中国海水养殖业水足迹视角下的可持续发展模式研究

为解决中国海水养殖业因粗放扩张导致的效率低下、水资源浪费及环境污染问题，研究人员从水足迹(WF)视角切入，量化了池塘、工厂化及网箱三种养殖模式的水资源消耗差异。通过多目标优化模型提出降低高水足迹(110.1?m3 /kg)网箱养殖比例、发展工业化养殖及高利润虾蟹类生产的策略，实现产量(23.4%)、利润(36.1%)与蛋白质供给(18.9%)同步提升，总水足迹降低14.5%，为"蓝色粮仓"战略提供科学依据。

　　

随着中国人口增长与城镇化加速，陆地粮食生产面临耕地"非农化"和淡水短缺的双重压力——2023年农业用水达3.67×10¹¹
?m³
，占社会总用水量的62.18%。在此背景下，被称为"未来粮仓"的海洋渔业因不直接消耗淡水资源而备受关注。然而，中国海水养殖面积与产量在过去20年分别激增115.8%和55.12%的同时，粗放式发展导致养殖结构失衡、饲料滥用及海洋污染，其可持续性受到严峻挑战。更关键的是，占全球45%的水产饲料产量意味着大量隐含的农业虚拟水消耗，这使得看似"节水"的海水养殖实则加剧了淡水危机。

为破解这一困局，来自中国的研究团队在《Regional Studies in Marine Science》发表研究，首次将水足迹(WF)概念系统引入海水养殖领域。研究创新性地整合饲料水足迹与污水足迹，采用三角模糊数(TFNs)量化不确定性，测算了16种水产品在池塘、工厂化和网箱三种模式下的水资源消耗。结果显示网箱养殖水足迹高达110.1?m³
/kg，是工厂化模式的3.2倍。基于此构建的多目标优化模型表明：通过将网箱养殖比例降低至18.7%，同时提升工业化养殖和高附加值虾蟹类产量，可在减少14.5%总水足迹的同时，实现产量、利润和蛋白质供给的协同增长。

关键技术方法包括：1)基于国家污染源普查手册和全球水足迹数据库的饲料WF计算；2)三角模糊数处理养殖参数不确定性；3)融合蛋白质需求与经济收益的多目标优化算法；4)考虑国际贸易和粮食自给率的敏感性分析。

主要研究结果

1. 水足迹量化：网箱养殖因饲料转化率(FCR)高且污染处理能力弱，其单位产量水足迹显著高于其他模式，其中大黄鱼养殖达峰值110.1?m³
   /kg。
2. 结构优化：模型优化后方案显示，虾蟹类等低WF高利润品种占比提升至34.2%，可使蛋白质供应增加18.9%，同时减少2.7×10⁹
   ?m³
   虚拟水流失。
3. 贸易影响：中国当前水产出口导致年均1.2×10¹⁰
   ?m³
   虚拟水净流出，优化后贸易结构可逆转这一趋势。

结论与意义
该研究首次揭示了中国海水养殖隐含的虚拟水流动机制，证实结构调整可实现"节水-增效-环保"三重目标。通过将水足迹核算从传统农业延伸至蓝色食品系统，为全球沿海国家平衡水产养殖发展与水资源约束提供了范式。特别是提出的"降低网箱-发展工厂化-优选品种"路径，直接支撑了中国"蓝色粮仓"战略的实施，其方法学创新对构建水产养殖生命周期评估(LCA)体系具有开创性价值。研究还警示，忽视养殖业与陆地农业的水资源联动效应，可能使海洋食品的可持续性承诺沦为"绿色谎言"。