植物源高活性小分子有机碳材料在水产养殖业中的应用

邹海平，刘志刚

（中信格义循环经济有限公司，安徽淮南232200）

0 引言

中国水产养殖业在“以养为主”发展方针的指引下，水产品产量基本保持稳定的上升趋势[1]。2018 年中国水产养殖总产量近5000 万t，占全国水产品总产量约77%，是世界上唯一养殖水产品总量超过捕捞总量的国家。水产养殖业的快速发展，为解决城乡居民“吃鱼难”，保障优质蛋白的供给，促进渔业产业兴旺发达和渔民生活富裕做出了突出贡献[2]。国内水产养殖业在取得巨大成就的同时，也面临着诸多问题，特别是在高密度养殖过程中，残余饲料、粪便等有机物所造成的有毒有害物质超标，养殖尾水污染都直接影响着水产品安全和水产养殖业的可持续发展。

为恢复水体生态环境的平衡，为水生生物直接补充安全、优质的碳源，螯合和钝化重金属、二噁英等有毒有害物质，减少其被水生生物所吸收，笔者经过多年的研究与实践，将工业化生产方式获取的大量植物源高活性小分子的水溶性有机碳材料为核心技术引入水产养殖，以期为水产养殖业可持续发展提供保障。

1 背景介绍

碳是生命之源，碳水化合物和蛋白质转化过程中都需要大量的碳，而生物质资源中所富含的碳，是自然界中唯一可再生的碳源。高效利用这些宝贵的碳资源，可保证养殖水体中碳氮平衡和食物链的平衡，从而保证水产养殖过程中的生态环境平衡，增强水产养殖物的免疫能力，减少尾水污染，保证水产品质量安全，是实现“沃水净水”的重要保证[3]。

自然界中的碳资源很多，而绝大多数的碳都是大分子碳，均需通过转化，才能够被生命体所吸收。空气中的二氧化碳，需要通过光合作用才能被生命体吸收并转化为碳水化合物、氨基酸、蛋白质等营养素；农作物秸秆、枝桠柴、草炭、木炭、淀粉及其他多糖类物质，也都需通过微生物转化成小分子的碳后，才能够被生命体吸收[4]。

笔者所在团队通过自主研发的“生物质炼制”技术和成套装备，从天然植物中提取了富含羟基、羧基、甲氧基等高活性有氧基团的全水溶、小分子的有机碳和的生物基新材料。该种植物源高活性小分子有机碳材料中的碳元素无需转化，可直接为水生生物补充碳源，通过调节碳氮比，快速增殖益生菌，实现菌相平衡和藻相平衡，在恢复食物链平衡的同时，实现水体生态系统的平衡。同时，大量高活性的生物基团，可螯合和钝化水体中的重金属、二噁英等有毒有害物质，使之成为稳定的大分子物质，而不易被水生生物所吸收，因此，既可增强水产养殖物的免疫能力和抗应激能力，还提高了水产养殖物的存活率和水产品的品质。

笔者团队研发生产的植物源高活性小分子的有机碳材料中碳的含量为36.21%，羟基及其他非苯环结构的高活性物质含量为49.4%。

植物源高活性小分子有机碳材料在水产养殖领域起到“沃水净水”的作用。因为碳氮比例失调使水体中的养分不能充分有效转化，富集的大量氨氮成为水体生态失衡的导火索而引发水体污染。投放高活性小分子的有机碳材料后，水体中碳氮比例适宜，各种养殖物、水生植物、浮游生物和各种微生物等因获得了大量的优质碳源，提高了其生命繁殖与生长所必需的氨基酸、蛋白质等营养素的转化，因此，各种水生生物又重新恢复到良好的共生共存、相互平衡生长的状态。而“净水”则是通过各种羟基、羧基、酚基等高活性基团与水体中的重金属、二噁英等有害物质发生螯合与钝化，使之成为稳定的大分子物质，从而减少被水产养殖物吸收[5]。

2 应用案例

2018 年7 月，江苏大闸蟹养殖户在养殖水域中补充植物源小分子有机碳，至9月大闸蟹捕捞总计55天，共分5 次投放。大闸蟹捕捞后，经江苏省出入境检验检疫局动植物与食品检测中心检测，大闸蟹体内的重金属、二噁英、抗生素残留和药物残留等均未超出国家出口标准，并且养殖水体的水质变得滑爽，水草生长茂盛，蓝藻的比例下降显著。

2019 年4 月，广东南美白对虾养殖户的水塘里蓝藻大量爆发，水质状况较差，水华现象严重。投放植物源小分子有机碳后约4 h，塘中的水质开始发生变化，氨氮降低了30%左右，水色变得清爽，3～4天后氨氮降低约70%，亚硝酸盐降低40%～50%，红脚病、断肠病等细菌性疾病基本痊愈，虾体洁净通透，水中的蓝藻生长也得到了控制，水华现象消失，在未投放其他投入品的情况下，整个养殖季既不用调水，也不用改底，通过生态调控和修复，使其平衡、健康、可持续地保持水体生态平衡，且水产养殖管理趋于简单化。

3 效益简况

目前，国内26%的耕地土壤中有机质小于1%，有机碳小于1%的耕地占44.8%，在世界发达国家土壤有机碳小于2%时就考虑采取措施稳定或增加碳水平[6]。本研究成果以秸秆为原料，通过生物质炼制技术，每年可处理秸秆30万t，产沼气1100万m3，可保障3.5万户居民的生活用气或发电2800万kW·h，年产高纯度的优质纤维素原料3.3 万t，可用作造纸和生产石墨烯等产品的原料，年产具有土壤修复功能的有机碳能液体肥料20 万t，年产碳链结构的小分子全水溶的有机碳材料0.5万t，在实现产销平衡的情况下，年销售收入50 亿元以上。例如，在农业种植方面，每公顷温室大棚仅需使用1050～1200 L有机碳能液肥即可替代传统的肥料用于种植西红柿，产量可达225000 kg/hm2，大果率达90%以上，茶叶通过叶面喷施4 次，可增产1倍以上，真正实现原料来源于农业，产品服务于农业的循环利用。在水产养殖方面，每百克植物源高活性小分子的有机碳产品，约可净化2000 m3的养殖水体或天然水体，投放后约4 h氨氮等物质可降低30%以上，3～4天即可去除和控制蓝藻的爆发，恢复菌相和藻相平衡，螯合钝化重金属等有毒有害物质，实现沃水净水，促进水产养殖可持续发展，保障农产品、水产品的质量安全，减少农业面源污染和水污染，恢复生态系统的平衡。

4 结语

植物源高活性小分子的有机碳新材料，可快速调节碳氮比，直接为水生生物补充碳源，提高养分的转化与合成，促进微生物菌藻的繁殖与生长，实现“沃水净水”，从而保障水产养殖产品的品质、产量和食用安全，该高活性小分子的有机碳材料已通过农业农村部新鱼药临床试验基地所做的系列试验，一旦大量推广使用后，将有利于促进改善生态环境的修复和实现生态农业的可持续发展[7]。