我国“十三五”期间水域生境修复和渔业资源养护领域研究进展

文/王振忠 鲁淼 卢兵友 迟海 任鹏

党的十八大以来，我国高度重视“生态优先，绿色发展”的生态理念，先后实施长江“十年禁渔”“黄河流域生态保护与高质量发展”等重要生态保护战略。为进一步提升水域生态保护成效，科技部在“十三五”期间启动的国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项（以下简称“蓝色粮仓专项”）中涵盖了水域生境修复和渔业资源养护等领域相关内容。

针对我国重要渔业水域生态系统受损、渔业资源和栖息地衰退、资源修复和管护水平低等问题，蓝色粮仓专项聚焦我国重要水域主要养殖生物与环境互作机理、生态环境退化与生物资源补充机制等基础理论研究，开展重要水域生境和栖息地修复、渔业资源养护等共性关键技术研发，实施现代化海洋生态牧场构建与立体开发等集成示范应用，以期全方位提升我国水域生态修复和自然资源养护的理论基础、技术装备和产业化水平。

“十三五”期间，蓝色粮仓专项“水域生境修复和渔业资源养护”领域研究工作取得了巨大的进展，研究区域涉及黄海、渤海、东海和南海的近海海域，长江口、黄河口、珠江口等主要河口，以及鄱阳湖、太湖、中街山列岛、长山列岛和万山群岛等主要湖泊和岛屿。

一、立项背景

自20世纪70年代以来，随着我国经济总量和人口基数快速增长，生态环境和自然资源的破坏日益加剧，水生态系统和水生生物资源受损尤为严重。过度捕捞、涉水工程和环境污染等强烈的人类活动导致我国诸多重要水域渔业资源持续衰退，大量产卵场、育幼场等关键渔业生境遭到破坏，生态保护形势十分严峻，引发社会各界广泛关注。此外，水域生态系统和水生生物资源修复面临的基础研究领域机制不清、生境修复工程化和技术化水平不高、资源可持续利用能力不强等瓶颈问题都一定程度上阻碍了我国渔业绿色发展。

针对上述问题，蓝色粮仓专项“水域生境修复和渔业资源养护”领域以我国重要渔业水域和主要渔业经济生物为研究对象，聚焦我国重要养殖生物与环境互作机理、渔业水域环境退化与生物资源补充机制、渔业水域生态修复与现代化海洋生态牧场构建技术、黄渤海生态渔业三产融合发展模式示范等四个关键方向进行设计，共立项八个项目，其中，基础研究类四个，共性关键技术类三个，集成示范应用类一个。

二、项目总体进展

项目执行近四年来，总体进展顺利。同比“十二五”期间该领域相关成果，基础研究取得重要进展，共性关键技术研发实现重大突破，集成示范应用水平显著提高，项目综合成效突出。截至目前，8个项目均已完成中期考核指标，总计发表论文600余篇，专著12部，制定标准19项，授权专利79项，形成新技术（方法或工艺）24项，获奖20项，培养研究生300余人，应用推广示范总面积达218万余亩。

（一）基础理论研究

基础理论研究领域取得一批重要研究进展，有效支撑了共性关键技术研发和应用示范推广。四个基础研究项目实现多项重要理论创新，包含揭示耐受胁迫基因10余条，阐明了重要物种与环境互作、群落演替和资源补充机制14项，构建生态环境和渔业资源评估、分析及预警模型11个，为我国渔业生态耐受性及生态物种补充机制研究提供了理论支撑。

1.重要养殖生物与环境互作研究

主要获取重要养殖生物对温度、氧气和酸化等环境因子的胁迫响应基因10余条。阐明了异育银鲫应对高低温、低氧和营养缺乏胁迫的响应机制；解析了黄颡鱼对夏季低氧胁迫的响应机制，并发现了不同营养状态下低氧胁迫对黄颡鱼代谢的影响效应；初步探索了凡纳滨对虾在高密度、高氮盐胁迫下的响应机制。

2.重要水域生境退化与渔业资源补充研究

掌握了长江干流及其附属湖泊（鄱阳湖、梁子湖群）、长江口和舟山群岛等典型渔业水域的生境特征与生物多样性时空变化规律；摸清了四大家鱼等重要经济种类的产卵场分布和生态适应特征，并建立其生境适宜性综合评价模型、基于“压力—状态—响应”的渔业水域生物多样性预测评估模型；探明了生态灾害和生境变化对重要水域生境胁迫、生物多样性的影响途径，揭示了洪涝灾害、富营养化和过度捕捞等因素对典型渔业水域的生态效应机制；应用网格剖分方法建立了典型渔业湖泊与河口的数值模拟二维数字模型和局部位置三维模型。

揭示了三类典型渔业水域的食物网结构特征和生物资源补充机制，阐明了渔业水域生态系统能流分配现状、变化规律及主要影响因子，并构建了三个典型食物网模型；基于黄渤海高分辨率三维水质数据分析，建立了高分辨率的水动力流场生态模型，利用黄东海“物理—生物”地球化学耦合模式开展了长江口及邻近海域生态环境对河流及外海物质运输的影响机制研究；针对典型生态灾害，建立了渔业水域生境保护对策体系，提出了过度渔业和富营养化对渔业水域造成显著生态灾害的效应阈值。

3.主要养殖模式与生态系统互作研究

研究了池塘、滩涂、浅海、网箱等四种养殖系统中碳、氮、磷等营养盐及典型污染物的转化和迁移过程，阐明了桑沟湾等浅海养殖模式下生源要素的时空变化规律，分析了不同类型养殖模式对自然水域生态系统结构和功能的影响，评估了养殖活动对自然水体环境的生态影响。

开展了互花米草、雀鳝、浒苔等外来物种的入侵机制和入侵风险评估研究，构建了长江中游湖泊鱼类群落物种与功能多样性对富营养化的响应机制及阈值分析模型，完善了滩涂、浅海养殖生物生长和环境互作模型、养殖环境承载力模型，开发了网箱养殖生态动力模型、滩涂和浅海贝类养殖环境风险预警预报模型。

（二）共性关键技术

1.生态环境与渔业资源调查、监测和评估技术

研发了多项水生态系统中水质、重金属、抗生素、有机物、微塑料等典型污染物的调查与检测技术，诸多关键装备取得突破、集成和完善。

在重要水质参数原位在线监测方面，发明了切向流自清洁过滤器，研发了硫化物、沉积物空隙水流中硫化物和总酚的原位检测仪，集成了溶解氧、电导率、pH值、水温等环境因子传感器，优化了多营养盐、石油烃等原位在线监测装备的结构模块。

在重金属、抗生素、有机物现场监测方面，研制了适用于现场检测的痕量金属电化学传感系统，解决共存离子干扰的问题，实现了Cu、Cd、Pb等元素的现场检测；研制了固态和液胶型增强基底，构建了基于表面增强拉曼光谱技术的抗生素快速检测方法，研发了典型抗生素耐药基因芯片试剂盒；发明了有机污染物大体积水样固相萃取装置，建立了多氟烷基及全氟烷基化合物（PFASs）的蛋白亲和萃取法，改进了农药等多种燃剂类有机物的分析检测方法。

在微塑料采集、分离和检测方面，发明了特定水层采集、走航式采集、沉积物中采集微塑料的分级分离设备，解决了微塑料采集中分级富集关键技术问题；优化了焦平面阵列红外光谱仪参数，首次实现12种纤维微塑料的图像识别和图谱信息采集。

开展长江口、黄河口、珠江口、鄱阳湖、太湖、中街山列岛、长山列岛和万山群岛八处典型重要水域生境和渔业资源调查监测，研发集成了目标物种标志跟踪、遥感和无人观测技术；进一步完善了海洋牧场声学监测评估技术，实现了依靠回波统计法对海洋牧场鱼类资源时空分布的声学评估；基于环境DNA鱼类资源追踪监测技术，揭示了黑鲷和美国红鱼的时空分布特征及其与环境因子的关系；依托“陆域—水域—生物”三位一体的生物和生境因子获取技术，建立了基于水生生物完整性指数的河口、湖泊、岛礁海域健康评估系统。

2.水域生境修复与渔业资源养护技术

研制了植物浮床、海草增殖、人工鱼巢、人工鱼礁、仿生产卵附着体、生态洄游通道、鱼类音响驯化等生境修复与资源养护的重要设施装置。例如，发明了多种海草机械辅助增殖新装置，研发了新型涌升流礁、浮鱼礁、景观礁和功能性生态礁（通道型产卵育幼礁、门格型育幼避敌礁、分形式三角形育幼礁），量化了不同海洋牧场人工生境（浮筏、鱼礁）的生态效应。开展了河口滩涂修复、热带海洋牧场珊瑚礁修复、湖泊开放性完整水生生态系统修复、“藻—礁”复合体生境修复、鳗草海草场修复、红树林湿地生境修复等多项重要水域生境和关键渔业栖息地的修复工程，构建了湖泊、河口、岛礁等六种典型水域联动修复模式。

筛选出黄渤海增值型、东海养护型、南海休闲型海洋牧场增殖目标种，提出了不同类型海洋牧场食物网结构优化方案，制定了中华绒螯蟹、曼氏无针乌贼、条石鲷等重要渔业生物的资源管控技术。开展人工鱼礁附着生物和大型底栖动物群落结构及其功能性状研究，阐明了不同材质人工鱼礁、礁龄的生态影响。完成了海草场水域生境重金属在食物网上的生物积累及营养传递研究，集成了鱼类野化训练装置和新型生态采捕平台。

3.生态环境与渔业资源动态预警及管理技术

完善了基于生态模型及生物群落指标法的典型海洋牧场生态系统群落结构稳定性健康评价技术，建立了综合网格拓扑Pajek模型和Ecopath生态模型的关键种判定方法，研发了基于质量谱模型的增殖种类MSY评估技术，依据海洋牧场生态足迹系统动力学模型，提出资源增殖与可持续利用最优策略。

构建了渔业水域生物区系风险评价模型和多变量生态评价模型，完成大数据共享平台系统开发和试运行，确定生态系统主要致灾因子，并形成风险灾害等级评估、发布、处理体系，基于牧场灾害决策算法实现了预警管理决策支持系统功能。

（三）集成示范应用

围绕黄渤海区域现代化海洋牧场产业升级问题，开展了现代化海洋牧场构建技术和立体开发创制工作，在山东省、辽宁省、河北省、江苏省、天津市等区域的国家级海洋牧场示范区开展了技术、装备、模式、产品的集成示范，并对海洋牧场从业技术人员和一线渔民开展了技术培训，示范总面积达到26.8万余亩。

系统整合了我国近60年来海洋牧场建设技术经验，集结全国海洋牧场领域优势专家力量，形成了我国首个海洋牧场建设技术国家标准《海洋牧场建设技术指南》（GB/T 40946-2021），构建了模块化的“生境修复+资源养护+监测预警+融合发展+海珍品精深加工”海洋牧场建设和产业支撑技术体系，自主研制了国际领先的“5G+全景海洋牧场”平台，单个平台售价达1380万元，开发了干海参、海参肽、扇贝香辣裙边、耗蛎斯牡蛎肽粉、牡蛎多肽啤酒等海珍品精深加工产品，从人才、技术、设备和模式等方面支撑了我国黄渤海海域现代化海洋牧场建设和产业可持续发展。

三、结语

“十三五”期间蓝色粮仓专项“水域生境修复和渔业资源养护”领域研究紧扣我国重要生态保护战略，针对我国重要渔业水域生态系统和渔业资源衰退等主要问题，聚焦基础研究、共性关键技术和集成示范应用展开攻关。专项执行四年来进展顺利，取得了一系列成果，组建和培养了一批优秀的团队和人才，支撑了我国现代化渔业科技创新和产业化升级。然而，水域生态系统修复和自然资源养护领域的研究也存在自身周期过长和部分技术障碍仍未突破等问题。因此，下一步应继续坚持以问题为导向，加强项目一体化实施，促进产学研推用深度融合，协同培育创新团队解决问题，从而全面提升我国水域生境修复和渔业资源养护领域的科研能力，进一步增加成果产出，为渔业绿色高质量发展保驾护航。