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海洋牧场3.0阶段——以数字化和体系化为驱动力的涵盖淡水和海洋的全域型水域生态牧场

2023-06-06 12:27     来源:海域海岛研究院 海洋开发咨询      水域生态牧场 海洋牧场
海洋牧场3.0

水域生态牧场是基于生态学原理,充分利用自然生产力,运用现代工程技术和管理模式,通过生境修复和人工增殖,在适宜的海洋及淡水水域构建的兼具环境保护、资源养护和渔业持续产出功能的生态系统。建设水域生态牧场是践行“两山理论”的重要途径,也是应对“双碳目标”的重要抓手。

水域生态牧场从水域生态学和景观生态学角度出发,高度重视生态系统的整体性和连通性,从而充分利用湖泊(水库)、河流、滩涂、海湾、岛礁、深水等各类型水域空间,是实现渔业产业空间拓展、推动业态融合发展,并实现渔业中国式现代化的重要场景。

01水域生态牧场建设的必要性

1.1 践行大食物观和大农业观的重要途径

水域生态牧场是筑实保障蓝色粮仓的重要抓手。大食物观和大农业观要求面向“大系统”,既包括来自传统农作物和畜禽资源的主食与副食,也包括多元安全高品质的水产品供给。

水域生态牧场是推动渔业绿色转型的关键所在。在充分评估资源环境承载力和有序合理保障水域生态安全的前提下,水域生态牧场将增强绿色优质水产品的生产与供给,构建更加健康、生态的生产观和消费观[1]。牧场将保护水域生态环境,养护渔业资源,大幅提高水域自然产能,推动渔业的绿色转型,促进渔业产业结构调整,让渔民得以“耕水牧渔”,是贯彻践行大食物观和大农业观的重要途径。

1.2 助力实现“双碳”战略目标的重要场景

基于碳汇渔业理论,强化生物的固碳增汇作用。水域生态牧场充分发挥浮游植物、水草、大型藻类、滤食性鱼类和贝类等生物通过光合作用、贝壳钙化和有机碳沉降埋藏的固碳作用,结合陆海统筹减排增汇、缺氧海区生态修复增汇、牧场区上升流增汇效应进行储碳,进而成为微型生物泵-生物碳泵-碳酸盐泵耦合储碳的新出口。

基于融合发展理念,强化清洁能源的立体开发。开创“水下清洁水产品,水上清洁新能源”的“双清”战略新局面,促进牧场空间、结构、功能和业态的融合发展,是推动实现“双碳”战略目标的新赛道。

1.3 水域生态牧场建设亟待数字赋能

水域生态牧场的建设亟待数字赋能,即利用信息化和智能化技术提升牧场生态承载力评估、资源环境监测、生产过程管控、灾害预警预报等能力;运用北斗精准导航定位与高分辨率遥感集成技术提升牧场精准决策和智能管控水平;通过海量数据的精准判别实现经营决策便捷化、经营体系高效化,保障牧场优质持续发展。

02水域生态牧场发展策略

2.1 发展理念

以先进理念为指导 建设生态文明, 实质上就是要建设以资源环境承载力为基础、以自然规律为准则、以可持续发展为目标的资源节约型、 环境友好型社会。

以数字技术为驱动 水域生态牧场的建设要求以数字化技术驱动牧场建设各方面的创新与发展过程。

以体系建设为抓手 水域生态牧场不仅要实现建设水域的空间拓展,更亟需突破理论、技术、装备和管理的体系化建设。

2.2 发展理念

建立新范式 水域生态牧场的发展需建立智能感知-智能作业-智能管控的新范式。

完善新体系 水域生态牧场的发展需构建理论、技术、装备、管控等新体系。

强化多驱动 水域生态牧场建设必须坚持场景驱动、种业牵动、牧养互动、装备推动、强强联动、政策促动等多元驱动。

03水域生态牧场发展途径

3.1 从精准化到标准化的技术体系

监测与评价技术体系 生态承载力评估技术。Ecopath with Ecosim 模型,环境监测评价技术,生物要素监测评,综合效益评价技术等。

选址与布局技术体系 选址调查技术。集成应用侧扫声呐技术、水下三维激光扫描技术、水域声光综合探测等技术。规划布局技术。全面提升牧场布局设计、环境适应性 评价、生态环境营造、资源评估和清洁能源保障等技术。信息化平台布设技术。重点突破环境-资源监测网络布设与综合预警预报技术,为智能监管和信息化运营奠定基础,保障牧场的资源安全和持续利用。

修复与养护技术体系 生境保护与修复技术。加快攻克生态承载力提升技术。创新研发关键物种规模化扩繁和机械辅助移栽/播种技术,辅以生境构建的适宜性评价和生境改造技术,快速构建功能群。生物资源养护技术。重点突破生物行为控制技术、增殖潜力评估技术、多物种生态混养技术。

信息与管理技术体系 资源生物精细化管理技术。全面提升智能管控信息系统,综合完善牧场数据云服务平台,预警预报与应急管控技术,实现牧场环境的预报减灾及系统信息的综合管理。

3.2 从轻简化到无人化的装备体系

环境监测装备体系 实时在线监测系统。创新开发由水质信息采集节点、数据中转节点和数据处理中心节点构成的水质环境监测系统,结合近岸浅水浮标、海床基等新型监测设备,实现牧场环境在线实时监测。走航连续性监测系统,实现牧场环境走航连续调查。自动巡航监测系统。实现牧场环境自动巡航监测;多维监测集成系统。集成应用浮标原位实时监测装备、动态监测无人船及无线传输系统,形成完整的牧场信息监测网络。

资源探测装备体系 水域生物资源探测系统。综合应用水下三维激光系统、光学摄像照相系统等图像识别和信息处理装备,提供牧场水下目标物的基础信息。水域动力环境探测系统。重点利用水域动力环境探测卫星提供的多要素动力环境信息,实现牧场潮汐能、波浪能、海流能等动力资源的大范围环境探测。

牧场构建装备体系 人工鱼礁装备。基于水域环境和牧场发展定位可因地制宜投放渔获型、保护型、培育型、诱导型和增殖型人工鱼礁。

信息管理装备体系 立体监测和数字化管理平台。实现网箱无人作业和远程操控。大数据分析和专家决策系统。系统整合牧场相关数据,对牧场环境面临的风险因素、级别和风险区域位置进行精准评估和预报,运用机器学习等方法对生物生长状态进行诊断和预警,保障牧场生产运营安全。

业态融合装备体系 渔能融合装备。实现海洋牧场与海上风电融合发展;实现海上波浪能与牧场互动的立体化开发;实现海上光能与资源增殖的综合利用。渔旅融合装备。完善游钓型快艇、海上观光游艇、水上运动装备、半潜船、水下观光潜器、潜水安全保障装备等设施,构建集“休闲观光、竞技垂钓、水下探险、餐饮娱乐、科普教育”等功能于一体的生态体验型水域生态牧场。

3.3 从流程化到智能化的管理体系

流程化管理体系 苗种投入与生产监测管理体系,利用机械化设备大范围精准投放苗种,建立牧场环境因子和渔业资源信息实时监测网络,确保牧场可视、可测、可控、可预警,实现机械化播苗和自动化监测。

智能化管控体系 智能化管控体系使价值链各环节的运营更加高效敏捷,减少协调成本,优化内外部资源的整体配置和管理,为生态系统和产业链创造更多的价值,实现牧场产品从生产走向市场的智能化管控。

04水域生态牧场的发展模式

4.1 基于场景驱动的四场联动布局模式

水域生态牧场要求兼顾不同场景,通过四场联动逐步拓展产业空间。四场联动模式是指通过淡水生态牧场、滩涂生态牧场、浅海生态牧场和深远海智慧渔场的四场联动,构建智慧养殖、智能捕捞和绿色加工等新生产体系。

4.2 基于种业牵引的陆海贯通发展模式

水域生态牧场要求陆海链条贯通统筹发展,通过陆海接力逐步实现牧养互动的一体化。

4.3 基于三生一体的点面结合牧养互动模式

水域生态牧场要求以点带面、点面结合促进牧场建设,牧养互动模式亟待研究和实践。

4.4 基于生态系统的立体集群业态融合模式

实现空间融合,实施水上水下立体化开;实施陆水一体化开发。实现结构融合,实现结构和谐与多用。

实现功能融合,推动新旧动能转换;促进产业互动和体系化建设;促进生态环境的修复保护,实现观光、游览、垂钓、科普和研学等多重功能。

实现业态融合,推动一二三产优化重组、交叉互渗,形成水上城市综合体,构建业态融合运营模式;加强文化创新与建设,让水域生态牧场成为“人鱼同乐”家园。

05结语

水域生态牧场是海洋牧场发展的内涵和空间拓展,是我国渔业发展的新模式和业态发展新途径。在水域生态牧场的建设当中融入数字赋能,将发挥数据作为新型生产要素的价值,形成智能感知-智能作业-智能管控的新范式,创新从数字化到体系化的理论体系,创建从标准化到精准化的技术体系,构建从轻简化到无人化的装备体系,形成从流程化到智能化的管理体系。四场联动、陆海贯通、牧养互动和业态融合作为水域生态牧场的发展模式,兼顾不同场景,发挥种业牵引,实现点面结合,推动空间、结构、功能、业态融合发展。要切实根据自身发展情况、资源禀赋等,条件,合理选择发展模式,构建良性发展的技术、装备和管理体系,实现水域生态牧场的可持续发展,为渔业的中国式现代化发展提供成功范例。

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