高葉玲，劉 穎，褚海艷，薛志宏，溫彩霞，耿宏偉

(1.鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017010；2.朔州陶瓷職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西懷仁 038300)

水產(chǎn)養(yǎng)殖在過(guò)去幾十年里迅速發(fā)展，這種快速增長(zhǎng)旨在實(shí)現(xiàn)兩大目標(biāo)：糧食安全和創(chuàng)造收入。根據(jù)FAO（2017）統(tǒng)計(jì)，水產(chǎn)養(yǎng)殖繼續(xù)以比所有其他動(dòng)物食品生產(chǎn)業(yè)更快的速度增長(zhǎng)，這種快速增長(zhǎng)導(dǎo)致對(duì)自然資源（土地和水）的競(jìng)爭(zhēng)。除了每年都有強(qiáng)勁的增長(zhǎng)，魚類養(yǎng)殖在過(guò)去幾十年里也得到強(qiáng)有力的發(fā)展，但這種快速發(fā)展有明顯缺點(diǎn)，如養(yǎng)殖過(guò)程大量廢物的排放導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題。像其他動(dòng)物生產(chǎn)業(yè)一樣，水產(chǎn)養(yǎng)殖也會(huì)產(chǎn)生廢棄物，但水生動(dòng)物不能把其生存空間和排泄區(qū)分開(kāi)，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)的水質(zhì)惡化，導(dǎo)致生長(zhǎng)不良和發(fā)病率增加（喬順風(fēng)等，2006）。水產(chǎn)養(yǎng)殖排放的廢水是一個(gè)主要的環(huán)境污染問(wèn)題，因?yàn)樗赡軐?duì)湖泊或河流造成污染。水產(chǎn)養(yǎng)殖排放的廢物（包括固體和溶解的）可導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，而富營(yíng)養(yǎng)化的特征通常是藻類和水生植物過(guò)度生長(zhǎng)（況琪軍等，2005）。飼料是養(yǎng)殖廢物排放的主要來(lái)源，也是水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境影響的主要原因。魚類排出的廢物數(shù)量和質(zhì)量取決于日糧攝入、消化和代謝，而飼料質(zhì)量、飼養(yǎng)策略和廢物生產(chǎn)之間也密切聯(lián)系。本文綜述了飼料組成、飼喂策略對(duì)廢棄物產(chǎn)生的影響，這些信息有助于為開(kāi)發(fā)水產(chǎn)飼料、減少?gòu)U物對(duì)環(huán)境污染提供思路。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染廢物

養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢棄物可分為固體廢棄物和溶解廢棄物。固體廢物可進(jìn)一步分解為可沉降固體和懸浮固體，其主要來(lái)源于魚未食用或溢出的飼料及排泄物。溶解廢物一部分是化學(xué)需氧量、氨、磷等通過(guò)鰓和尿液排出的代謝物，另一部分來(lái)自可沉降的和懸浮的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解體/懸浮體（李國(guó)剛等，1995）。

在集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)中，飼料中20%～40%的干物質(zhì)被魚攝入，其余部分被排泄，而未被吃掉的飼料比例為5%～15%。魚糞便的排泄量取決于飼料成分、魚種類和溫度等因素，魚采食每千克飼料的糞便排泄量為0.2～0.5 kg干物質(zhì)（葉元土等，2002）。不同類型的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)所排放的廢水?dāng)?shù)量和組成有所不同，如在流經(jīng)水系統(tǒng)中，所有溶解的廢物和懸浮固體都被釋放到環(huán)境中，而在再循環(huán)系統(tǒng)中，從該系統(tǒng)排出的廢物與傳統(tǒng)流經(jīng)系統(tǒng)相比，大大減少100倍，在池塘系統(tǒng)中，所產(chǎn)生的廢物全部留在系統(tǒng)中，部分有機(jī)廢物就地礦化（于濤等，2008）。

2 降低廢棄物向環(huán)境排放的措施

2.1 改善飼料品質(zhì) 在過(guò)去的幾十年里，為了減少通過(guò)未采食的或溢出的飼料產(chǎn)生的固體廢物，飼料技術(shù)和飼養(yǎng)方法發(fā)生了很多變化。擠壓和膨脹等工藝改善了水產(chǎn)飼料的物理特性（如水穩(wěn)定性、浸出特性）。飼料成分的消化率和營(yíng)養(yǎng)成分是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)廢棄物總量的主要因素。水產(chǎn)養(yǎng)殖中的固體廢物主要由未消化的淀粉和纖維組成，這些淀粉和纖維來(lái)自谷物和植物成分，未消化的蛋白質(zhì)和脂肪在固體廢物中含量較低，因?yàn)樗鼈兒苋菀妆霍~消化（Cho 和Bureau 2001）。因此，在過(guò)去幾十年里，減少糞便產(chǎn)量的研究集中在以使用魚粉和魚油為基礎(chǔ)的高消化日糧，如隨著飼料原料處理和養(yǎng)殖技術(shù)的全面發(fā)展，有些品種魚的飼料轉(zhuǎn)化率從以前的1.5～2.5提高到0.9～1.2（Bureau和Hua，2010）。

2.2 固體廢棄物清除效率 高消化飼料的應(yīng)用不能完全解決糞便影響，因?yàn)轸~類的消化范圍有限，總有一小部分飼料未消化，以糞便的形式排出。此外，由于魚粉和魚油等高消化原料供應(yīng)有限，魚飼料中的植物成分含量會(huì)增加。此外，現(xiàn)代集約化草食性和雜食性魚類系統(tǒng)將更多地依賴于含有高比例植物成分的飼料，這種改變將降低飼料消化率，增加糞便總產(chǎn)生量，如表1所示。

表1 以植物性飼料喂養(yǎng)羅非魚的總糞便產(chǎn)量和消化率

在固體廢物排放前將其清除，可以減少?gòu)U水對(duì)環(huán)境的影響。飼料成分可以改變糞便的物理性質(zhì)，從而影響固體廢物的去除效率。穩(wěn)定的糞便顆粒越大，沉降速度更快，因此，用沉淀池更能有效清除。提高固體廢物的清除效率提高了可沉降固體與不可沉降固體的比例，從而減少系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物和懸浮固體的產(chǎn)生。固體的快速去除也可以通過(guò)溶解和顆粒狀有機(jī)物的分解，降低有機(jī)氮和磷的礦化，從而減少顆粒狀氮和磷轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)氮磷（李谷等，2006）。溶出廢物的比例受發(fā)酵和未消化碳水化合物在腸道遠(yuǎn)端的消化產(chǎn)物黏度的影響，其中可溶性非淀粉多糖（如瓜爾膠）已被證明可以增加消化黏度，降低羅非魚的糞便清除效率（Amirkolaie，2005）。但不溶性非淀粉多糖，如纖維素，由于發(fā)酵活性較低，沒(méi)有改變糞便去除率。淀粉是一種廉價(jià)的能源，其在飼料中的添加量會(huì)影響糞便穩(wěn)定性，植物成分總是含有少量淀粉，而在水飼料中添加淀粉可以通過(guò)增加飼料中的非蛋白能量含量來(lái)減少許多魚類溶解性含氮廢物，同時(shí)用糊化淀粉替代天然淀粉可以提高糞便去除率，降低排放水中溶解的糞便（Amirkolaie等，2006）。

在日糧中添加少量粘合劑是另一種提高糞便穩(wěn)定性的方法，如添加0.3%的瓜爾膠作為飼料粘合劑，增加糞便顆粒大小，此外，瓜爾膠的添加還增加了粘結(jié)劑的吸水能力，提高顆粒浮力和懸浮性。該條件在不影響沉降的前提下，提高了微篩技術(shù)的效率（McMillan等，2003）。從水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中快速清除糞便可以減少細(xì)菌分解的固體量，從而改善系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)，降低廢水排放量，減少環(huán)境污染（Amirkolaie，2005）。

2.3 氮廢棄物 銨是蛋白質(zhì)分解代謝的副產(chǎn)物，長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為，飼喂過(guò)量的蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致分解代謝的氨基酸與銨的排泄和能量的損失。飼料中氨基酸含量與魚體需要量的平衡可以降低氨基酸的分解代謝，同時(shí)除了飼料中蛋白質(zhì)含量外，日糧可消化蛋白質(zhì)與可消化能量之間的平衡可以提高氮的沉積效率，降低魚排出的氨廢物（McGoogan和 Gatlin，2000）。利用非蛋白能源（脂肪或碳水化合物）來(lái)滿足能量需求，可以提高蛋白質(zhì)保留率，減少氨廢水進(jìn)入水中。由于魚類一般以分解蛋白質(zhì)為主要能量來(lái)源，魚類的蛋白質(zhì)節(jié)約范圍不能完全解決魚類氨生成的影響。在理想日糧蛋白質(zhì)與能量的比例下，只有50%的可消化蛋白質(zhì)可以沉積在體內(nèi)，其余的必須滿足魚的能量需求（Cho和Bureau，2001）。

2.4 磷廢棄物 磷的消化率因魚類種類而異，主要取決于魚胃pH。如虹鱒魚骨磷消化率在40%～60%之間，鯉魚這樣的無(wú)胃魚類的骨磷消化率很低。為了減少養(yǎng)魚場(chǎng)磷排泄的負(fù)荷，魚飼料磷含量已經(jīng)下降到1%以下。研究表明，魚體內(nèi)磷沉積的效率隨著磷消化率的增加而降低，其中飼料成分對(duì)磷的消化率、沉積率和損失率有很大影響（Amirkolaie，2005），因此，在制定日糧配方時(shí)需要對(duì)磷的含量設(shè)定一個(gè)適宜閾值。由于魚粉中磷的含量較高，因此，隨著肉食性魚類飼料中魚粉含量的增加，會(huì)導(dǎo)致其向水生生態(tài)系統(tǒng)中排泄的磷含量升高。與魚粉或動(dòng)物副產(chǎn)品相比，玉米和豆粕等植物原料的磷含量較低，因此，采用植物性原料制定魚飼料配方可以降低磷的排放。但含有大量植物成分的日糧含有更多的植酸，植酸會(huì)與日糧磷結(jié)合形成植酸磷，而植酸鹽不能被魚類消化，因?yàn)樗鼈儾痪邆鋸闹菜猁}中釋放磷所需的植酸酶（Cho和Bureau，2001）。

2.5 飼喂策略 由于飼喂給魚的飼料有一部分沒(méi)有被魚吃掉，而是被排泄到水體中，因此，飼喂策略是為了減少未被食用飼料的飼料量和提高飼料效率。飼料浪費(fèi)與飼料日糧水平高度相關(guān)，飼料水平較高時(shí)，廢棄物產(chǎn)量大幅增加，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，作者建議不采用自由采食方式。飼喂水平應(yīng)根據(jù)品種的采食標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，并在接近采食需求量時(shí)停止飼喂，作者認(rèn)為，這種飼喂方式可以降低飼料成本。人工飼喂可能是一種有效的策略，因?yàn)楫?dāng)飼喂量達(dá)到魚的采食需要量時(shí)會(huì)停止投料，但這就需要開(kāi)發(fā)不同類型的供料系統(tǒng)，包括固定供料系統(tǒng)和需求供料系統(tǒng)。飼喂系統(tǒng)的選擇取決于魚的大小、飼養(yǎng)方式和飼料成本。在集約化大型養(yǎng)魚場(chǎng)，可采用按需分配的飼料系統(tǒng)，以達(dá)到飼料利用率高、浪費(fèi)少的目的。飼喂頻率也會(huì)影響飼料利用效率。由于魚類養(yǎng)殖受一系列不可控制的行為、生理和環(huán)境變化影響，對(duì)采食量的估算很難滿足該物種的飼料需求（Alanara等，2001）。因此，為了盡量減少飼料浪費(fèi)，養(yǎng)殖戶必須考慮這些影響因素，并參考一些理論數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)算每日的飼料需求量。

3 飼料中養(yǎng)分流失的控制

3.1 集成生產(chǎn)系統(tǒng) 在同一生產(chǎn)系統(tǒng)中飼養(yǎng)不同的水生動(dòng)物，稱為多品種培養(yǎng)，可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)力，減少?gòu)U物排放（Naylor等，2000）。如鯉魚的多重培養(yǎng)被認(rèn)為是增加池塘養(yǎng)分利用的一種傳統(tǒng)方式（宋頎等，2012）。海藻和扇貝可以在集約化養(yǎng)魚場(chǎng)排放的廢水中很好地生長(zhǎng)，減少?gòu)U水對(duì)環(huán)境的污染（殷旭旺等，2015）。

3.2 養(yǎng)殖廢物的回收 魚類排泄的廢物可以在養(yǎng)殖系統(tǒng)中重復(fù)使用，并轉(zhuǎn)化為相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品，魚可以利用20%～50%的飼料氮和15%～56%的飼料磷，剩余的氮和磷被釋放到水中，通過(guò)光養(yǎng)和異養(yǎng)生物體轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品（Schneider，2006）。利用藻類對(duì)廢水進(jìn)行生物處理，去除氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是將溶解廢物轉(zhuǎn)化為可利用產(chǎn)品的一種解決方案，如藻類可以直接被魚類食用，也可以用作魚類飼料的成分（El-Shafai，2004）。但使用這些產(chǎn)品喂養(yǎng)其他動(dòng)物會(huì)降低飼料營(yíng)養(yǎng)水平（Schneider，2006）。水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢棄物產(chǎn)生的污泥被認(rèn)為是一種高氮、高磷的優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)肥料（Chen等，2002）。

4 結(jié)論

飼料組成對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)中廢棄物的數(shù)量和質(zhì)量有很大影響，同時(shí)也進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)和向周圍水體排放的廢棄物產(chǎn)生很大影響。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可能會(huì)減少水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢物，但不會(huì)完全消除，因?yàn)轸~不能完全沉積它們所消耗的飼料，而且部分飼料始終未被采食。然而，養(yǎng)魚場(chǎng)污染可以通過(guò)使用高度可消化的飼料、適當(dāng)?shù)娘曃共呗院推胶饽芰亢推渌麪I(yíng)養(yǎng)水平，特別是影響富營(yíng)養(yǎng)化的氮和磷水平來(lái)解決。