综述:基于泥炭地的生物经济创新规模化示范助力实现联合国可持续发展目标

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Resources, Environment and Sustainability 12.4

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  这篇综述系统阐述了湿地农业(Paludiculture)在泥炭地生态系统中的创新应用,重点介绍了爱尔兰中部Mount Lucas风电场的综合多营养级水产养殖(IMTA)示范项目。通过五螺旋(Penta-helix)多主体框架,论证了该模式如何实现氮磷循环(0.78 T yr?1 TN/0.38 T yr?1 TP)、年产500吨高蛋白(21.84±2.45%)浮萍生物质,并鉴定出9门341属982种微藻资源,为生物精炼提供原料,同时契合零污染原则与联合国SDGs 6/7/11-15等环境目标。

  

泥炭地生物经济的创新示范

引言
全球泥炭地仅占地球表面积的3%,却储存着相当于热带森林两倍的土壤碳(700 Pg)。传统排水式开发导致碳流失,而湿地农业(Paludiculture)通过恢复水文条件实现碳中性利用。爱尔兰Mount Lucas的IMTA示范项目,正是这种创新模式的典范。

IMTA系统的生态工程
该IMTA系统占地5.4公顷,包含4个虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)养殖池(密度20 kg m?3
)与16条浮萍(Lemna minor/gibba)处理水道。研究显示,浮萍系统每年可清除0.78吨总氮和0.38吨总磷,同时生产500吨蛋白质含量达21.84±2.45%的生物质。水质监测数据表明,处理后的水体总磷(PO4
3?
)维持在0.05 mg L?1
以下,符合欧盟排放标准。

微藻资源的生物经济潜力
通过Illumina和MinION测序,研究者在系统中鉴定出982种微藻,涵盖9个门类。其中小球藻(Chlorella)、栅藻(Scendesmus)等21个属具有明确的生物活性物质合成能力。这些微生物不仅可作为水质变化的生物指示剂(如Kirchneriella sp.指示洪水应激),更能通过现场生物精炼转化为化妆品原料或免疫增强型饲料添加剂。

五螺旋框架的协同效应
项目采用政府-企业-高校-社会-数字技术的五螺旋模型:

  1. 技术层面:集成活体实验室、生物精炼厂与数字孪生系统
  2. 政策层面:对接欧盟绿色新政(Green New Deal)和公正转型基金(JTF)
  3. 社会层面:为传统泥炭工人提供再培训,转化失业率为生态就业机会

可持续发展目标的实现路径
• SDG 6:浮萍水道实现零废水排放
• SDG 7:100%风电供能,未来计划整合太阳能
• SDG 12:鱼粪→浮萍→饲料的闭环生产
• SDG 13:年减少CO2
排放量相当于32,000kg燃煤发电
• SDG 15:记录到47种传粉昆虫栖息,包括受保护的大黄蜂物种

创新挑战与未来方向
当前限制包括冬季浮萍产量下降和外来种入侵风险。下一步将开发生物反应器四季生产系统,并通过生命周期评估(LCA)量化碳足迹。该项目为全球3万平方公里退化泥炭地提供了可复制的生态修复-经济收益双赢模板。

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