生态耦合养殖系统及方法与流程

本发明涉及水产养殖与生态修复，特别涉及一种生态耦合养殖系统及方法。

背景技术：

1、红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带、受周期性海水浸淹的木本植物群落，具有防风消浪、固岸护堤、固碳增汇、维持生物多样性等重要生态功能。然而，过去大规模围塘养殖和填海造田曾严重挤压红树林的生存空间，导致生态退化。如何在保护红树林生态系统的同时兼顾水产养殖的经济效益，成为亟待解决的技术难题。

2、目前，已有部分涉及红树林与水产种养耦合的技术方案被提出。例如，通过在养殖塘内配置红树植物与水产动物并调控水位，实现红树林保护与水产养殖兼顾；或通过在养殖池塘中间构建种植岛种植红树植物，并搭配水草、大型水藻进行青蟹养殖。

3、然而，上述目前的养殖方案仍存在不足，一是系统组分层次有限，大多停留在二元或三元组合层面，未能将多个营养级进行系统性功能整合；二是缺乏对系统内物质循环和能量利用的主动设计，各组分之间未能形成闭合的正向反馈回路；三是空间布局较为粗放，机械增氧依赖性强，运营维护成本较高；四是青蟹养殖存活率仍有待进一步提升。

4、为此，本发明提供一种生态耦合养殖系统及其养殖方法，旨在解决上述养殖方案中的一个或多个技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种生态耦合养殖系统及方法，旨在解决上述养殖方案中的一个或多个技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提出的生态耦合养殖系统，生态耦合养殖系统布设在具有潮汐交换条件的潮间带区域，生态耦合养殖系统包括：

3、红树林带模块，种植于养殖池塘的堤坝岸边，形成连续的红树林带，用于固土护堤形成生态屏障，并为养殖池塘提供凋落物来源；

4、红树林种植岛模块，设置于养殖池塘的内部区域，红树林种植岛模块上种植有红树植物；

5、潮沟网络模块，连通养殖池塘与外海，用于通过潮汐交换实现水体调控；

6、青蟹养殖区模块，设置于红树林种植岛模块的根系分布区、潮沟网络模块的两侧及红树林带模块的根系区域中的至少一处，用于投放青蟹；

7、贝类培育区模块，设置于潮沟网络的底部、红树植物的根系附着区域及养殖池塘的底部区域中的至少一处，用于培育滤食性贝类；以及

8、海藻养殖区模块，设置于养殖池塘的水体表面和水体中下层，用于养殖大型海藻。

9、在一实施方式中，海藻养殖区模块包括水面漂浮区海藻层和水下悬挂区海藻层，水面漂浮区海藻层的覆盖率为养殖池塘水面积的20%-40%，水下悬挂区海藻层的覆盖水体体积为15%-30%；和/或，水面漂浮区海藻层用于遮阳和日间初级溶氧供应，水下悬挂区海藻层用于水体增氧和氮磷吸收，并在养殖水体垂直方向上形成溶解氧分布。

10、在一实施方式中，贝类培育区模块中培育的滤食性贝类，其繁殖产生的幼体为青蟹养殖区模块中青蟹的天然饵料；红树林带模块的凋落物经微生物分解后形成的有机碎屑为滤食性贝类的饵料。

11、在一实施方式中，生态耦合养殖系统的空间布局中，红树林带模块占系统总面积的10%-20%，红树林种植岛模块占系统总面积的5%-15%，潮沟网络模块占系统总面积的10%-20%，青蟹养殖区模块占系统总面积的20%-40%，贝类培育区模块占系统总面积的15%-20%。

12、在一实施方式中，红树林种植岛模块上红树植物的种植密度为每平方米1-5株；潮沟网络模块包括主干潮沟和分支潮沟，潮沟的宽度为1-5m，深度为0.5-2m，潮沟网络模块设有闸门，用于控制与外海的水体交换。

13、本发明还提出一种生态耦合养殖方法，采用上述的生态耦合养殖系统进行生态耦合养殖，所述方法包括以下步骤：

14、在选定的潮间带区域构建或改造养殖池塘，并进行模块化功能分区，以形成红树林带模块、红树林种植岛模块、潮沟网络模块、青蟹养殖区模块、贝类培育区模块和海藻养殖区模块；

15、在所述红树林带模块和所述红树林种植岛模块种植红树植物，形成生态屏障；

16、在所述贝类培育区模块投放贝类苗种，在所述海藻养殖区模块投放大型海藻；

17、向所述青蟹养殖区模块投放青蟹苗种，所述青蟹以所述贝类为天然饵料进行摄食；

18、养殖期间，通过系统运行形成物质循环链、能量利用链和经济价值链的协同闭合运行，并调控养殖环境参数；

19、养殖结束后，对青蟹进行收获，对大型海藻和贝类进行采收，并对红树植物的固碳量进行核算评估。

20、在一实施方式中，所述调控养殖环境参数的步骤，包括：

21、控制养殖池塘水体的溶解氧含量不低于4.0mg/l，盐度控制在15-30ppt，水温控制在20-33℃；

22、控制池塘水位在红树林种植岛模块的平均高程之上的10-30cm范围内，并使红树植物的气生根和呼吸根间歇性露出水面。

23、在一实施方式中，所述物质循环链为：青蟹排泄物及残饵中的营养盐被红树植物吸收利用，红树植物枯枝落叶凋落进入水体后经微生物分解转化为贝类的天然饵料，贝类被青蟹摄食。

24、在一实施方式中，所述能量利用链为：大型海藻通过光合作用释放氧气以提升水体溶解氧含量，满足红树植物根系及青蟹、贝类的呼吸耗氧需求，并减少机械增氧设备的使用。

25、在一实施方式中，所述经济价值链为：青蟹作为主要经济产品实现养殖收益，红树植物的碳汇通过碳交易或碳普惠实现生态价值货币化，大型海藻和贝类作为次级经济产品收获销售。

26、本发明的技术方案通过将红树林带模块种植于养殖池塘的堤坝岸边，利用红树林带模块形成连续的红树林带，由于红树植物具有发达的根系网络，该根系网络能够固土护堤，从而在堤坝岸边形成一道生态屏障，有效降低堤坝受海浪侵蚀的风险，减少堤坝的周期性加固和维护成本。同时，红树林带模块的凋落物通过潮汐作用和自然倒落进入养殖水体，经微生物分解后成为养殖系统内的重要有机碎屑来源，为后续的贝类培育提供了天然饵料基础，实现了生态屏障功能与饵料生产功能的协同。

27、通过在养殖池塘的内部区域设置红树林种植岛模块，并在红树林种植岛模块上种植红树植物，红树植物的根系在养殖池塘内部形成错落有致的立体空间结构，该结构能够为青蟹提供天然的庇护场所，契合青蟹的栖息习性，有助于减少青蟹个体之间因争夺空间而产生的攻击和自相残杀行为。此外，红树植物还能够吸收水体中的氮、磷等营养盐，起到净化水质的作用。

28、通过设置潮沟网络模块连通养殖池塘与外海，利用潮沟网络实现自然潮汐涨落与水体交换，能够将外海富含溶解氧和浮游生物的海水引入养殖池塘，并能将养殖池塘内的代谢废物随退潮排出，实现水体的自然更新，无需依赖额外的动力设备进行强制换水。

29、通过设置青蟹养殖区模块于红树林种植岛模块的根系分布区、潮沟网络模块的两侧及红树林带模块的根系区域，将青蟹投放于这些区域，使得青蟹能够充分利用红树植物根系和海藻养殖区模块作为天然庇护所，有利于降低青蟹养殖过程中的应激反应和自相残杀率。此外，青蟹的排泄物进入水体后能够被红树植物和海藻养殖区模块中的大型海藻吸收利用，形成养殖代谢废物的原位转化。

30、通过设置贝类培育区模块于潮沟网络的底部、红树植物的根系附着区域及养殖池塘的底部区域，用于培育滤食性贝类，滤食性贝类能够通过滤食作用摄取水体中的有机碎屑、浮游植物和微生物，有效净化养殖水体，降低水体中的悬浮物和营养盐含量。同时，贝类繁殖产生的幼体能够成为青蟹的天然饵料，为青蟹提供持续的食物来源。

31、通过设置海藻养殖区模块于养殖池塘的水体表面和水体中下层，用于养殖大型海藻，大型海藻通过光合作用吸收太阳能并释放氧气，能够有效提升养殖水体中的溶解氧含量，满足系统内红树植物根系、青蟹和贝类的呼吸耗氧需求，从而减少对机械增氧设备的依赖，降低养殖能耗。同时，大型海藻能够同化吸收水体中的氮、磷等营养盐，进一步净化水质。

32、整体而言，本发明的生态耦合养殖系统通过红树林带模块、红树林种植岛模块、潮沟网络模块、青蟹养殖区模块、贝类培育区模块和海藻养殖区模块的协同配合，构建了红树林、青蟹、贝类和大型海藻四个营养级紧密关联的复合生态系统，实现了多营养级之间的功能互补和生态位错位，使系统内各组分形成闭合的正向反馈回路，能够在保护红树林生态系统的同时兼顾青蟹养殖的经济产出。