Bio-inputs and Waste Reuse in Aquaculture: A Scientometric Analysis
这项针对2007年至2024年间153篇论文的科学计量学分析表明，关于水产养殖中生物投入品和废物再利用的研究自2017年以来经历了快速增长，其中中国和美国在发文量方面处于领先地位，而比利时和芬兰在引用影响力方面表现突出，这凸显了该领域在可持续水产养殖中的战略作用，同时也指出了区域不平等和技术转移方面持续存在的挑战。
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世界海洋和河流正日益成为不断增长的人口主要的蛋白质来源。虽然捕捞野生鱼类长期以来一直是人类饮食的主食，但为了喂养数十亿人口所需的巨大产量，已将全球食品系统推向了养殖水生动物的道路，这种做法被称为水产养殖。该行业发展速度惊人，目前生产的食物量已超过了野生捕捞渔业。然而，这种快速增长也带来了显著的环境代价。正如陆地农场会产生废物一样，鱼类养殖场也会产生大量的剩余食物和动物粪便，这些物质会流失到周围的水域中。在集约化养殖系统中，鱼类被饲养在高密度环境下，只有极小部分的饲料营养真正转化成了鱼肉本身。其余的部分则被排泄出来，形成了沉重的有机物和化学物质负荷，可能导致水体污染、氧气枯竭并损害当地生态系统。
为了解决这一问题，科学家和农民正转向一个被称为“循环性”的概念，即不再将废物视为垃圾，而是将其视为资源。这种方法包含两个主要策略。首先，它使用“生物投入品”（bio-inputs），即向水中添加有益的生物或天然物质，以保持环境稳定并减少对严苛化学处理的需求。其次，它侧重于回收利用废物本身，将曾经的污染物转化为有用的东西，例如农作物的肥料或燃料。这种转变是全球范围内使食品生产更具可持续性且对地球破坏更小的广泛努力的一部分。了解这些理念如何在科学界扎根，对于洞察该行业的发展方向至关重要。
最近的一项研究旨在绘制围绕这些特定解决方案的全球科学对话图谱。研究人员并未在鱼缸中进行新的实验，而是对现有的科学文献进行了大规模分析。他们检索了两个存储了数百万篇研究论文的主要数据库，寻找讨论水产养殖、废物管理和生物投入品的文章，涵盖了 2007 年至 2024 年间发表的文章。在仔细过滤掉无关研究并剔除重复条目后，他们最终确定了 153 篇研究论文的集合。通过检查这组论文，团队可以观察到该领域的整体发展态势、谁在引领这项工作以及最重要的课题是什么。
分析显示，该领域正在迅速扩张。关于该主题的科学论文数量平均每年增长超过 22%，并在 2017 年前后出现了特别剧烈的增长。这种激增表明，科学界正在迫切响应对更清洁、更高效养殖方法的需求。该研究具有高度的协作性，大多数论文由六名或更多作者组成的团队撰写，且超过三分之一的团队包含了来自不同国家的科学家共同协作。这种国际合作凸显了水质和废物管理是全球性问题，需要共享知识与技术。
在观察这些研究来自何处时，一种“数量与影响力”之间的清晰模式浮现了出来。中国和美国产出的论文数量最高，反映了它们在全球水产养殖生产中的巨大角色。然而，研究发现，论文的平均影响力（以被其他科学家引用的频率衡量）在比利时和芬兰等国最高。这表明，虽然一些国家产出最多的研究，但其他国家则专注于制定该领域标准的严谨研究。研究也集中在特定的机构，其中葡萄牙、爱尔兰、中国和泰国的大学在发表新发现方面处于领先地位。
这些论文涵盖的主题准确展示了科学关注点的所在。最常见的课题涉及处理从农场排出的水、将废物转化为有用产品，以及理解氮素在系统中的迁移。氮是鱼类饲料的关键成分，也往往是水污染的主要元凶，因此管理氮素是一个核心挑战。文献还指出，人们对使用特定类型的细菌和微生物来净化水质并自然分解废物的兴趣日益浓厚。研究人员不再仅仅试图消除污染，而是越来越多地探索如何将污染转化为资源，例如利用废物种植藻类或制造生物肥料。
该领域被引用次数最多的论文通常涉及这些系统的基础工程学以及实践的长期可持续性。一些最早且最具影响力的工作奠定了过滤水质和管理鱼类养殖固体废物的机械基础。近期高引用的研究则在探索如何利用特定的微生物菌株，将环境问题主动转化为有价值的投入品，从而将鱼类养殖直接与生物能源和循环生产联系起来。数据表明，该领域正从简单的“问题描述”转向开发可在实际养殖场景中应用的“应用技术”。
尽管取得了这些进展，研究指出仍存在重大障碍。虽然科学在进步，但在谁能获得这些技术以及实施这些技术的能力方面仍存在不平等现象。将这些创新解决方案从研究实验室转移到实际农场（特别是在发展中地区）的过程尚未实现无缝衔接。研究结果证实，使用生物投入品和回收利用废物正成为可持续水产养殖的重要战略部分，但广泛的应用需要克服成本、技术获取以及区域养殖实践差异等方面的障碍。科学界已经绘制出了前进的路径，表明将废物转化为价值不仅是环境上的必然要求，也是未来食品生产的一条可行之路。
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