可持续水产养殖规划：预测土耳其的渔业产量和营养物质排放

《Next Research》：Sustainable aquaculture planning: Forecasting fishery production and nutrient emissions in Türkiye

渔业生产预测与氮磷排放评估：本研究采用GDP与人均趋势延续模型，预测土耳其2000-2029年渔业产量，并估算氮磷排放量。结果显示GDP模型预测2029年总产量为1623264吨，氮排放5482-60083吨，磷排放285-10266吨，验证了模型可靠性，为可持续管理提供数据支撑。

　　本研究探讨了土耳其渔业产量从2000年至2029年的预测，以及与水产养殖相关的氮（N）和磷（P）排放量的估算。研究采用了新颖的基于国内生产总值（GDP）和人均水平的趋势延续模型，同时结合了传统的年度增长率模型。通过线性回归分析以及历史上的平均值、最小值和最大值，研究对总产量、海产品、水产养殖产品和内陆水产品进行了预测。模型的性能通过平均绝对百分比误差（MAPE）、均方根误差（RMSE）和R平方（R2）等指标进行评估。研究结果表明，基于GDP和人均水平的模型提供了较为可靠的预测，其中MAPE值显示了良好的到较高的准确性。特别是，基于历史平均值与GDP的模型预测到2029年土耳其总渔业产量将达到1623264吨。本研究首次估算了与水产养殖相关的氮和磷排放量，这对于评估水产养殖的可持续性至关重要。预测结果显示，在2029年，氮排放量可能在5482至60083吨之间，而磷排放量可能在285至10266吨之间，具体数值取决于所采用的模型和假设条件。这些发现为关注可持续渔业管理的政策制定者和研究人员提供了宝贵的参考，突显了在土耳其日益增长的水产养殖产业中，必须加强环境保护的考量。

全球人口预计将在2030年达到85亿，并进一步增长至2050年的97亿和2100年的104亿。如何满足近10亿人口的粮食需求是全球面临的重要挑战，这将涉及数百万食品加工者、农民、研究人员、贸易商、技术专家和领导者。渔业和水产养殖被认为在解决全球人口增长带来的饮食需求以及最脆弱群体的粮食安全方面发挥着关键作用。鱼类是可移动且可再生的自然资源，除了水产养殖外，通常在捕获前并不属于任何人。因此，鱼类资源被视为一种需要共同管理的野生资源。随着全球人口的不断增长，渔业和水产养殖的产量也在持续上升，这使得它们在保障全球粮食安全方面的重要性愈发凸显。

水产养殖作为提供经济实惠动物蛋白的重要手段，正迅速发展并被广泛认可为解决全球粮食安全问题的关键因素。水产养殖是指在受控条件下培育水生植物和动物，涵盖其全部或部分生命周期。这一术语指的是对水生生物的养殖，包括鱼类、甲壳类、软体动物和水生植物。水产养殖在全球许多地区已是一个成熟的产业，其过程包括在淡水或咸水环境中养殖鱼类、贝类和水生植物，用于商业、娱乐或科研目的。水产养殖生产者可以使用水基系统，如网箱、围栏或开放海域养殖设施，也可以采用陆基系统，如地上水箱和人工池塘。

渔业和水产养殖产量，与其他产业一样，依赖于良好运作的环境和社会系统。这些系统的相互关联意味着在解决环境问题时，必须考虑到人的因素。值得注意的是，水产养殖产生的废水可能污染接收水体。水产养殖的环境影响取决于多种因素，包括生产系统的规模、储存生物量的数量、所使用水体的特性与体积、管理实践、饲料质量、污染物的积累类型以及接收水体的吸收能力。水产养殖废水通常含有较高的氮化合物，如氨、亚硝酸盐和硝酸盐；磷；以及各种形式的悬浮固体。这些悬浮固体包括挥发性悬浮固体、生化需氧量、化学需氧量和溶解有机碳。当这些物质在高浓度下存在时，会对环境造成显著威胁。

将营养物质引入水产养殖系统是导致过量营养物质通过废水排放的主要原因之一，这可能源于养殖生物代谢产物的扩散或未被食用的饲料。通常，饲料过程是水产养殖系统中氮和磷浓度增加的主要原因，这些物质被视为污染的主要因素。淡水水产养殖池塘中氮和磷的流失是持续存在的挑战，因为其与富营养化现象密切相关。富营养化是指水生生态系统中营养物质浓度升高，尤其是氮和磷，导致藻类过度繁殖。这种现象会导致生态系统中水质的下降。富营养化主要由水产养殖设施废水中的硝酸盐和磷酸盐流失所驱动。这些现象可能对鱼类种群造成不利影响，甚至导致死亡，并对水质产生负面影响。

在现有的文献中，关于水产养殖对土耳其环境影响的研究较为有限。因此，需要从全球到本地的角度进行分析，以做出准确的量化判断。文献综述部分提供了相关的信息，表明日本的水产养殖生产会产生大量的废弃物，无论具体养殖的鱼类种类如何。平均而言，每吨鱼类会生成相应的废弃物，这些废弃物可能含有大量的氮和磷，成为污染的主要来源。

随着全球人口的持续增长，对可持续海产品的市场需求也在同步增加。联合国粮农组织（FAO）发布的《2024年世界渔业和水产养殖状况报告》总结了全球渔业和水产养殖产量的关键数据。该报告指出，水生动物的总产量在过去几十年中持续增长，从1950年的19万吨（活重）增加到目前的更高水平。这一趋势反映了水产养殖在全球粮食安全中的重要地位。

本研究的预测结果基于三种不同的模型路径，使用了公式（2）到（10）进行分析。预测结果分别报告在图2、图3和图4中。通过公式（2）到（10）生成的预测结果与时间序列数据之间的绝对偏差分别列于表S7到S9中。不同模型的RMSE、MAPE（%）和R2值也被估算并列于表S10中。研究结果表明，基于历史平均值与GDP的模型在所有模型中表现最佳，预测到2029年土耳其总渔业产量将达到1623264吨，其中海产品产量为938169吨，水产养殖产量为598194吨，内陆水产品产量为86901吨。这一预测结果对于评估当前及未来的市场动态具有重要意义。

在预测过程中，作者使用了DeepL、Gemini和ChatGTP等生成式人工智能和辅助技术来提高语言表达和可读性。在使用这些工具后，作者对内容进行了审阅和编辑，确保内容的准确性和完整性，并对最终出版物的内容负全部责任。

本研究的作者贡献声明指出，Mehmet Melikoglu负责撰写原始草稿、可视化、验证、方法论、调查、数据管理、概念化以及撰写和编辑。作者声明没有已知的可能影响研究结果的财务利益或个人关系。研究的成果得到了作者父母的支持和鼓励，Mehmet Melikoglu向其父母致以敬意，并祝愿他们健康与幸福。

综上所述，本研究不仅提供了对土耳其渔业产量的预测，还首次估算了与水产养殖相关的氮和磷排放量。这些数据对于理解水产养殖的环境影响以及制定可持续管理策略具有重要意义。研究结果表明，基于GDP和人均水平的趋势延续模型能够更准确地预测未来产量变化，并且能够将经济和人口因素纳入考量，从而提供更加全面的分析。这为政策制定者和研究人员提供了新的视角，有助于推动可持续渔业和水产养殖的发展。