不久前,，清華大學(xué)校園內(nèi)的一件“趣事”引發(fā)了不少師生的關(guān)注：該校水利水電工程系教授段云嶺在即將退休前,，一頭扎進(jìn)寧夏的一個小村莊“跨界”養(yǎng)蝦。
“我是一不小心搞上水產(chǎn)養(yǎng)殖的,?！倍卧茙X告訴《中國科學(xué)報》，這個決定與其說是一種沖動,，不如說是一種責(zé)任,。
“低估了這事的難度”
在寧夏的廣袤土地上，黃河水滋養(yǎng)著這片塞上江南,。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,，銀川市賀蘭縣常信鄉(xiāng)四十里店村的養(yǎng)殖戶引進(jìn)了鮮嫩可口的南美白對蝦，但養(yǎng)殖該蝦帶來的廢水排放問題卻日益凸顯,。
為此,，當(dāng)?shù)卣ぷ魅藛T聯(lián)系到研究分布式滲流監(jiān)測系統(tǒng)的段云嶺，希望他能幫忙改善養(yǎng)殖水環(huán)境,，提高養(yǎng)殖效益,。
“其實，我對水產(chǎn)養(yǎng)殖的了解很少,。我們不會養(yǎng)蝦,，也不會養(yǎng)魚，只會研究水,，你要愿意讓我們做,，我們就試試?！倍卧茙X心想,，如果能做成，不僅能節(jié)約黃河水資源,、改善水環(huán)境,，還能增加農(nóng)民收入。
只是段云嶺自己也沒想到,，當(dāng)初說的這一試就是6年多時間,。
此前，段云嶺曾參與國家原油戰(zhàn)略存儲、三峽工程等多個國家重點項目,，也曾參與水環(huán)境治理項目，但這次的任務(wù)還是讓他有點發(fā)怵：“我可以采用很多方式改善水環(huán)境,，但要用食品安全的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)蝦,，難度很大?！?/p>
2019年,，段云嶺帶著團(tuán)隊來到四十里店村，深入養(yǎng)殖戶家中,，了解當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖現(xiàn)狀,。
“養(yǎng)殖水竟然都是黑棕色的?！钡谝淮我姷轿r塘?xí)r,，段云嶺被眼前的一幕嚇了一跳。當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖戶大多采用大塘養(yǎng)殖技術(shù),，依賴頻繁換水維持水質(zhì),。這種方式在南方水系豐富的地區(qū)較為常見，但在寧夏這樣一個水資源匱乏的地區(qū),，通常無水可換,，偶爾換水還對環(huán)境造成了巨大壓力。
此外,，段云嶺還發(fā)現(xiàn),，當(dāng)?shù)匾恍B(yǎng)殖戶嘗試了小塘室內(nèi)養(yǎng)殖模式，雖然不依賴頻繁換水,，但蝦的死亡率異常高,。通過測量水質(zhì)，段云嶺發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水中的污染物,，如氨氮,、有機(jī)物等，嚴(yán)重影響了水體環(huán)境,，尤其是在養(yǎng)殖密度較高時,，水體的自凈能力不足，水質(zhì)惡化明顯,。
“起初我們以為只要處理好養(yǎng)殖尾水,，讓各項指標(biāo)達(dá)標(biāo)就行?！倍卧茙X回憶道,。然而，經(jīng)過一系列水處理程序后，他發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖蝦的收益甚至還不夠支付水處理的電費,，“雖然有準(zhǔn)備,，但還是低估了這事的難度”。
段云嶺決定從頭學(xué)習(xí)水產(chǎn)養(yǎng)殖知識,。他帶領(lǐng)團(tuán)隊查閱了大量文獻(xiàn),，走訪了多個養(yǎng)殖基地，向當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖戶請教蝦的養(yǎng)殖經(jīng)驗,。
第一次嘗試調(diào)整水質(zhì)時,，段云嶺信心滿滿。然而,，3個月后,，本該撈出五六十公斤南美白對蝦的室內(nèi)養(yǎng)殖池，只撈出了兩三公斤,?！霸诔翋灥姆諊校覀兒戎鴲灳?，把蝦煮著吃了,。”段云嶺苦笑著說,。
實現(xiàn)“質(zhì)量翻番”
“既然單純依靠生物絮團(tuán)不能保證水質(zhì),，那就引入硝化菌幫忙，同時探討放棄微生物的電化學(xué)除氮方法,?！倍卧茙X團(tuán)隊通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中,，魚蝦等生物的排泄物和未被消耗的飼料會生成大量氨氮等有害物質(zhì),。生物絮團(tuán)技術(shù)可以利用特定的微生物降解這些廢物，并將其轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)豐富的微生物絮團(tuán),，供生物食用,，形成一個低排放、可循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng),。
然而,，在實驗過程中，段云嶺團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),，由于小塘養(yǎng)殖密度和飼料蛋白質(zhì)含量過高,，生物絮團(tuán)瘋長，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰,?！俺乩锩娑际丘ゐず臇|西，像‘爆缸’一樣?！倍卧茙X形容道,。
如何將生物絮團(tuán)從水體中撈出來是第一道難關(guān)，段云嶺團(tuán)隊為此開展了長達(dá)3年的實驗,。他們嘗試過過濾網(wǎng),、膜物理過濾方法，最多半小時就給糊住了,。之后利用氣浮原理，經(jīng)過無數(shù)次失敗,，終于試制出不使用絮凝劑（具有食品安全風(fēng)險）的微氣浮裝置,，破解了生物絮團(tuán)打撈難題。
控制住生物絮團(tuán)總量后,，水體內(nèi)還有多余的氨氮,，使用硝化菌可以將其轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。但硝化菌只在合適的“家”中繁殖,，這個“家”養(yǎng)殖池內(nèi)沒有,。如何保證水體內(nèi)有足夠的硝化菌就成了第二道難關(guān)。
為此,，研究團(tuán)隊在養(yǎng)殖池外搭建了一個硝化菌培養(yǎng)站,，使用人工陶粒作為硝化菌的“家”，定期將培養(yǎng)出的菌液放入養(yǎng)殖池,，實現(xiàn)了養(yǎng)殖池內(nèi)生物絮團(tuán)和硝化菌聯(lián)合凈化水體,。
然而，新的問題又出現(xiàn)了：這樣養(yǎng)出來的蝦口感一般,，吃起來有些生澀,，失去了海蝦鮮嫩的風(fēng)味。經(jīng)分析,，可能是水體中硝酸鹽含量偏高造成的,。團(tuán)隊再次調(diào)整方案，通過使用天然巖石濾料作為硝化菌的“家”,，成功降低了水體中的硝酸鹽含量,，改善了蝦的口感。
雖然技術(shù)取得了突破,，但推廣過程并非一帆風(fēng)順,。
段云嶺回憶道：“剛開始，很多養(yǎng)殖戶對我們的技術(shù)持懷疑態(tài)度,?！庇幸淮危卧茙X邀請一位養(yǎng)殖戶試用他們的系統(tǒng)。結(jié)果,，由于操作太復(fù)雜,，養(yǎng)殖戶很不適應(yīng)，只用了一天,，就把辛辛苦苦培育的水全部倒掉,，重新采用換水的老辦法。
為了降低使用門檻,，段云嶺團(tuán)隊開發(fā)了一套自動化水體管理設(shè)備,，集成了生物絮團(tuán)控制、硝化菌培養(yǎng)和水體微量元素調(diào)節(jié)等功能,。這套設(shè)備大大簡化了操作流程,，讓養(yǎng)殖戶更容易接受。
從2020年到2024年,，段云嶺團(tuán)隊協(xié)助養(yǎng)殖戶將南美白對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量穩(wěn)定在畝產(chǎn)1500公斤左右,，單只蝦的平均重量也從37克增加到64克，實現(xiàn)了“質(zhì)量翻番”,。
“還有很多事可以做”
長期的調(diào)研和考察讓段云嶺意識到,，賀蘭縣的養(yǎng)殖問題在西北地區(qū)頗具有代表性。為此,，他帶領(lǐng)課題組在當(dāng)?shù)亟⒘饲迦A大學(xué)設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖綜合試驗平臺,。段云嶺告訴記者，當(dāng)?shù)卦谵r(nóng)業(yè)方面做了很多工作,，如提供推廣示范田,、提供專家公寓等，為科研人員提供了良好的支持,。
作為一名河南人,，同處黃河流域的寧夏所面臨的水產(chǎn)養(yǎng)殖困境，引發(fā)了段云嶺的思考,。他認(rèn)為,，黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展離不開產(chǎn)業(yè)突破。
“不光是養(yǎng)蝦,，寧夏還有很多事可以做,，比如利用光照時間長的優(yōu)勢發(fā)展貴重藥材種植等?！倍卧茙X想破解的不僅是技術(shù)難題,，也想通過科技創(chuàng)新幫助當(dāng)?shù)卦鍪罩赂唬苿余l(xiāng)村振興,。
“農(nóng)業(yè)項目一定要長期駐地實驗,?！倍卧茙X分享了成功經(jīng)驗，農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤和水資源條件,，只有通過實地研究和反復(fù)試驗，才能開發(fā)出真正適合當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)和產(chǎn)品,。在他看來,，農(nóng)業(yè)科研不能停留在實驗室里，必須扎根田間地頭,，與當(dāng)?shù)鼐o密交流,。
“技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化從來不是一蹴而就的，而是需要科研團(tuán)隊的堅持,、當(dāng)?shù)氐闹С?、農(nóng)戶的信任等各方面因素?！苯衲辏卧茙X計劃通過進(jìn)一步降低設(shè)備成本,，將技術(shù)推廣到規(guī)?；B(yǎng)殖工廠。他希望未來的養(yǎng)殖工廠具備4~6層立體養(yǎng)殖池,，配備5條生產(chǎn)線,，預(yù)計產(chǎn)蝦量可達(dá)每周一噸以上，為黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展注入新活力,。
編輯：李華山
