文/王振忠 魯淼 盧兵友 遲海 任鵬

黨的十八大以來，我國(guó)高度重視“生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展”的生態(tài)理念，先后實(shí)施長(zhǎng)江“十年禁漁”“黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展”等重要生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略。為進(jìn)一步提升水域生態(tài)保護(hù)成效，科技部在“十三五”期間啟動(dòng)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“藍(lán)色糧倉(cāng)科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱“藍(lán)色糧倉(cāng)專項(xiàng)”）中涵蓋了水域生境修復(fù)和漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)等領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容。

針對(duì)我國(guó)重要漁業(yè)水域生態(tài)系統(tǒng)受損、漁業(yè)資源和棲息地衰退、資源修復(fù)和管護(hù)水平低等問題，藍(lán)色糧倉(cāng)專項(xiàng)聚焦我國(guó)重要水域主要養(yǎng)殖生物與環(huán)境互作機(jī)理、生態(tài)環(huán)境退化與生物資源補(bǔ)充機(jī)制等基礎(chǔ)理論研究，開展重要水域生境和棲息地修復(fù)、漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)等共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，實(shí)施現(xiàn)代化海洋生態(tài)牧場(chǎng)構(gòu)建與立體開發(fā)等集成示范應(yīng)用，以期全方位提升我國(guó)水域生態(tài)修復(fù)和自然資源養(yǎng)護(hù)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)裝備和產(chǎn)業(yè)化水平。

“十三五”期間，藍(lán)色糧倉(cāng)專項(xiàng)“水域生境修復(fù)和漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)”領(lǐng)域研究工作取得了巨大的進(jìn)展，研究區(qū)域涉及黃海、渤海、東海和南海的近海海域，長(zhǎng)江口、黃河口、珠江口等主要河口，以及鄱陽湖、太湖、中街山列島、長(zhǎng)山列島和萬山群島等主要湖泊和島嶼。

一、立項(xiàng)背景

自20世紀(jì)70年代以來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量和人口基數(shù)快速增長(zhǎng)，生態(tài)環(huán)境和自然資源的破壞日益加劇，水生態(tài)系統(tǒng)和水生生物資源受損尤為嚴(yán)重。過度捕撈、涉水工程和環(huán)境污染等強(qiáng)烈的人類活動(dòng)導(dǎo)致我國(guó)諸多重要水域漁業(yè)資源持續(xù)衰退，大量產(chǎn)卵場(chǎng)、育幼場(chǎng)等關(guān)鍵漁業(yè)生境遭到破壞，生態(tài)保護(hù)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，引發(fā)社會(huì)各界廣泛關(guān)注。此外，水域生態(tài)系統(tǒng)和水生生物資源修復(fù)面臨的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域機(jī)制不清、生境修復(fù)工程化和技術(shù)化水平不高、資源可持續(xù)利用能力不強(qiáng)等瓶頸問題都一定程度上阻礙了我國(guó)漁業(yè)綠色發(fā)展。

針對(duì)上述問題，藍(lán)色糧倉(cāng)專項(xiàng)“水域生境修復(fù)和漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)”領(lǐng)域以我國(guó)重要漁業(yè)水域和主要漁業(yè)經(jīng)濟(jì)生物為研究對(duì)象，聚焦我國(guó)重要養(yǎng)殖生物與環(huán)境互作機(jī)理、漁業(yè)水域環(huán)境退化與生物資源補(bǔ)充機(jī)制、漁業(yè)水域生態(tài)修復(fù)與現(xiàn)代化海洋生態(tài)牧場(chǎng)構(gòu)建技術(shù)、黃渤海生態(tài)漁業(yè)三產(chǎn)融合發(fā)展模式示范等四個(gè)關(guān)鍵方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，共立項(xiàng)八個(gè)項(xiàng)目，其中，基礎(chǔ)研究類四個(gè)，共性關(guān)鍵技術(shù)類三個(gè)，集成示范應(yīng)用類一個(gè)。

二、項(xiàng)目總體進(jìn)展

項(xiàng)目執(zhí)行近四年來，總體進(jìn)展順利。同比“十二五”期間該領(lǐng)域相關(guān)成果，基礎(chǔ)研究取得重要進(jìn)展，共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)現(xiàn)重大突破，集成示范應(yīng)用水平顯著提高，項(xiàng)目綜合成效突出。截至目前，8個(gè)項(xiàng)目均已完成中期考核指標(biāo)，總計(jì)發(fā)表論文600余篇，專著12部，制定標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)，授權(quán)專利79項(xiàng)，形成新技術(shù)（方法或工藝）24項(xiàng)，獲獎(jiǎng)20項(xiàng)，培養(yǎng)研究生300余人，應(yīng)用推廣示范總面積達(dá)218萬余畝。

（一）基礎(chǔ)理論研究

基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域取得一批重要研究進(jìn)展，有效支撐了共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用示范推廣。四個(gè)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)重要理論創(chuàng)新，包含揭示耐受脅迫基因10余條，闡明了重要物種與環(huán)境互作、群落演替和資源補(bǔ)充機(jī)制14項(xiàng)，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源評(píng)估、分析及預(yù)警模型11個(gè)，為我國(guó)漁業(yè)生態(tài)耐受性及生態(tài)物種補(bǔ)充機(jī)制研究提供了理論支撐。

1.重要養(yǎng)殖生物與環(huán)境互作研究

主要獲取重要養(yǎng)殖生物對(duì)溫度、氧氣和酸化等環(huán)境因子的脅迫響應(yīng)基因10余條。闡明了異育銀鯽應(yīng)對(duì)高低溫、低氧和營(yíng)養(yǎng)缺乏脅迫的響應(yīng)機(jī)制；解析了黃顙魚對(duì)夏季低氧脅迫的響應(yīng)機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)了不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下低氧脅迫對(duì)黃顙魚代謝的影響效應(yīng)；初步探索了凡納濱對(duì)蝦在高密度、高氮鹽脅迫下的響應(yīng)機(jī)制。

2.重要水域生境退化與漁業(yè)資源補(bǔ)充研究

掌握了長(zhǎng)江干流及其附屬湖泊（鄱陽湖、梁子湖群）、長(zhǎng)江口和舟山群島等典型漁業(yè)水域的生境特征與生物多樣性時(shí)空變化規(guī)律；摸清了四大家魚等重要經(jīng)濟(jì)種類的產(chǎn)卵場(chǎng)分布和生態(tài)適應(yīng)特征，并建立其生境適宜性綜合評(píng)價(jià)模型、基于“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”的漁業(yè)水域生物多樣性預(yù)測(cè)評(píng)估模型；探明了生態(tài)災(zāi)害和生境變化對(duì)重要水域生境脅迫、生物多樣性的影響途徑，揭示了洪澇災(zāi)害、富營(yíng)養(yǎng)化和過度捕撈等因素對(duì)典型漁業(yè)水域的生態(tài)效應(yīng)機(jī)制；應(yīng)用網(wǎng)格剖分方法建立了典型漁業(yè)湖泊與河口的數(shù)值模擬二維數(shù)字模型和局部位置三維模型。

揭示了三類典型漁業(yè)水域的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征和生物資源補(bǔ)充機(jī)制，闡明了漁業(yè)水域生態(tài)系統(tǒng)能流分配現(xiàn)狀、變化規(guī)律及主要影響因子，并構(gòu)建了三個(gè)典型食物網(wǎng)模型；基于黃渤海高分辨率三維水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，建立了高分辨率的水動(dòng)力流場(chǎng)生態(tài)模型，利用黃東?！拔锢怼铩钡厍蚧瘜W(xué)耦合模式開展了長(zhǎng)江口及鄰近海域生態(tài)環(huán)境對(duì)河流及外海物質(zhì)運(yùn)輸?shù)挠绊憴C(jī)制研究；針對(duì)典型生態(tài)災(zāi)害，建立了漁業(yè)水域生境保護(hù)對(duì)策體系，提出了過度漁業(yè)和富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)漁業(yè)水域造成顯著生態(tài)災(zāi)害的效應(yīng)閾值。

3.主要養(yǎng)殖模式與生態(tài)系統(tǒng)互作研究

研究了池塘、灘涂、淺海、網(wǎng)箱等四種養(yǎng)殖系統(tǒng)中碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽及典型污染物的轉(zhuǎn)化和遷移過程，闡明了桑溝灣等淺海養(yǎng)殖模式下生源要素的時(shí)空變化規(guī)律，分析了不同類型養(yǎng)殖模式對(duì)自然水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響，評(píng)估了養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)自然水體環(huán)境的生態(tài)影響。

開展了互花米草、雀鱔、滸苔等外來物種的入侵機(jī)制和入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，構(gòu)建了長(zhǎng)江中游湖泊魚類群落物種與功能多樣性對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的響應(yīng)機(jī)制及閾值分析模型，完善了灘涂、淺海養(yǎng)殖生物生長(zhǎng)和環(huán)境互作模型、養(yǎng)殖環(huán)境承載力模型，開發(fā)了網(wǎng)箱養(yǎng)殖生態(tài)動(dòng)力模型、灘涂和淺海貝類養(yǎng)殖環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)模型。

（二）共性關(guān)鍵技術(shù)

1.生態(tài)環(huán)境與漁業(yè)資源調(diào)查、監(jiān)測(cè)和評(píng)估技術(shù)

研發(fā)了多項(xiàng)水生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)、重金屬、抗生素、有機(jī)物、微塑料等典型污染物的調(diào)查與檢測(cè)技術(shù)，諸多關(guān)鍵裝備取得突破、集成和完善。

在重要水質(zhì)參數(shù)原位在線監(jiān)測(cè)方面，發(fā)明了切向流自清潔過濾器，研發(fā)了硫化物、沉積物空隙水流中硫化物和總酚的原位檢測(cè)儀，集成了溶解氧、電導(dǎo)率、pH值、水溫等環(huán)境因子傳感器，優(yōu)化了多營(yíng)養(yǎng)鹽、石油烴等原位在線監(jiān)測(cè)裝備的結(jié)構(gòu)模塊。

在重金屬、抗生素、有機(jī)物現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方面，研制了適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的痕量金屬電化學(xué)傳感系統(tǒng)，解決共存離子干擾的問題，實(shí)現(xiàn)了Cu、Cd、Pb等元素的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；研制了固態(tài)和液膠型增強(qiáng)基底，構(gòu)建了基于表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)的抗生素快速檢測(cè)方法，研發(fā)了典型抗生素耐藥基因芯片試劑盒；發(fā)明了有機(jī)污染物大體積水樣固相萃取裝置，建立了多氟烷基及全氟烷基化合物（PFASs）的蛋白親和萃取法，改進(jìn)了農(nóng)藥等多種燃劑類有機(jī)物的分析檢測(cè)方法。

在微塑料采集、分離和檢測(cè)方面，發(fā)明了特定水層采集、走航式采集、沉積物中采集微塑料的分級(jí)分離設(shè)備，解決了微塑料采集中分級(jí)富集關(guān)鍵技術(shù)問題；優(yōu)化了焦平面陣列紅外光譜儀參數(shù)，首次實(shí)現(xiàn)12種纖維微塑料的圖像識(shí)別和圖譜信息采集。

開展長(zhǎng)江口、黃河口、珠江口、鄱陽湖、太湖、中街山列島、長(zhǎng)山列島和萬山群島八處典型重要水域生境和漁業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)，研發(fā)集成了目標(biāo)物種標(biāo)志跟蹤、遙感和無人觀測(cè)技術(shù)；進(jìn)一步完善了海洋牧場(chǎng)聲學(xué)監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了依靠回波統(tǒng)計(jì)法對(duì)海洋牧場(chǎng)魚類資源時(shí)空分布的聲學(xué)評(píng)估；基于環(huán)境DNA魚類資源追蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)，揭示了黑鯛和美國(guó)紅魚的時(shí)空分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系；依托“陸域—水域—生物”三位一體的生物和生境因子獲取技術(shù)，建立了基于水生生物完整性指數(shù)的河口、湖泊、島礁海域健康評(píng)估系統(tǒng)。

2.水域生境修復(fù)與漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)技術(shù)

研制了植物浮床、海草增殖、人工魚巢、人工魚礁、仿生產(chǎn)卵附著體、生態(tài)洄游通道、魚類音響馴化等生境修復(fù)與資源養(yǎng)護(hù)的重要設(shè)施裝置。例如，發(fā)明了多種海草機(jī)械輔助增殖新裝置，研發(fā)了新型涌升流礁、浮魚礁、景觀礁和功能性生態(tài)礁（通道型產(chǎn)卵育幼礁、門格型育幼避敵礁、分形式三角形育幼礁），量化了不同海洋牧場(chǎng)人工生境（浮筏、魚礁）的生態(tài)效應(yīng)。開展了河口灘涂修復(fù)、熱帶海洋牧場(chǎng)珊瑚礁修復(fù)、湖泊開放性完整水生生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、“藻—礁”復(fù)合體生境修復(fù)、鰻草海草場(chǎng)修復(fù)、紅樹林濕地生境修復(fù)等多項(xiàng)重要水域生境和關(guān)鍵漁業(yè)棲息地的修復(fù)工程，構(gòu)建了湖泊、河口、島礁等六種典型水域聯(lián)動(dòng)修復(fù)模式。

篩選出黃渤海增值型、東海養(yǎng)護(hù)型、南海休閑型海洋牧場(chǎng)增殖目標(biāo)種，提出了不同類型海洋牧場(chǎng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，制定了中華絨螯蟹、曼氏無針烏賊、條石鯛等重要漁業(yè)生物的資源管控技術(shù)。開展人工魚礁附著生物和大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其功能性狀研究，闡明了不同材質(zhì)人工魚礁、礁齡的生態(tài)影響。完成了海草場(chǎng)水域生境重金屬在食物網(wǎng)上的生物積累及營(yíng)養(yǎng)傳遞研究，集成了魚類野化訓(xùn)練裝置和新型生態(tài)采捕平臺(tái)。

3.生態(tài)環(huán)境與漁業(yè)資源動(dòng)態(tài)預(yù)警及管理技術(shù)

完善了基于生態(tài)模型及生物群落指標(biāo)法的典型海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性健康評(píng)價(jià)技術(shù)，建立了綜合網(wǎng)格拓?fù)銹ajek模型和Ecopath生態(tài)模型的關(guān)鍵種判定方法，研發(fā)了基于質(zhì)量譜模型的增殖種類MSY評(píng)估技術(shù)，依據(jù)海洋牧場(chǎng)生態(tài)足跡系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，提出資源增殖與可持續(xù)利用最優(yōu)策略。

構(gòu)建了漁業(yè)水域生物區(qū)系風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和多變量生態(tài)評(píng)價(jià)模型，完成大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)和試運(yùn)行，確定生態(tài)系統(tǒng)主要致災(zāi)因子，并形成風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害等級(jí)評(píng)估、發(fā)布、處理體系，基于牧場(chǎng)災(zāi)害決策算法實(shí)現(xiàn)了預(yù)警管理決策支持系統(tǒng)功能。

（三）集成示范應(yīng)用

圍繞黃渤海區(qū)域現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)問題，開展了現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)構(gòu)建技術(shù)和立體開發(fā)創(chuàng)制工作，在山東省、遼寧省、河北省、江蘇省、天津市等區(qū)域的國(guó)家級(jí)海洋牧場(chǎng)示范區(qū)開展了技術(shù)、裝備、模式、產(chǎn)品的集成示范，并對(duì)海洋牧場(chǎng)從業(yè)技術(shù)人員和一線漁民開展了技術(shù)培訓(xùn)，示范總面積達(dá)到26.8萬余畝。

系統(tǒng)整合了我國(guó)近60年來海洋牧場(chǎng)建設(shè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，集結(jié)全國(guó)海洋牧場(chǎng)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)專家力量，形成了我國(guó)首個(gè)海洋牧場(chǎng)建設(shè)技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《海洋牧場(chǎng)建設(shè)技術(shù)指南》（GB/T 40946-2021），構(gòu)建了模塊化的“生境修復(fù)+資源養(yǎng)護(hù)+監(jiān)測(cè)預(yù)警+融合發(fā)展+海珍品精深加工”海洋牧場(chǎng)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)支撐技術(shù)體系，自主研制了國(guó)際領(lǐng)先的“5G+全景海洋牧場(chǎng)”平臺(tái)，單個(gè)平臺(tái)售價(jià)達(dá)1380萬元，開發(fā)了干海參、海參肽、扇貝香辣裙邊、耗蠣斯牡蠣肽粉、牡蠣多肽啤酒等海珍品精深加工產(chǎn)品，從人才、技術(shù)、設(shè)備和模式等方面支撐了我國(guó)黃渤海海域現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

三、結(jié)語

“十三五”期間藍(lán)色糧倉(cāng)專項(xiàng)“水域生境修復(fù)和漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)”領(lǐng)域研究緊扣我國(guó)重要生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略，針對(duì)我國(guó)重要漁業(yè)水域生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)資源衰退等主要問題，聚焦基礎(chǔ)研究、共性關(guān)鍵技術(shù)和集成示范應(yīng)用展開攻關(guān)。專項(xiàng)執(zhí)行四年來進(jìn)展順利，取得了一系列成果，組建和培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)和人才，支撐了我國(guó)現(xiàn)代化漁業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化升級(jí)。然而，水域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和自然資源養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的研究也存在自身周期過長(zhǎng)和部分技術(shù)障礙仍未突破等問題。因此，下一步應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持以問題為導(dǎo)向，加強(qiáng)項(xiàng)目一體化實(shí)施，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研推用深度融合，協(xié)同培育創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)解決問題，從而全面提升我國(guó)水域生境修復(fù)和漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的科研能力，進(jìn)一步增加成果產(chǎn)出，為漁業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。