黄中立，陈明佳：对现代海洋牧场的认识和思考
编辑：管理员 时间：2023-11-13 14:46:33 点击：54
文章来自《中国疏浚》2023年第1期
黄中立，中交广州航道局有限公司，副总经理、高级工程师
陈明佳，中交国际航运有限公司，副总经理、高级工程师海洋牧场产业是贯彻和服务海洋强国、粮食安全和农业强国等国家战略的重要产业方向，发展海洋牧场同时也是实现海洋生态修复腾笼换鸟和促进经济可持续发展的根本解决方案。本文首先对我国海洋牧场发展的背景及前景进行了详细分析，结合产业发展现状、国家发展战略、环保和海洋渔业产业发展诉求，得出海洋牧场产业蕴含着巨大的发展潜力的结论，且随着大型央企的介入将迎来更加广阔的发展空间；然后对HDPE网箱、人工渔礁等海洋牧场载体的优劣势进行初步总结，并重点分析了大型智能网箱、养殖工船、围栏式海洋牧场等主要载体的发展现状和优缺点；最后分析了海洋牧场发展过程中亟需解决的问题，包括装备的抗风浪能力、高性能材料、经济性分析、海洋污染预防等，并提出了初步解决思路。现代海洋牧场综合性强、涉及链条长、投资强度大、技术要求高，其探索和实践需要企业具备技术、人才和资源掌控能力，大型企业集团的积极参与会更有利于该产业的健康快速发展。中国交建将遵循国家环保要求和海洋产业升级发展战略，积极为我国海洋环境保护和海洋产业升级贡献中交思路，勇当建设海洋强国“排头兵”。2018年6月，习近平总书记在山东考察工作时作出重要指示：“海洋牧场是发展趋势，山东可以搞试点。”《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》强调“建设海洋牧场”。2022年农业部印发《农业农村部关于加强水生生物资源养护的指导意见》提出到2035年建设国家级海洋牧场示范区350个。2023年中央一号文件提出“建设现代海洋牧场，发展深水网箱、养殖工船等深海远海养殖”。截止2023年3月，我国国家级海洋牧场示范区已达169个。现代海洋牧场是解决近海环境污染、修复海洋生态环境及渔业资源、实现渔业现代化的有效载体。近年来，随着国家对海洋环保治理和渔业产业升级的推动，国内对现代海洋牧场进行了更广泛的探索，既有地域与类型差异、又有设施与功能差异、还有商业模式差异，形成了百花齐放、百家争鸣的局面。中国交建在大型智能网箱、养殖工船、海洋生态环保上进行了深入探索与实践，并与国内众多渔业公司、涉海科研院所、沿海地方政府等进行了广泛交流与合作，对现代海洋牧场有着深刻认知。本论文对该领域的探索和思考进行了梳理，以供业内借鉴。1.1 我国海洋牧场背景分析
传统的渔业生产方式较为粗放，使海域生态受损、环境恶化、资源衰退，其产量遇到瓶颈且无法满足国内消费升级的需求，急需能够在保护生态、涵养资源的同时，持续健康发展海洋渔业。因此在粮食安全、环保要求、产业转型升级需要等多重因素的推动下，现代海洋牧场的建设应运而生。
1.1.1 粮食安全
2002年至今，我国粮食进口增加了约780%，自给率不足77%。2017年中国进口大豆9554万吨，仅生产这些大豆就需要新增5亿亩土地，在国内向土地大量要蛋白已不现实，向海洋要蛋白质却是很好的出路。因此海洋牧场建设被提上了日程，农业部计划到2035年推动建设国家级海洋牧场示范区350个。
1.1.2 环保推动
近些年，我国近岸水体污染和富营养化日趋严重，海洋工程建设等造成海底荒漠化，渔业资源生物生存环境恶化。目前国家不再以牺牲环境换取经济增长，而靠科技和效率的提升；随着环保治理的推动，开始修复水域生态环境、大规模治理沿海众多散乱鱼排，传统水产养殖面积必将会大幅缩减；而人民群众对海产品的需求却日益增加，因此我国对高产出的现代化海洋牧场需求迫切。海洋牧场不但有助于大幅减少传统海洋养殖对环境的污染，而且与海洋生态修复的结合可解决该类项目的低经济性产出痛点，是实现“产业生态化，生态产业化”的有效手段。
1.1.3 产业转型升级
国家相关部门制定2035年全面实现海洋渔业现代化的规划，其中陆基现代化育苗工厂、循环水养殖车间、大型智能网箱、养殖工船等是腾笼换鸟的有效载体，更是促进渔业现代化的有效手段。在新的理念、技术助力下，通过现代海水养殖、水产品加工与流通等产业要素的有机融合，可促进产业转型升级，带动产业新一轮的发展；通过现代海洋牧场建设，发展以休闲垂钓、潜水观光、海上运动、海底探险、渔文化体验为载体的休闲渔业，促进第一产业和第三产业的有效融合。
基于以上背景可以判断，我国未来对现代化海洋牧场的需要强烈，将会出现爆发式增长。
1.2 我国海洋牧场的前景分析
2021年我国渔业经济总产值为29689.73亿元，其中仅渔业工业和建筑业产值就达6155.16亿元，2021年渔业经济总产值比2020年（27543.47亿元）增加了2146.26亿，而2021年我国疏浚工程产值规模远不足1000亿（2021年中国疏浚行业主要工程单位总营业额约530.75亿元，同比增长12.3%），我国渔业经济每年的增量约为我国疏浚工程每年总量的2倍以上，对于世界最大疏浚公司—中国交建而言，渔业产业机会巨大，而其重要的切入点就是海洋牧场。海洋牧场是一个新兴朝阳产业，是利国利民符合国家重大发展战略的产业，前景广阔、恰逢其时。中国交建十分看好该行业的发展前景，中国交建王海怀总裁提出“要加快海洋牧场领域前瞻布局，勇当建设海洋强国‘排头兵’”，目前中国交建已成功完成中国首个深远海牧场“深蓝1号”的安装施工，“深蓝2号”智能化养殖网箱的设计，承接了国家科技部蓝色粮仓重点课题，承担“宁德1号”养殖网箱EPC总包、“长海1号”养殖工船建造等一系列项目。
从我国海洋产业整体来进行分析。2021年， 我国主要海洋产业增加值34050亿元，其中滨海旅游业占比44.9%，海洋交通运输业占比21.9%，海洋渔业占比15.6%，海洋油气业占比4.7%，海洋工程建筑业占比4.2%，海洋船舶工业占比3.7%，滨海旅游业和海洋渔业合计占比超过海洋产业增加值的60%，而海洋牧场恰好是海洋渔业及滨海旅游业相结合的重要载体，巨大的市场空间和较好的未来前景，受到了国内众多企业的青睐。此外，海洋产业中的海洋交通运输业、海洋油气、海洋工程建筑业、海洋船舶工业这四个行业都有相关大型央企在深耕和形成绝对优势（海洋工程建筑业的领军企业无疑是中国交建），行业格局基本已形成，而占海洋产业经济最大比重的滨海旅游业及第三的海洋渔业，目前还未有行业寡头出现，为各类企业特别是以中国交建为代表的大型央企等介入以上行业提供了广阔的空间。目前除了传统渔业企业之外，海工、船舶、基建、电商、地产、新能源、矿产资源等行业的企业纷纷涌入海洋牧场领域，随着海洋牧场业务的进一步发展，大浪淘沙后，将逐步涌现出一批龙头企业。
图 2 2021年我国海洋产业增加值
目前我国海洋牧场的主要载体包括了近岸的HDPE网箱、人工渔礁、大型智能网箱、大围网、养殖工船等以及陆地配套的工厂化循环水。其中HDPE网箱整体投入成本较低，比较适合小的渔业公司和渔户用于养殖，并且适合在台风少且没有冰期的区域，一旦台风较强且频繁或是遭遇浮冰，HDPE网箱很容易被摧毁。而人工渔礁类海洋牧场多为增殖性质，难以捕捞，比较适合公益性或者北方海珍品养殖，或者配合垂钓平台进行南北方休闲垂钓。从将来产业化趋势看，大型智能网箱、围栏式海洋牧场、养殖工船等与陆地工厂化循环水陆海统筹、南北联动的模式是最佳的，因此本文仅重点介绍大型智能网箱、围栏式海洋牧场、养殖工船三种载体。这三种载体对不同鱼种及区域各有优劣，但又可在特定鱼种及区域中进行有效结合，如养殖工船可作为大型智能网箱综合运输及补给设施，大型智能网箱、围栏式海洋牧场可有效扩大养殖工船养殖水体。2.1 大型智能网箱
自挪威SalMar公司投资建造并已投产使用大型半潜式养殖网箱“Ocean Farm”后，国内的大型智能网箱如雨后春笋般冒出呈现；如以武船重工为代表的大型全潜式深海智能网箱“深蓝1号”，中集来福士为代表的智能化海洋牧场综合体平台“耕海1号”、智能化坐底式网箱“长鲸一号”以及后续的经海系列，振华重工为代表的深远海鲍鱼养殖平台“振鲍1号”、黄鱼养殖网箱“振渔1号”，中科院广州能源研究所为代表的半潜式波浪能养殖网箱“澎湖号”、“闽投1号”、“普盛1号”，中国水产科学院南海所、天津德赛研发的“德海1号”，中国交建为代表的智能深远海网箱“深蓝2号”、“宁德1号”。其中，中国交建自主研发建造的“宁德1号”网箱是国内首个超大型全潜式海上智慧平台，拥有6项国家专利，是目前国内较大的深远海养殖装备，受到了地方政府及媒体的高度关注。表 1 国内部分大型智能网箱
目前绝大多数大型智能网箱日常运营离不开交通运输船、养殖工船等外部支持，且需要有配套陆基进行支持，如何最大限度提高大型智能网箱依靠自身系统和装备实现相当时长的自持化管理能力，应是当下和未来要解决的主要技术问题之一；在网箱配套设备设施方面还有较大的提升空间，存在网衣易受损、饵料投喂困难、无有效规避病害措施等技术难题需要进一步解决；大型网箱养殖规模大且集中，需集合科研院所、育苗育种、饲料、海洋装备、市场营销等多方资源进行配套才能有效保障产业链运转。大型智能网箱造价较高，一次性投入资金体量大，传统养殖企业较难承受，目前随着技术不断地发展和网箱的规模化生产，大型智能网箱的造价有望得到降低。此外，随着大型企业集团的介入以及融资渠道的多元化，大型智能网箱有望迎来更快的发展。2.2 养殖工船
我国科学家在上世纪70年代末提出了建造海洋工船的设想，在2012年中国南方智库论坛上麦康森院士指出养殖工船“养殖集海上养殖、渔船补给、渔获物处理、船上加工为一体，是面向深海的游弋式渔业平台”，麦院士认为从养殖角度比远洋捕捞产量高、油耗低、单位人力鱼产量高、外交成本低，其有助于领海主权实质性占有。国外，法国和挪威合建了一艘长270米、总排水量10万m³的养鱼工船，年产鲑鱼3千吨；欧洲渔业委员会已建造一艘半潜式海洋渔业资源增殖船，船长189m、宽56m，整船犹如育苗场，从亲鱼暂养、繁殖到幼鱼饲养、放流都在工船上进行；西班牙养鱼工船兼孵化养殖双重功能，船体结构为双甲板，已获专利；2017年挪威船王进行散货船改装养鱼工船研发，利用10年左右船龄散货船改装，其已完成2艘8万吨级养殖工船建造，目前已投入三文鱼养殖运营；日本长崎县养鱼工船“蓝海号”，排水量4.7万吨、长110米、宽32米，在30-40米水深处运营。2017年我国第一艘养殖工船“鲁岚渔养61699号”，由中国海洋大学和中国水产科学院渔业机械仪器研究所设计，用于黄海冷水团养殖鱼苗培育和养殖场看护；2020年10月海南民德海洋的“民德号”养殖工船交船，总养殖水体量约6200立方米；2020年11月，山东青岛国信的“国信101号”养殖工船中试船下水，总吨位约3000吨、排水量约6800吨。2022年5月“国信1号”建成运营，该船是全球首艘10万吨级智慧渔业大型养殖工船，船长249.9米，排水量达13万吨，全船共有15个养殖舱，近9万m³，年产高品质大黄鱼3700吨。目前国内青岛国信集团正在建造“国信1号”迭代升级的姊妹船2-1号、2-2号，预计于2024年底前交付使用，30万吨超大型“国信3号”已启动功能论证和总体设计。九洲控股集团计划首期投资8.3亿元，建造1艘8万方水体自然交换养殖工船和1艘12万方开式可控循环式养殖工船。大百汇实业集团有限公司也委托中国船舶下属中船黄埔文冲船舶有限公司建造4艘深远海大型智能养殖工船。养殖工船目前是国内日常运营的活鱼运输船的智能加大升级版，可有效解决长期困扰传统开放式养殖“听天由命”痛点，既可有效避免鱼病害、台风等灾害，又能解决网衣损坏、饵料补给困难等问题。其更适合在深远海区域使用，特别是适合洄游性鱼类养殖。在上述优点之外，养殖工船的改造和新建在全球范围内仍属创新设计，且需要将海洋装备技术与鱼生物特性相结合，在技术改造上稍有考虑不周将导致一系列的问题；另外其也面临国内海事手续办理难度大、水体交换较小且能耗高等问题需要解决。
表 2 国内部分养殖工船
2.3 围栏式海洋牧场
浙江、山东地区有多处围栏式海洋牧场，其中有代表性的是山东明波的钢桩大围网和浙江温州白龙屿的栅栏式堤坝围网。山东明波水产的钢桩大围网周长400米、养殖水体16万立方米， 由双层超高分子网衣组成环形养殖单元，围网配套有大型气动投喂装备、活鱼转运装备等设备，同时配备2个大型多功能平台、6个小型平台。温州白龙屿海洋牧场是在白龙屿和鹿西岛之间建设东、西两条栅栏式堤坝，并在堤坝两侧桩与桩之间安装铜合金生态保护网，形成一个海域面积达650亩、养殖水体达245万立方水体的纯天然生态海洋牧场，以养殖生态大黄鱼为主及其它高品质海产品。围栏式海洋牧场的特点是水的通透性强、养殖区域水体大、养殖密度低、无底网、天然饵料丰富、不投或少投饵料，使得海洋生态、海洋环境得到有效保护。其相比大型智能网箱、养殖工船，可以更有效结合海上观光、休闲垂钓、餐饮娱乐、渔业科普等休闲渔业，带来更多附加价值。适宜水深较浅的海域，如果海域水深过深，围栏式海洋牧场的建造成本将大幅提高。另外，不是所有的地区都允许采取打桩围海的模式进行海洋牧场开发。3.1海洋牧场的抗风浪能力
我国深远海海域具有全开放、多季风、多台风等较为显著的特点，所以欲在深远海实现稳定养殖就必须解决其抗风浪问题，而提高其抗风浪能力往往会对海洋牧场的整体造价和实施难度有较大影响。对于海洋牧场的抗风浪手段，当下普遍使用的大型抓力锚、吸力锚、定位桩等轻型化牧场定位设备，目前普遍存在施工难度大、成本高、可靠性参差不齐等问题。对于不同类型的海洋牧场：围栏式牧场可以通过加强围栏自身结构强度提高抗风浪能力；对于大型智能网箱，浮式网箱依靠锚泊系统抗风浪，全潜式网箱长居水面下主动躲避风浪，半潜式网箱可在风浪较大时调节压载水下沉躲避风浪等；养殖工船则可通过天气预报航离主动避风浪；此外，中交集团首席科学家林鸣院士及其团队还提出了一种离岸隔离的防御理念，研发了一种通过建设海上防护基础设施隔断灾害性海况的技术。
3.2海洋牧场材料
提高网衣材料性能和防止海洋牧场金属材料腐蚀是需要解决的主要问题。目前，海洋牧场使用的网衣主要为金属网和高分子网，如何实现防止海生物附着、鱼苗逃逸、鲨鱼破坏，减小涌浪作用下摆荡及提升经济性，是今后对网衣材料及网衣安装结构要解决的主要技术问题。由于深远海牧场运维的特殊性，多数情况下牧场装备无法实现定期上坞检修和海上原地表面涂装处理，因而材料防腐、特别是主体结构材料的防腐必须具备超长时效（甚至要高达20年）；现行的长时效金属材料表面处理工艺（如表面3PE、敷塑 处理等），其成本偏高且都难以施工，因而解决材料长效防腐是今后海洋牧场发展要解决的主要技术问题之一。
3.3海洋牧场的经济性
现阶段，绝大多数海洋牧场装备及设施的设计与建造均大量借鉴了海洋平台及航行船舶的相关技术和工艺，造价较高，据统计650元/立方养殖水体已经算是很低；按目前我国海洋牧场通常养殖的经济鱼类，基本无法在3年内收回成本，就其经济可行性而言，目前还不能适合我国沿海养殖户多而分散、各自体量小的国情，无法充分调动养殖业界的投入热情。因而，如何最大程度降低装备成本、提高其经济可行性应是今后海洋牧场发展需要解决的主要技术问题之一。除了在不断地降低海洋牧场建造成本以及通过优选高附加值养殖品种提高海洋牧场经济可行性等方法之外，林鸣院士认为采取工业化思想的大规模深远海养殖基地的模式可以带来效益质的飞跃，通过海上防护基础设施围成10~20平方千米的遮蔽水域，形成一个大规模深远海养殖基地，投资大，收益高，见效快，为海洋牧场经济可行性上提供了一个新的解决方案。
3.4防止产生新的环境污染
深远海养殖固然可有效减少近海海洋污染，但随着规模不断扩大，其是否会对更大的开放海域产生新的污染，是今后海洋牧场发展过程中亟待研究的课题之一。由于现代海洋牧场的养殖水体远大于传统养殖，大群体、高密度养殖不但加大了养殖粪便和饲料残饵污染的可能性，也容易发生疫情传染，一旦爆发，损失将是天文数字。为避免新的环境污染，水质管控处理设备尤为关键，一方面要考虑提供适合鱼体生长的最佳水质环境，另一方面也要考虑牧场水体交换过程中最大限度减少对周围开放海域的污染影响。此外，开发低噪音、轻污染、高效小型化能源及动力装备在防控新的环境污染方面也十分必要。海洋牧场的探索和实践是一个系统性工程，对参与企业的技术知识储备、人才储备和资源掌控能力要求较高，要求参与企业既需精通海洋装备设施、又需熟悉海洋生物学、还需充分结合养殖实践和不同海域现状，并在以上基础上综合育苗育种、饲料、鱼品深加工、产品营销等产业链条中多种要素，一个环节出现问题就可能导致“通盘皆失”。因此，参与该行业的大型企业集团携手科研院所、行业内专业企业共同构建结构合理、协同发展、效益提升的完整产业链是十分必要的。同时，要积极落实人才强企战略，打造专业部门和机构，形成专业相对齐备的人才团队，培养跨专业复合型海洋人才，并建立人才激励机制，激发各类人才的积极性。基于国家环保要求、渔业资源枯竭、海洋产业升级、国民消费升级等多方面的迫切需求，海洋牧场未来前景可期。中国交建积极响应国家海洋战略、环保要求， 抢抓机遇，大力参与海洋牧场产业集群开发，致力于构建“海洋生态修复+海洋牧场+产业开发”的高质量、可持续发展生态圈，争做国家海洋战略的重要实践者和推动者，积极为国家海洋生态环保治理及海洋产业升级贡献中交思路。* 由“海域海岛环境科技研究院” 编辑与整理。文章用于学习与交流，版权归原作者所有，如有侵权联系删除。
