我心中的海洋牧场
是一个蔚蓝的家园，
一个温馨的港湾，
一个知识的殿堂
杨红生 · 中国科学院海洋研究所研究员
格致论道第84期 | 2022年8月20日 北京
大家好，我是中国科学院海洋研究所的杨红生，非常高兴有这样的机会来给大家介绍《海洋牧场的前世今生》。
大家都熟悉草原的牧场，一眼就能看到绿油油的草，上面有牛羊、有毡房、有炊烟。但是我们海洋牧场比较不一样，它看不见、摸不着，因为它在水下面。但是无论是草原牧场还是海洋牧场，都有共同的目标，就是提供食物。
▲左：采集-种植
中：狩猎-畜牧
右：捕捞-现代化捕捞
民以食为天，我们的食物从何而来呢？在人类数百万年进化过程中，从最早的采集、狩猎和捕鱼，一直到大概1万年之前进入了真正的传统农业。所谓的大农业观、大食物观，都能充分体现在农作物、畜牧业和水产业上。
但是，现在人类摄食的所有鱼类动物中，有9030万吨是捕捞的，8750万吨是养殖的，所以目前捕捞还是高于养殖。全世界目前水产品人均占有量是每年28公斤，而我们中国非常厉害，是每年47公斤。有这么一句话：在餐桌上有三条鱼，就有两条鱼是我们中国人养的。我们非常自豪，因为我们是世界上唯一一个水产养殖产量高于捕捞的国家，这一点要归功于我们历代的科学工作者。
事实上，很多科技进步都是双刃剑。一方面是有利于人类的发展，另一方面可能对自然造成破坏。目前看来，以拖网为代表的现代化捕捞工具对海洋生态系统造成很大的影响。不光是拖网捕鱼，还包括毒鱼、电鱼等，这些对水体生物的毁灭是灾害性，影响是非常大的。而拖网还有一个重大的影响——它在水底拖，会把底部的栖息地给拖坏了，影响生物的繁殖和生存。
因为科技的进步，大概占1.7%的巨型渔船捕获了鱼类的60%。为什么这些渔船捕得这么好呢？主要由于有卫星进行导航，有大数据分析鱼群在哪里，还可以跟踪定位到它在什么场所，再进行拖网。所以这种捕捞的效果非常明显，但对鱼类的损害也是非常大的。自上世纪以来，全世界四分之一的渔业已经开始崩溃了，特别是90%的大型鱼类已经绝迹了。这种竭泽而渔、杀鸡取卵的办法是不可取的。
举个例子，大家知道加拿大是一个海岸线很长，资源也很丰富的国家。但在1992年，加拿大纽芬兰岛的渔民们在整个渔季没捕到一条鳕鱼，鳕鱼本来是他们主要的产品，但是渔季没有了，这对当地的经济、居民的生活产生一系列的影响。
那我们国家的渔业资源是多少呢？我们统计评估过，大概渔业资源量是1600万吨。那我们能捕的有多少呢？是800-900万吨。但是我们每年的捕捞都要超过1000万吨，特别是2015年达到最高值1310万吨。
所以现在有了伏季休鱼。黄渤海从5月1号开始到8月1号，南海和东海从5月1号到8月16号都要进行伏季休鱼，期间禁止捕捞。这样才可以让我们近海的鱼类有延续生息的可能。
我们还要看到另外一个方面：海洋渔业资源的衰退，代表生态系统也确实退化了。这里面一个金字塔结构，最底层是浮游植物，再往上依次是浮游动物、摄食浮游动物的无脊椎动物和鱼类，再往上可能是肉食性鱼类、鲸豚类等大型动物，再往上是人类。我们现在把那些比较大的摄食浮游动物的鱼类消灭殆尽以后，海洋的食物链会扁平化。但是，大家知道陆源的污染正在增加，海洋中营养物质的存量还是很多的。万物生长靠太阳，有了阳光和营养盐，就会有赤潮和绿潮，以及水母、海星和蛇尾的暴发。
有一个笑话，青岛的夏天可以去看什么呢？我们可以看到草原。每年的七八月份都会出现类似的问题，在青岛沿岸，大量的浒苔、也就是绿潮暴发了。而且浒苔的次生效应非常大，如果烂在水里是很臭的，所以这是亟待解决的一个大的问题。
胶州湾是青岛的母亲湾，但是这几年连续出现海星的爆发，每一个海星每天的摄食量是10到15个菲律宾蛤仔。大家知道菲律宾蛤仔俗名叫什么吗？叫蛤蜊。到青岛要喝啤酒、吃蛤蜊，青岛的红岛蛤蜊非常有名，但是现在损失惨重。
那今年（2022年）更特殊了，不光有海星了，又出现一个叫白泥蚂的东西。大家一听以为是白蚂蚁，事实上它是一种海洋的小型敌害，号称“海底的蝗虫”。它的摄食量也很大，这么小的个体每天能够吃3个小的蛤蜊苗，给生态系统造成巨大的影响。
这些影响都让我们要重新思考一个问题：我们怎么样来保护和持续利用海洋渔业资源？这个问题是很沉重的，但是我们必须要加以解决。
生态系统优先是唯一的办法
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我出生在安徽皖西大别山的北麓，小时候吃了很多的红薯，红薯救了我的命。当年我是无可奈何要吃红薯，就特别想吃鱼，更希望我们整个村里人都能吃到鱼。
1982年我考上了大学，而且是第一批录取，我义不容辞地报了华中农业大学，报专业的时候就想，一定要报水产专业。我的人生就开始了从淮河到长江的历程，我在武汉待了7年。毕业后我又到了河南新乡，到了黄河，待了将近有7年的时间。然后我又到了青岛读博士，最后留下来在青岛工作。
我的第一个研究对象是团头鲂，就是“常饮长沙水，又食武昌鱼”的武昌鱼。直到现在，华中农业大学还有一个团队在研究团头鲂，正在做无肌间刺的团头鲂的选育工作，已经取得很好的结果。接下来我研究的是非常特殊的一种动物，叫大鲵，也叫娃娃鱼，以它做了3年的硕士论文研究。我到青岛读博士主要是研究对虾的养殖。在1990年，开始出现了对虾大规模死亡，正好这时候我来读博士，所以我的任务就是要解决对虾的大批死亡问题，但到现在我也没完全解决，难度非常大。
而更让我震撼的是什么呢？在1997年，我们养殖的本地种栉孔扇贝，出现了一周内甚至是三五天内整个一大片海域内的扇贝全部死亡的情况。那时我的心情非常沉重，必须考虑到怎么能解决它的死亡问题。无论是病害、还是环境，还是种质，都有很多问题。但我认为唯一的办法，就是要从生态系统来加以解决，所以我们必须要转换到建设海洋牧场这样的理念。
首先，我们要分清楚海水养殖和海洋牧场。海水养殖是在一个固定的、封闭的区域内投放苗种，再投饵、施肥或者用药等，然后获取水产品的一个过程，强调的是经济效益。我们目前做的工作有池塘养殖、围堰养殖、工厂化养殖、网箱养殖，还有现在最时髦的养殖工船。每艘工船都很大，可以达到10万-20万立方米，每年可以产出3500吨以上。也就是说，一艘工船能够抵上一个查干湖的产量，它的生产能力是非常强的。
那海洋牧场干什么呢？它要坚持利用自然的生产力，不投饵、不施肥、不用药，实现环境保护、资源养护和渔业持续产出，更看重的是生态、社会和经济效益。大家注意，我把生态放在第一位，其次是社会效益，然后是经济效益。因为自然界的生产力并不是非常高的，不可能获得足够量的水产品，所以我们还必须考虑牧场跟养殖的互动。
海洋牧场如何建设
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怎么建成一个生态优先的海洋牧场呢？这不仅是一个重要的研究课题，也是一个重要的发展目标。我们要在海里面建设绿水青山，然后再变成金山银山。
从这张图大家可以看到，我把它分了ABCD四个区域。第一个区域是海岸线上，我们要在这里种南红北柳。
▲上：红树林、海马齿
下：柽柳、碱蓬
什么叫南红北柳呢？就是南方要种红树林，北方要种柽柳，这是一个基本的概念。实际上还有很多的耐盐植物可以加以种植，比如北方的碱蓬。大家看到过红海滩没有，里面有火红的碱蓬草。红滩静泊新港，非常漂亮。南方可以种植海马齿，跟我们家小时候吃的那种马齿苋是一样的，但是它是耐盐的，可以在水里建设很多漂亮的绿岛。利用这些耐盐植物，还可以控制或者消减陆源的污染。
第二个区域叫海底森林，一般来说是6米以浅的区域。6米以浅是什么区域呢？是滨海湿地，这是联合国《国际湿地公约》中的规定。这里是“生物超市”，有多样性丰富的各种生物，而且生产力也非常高。
▲上：海草床
下：荣成天鹅湖海草床修复前后
在2003年，我去澳大利亚做一次访问。在研究所里，我发现有一个团队每天是早出晚归，早上背着照相机和各种监测装备出去，晚上回来整理数据。因为好奇，我就走进了资料室，发现他们在做海草资源的调查。这个团队对他们国家的每一个海湾的海草资源都进行了详细的调查，包括其密度、高度，有照片和实物资料，做得非常详细。
但等我回到我们国家，发现我们的海草床有80%已经消失了。从那时候开始，我就决定一定要做海草。陆地上有了草才是牧场，海洋也一样，如果没有草那就是死海。
通过几年努力，确实取得很好的效果。一个天鹅湖里边，海草面积增加了30%，生物量增加了70%。说明通过这种方式是可以恢复海洋资源的。
第三个区域“筑巢引凤”就比较复杂一点。这里水深变化也很大，而且我要针对不同的场景、不同的生物来构建不同的人工鱼礁。有为了增殖藻类的、有为了增殖海参的、有为了吸引鱼的，还有用来垂钓的，所以要用不同的方式。
▲左：牡蛎壳海珍礁
右：集渔礁
这张照片可以反映我们团队做的工作。一个是牡蛎礁，将大量的牡蛎形成礁体。而且牡蛎固碳能力强大，而且终身能够保存，把这种碳汇放到海底去，也可以为双碳做贡献。同时，我们再构建一些集渔礁，让鱼虾贝藻都上来。首先上来的有两种，一个是藻类，一个是牡蛎。
我们先看牡蛎礁，在渤海湾里边先附着上去的都是牡蛎。牡蛎起到什么样作用呢？能够过滤水中的浮游生物和细菌，产生很大的生物量。这些生物可以被脉红螺吃掉——脉红螺特别喜欢吃牡蛎，所以它叫牡蛎钻。牡蛎钻摄食的残饵和产生的粪便又被海参吃掉了。
海参是一种摄食碎屑和沉积物的动物，在海洋牧场是清道夫一样的角色，起到非常重要的生态作用。为了把海洋牧场做好，我们必须要保证海参能在海洋牧场里边自由自在生活、生存，而且能够繁衍，这是我们团队一个重要的任务。
海参是非常特殊的棘皮动物。在日常生活中，我们开玩笑的时候会说：“你怎么动作这么慢，像蜗牛一样。”其实海参比蜗牛还慢，蜗牛每天可以爬80米，海参每天只能爬50米。海参还有一个特殊的习性，它会夏眠。一到高温期，它就要夏眠，时间长达100天，这时候它的生长是停止的，甚至把自己体重降了50%用于存活。同时它还有再生的能力，在遇到环境不适情况下，可以把肠道全部吐出来，但是不出三周又全部长好，功能恢复，所以它非常强大。
近年来的高温低氧环境，对我们海洋牧场影响很大，而酸化可能是一个长期的影响。海参喜欢低温，它的最适温度是16度，夏眠的温度是23度以上，而它能忍受的最高温度是32度。32度以上海参就开始死亡，到34度全部死亡。所以前几年我们的海参损失非常惨重，特别是2015年损失了80%。
我到一线去的时候，那些渔民跟我介绍情况，问我们该怎么办。我提了些建议，但实际上为时已晚，已经不好办了。今年又是同样的情况，持续的高温。我刚刚从一线回来，我们调研结果是这样的：山东某些区域海参的死亡率是50%以上，河北大概30%以上，辽宁是20%以上。很明显整个产量就下降了，意味着它的价格要提升了。
为了这个问题，我们团队经过12年的努力，选出了一个耐高温的海参新品种。这是我们国家第一个耐高温的新品种，叫东科1号。它的特点有三个，第一个是提高了夏眠的温度，正常海参的夏眠温度是23度，新品种到25度才夏眠。同时它的生长速度也提高了20%，夏眠过程的成活率也提高10%以上。
今年我在调研过程中发现，某些区域的水温高达了32.5度，但是我们的新品种东科1号依然生活得很好，这一点我感到非常欣慰。育种很难，种业是农业的基石，是农业的芯片，没有好的种很难解决农业问题，但有了好的种并不能解决全部问题，还需要良境、良技、良法来配套，才能做得更好。
第四个区域叫海上龙宫，一般来说是20米以深的区域。龙宫主要有两种：第一种是海上面的龙宫，主要做一些大型的网箱或工船来养殖苗种；在水下也有我们的龙宫，是真正的海底龙宫，主要做的是洄游鱼类的通道。这些洄游鱼类能在这里进行繁衍生息，停下来觅饵、摄食等等，有了苗种，可以为下一步的养殖提供好的基础。
这就是我找的两个海洋牧场修复前后的录像，这一个是北方海域的，主要有了藻类还有鱼类。
这一个是南方的珊瑚礁。原来的珊瑚礁和现在的珊瑚礁对比，变化是非常大的。为什么我们能做这么好呢？我们坚持了三个“因”。第一个“因”就是因海制宜，不同的海建不同的海洋牧场；第二，要因种而异，不同的种采用不同的繁殖方式来提高它的存活率；第三，因数而为，大数据的驱动是未来创新的重要的动力。
▲左：莱州湾
右：海州湾
海洋牧场建设已经初见成效。首先全国的资源增加了8倍，水质得以改善，过去是二类水或者三类水，现在核心区都是一类水。
渔民收入也增加了，由过去的每人5万到现在17万，收到非常好的回报。
即将到来的海洋牧场3.0
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我刚才讲的都是昨天和今天，下面要讲明天了，海洋牧场3.0时代要到来了。3.0的驱动力有两个：一个是数字化，刚才讲到因数而为；第二就是体系化，有各种的体系，如理论体系、技术体系、装备体系、标准体系，体系再体系叫体系化，用一揽子计划来解决问题。
我们首先回顾一下1.0和2.0。1.0时代，无论是中国还是国外都是通过农牧化加工程化来解决问题，主要有两个抓手，一个是人工鱼礁，一个是增殖放流。那么2.0时代就是生态化加信息化，还增加了休闲渔业的内容。
为什么休闲渔业很重要呢？我们看看美国，美国人口是3亿多一点，其中有几千万人爱好游钓，行业每年的收入高达500亿美元。有一个同学从美国回来对我说，你要赚大钱了，你看你的海洋牧场建那么好，可以发展游钓。我说不行，情况还没有到那么好。他给我举了他邻居的例子。他邻居早晨起来开了4小时的汽车去钓鱼，下午又开4小时回来，虽然没钓着，但是有4次鱼儿上钩了，于是非常高兴。可以看出这是个有巨大潜力的产业。
同时我们对场景也进行了拓展，过去主要强调人工鱼礁，现在我们要做海草床、海藻场、牡蛎礁、珊瑚礁，针对不同的生境来构建不同特色的海洋牧场。
▲国家级海洋牧场示范区布局
那海洋牧场的3.0目标是什么呢？首先是全域性，全域性就是把一个海湾、一片滩涂、一个河口或者一个岛屿当成一个牧场来进行设计。第二，从海洋拓展到淡水。这是一个非常重要的决策，我们在淡水要建淡水生态牧场。所以现在叫水域生态牧场，也就是“海洋牧场+”。同时我们要坚持“三个不”，充分利用自然生产力不投饵、充分利用海区的营养盐不施肥、充分地保护产品的质量和生态系统安全不用药。还要坚持三增：增加就业机会、增加渔民的收入、增加固碳能力。
联合国可持续发展的17个目标中，有3个目标是我们牧场可以应对的，分别是无贫穷、健康和水下生物。
为什么要强调增加就业机会呢？因为现在的90后或者00后不愿从事这样的工作，都是50多岁的人去干这样的活儿，那之后怎么办呢？所以我们必须用高技术来武装海洋牧场建设，00后及以后的年轻人才能加入我们的行列。
“海洋牧场+”的概念是一个宏伟的目标。大家看到包括了4个场区，有淡水牧场、滩涂生态牧场、浅海生态牧场，还有深远海的智慧养殖渔场。有3个是不需要投饵的，有1个是需要投饵的，而且在需要投饵的过程中强调它的承载力评估。更重要的是解决它的融合问题，包括风电、光伏、波浪能发电。有了电什么都能干，所以这个非常重要。
▲左：高精度定位与监测
中：量化牧场水域生物承载力
右：浮标、潜标构建资源环境监测系统
在精准方面，我们强调的是精准定位、精准评价、精准预报、精准采捕和精准施策。同时，我们要评估它的承载力，评估海区有多少的生物可以繁衍生息，是多了还是少了，需要采捕还是补充。所以下面要做的工作是精准采捕。
过去鱼抓过来了，需要称将鱼称重和测量长度。今后不需要了，因为在屏幕上就知道它是什么鱼，而且可以知道它的体重和体长，准确率高达95%。
我们还要解决海参的采捕问题。20米水深的区域，人要下去压力是很大的，对身体伤害也很严重，还可能会导致减压病，甚至有生命危险。所以我们必须突破无人操作，用机械化加自动化，才有可能做得更好。
▲海洋牧场智能管控系统
那么在智能方面，我们强调海上装备的智能化，同时要建立信息化的平台。大家看到这个系统的数据是非常全面的，无论是旅游的人次，进来的船舶数量，我们的视频监控都能看见。除此之外，气象、水文、水质、海流的数据我们都有，可以实现立体的透视和无人的作业，当然这是个长期目标，首先要做到的是少人化的作业。
那么在融合方面，大概有三种融合。第一种叫景观融合，我们希望将来打造的海洋牧场是可以沿岸观光的。岛上可以观鸟，水上可以观鲸、观海豚，潜水可以观鱼。这些已经做得非常好，特别是南方的这些海域。
第二种是资源融合，风能、光能、波浪能，还有我们的文化都是资源，当然还有生物资源，这些资源需要融合在一起，拓展新的空间。
再一个就是产业融合，北方因为有海参这样一个特殊的种类，可以一产带二产带三产，但南方没有海参，所以是三产带一产带二产，因为南方的旅游做得很好。
我们的团队有两个梦，一个是健康梦，一个是蔚蓝梦。健康梦就是发展以海参为主线的产业链，助力我们国人的健康，蔚蓝梦是以海洋牧场这个巨大的场景，让海更清洁、资源更丰富。