13.1 导言
水生食品被认为有益于人类营养和健康，并将在未来可持续健康饮食中发挥重要作用（Beveridge 等人，2013 年）。 为了实现这一目标，全球水产养殖部门必须在现在至 2030 年期间为提高鱼类供应的数量和质量做出贡献（Thilsted 等人，2016 年）。 不仅应通过增加生产和/或物种数量，而且还应通过系统多样化来促进这种增长。 然而，水产养殖鱼只是最近才被纳入粮食安全和营养（FSN）辩论以及未来战略和政策，这表明这种生产对于防止未来营养不良的重要作用（Bénét 等人，2015 年），因为鱼类提供了良好的蛋白质和蛋白质来源。不饱和脂肪，以及矿物质和维生素。 必须指出，许多非洲国家正在促进水产养殖，以此应对其当前和未来粮食生产挑战。 即使在欧洲，鱼类供应目前也不能自给自足（国内供应/需求不平衡），日益依赖进口。 因此，确保全球水产养殖的成功和可持续发展是全球和欧洲经济必不可少的议程（Kobayashi 等人，2015 年）。 可持续性通常需要显示三个关键方面：环境可接受性、社会公平性和经济可行性。 Aquaponic 系统提供了一个可持续发展的机会，它将动物和植物生产系统结合在一起，以具有成本效益、环保和有利于社会的方式。 斯台普斯和 Funge-Smith (2009 年) 认为，可持续发展是生态福祉和人类福祉之间的平衡，而在水产养殖方面，生态系统方法直到最近才被理解为研究的优先领域。
在过去 40 年中，水产养殖一直是增长最快的食品生产部门（Tveterås 等人，2012 年），是满足近期世界粮食需求的最有希望的农业活动之一（小林等人，2015 年）。 水产养殖的总产量统计数据（粮农组织 2015 年）显示，全球产量年增长 6%，预计到 2030 年，全球鱼类消费量将达到 63%（粮农组织 2014 年），估计 2050 年将达 90 亿人口。 就欧洲而言, 预计的增长不仅在海洋部门, 而且在陆地生产的产品中也有所增加. 在未来几年，水产养殖增长面临的一些预期挑战包括：减少使用抗生素和其他病理治疗方法，开发高效的水产养殖系统和设备，以及物种多样化和提高可持续性
饲料生产和饲料使用领域。 从饲料中的鱼粉 (FM) 转向其他蛋白质来源也是一项重大挑战，以及 “进鱼” 比率。 促进水产养殖部门的增长以实现适当的可持续性，包括鼓励适应和创造新的和更可持续的饲料配方，减少饲料溢出和降低食物转化率（FCR），有着悠久的历史，可追溯到 1960 年代。 虽然水产养殖被公认为是最有效的动物生产部门，但与陆地动物生产相比，在资源效率、物种多样化或生产方法方面仍然有改进的余地，而且显然需要采取生态系统方法充分利用生物的生物潜力，并充分考虑环境和社会因素（考希克 2017）。 水产养殖产量的增长需要得到预期饲料总产量的增加的支持。 每年需要再生产约 300 万吨饲料，以支持到 2030 年水产养殖的预期增长。 此外，需要用植物和陆地替代品取代鱼粉和鱼油（FO），这需要对动物养殖配方饲料进行必要的研究。
动物和水产饲料行业是全球生产部门的一部分，这也是未来发展战略的重点。 Alltech 的年度调查（2017 年阿尔科技）显示，动物饲料总产量突破 10 亿吨，与 2015 年相比，产量增长 3.7%，尽管饲料厂数量减少了 7%。 2016 年，中国和美国占主导地位，占全球饲料总产量的 35%。 调查显示，前 10 个生产国拥有全球饲料厂的一半以上（56%），占饲料总产量的 60%。 这种生产集中意味着，传统上用于商业水产养殖饲料配方的许多关键成分都是国际贸易商品，使水产饲料生产受到任何全球市场波动的影响。 例如，预计到 2030 年，鱼粉价格将翻一番，而鱼油可能增加 70% 以上（Msangi 等人，2013 年）。 这说明了减少鱼类饲料中这些成分含量的重要性，同时增加对新的或替代来源的兴趣和关注（加西亚-罗梅罗等人，2014a，b；罗拜纳等人，1998 年，1999 年；泰罗瓦等人，2013 年；托雷西拉斯等人，2017 年）。
虽然为水产养殖生产开发了新的海上平台，但海洋和淡水再循环水产养殖系统 (RAS) 也十分重视，因为这些系统每公斤鱼饲料使用的水量较少，从而增加了鱼类产量，同时减少了水产养殖，包括减少用水量（埃伯林和蒂蒙斯 2012 年；金勒和纳勒 2012 年）。 RAS 可以与水生系统中的植物生产相结合，这些系统很容易融入当地和区域食品系统模型 (见第 15 章)，可在大型人口中心或附近实行 (Love 等人，2015a)。 水、能源和鱼类饲料是水生系统的三大物理投入（Love 等人，2014 年，2015 年 b）。 养殖鱼类没有消耗约 5% 的饲料，其余 95% 的饲料被摄入和消化（Khakyzadeh 等人，2015 年）。 在这一份额中，30—40% 被保留并转化为新的生物量，而
** 水生饲料开发与循环生物经济 **
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** 图 13.1** 对水生饮食的生物副产物进行局部评价的多学科方法的示意图表示。 (基于 ‘R+D+I 在超边缘岛屿和循环经济方面的发展’; 岛屿发展计划项目, Interreg MAC/1.1A/2072014-2019)
剩余的 60—70% 以粪便、尿液和氨的形式释放（粮农组织 2014 年）。 平均而言，全球 1 公斤饲料（30% 粗蛋白质）释放约 27.6 克 N，1 公斤鱼类生物量释放约 577 克 BOD（生物需氧量）、90.4 克 N 和 10.5 克 P（泰森等人，2011 年）。
Aquaponics 目前是一个规模小但发展迅速的行业，显然适合利用以下政治和社会经济挑战，其中 1) 水产产品满足粮食安全和营养需求；2) 在世界各地建立鱼类自给自足区；3) 水产养殖是一个关键部门，但全球原料和全球饲料生产受到关注；4) 农业创新以更可持续的方式促进生物多样性，并作为循环经济的一部分；5) 当地生产的食品占用率更高。 这些方面与国际自然保护联盟（Le Gouvello 等人，2017 年）提出的关于水产养殖和鱼类饲料的可持续性的建议相吻合，该联盟建议应努力使水产养殖生产本地化和循环方法，以及制定新产品和副产品的质量控制方案，以及在区域内加工当地鱼类饲料。 到目前为止，作为 “小规模水产养殖场” 的水产养殖可以为实施生物经济和当地规模生产提供实例，从而促进使用不适合用于其他用途的有机物产品和副产品的方法，例如养殖的昆虫和蠕虫、宏藻和微藻。鱼类和副产品水解物, 新的农业生态植物和当地生产的生物活性剂和微量营养素, 同时通过高质量的食品 (鱼类和植物) 生产减少环境足迹, 并逐步实现零废物产生. 此外，水上乐园为促进多学科学习可持续生产和生物资源价值化提供了一个很好的例子，例如 “岛屿项目” (INTERREG V-A MAC 20142020) (图 13.1)。
本章的以下部分回顾鱼类饮食、成分和添加剂的最新状态，以及在生产特定水生饲料时需要考虑的营养/可持续挑战。