1.1 我國海洋牧場背景分析
傳統(tǒng)的漁業(yè)生產方式較為粗放，使海域生態(tài)受損、環(huán)境惡化、資源衰退， 其產量遇到瓶頸且無法滿足國內消費升級的需求，急需能夠在保護生態(tài)、涵養(yǎng)資源的同時，持續(xù)健康發(fā)展海洋漁業(yè)。因此在 糧食安全、環(huán)保要求、產業(yè)轉型升級需要 等多重因素的推動下，現(xiàn)代海洋牧場的建設應運而生。
1.1.1 糧食安全
2002年至今，我國糧食進口增加了約780%，自給率不足77%。2017年中國進口大豆9554萬噸，僅生產這些大豆就需要新增5億畝土地，在國內向土地大量要蛋白已不現(xiàn)實，向海洋要蛋白質卻是很好的出路。因此海洋牧場建設被提上了日程，農業(yè)部計劃到2035年推動建設國家級海洋牧場示范區(qū)350個。
1.1.2 環(huán)保推動
近些年，我國近岸水體污染和富營養(yǎng)化日趨嚴重，海洋工程建設等造成海底荒漠化，漁業(yè)資源生物生存環(huán)境惡化。 目前國家不再以犧牲環(huán)境換取經濟增長，而靠科技和效率的提升;隨著環(huán)保治理的推動，開始修復水域生態(tài)環(huán)境、大規(guī)模治理沿海眾多散亂魚排，傳統(tǒng)水產養(yǎng)殖面積必將會大幅縮減;而人民群眾對海產品的需求卻日益增加，因此我國對高產出的現(xiàn)代化海洋牧場需求迫切。海洋牧場不但有助于大幅減少傳統(tǒng)海洋養(yǎng)殖對環(huán)境的污染，而且與海洋生態(tài)修復的結合可解決該類項目的低經濟性產出痛點，是實現(xiàn) “產業(yè)生態(tài)化，生態(tài)產業(yè)化” 的有效手段。
1.1.3 產業(yè)轉型升級
國家相關部門制定2035年全面實現(xiàn)海洋漁業(yè)現(xiàn)代化的規(guī)劃，其中陸基現(xiàn)代化育苗工廠、循環(huán)水養(yǎng)殖車間、大型智能網箱、養(yǎng)殖工船等是騰籠換鳥的有效載體，更是促進漁業(yè)現(xiàn)代化的有效手段。在新的理念、技術助力下，通過現(xiàn)代海水養(yǎng)殖、水產品加工與流通等產業(yè)要素的有機融合，可促進產業(yè)轉型升級，帶動產業(yè)新一輪的發(fā)展;通過現(xiàn)代海洋牧場建設，發(fā)展以休閑垂釣、潛水觀光、海上運動、海底探險、漁文化體驗為載體的休閑漁業(yè)，促進第一產業(yè)和第三產業(yè)的有效融合。
基于以上背景可以判斷，我國未來對現(xiàn)代化海洋牧場的需要強烈，將會出現(xiàn)爆發(fā)式增長。
1.2 我國海洋牧場的前景分析
2021年我國漁業(yè)經濟總產值為29689.73億元，其中僅漁業(yè)工業(yè)和建筑業(yè)產值就達6155.16億元，2021年漁業(yè)經濟總產值比2020年(27543.47億元)增加了2146.26億， 而2021年我國疏浚工程產值規(guī)模遠不足1000億(2021年中國疏浚行業(yè)主要工程單位總營業(yè)額約530.75億元，同比增長12.3%)，我國漁業(yè)經濟每年的增量約為我國疏浚工程每年總量的2倍以上，對于世界最大疏浚公司—中國交建而言，漁業(yè)產業(yè)機會巨大，而其重要的切入點就是海洋牧場。海洋牧場是一個新興朝陽產業(yè)，是利國利民符合國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的產業(yè)，前景廣闊、恰逢其時。 中國交建十分看好該行業(yè)的發(fā)展前景，中國交建王海懷總裁提出“要加快海洋牧場領域前瞻布局，勇當建設海洋強國‘排頭兵’”，目前中國交建已成功完成中國首個深遠海牧場“深藍1號”的安裝施工，“深藍2號”智能化養(yǎng)殖網箱的設計，承接了國家科技部藍色糧倉重點課題，承擔“寧德1號”養(yǎng)殖網箱EPC總包、“長海1號”養(yǎng)殖工船建造等一系列項目。
圖 1 近10年我國漁業(yè)經濟總產值走勢圖
從我國海洋產業(yè)整體來進行分析。2021年， 我國主要海洋產業(yè)增加值34050億元，其中濱海旅游業(yè)占比44.9%，海洋交通運輸業(yè)占比21.9%，海洋漁業(yè)占比15.6%，海洋油氣業(yè)占比4.7%，海洋工程建筑業(yè)占比4.2%，海洋船舶工業(yè)占比3.7%，濱海旅游業(yè)和海洋漁業(yè)合計占比超過海洋產業(yè)增加值的60%，而 海洋牧場恰好是海洋漁業(yè)及濱海旅游業(yè)相結合的重要載體， 巨大的市場空間和較好的未來前景，受到了國內眾多企業(yè)的青睞。此外，海洋產業(yè)中的海洋交通運輸業(yè)、海洋油氣、海洋工程建筑業(yè)、海洋船舶工業(yè)這四個行業(yè)都有相關大型央企在深耕和形成絕對優(yōu)勢(海洋工程建筑業(yè)的領軍企業(yè)無疑是中國交建)，行業(yè)格局基本已形成，而占海洋產業(yè)經濟最大比重的濱海旅游業(yè)及第三的海洋漁業(yè)，目前還未有行業(yè)寡頭出現(xiàn)，為各類企業(yè)特別是以中國交建為代表的大型央企等介入以上行業(yè)提供了廣闊的空間。目前除了傳統(tǒng)漁業(yè)企業(yè)之外，海工、船舶、基建、電商、地產、新能源、礦產資源等行業(yè)的企業(yè)紛紛涌入海洋牧場領域，隨著海洋牧場業(yè)務的進一步發(fā)展，大浪淘沙后，將逐步涌現(xiàn)出一批龍頭企業(yè)。
圖 2 2021年我國海洋產業(yè)增加值
2.海洋牧場主要載體及發(fā)展現(xiàn)狀
目前我國海洋牧場的主要載體包括了近岸的HDPE網箱、人工漁礁、大型智能網箱、大圍網、養(yǎng)殖工船等以及陸地配套的工廠化循環(huán)水。 其中HDPE網箱整體投入成本較低，比較適合小的漁業(yè)公司和漁戶用于養(yǎng)殖，并且適合在臺風少且沒有冰期的區(qū)域，一旦臺風較強且頻繁或是遭遇浮冰，HDPE網箱很容易被摧毀。而人工漁礁類海洋牧場多為增殖性質，難以捕撈，比較適合公益性或者北方海珍品養(yǎng)殖，或者配合垂釣平臺進行南北方休閑垂釣。從將來產業(yè)化趨勢看，大型智能網箱、圍欄式海洋牧場、養(yǎng)殖工船等與陸地工廠化循環(huán)水陸海統(tǒng)籌、南北聯(lián)動的模式是最佳的，因此本文僅重點介紹大型智能網箱、圍欄式海洋牧場、養(yǎng)殖工船 三種載體。 這三種載體對不同魚種及區(qū)域各有優(yōu)劣，但又可在特定魚種及區(qū)域中進行有效結合，如養(yǎng)殖工船可作為大型智能網箱綜合運輸及補給設施，大型智能網箱、圍欄式海洋牧場可有效擴大養(yǎng)殖工船養(yǎng)殖水體。
2.1 大型智能網箱
自挪威SalMar公司投資建造并已投產使用大型半潛式養(yǎng)殖網箱“Ocean Farm”后，國內的大型智能網箱如雨后春筍般冒出呈現(xiàn);如以武船重工為代表的大型全潛式深海智能網箱“深藍1號”，中集來福士為代表的智能化海洋牧場綜合體平臺“耕海1號”、智能化坐底式網箱“長鯨一號”以及后續(xù)的經海系列， 振華重工為代表的深遠海鮑魚養(yǎng)殖平臺“振鮑1號”、黃魚養(yǎng)殖網箱“振漁1號”，中科院廣州能源研究所為代表的半潛式波浪能養(yǎng)殖網箱“澎湖號”、“閩投1號”、“普盛1號”，中國水產科學院南海所、天津德賽研發(fā)的“德海1號”，中國交建為代表的智能深遠海網箱“深藍2號”、“寧德1號”。 其中，中國交建自主研發(fā)建造的“寧德1號”網箱是國內首個超大型全潛式海上智慧平臺，擁有6項國家專利，是目前國內較大的深遠海養(yǎng)殖裝備，受到了地方政府及媒體的高度關注。
表 1 國內部分大型智能網箱
目前絕大多數(shù)大型智能網箱日常運營離不開交通運輸船、養(yǎng)殖工船等外部支持，且需要有配套陸基進行支持，如何最大限度提高大型智能網箱依靠自身系統(tǒng)和裝備實現(xiàn)相當時長的自持化管理能力， 應是當下和未來要解決的主要技術問題之一;在網箱配套設備設施方面 還有較大的提升空間，存在網衣易受損、餌料投喂困難、無有效規(guī)避病害措施等技術難題 需要進一步解決;大型網箱養(yǎng)殖規(guī)模大且集中，需集合科研院所、育苗育種、飼料、海洋裝備、市場營銷等多方資源進行配套才能有效保障產業(yè)鏈運轉。 大型智能網箱造價較高，一次性投入資金體量大，傳統(tǒng)養(yǎng)殖企業(yè)較難承受，目前隨著技術不斷地發(fā)展和網箱的規(guī)模化生產，大型智能網箱的造價有望得到降低。此外，隨著大型企業(yè)集團的介入以及融資渠道的多元化，大型智能網箱有望迎來更快的發(fā)展。
2.2 養(yǎng)殖工船
我國科學家在上世紀70年代末提出了建造海洋工船的設想，在2012年中國南方智庫論壇上麥康森院士指出養(yǎng)殖工船“養(yǎng)殖集海上養(yǎng)殖、漁船補給、漁獲物處理、船上加工為一體，是面向深海的游弋式漁業(yè)平臺”， 麥院士認為從養(yǎng)殖角度比遠洋捕撈產量高、油耗低、單位人力魚產量高、外交成本低，其有助于領海主權實質性占有。
國外，法國和挪威合建了一艘長270米、總排水量10萬m³的養(yǎng)魚工船，年產鮭魚3千噸; 歐洲漁業(yè)委員會已建造一艘半潛式海洋漁業(yè)資源增殖船，船長189m、寬56m， 整船猶如育苗場，從親魚暫養(yǎng)、繁殖到幼魚飼養(yǎng)、放流都在工船上進行;西班牙養(yǎng)魚工船兼孵化養(yǎng)殖雙重功能，船體結構為雙甲板， 已獲專利;2017年挪威船王進行散貨船改裝養(yǎng)魚工船研發(fā)， 利用10年左右船齡散貨船改裝，其已完成2艘8萬噸級養(yǎng)殖工船建造，目前已投入三文魚養(yǎng)殖運營;日本長崎縣養(yǎng)魚工船“藍海號”，排水量4.7萬噸、長110米、寬32米，在30-40米水深處運營。 2017年我國第一艘養(yǎng)殖工船“魯嵐?jié)O養(yǎng)61699號”， 由中國海洋大學和中國水產科學院漁業(yè)機械儀器研究所設計，用于黃海冷水團養(yǎng)殖魚苗培育和養(yǎng)殖場看護 ;2020年10月海南民德海洋的“民德號” 養(yǎng)殖工船交船，總養(yǎng)殖水體量約6200立方米; 2020年11月，山東青島國信的“國信101號” 養(yǎng)殖工船中試船下水，總噸位約3000噸、排水量約6800噸。 2022年5月“國信1號” 建成運營，該船是全球首艘10萬噸級智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船，船長249.9米，排水量達13萬噸，全船共有15個養(yǎng)殖艙，近9萬m³，年產高品質大黃魚3700噸 。目前國內青島國信集團正在建造“國信1號”迭代升級的姊妹船2-1號、2-2號，預計于2024年底前交付使用，30萬噸超大型“國信3號”已啟動功能論證和總體設計。九洲控股集團計劃首期投資8.3億元，建造1艘8萬方水體自然交換養(yǎng)殖工船和1艘12萬方開式可控循環(huán)式養(yǎng)殖工船。大百匯實業(yè)集團有限公司也委托中國船舶下屬中船黃埔文沖船舶有限公司建造4艘深遠海大型智能養(yǎng)殖工船。
養(yǎng)殖工船 目前是國內日常運營的活魚運輸船的智能加大升級版 ， 可有效解決長期困擾傳統(tǒng)開放式養(yǎng)殖“聽天由命”痛點， 既可有效避免魚病害、臺風等災害，又能解決網衣?lián)p壞、餌料補給困難等問題。其更適合在深遠海區(qū)域使用，特別是適合洄游性魚類養(yǎng)殖。 在上述優(yōu)點之外，養(yǎng)殖工船的改造和新建在全球范圍內仍屬創(chuàng)新設計，且需要將海洋裝備技術與魚生物特性相結合，在技術改造上稍有考慮不周將導致一系列的問題;另外其也面臨國內海事手續(xù)辦理難度大、水體交換較小且能耗高等問題需要解決。
表 2 國內部分養(yǎng)殖工船
2.3 圍欄式海洋牧場
浙江、山東地區(qū)有多處圍欄式海洋牧場 ，其中有代表性的是山東明波的鋼樁大圍網和浙江溫州白龍嶼的柵欄式堤壩圍網。山東明波水產的鋼樁大圍網周長400米、養(yǎng)殖水體16萬立方米， 由雙層超高分子網衣組成環(huán)形養(yǎng)殖單元，圍網配套有大型氣動投喂裝備、活魚轉運裝備等設備，同時配備2個大型多功能平臺、6個小型平臺。 溫州白龍嶼海洋牧場是在白龍嶼和鹿西島之間建設東、西兩條柵欄式堤壩，并在堤壩兩側樁與樁之間安裝銅合金生態(tài)保護網，形成一個海域面積達650畝、養(yǎng)殖水體達245萬立方水體的純天然生態(tài)海洋牧場， 以養(yǎng)殖生態(tài)大黃魚為主及其它高品質海產品。
圍欄式海洋牧場的特點是水的通透性強、養(yǎng)殖區(qū)域水體大、養(yǎng)殖密度低、無底網、天然餌料豐富、不投或少投餌料，使得海洋生態(tài)、海洋環(huán)境得到有效保護。 其相比大型智能網箱、養(yǎng)殖工船，可以更有效結合海上觀光、休閑垂釣、餐飲娛樂、漁業(yè)科普等休閑漁業(yè)，帶來更多附加價值。 適宜水深較淺的海域，如果海域水深過深，圍欄式海洋牧場的建造成本將大幅提高。另外，不是所有的地區(qū)都允許采取打樁圍海的模式進行海洋牧場開發(fā)。
3.我國海洋牧場發(fā)展 亟待解決之關鍵問題的思考
3.1海洋牧場的抗風浪能力
我國深遠海海域具有全開放、多季風、多臺風等較為顯著的特點， 所以欲在深遠海實現(xiàn)穩(wěn)定養(yǎng)殖就必須解決其抗風浪問題 ，而提高其抗風浪能力往往會對海洋牧場的整體造價和實施難度有較大影響。對于海洋牧場的抗風浪手段，當下普遍使用的大型抓力錨、吸力錨、定位樁等輕型化牧場定位設備，目前普遍存在施工難度大、成本高、可靠性參差不齊等問題。 對于不同類型的海洋牧場：圍欄式牧場可以通過加強圍欄自身結構強度提高抗風浪能力;對于大型智能網箱，浮式網箱依靠錨泊系統(tǒng)抗風浪，全潛式網箱長居水面下主動躲避風浪，半潛式網箱可在風浪較大時調節(jié)壓載水下沉躲避風浪等; 養(yǎng)殖工船則可通過天氣預報航離主動避風浪; 此外，中交集團首席科學家林鳴院士及其團隊還提出了一種離岸隔離的防御理念，研發(fā)了一種通過建設海上防護基礎設施隔斷災害性海況的技術。
3.2海洋牧場材料
提高網衣材料性能和防止海洋牧場金屬材料腐蝕是需要解決的主要問題。 目前，海洋牧場使用的網衣主要為金屬網和高分子網，如何實現(xiàn)防止海生物附著、魚苗逃逸、鯊魚破壞，減小涌浪作用下擺蕩及提升經濟性，是今后對網衣材料及網衣安裝結構要解決的主要技術問題。由于深遠海牧場運維的特殊性，多數(shù)情況下牧場裝備無法實現(xiàn)定期上塢檢修和海上原地表面涂裝處理，因而材料防腐、特別是主體結構材料的防腐必須具備超長時效(甚至要高達20年);現(xiàn)行的長時效金屬材料表面處理工藝(如表面3PE、敷塑 處理等)，其成本偏高且都難以施工，因而解決材料長效防腐是今后海洋牧場發(fā)展要解決的主要技術問題之一。
3.3海洋牧場的經濟性
現(xiàn)階段，絕大多數(shù)海洋牧場裝備及設施的設計與建造均大量借鑒了海洋平臺及航行船舶的相關技術和工藝，造價較高，據(jù)統(tǒng)計650元/立方養(yǎng)殖水體已經算是很低;按目前我國海洋牧場通常養(yǎng)殖的經濟魚類，基本無法在3年內收回成本，就其經濟可行性而言，目前還不能適合我國沿海養(yǎng)殖戶多而分散、各自體量小的國情，無法充分調動養(yǎng)殖業(yè)界的投入熱情。因而，如何最大程度降低裝備成本、提高其經濟可行性應是今后海洋牧場發(fā)展需要解決的主要技術問題之一。 除了在不斷地降低海洋牧場建造成本以及通過優(yōu)選高附加值養(yǎng)殖品種提高海洋牧場經濟可行性等方法之外，林鳴院士認為采取工業(yè)化思想的大規(guī)模深遠海養(yǎng)殖基地的模式可以帶來效益質的飛躍，通過海上防護基礎設施圍成10~20平方千米的遮蔽水域，形成一個大規(guī)模深遠海養(yǎng)殖基地，投資大，收益高，見效快，為海洋牧場經濟可行性上提供了一個新的解決方案。
3.4防止產生新的環(huán)境污染
深遠海養(yǎng)殖固然可有效減少近海海洋污染，但隨著規(guī)模不斷擴大，其是否會對更大的開放海域產生新的污染，是今后海洋牧場發(fā)展過程中亟待研究的課題之一。由于現(xiàn)代海洋牧場的養(yǎng)殖水體遠大于傳統(tǒng)養(yǎng)殖，大群體、高密度養(yǎng)殖不但加大了養(yǎng)殖糞便和飼料殘餌污染的可能性，也容易發(fā)生疫情傳染，一旦爆發(fā)，損失將是天文數(shù)字。為避免新的環(huán)境污染，水質管控處理設備尤為關鍵 ，一方面要考慮提供適 合魚體生長的最佳水質環(huán)境， 另一方面也要考慮牧場水體交換過程中最大限度減少對周圍開放海域的污染影響。 此外，開發(fā)低噪音、輕污染、高效小型化能源及動力裝備在防控新的環(huán)境污染方面也十分必要。
4.結論
海洋牧場的探索和實踐是一個系統(tǒng)性工程，對參與企業(yè)的技術知識儲備、人才儲備和資源掌控能力要求較高，要求參與企業(yè)既需精通海洋裝備設施、又需熟悉海洋生物學、還需充分結合養(yǎng)殖實踐和不同海域現(xiàn)狀，并在以上基礎上綜合育苗育種、飼料、魚品深加工、產品營銷等產業(yè)鏈條中多種要素，一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就可能導致“通盤皆失”。因此，參與該行業(yè)的大型企業(yè)集團攜手科研院所、行業(yè)內專業(yè)企業(yè)共同構建結構合理、協(xié)同發(fā)展、效益提升的完整產業(yè)鏈是十分必要的。同時，要積極落實人才強企戰(zhàn)略，打造專業(yè)部門和機構，形成專業(yè)相對齊備的人才團隊，培養(yǎng)跨專業(yè)復合型海洋人才，并建立人才激勵機制，激發(fā)各類人才的積極性。
基于國家環(huán)保要求、漁業(yè)資源枯竭、海洋產業(yè)升級、國民消費升級等多方面的迫切需求，海洋牧場未來前景可期。中國交建積極響應國家海洋戰(zhàn)略、環(huán)保要求， 搶抓機遇，大力參與海洋牧場產業(yè)集群開發(fā)，致力于構建“海洋生態(tài)修復+海洋牧場+產業(yè)開發(fā)”的高質量、可持續(xù)發(fā)展生態(tài)圈，爭做國家海洋戰(zhàn)略的重要實踐者和推動者，積極為國家海洋生態(tài)環(huán)保治理及海洋產業(yè)升級貢獻中交思路。
作者簡介文章來自《中國疏浚》2023年第1期;黃中立，中交廣州航道局有限公司，副總經理、高級工程師;陳明佳，中交國際航運有限公司，副總經理、高級工程師
