一种风行墨西哥的对虾养殖模式，养殖效益极高！

                               
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作者信息：

安东尼奥·科尔特斯

西班牙圣地亚哥孔波斯特拉大学化学工程系

IF：4.242

                               
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摘要

       在全球范围内，人类社会面临着向不断增长的人口提供粮食的挑战，同时必须解决气候变化和资源枯竭的影响。水产养殖可以确保不同海洋物种的安全供应，是一项重要的技术和生物事业。考虑到索诺拉（墨西哥）有200多家水产养殖厂，对该部门的分析意味着进行联合协调评估，不仅考虑生命周期评估（LCA），还考虑数据包络分析方法（DEA）。本研究主要应用LCA+DEA方法对索诺拉州38个半集约养虾场的生态效率进行评估。生命周期评价结果表明，饲料管理和电力消耗是几乎所有影响类别的主要关键点。对进一步的改善措施进行了评估，用可溶物（DDGS）替代干酒糟的小麦粉会降低环境影响2%至57%，具体取决于影响类别。另一方面，对该地区光伏板的安装进行了评估，以寻求向碳密集度较低的能源生产转变。总之，实施这些改进措施将有助于提高环境保护和资源效率。

1 介绍

      人类面临人口增长的粮食挑战，又要承受气候变化和自然资源普遍退化的影响。在水产养殖部门，人均鱼类消费量每年平均增长约1.5%。据2018年最新统计数据，全球鱼类消费量达到峰值，约为1.71亿吨，水产养殖占总产量的47%。以南美白对虾产量最高，占全球总甲壳动物产量的53%。由于其物理、自然和社会特征，墨西哥具有成为水产养殖领导者的真正潜力。2017年，墨西哥的水产养殖产量创历史最高纪录，达到40万吨以上，其中对虾是养殖的主要物种之一，产量为27万吨。

                               
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   本文采用LCA+DEA相结合的方法，对索诺拉洲38个半集约化养虾场进行环境和生态效益评估。进行环境和生态效益分析是为了检测过程环境概况中的关键活动，确定运营效率低下，设定投入减少目标，并计算虾养殖中低效做法的环境影响。本文还提出了更可持续的水产养殖生产路线图的定义，以期未来的环境认证。
2 材料和方法

      典型的墨西哥半集约化对虾养殖场的运营包括以下阶段：

（1）池塘准备：进行翻耕和底部整平作业。同时，施用生石灰和监测池塘，以及向土壤施用肥料。（2）池塘作业：在准备好的池塘中进行的第一阶段是幼苗播种。（3）收获：通过降低池塘的水位和使用渔网收集产品来执行此操作。（4）辅助操作：这些操作补充了虾养殖场的设施。

LCA+DEA框架：

      LCA和DEA方法的联合使用始于2009年的一项研究，该研究将该方法应用于62个贻贝养殖场。在本案例研究中，五步框架被用于分析38个墨西哥虾养殖场：

     •DMU的数据收集和生命周期清单构建；•LCA方法确定每个DMU的生命周期环境影响；•实施DEA模型，以获得每个DMU的效率分数和运营目标，这些运营目标代表在保持产量的同时减少投入消耗；•运营缩减，对新虚拟DMU的LCI进行影响评估；•所得结果的解释、DMU之间的比较以及低效实践的验证。

LCA方法：

LCA阶段定义为：目标和范围定义、清单分析、影响评估和解释。

       本研究选择的功能单位（FU）是生产一吨商业规模的虾。FU是所有输入和输出的参考单位。评估的水产养殖系统分为三个主要子系统。图为半集约养殖系统生产虾所考虑的系统边界。

                               
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      SS1饲料子系统：该子系统负责虾饲料原料的加工和运输。

       SS2幼苗子系统：幼苗包括在遍布全州的实验室中生产的后期幼苗。

      SS3水产养殖子系统：该子系统包括饲料运输和虾生产操作本身（池塘的填充和准备、虾的肥育和收获）。

     Ø生命周期清单数据是从38个养虾场收集的。Ø数据收集包括以下变量：养殖面积、种群密度、虾总产量、存活率和饲料转化率。Ø包括生产效率、提供的饲料量和电力消耗等。

     Ø影响类别：全球变暖、平流层臭氧消耗、地面酸化、淡水富营养化、海洋富营养化、海洋生态毒性、化石资源稀缺和水消耗。

3 结果

       SS1饲养子系统和SS2幼苗子系统，除淡水富营养化和水消耗外，在大多数影响类别中，幼苗对环境负担有主要责任。SS3水产养殖子系统，铁含量为95-96%，水消耗含量为92-97%。全球变暖类别的环境负担主要来自SS1和SS2的电力需求。由于磷的直接排放（95%），SS3水产养殖子系统在环境污染中起着核心作用，是主要的贡献者。

                               
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从结果来看，只有用大麦粉或含可溶物的玉米粉代替小麦粉才是环境友好的。详细分析大麦粉，环境影响的减少是有限，尽管平流层臭氧消耗影响类别减少了14%。关于可溶物的玉米粉，环境改善更为显著。

       电力消耗：Ø首先是由于安装结构，其次是光伏板的制造。Ø考虑到此类高影响源于使用寿命相当长的结构，可以得出结论，在设施中安装这些光伏板将对环境产生积极影响。

       因此，由于以下因素，DDGS将是饲料生产中小麦粉的可行替代品：（i）具有高蛋白质含量的可接受营养价值；（ii）相对较低的市场成本；（iii）与食品行业没有竞争，（iv）与生物乙醇行业日益重要相关的萌芽生产。
4 结论和建议

     （1）在海鲜行业实现真正的循环经济需要提出可持续的替代方案，以解决野生渔业问题并改善粮食安全。结果表明，幼苗的饲料消耗和耗电量是该过程的主要热点。对于效益最高的养虾场，产量/面积和产量/能量比都非常高。

     （2）LCA+DEA联合应用为生态效益的验证提供了一种全面的方法，因为它量化了与运营效益低下相关的环境负担，投入消耗的预期是显著减少的。降幅最大的养虾场通常是中小型农场，而规模较大的农场效率最高。

     （3）可溶物的玉米粉替代被证明是最有希望的选择，根据影响类别，可以确保减少2%到57%之间的影响。水产养殖满足海产品需求的潜力是一个极好的机会，主要优先事项是使用环境可持续的替代品，这项研究为虾场管理者提供了有用的指导。

5 文章启示



      (1)本研究获得的结果与之前在虾养殖性能LCA研究中报告的结果具有可比性。“从摇篮到农场大门”的方法，包括能源供应、原料提取、水产养殖、虾幼苗生产以及虾的养殖和收获。作者考虑了系统边界内的分布和使用阶段，但为了比较结果，省略了二氧化碳、碳足迹等生命周期阶段。

     (2)结论得出电力消耗和饲料配方都是最终环境负担的决定因素。因此，本研究中评估的农场总体上具有良好的环境绩效，至少在碳足迹和地面酸化方面，与有机认证生产水平相似。水产养殖主要优先事项是使用环境可持续的替代品，才能降低能源消耗，提高环境保护和资源效率。

文献来源：https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2021.737145

来源：水产设施养殖与装备工程研究中心

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