在全球气候变化和资源环境压力日益加大的背景下，水产养殖业正面临着一场复杂的挑战：如何在保障食物安全的同时，减少氮磷排放并降低碳排放？

这三重任务——生产、降污、减排——看似相互矛盾，难以兼顾，被称为“三难困境”。如何破解这一难题，已成为全球水产养殖业可持续发展的关键课题。

中国海洋大学水产学院教授董双林及其团队，经过多年研究，提出了“两步走”策略，为中国乃至全球水产养殖的可持续发展提供了科学路径。相关研究成果近日发表在《自然·食品》上，成果得到了国际同行的高度评价。

董双林对《中国科学报》说：“只有到了非化石能源在集约化养殖中普遍应用，基于光合作用的养殖模式充分发展，水产养殖才能真正实现绿色发展。为这一目标，我们还需努力工作 30 年。”

董双林（右二）在实验室与团队成员交流工作   受访者供图

精准诊断生态足迹特征

中国是全球水产养殖的第一大国，贡献了全球约60%的养殖产量。然而，随着居民对高品质食物需求的增加和环境保护意识的增强，传统的集约化养殖模式已难以满足“高产、降污、减排”的多重目标。

董双林团队的调查研究结果表明，水产养殖简单集约化发展模式可以满足高产需求，但仅能再实现降污或减排两重任务之一，当下同时满足三重目标是一项不可能完成的任务。

“如何评估各类养殖系统的可持续性和未来的生态足迹是团队要解决的首要难题。”董双林告诉记者，我国水产养殖是世界上养殖种类最多、生产方式或类型最为多样的产业。

为了破解这一难题，团队首先对各类养殖系统进行了“体检”。他们将水产养殖分为9大类，包括池塘、内陆大水域、近海养殖等，并通过公共数据库的开源数据和数理方法，评估了各类养殖系统的可持续性权重、未来产量和生态足迹。

团队通过利用各大公共数据库的开源数据和合理的数理方法，评估了各类养殖系统的可持续性权重、未来产量和生态足迹。研究发现，与2021年相比，到2030年和2050年，中国水产养殖总产量预计将分别增长25%和77%；届时能耗也将增加27%和99%，总氮排放将增加30%和109%。

各类养殖系统可持续性权重和生态足迹的巨大差异性可被用来调整水产养殖产结构，使水产养殖发展更健康。

“有的养殖系统不仅可生产水产品，还可净化环境，如近岸不需投饵的海带养殖；而近岸网箱投饵养鱼则污染环境。”成果共同通讯作者、中国海洋大学水产学院教授董云伟提出，“我们可以根据不同养殖系统可持续性权重和生态足迹差异，加快发展那些‘好’的养殖系统、抑制‘差’的养殖系统，以使水产养殖整体上发展得越来越健康”。在深入探索后，研究团队进一步确定了破解方案。 

“三难困境”和“两步走”策略   受访者供图

两步走：从“生态转型”到“绿色养殖”

基于诊断结果，董双林带着团队提出了“两步走”策略，以国家“双碳”战略为导向，分阶段破解“三难困境”。

第一步，生态转型。碳中和前，团队通过调整养殖系统的增长率和内部结构，化解生产与减排的矛盾。。

增长率调整涉及调高可持续权重高且国家政策明令支持发展的贝藻养殖、稻田种养殖、深远海养殖等6大类养殖系统的年均增速，降低池塘投饵养殖和近海投饵养殖系统（模式）的发展速度。到2050年，调整后的单位增重能耗、氮排放、土地使用量和淡水使用量将分别降低1.7%、6.9%、7.1%和8.9%。

董云伟指出：“由于中国能源供应结构中非化石能源占比将从2021年的16.6%提高到2050年的55%，调整后的水产养殖二氧化碳排放总量将于2030年达到峰值。到2050年，中国水产养殖二氧化碳排放总量将比2021年的水平仅高5.7%，2060年将显著低于2021年水平。”

“这样的变化趋势基本符合国家对水产养殖在保障食物安全和实现‘双碳’战略方面的要求。”董双林说，“为进一步减排和降污，在生态转型阶段，对一些养殖系统实施内部结构优化，如实施多营养层次综合养殖等，是十分必要的。”

第二步，绿色养殖。在碳中和后，水产养殖将基于绿色能源，彻底解决生产与降污的矛盾。

“届时，除不需投饵的藻类、贝类养殖外，内陆大水域鱼类不投饵放养、基于绿色能源的陆基集约化养殖和水基循环水养殖、基于环境容量的深远海养殖等将成为水产养殖的主体。”董双林表示。

中国海洋大学水产学院养殖生态学团队  受访者供图

绘制水产养殖“绿色”蓝图

“我们这项研究成果不仅为中国水产养殖的生态转型提供了科学依据，也得到了国际同行的广泛认可。”董双林笑着说。

一位国际专家就评价道：“这项研究为全球水产养殖可持续发展提供了中国范式，尤其是系统分类调控策略，具有里程碑意义。”

与此同时，董双林提到，水产养殖的可持续发展并非一蹴而就，需要政府、科学家、养殖户和相关企业的共同努力。

“相关系统增长率的调整既依据了也将依赖国家环保督察、水产养殖绿色发展和深远海养殖政策切实落地实施。水产育种、饲料、病害防治等方面的进步将会为水产养殖的可持续发展提供更坚实的保障。”他进一步强调。

“我们认为，通过精准诊断和分步破解，中国水产养殖业正朝着绿色、可持续的方向迈进，将为全球水产养殖业的可持续发展提供了宝贵的经验。”董双林有信心的说。

论文相关信息：https://doi.org/10.1038/s43016-025-01122-1