早期阶段提取的水量是最大的,之后随着煤层气产量的增加而减少。这部分水资源回收利用就包括重新注入助力石油或天然气回收,控制粉尘等工业用途,或给动物使用,灌溉、创建娱乐区等,或用于人工湿地、渔业生产和水产养殖等。
在渔业生产中,内陆水产养殖已经为整个水产养殖业作出了巨大贡献,也提供了增加广盐和海洋物种产量的潜力;内陆盐碱水养殖还可能促进当地收入方式多样化,并开发土地潜在的生产性使用,使得生产能力和投资水平低的传统农业土地不再受内陆盐害影响。内陆水产养殖业的发展既防止了农业用地的进一步退化,又为对土地有依赖性的农村社区提供可替代和可持续的经济生产方式。目前,伊朗中部大多数地区面临盐碱化的高风险,利用盐碱水进行水产养殖生产是对这种已退化资源的一种再利用。
目前,世界上越来越多的国家积极投入到盐碱水域的开发利用中来,在开发利用的同时,也要注意,要在内陆盐碱水地区大力发展水产养殖业,必须基于当地的环境和经济条件,不能破坏盐碱水域本身及周边生态环境,要在反复试验和实践学习的同时,寻找出一个最佳的设计方案和技术方案,发展可持续的、环境友好的、以生态系统为基础的水产养殖,做到生态平衡与经济利用同时发展,这才是开发盐碱水域的主旨和目标。