基于新古典经济学的对虾工厂化养殖水交换与循环水系统效益比较研究

为解决对虾工厂化养殖中水交换模式与循环水系统(RAS)的经济效益差异问题，研究人员采用生物经济学方法，分析了水质因子与养殖技术的交互作用。研究发现水交换模式单产更高(净收益471.34美元/公顷)，而适度循环强度(1.0 m3 h-1)可提升26.3单位收益，为平衡生态与经济效益提供决策依据。

　　

随着全球水产养殖产量突破2.23亿吨，对虾养殖作为海水养殖中增长最快的领域，在保障粮食安全的同时也面临严峻的环境挑战。传统水交换模式虽能带来高产（14.93%日增重率），却导致水体富营养化；而新兴的循环水养殖系统(RAS)虽环保，却因技术不成熟导致收益仅为水交换模式的26.3%。这一矛盾背后，隐藏着水质因子间复杂的相互作用——化学需氧量(COD)与磷化合物分别以-0.375和-0.397的路径系数抑制对虾生长，而COD又 paradoxically 促进氮化合物积累(系数0.594)。如何破解"高产-环保"的悖论，成为产业可持续发展的核心难题。

中国水产科学研究院团队在《Aquaculture Reports》发表的研究，通过结构方程模型(SEM)和边际效益分析，首次量化了不同养殖模式的经济生态平衡点。研究在青岛瑞兹集团养殖车间开展，设置水交换对照组与低(0.5)、中(1.0)、高(1.5 m³ h^-1)三种循环强度的实验组，监测60天养殖期内水质参数与生长指标。采用手持多参数探头(Aqua TROLL 400)每日检测基础水质，每周分析总氨氮(TAN)、化学需氧量(COD)等关键指标，结合R语言piecewiseSEM包解析变量间相互作用。

【水质量因子交互效应】
结构方程模型揭示：磷化合物通过两条路径抑制产量——直接降低虾体重(-0.397)，间接促进氮化合物积累(-0.311)。而COD的"双刃剑"效应尤为突出，虽直接损害生长(-0.375)，却意外缓解氮胁迫(0.594)。这解释了为何单纯降低COD可能加剧氮毒性，需要协同调控策略。

【养殖技术差异】
混合效应模型显示：水交换组终末体重显著高于所有RAS组(P<0.001)，但中等循环强度(1.0 m³ h^-1)在RAS中表现最优，其特定生长率(SGR)达13.36%/天，比高低强度组高20%。这表明流速存在"黄金区间"，0.18 m/s的流速既能促进摄食又避免免疫应激，与Li等(2018)在扇贝中的发现一致。

【经济效益对比】
成本分析显示RAS电力成本占比高达43.11%，是水交换模式(27.47%)的1.6倍。但边际效益分析发现：水交换模式每增重1单位收益增加30.3美元，而中等循环RAS为26.3美元(P<0.001)。值得注意的是，价格敏感性分析揭示RAS收益弹性更高(1.16 vs 1.33)，说明其更适合高端市场。

讨论部分指出，该研究首次量化了流速-效益的倒U型曲线，为RAS优化提供新靶点。Wang等(2023)提出的"益生菌-水交换"组合虽能实现10-15 kg/m³产量，但本研究证明中等循环RAS可通过精准调控COD/N比至1.4，使亚硝酸盐积累率达93.8%，兼顾生态与收益。作者建议：短期可采用水交换模式(净收益471.34美元/公顷)，中长期应发展智能流速调控RAS，其单位电价收益弹性达1.16，预示技术成熟后的爆发潜力。

这项研究突破传统养殖经济学框架，将水质因子相互作用纳入效益评估，为产业转型提供理论基石。正如Zhang(2019)预言，未来工厂化养殖的竞争，本质是"微生物群落调控能力"的竞争。该成果不仅验证了这一预见，更通过量化分析指明实施路径——当循环强度、COD/N比、流速三大要素形成"黄金三角"时，对虾养殖将真正迈入可持续发展新纪元。