于佐安，謝璽，朱守維，杜尚昆，李曉東，李大成，周遵春，王慶志*

(1.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院 大連市海產(chǎn)貝類(lèi)種質(zhì)資源創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023；2. 錦州市科學(xué)技術(shù)研究院，遼寧 錦州 121000；3.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 畜牧獸醫(yī)學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110866)

碳匯漁業(yè)，也被稱(chēng)為“可移出的碳匯”或“可產(chǎn)業(yè)化的藍(lán)碳”，是指通過(guò)漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)促進(jìn)水生生物吸收水體中的CO2，并通過(guò)收獲水生生物產(chǎn)品，把這些碳移出水體的過(guò)程和機(jī)制，其結(jié)果是更好地發(fā)揮了漁業(yè)生物的碳匯能力，提高了水體吸收大氣CO2的能力[1]。大型藻類(lèi)通過(guò)光合作用將海水中溶解無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳；濾食性貝類(lèi)通過(guò)攝食活動(dòng)大量去除海水中的顆粒有機(jī)碳，并且通過(guò)生物礦化形成貝殼(主要成分碳酸鈣)實(shí)現(xiàn)對(duì)海水中碳的吸收和固定[2-3]。尤其重要的是，伴隨著貝藻類(lèi)養(yǎng)殖的收獲，大量碳能夠直接從海水中移除，對(duì)近岸海水養(yǎng)殖區(qū)及其毗鄰海域的碳循環(huán)產(chǎn)生重要影響[4]。因此，海水貝藻類(lèi)養(yǎng)殖的固碳作用顯著，是碳匯漁業(yè)的重要組成部分，可以促進(jìn)淺海生態(tài)系統(tǒng)高效吸收CO2，間接減少CO2排放，實(shí)現(xiàn)中國(guó)海水養(yǎng)殖綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。

海洋是地球上最大的“碳庫(kù)”，參與全球碳循環(huán)。早在2003年，Alvera-Azcárate等[5]對(duì)葡萄牙Tagus河口大型海藻的固碳量進(jìn)行了計(jì)算和分析；此后，Sabine等[6]初步核實(shí)了海洋的固碳量，認(rèn)為過(guò)去400年間人類(lèi)在生產(chǎn)和生活中所釋放的碳接近一半被海洋吸收。宋金明等[7]研究了中國(guó)近海生物浮游植物和大型經(jīng)濟(jì)藻類(lèi)的固碳強(qiáng)度與潛力，估算中國(guó)大型經(jīng)濟(jì)藻類(lèi)每年固碳量達(dá)到36萬(wàn)t～45萬(wàn)t；Tang等[8]根據(jù)1999—2008年中國(guó)海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)的總產(chǎn)量(8.96×106～1.351×107t)和平均固碳量(3.79×106t)，估算了淺海貝藻類(lèi)養(yǎng)殖可移出碳約為1.2×106t(未計(jì)海底封存碳)；2014年貝藻類(lèi)養(yǎng)殖移出的碳約為1.68×106t(貝類(lèi)1.17×106t、藻類(lèi)5.1×105t)，同比2008年可移出碳增加了約40%[1]。自從“碳匯漁業(yè)”的概念由唐啟升院士正式提出后，一些學(xué)者針對(duì)中國(guó)發(fā)展低碳漁業(yè)需要采取和實(shí)行的經(jīng)濟(jì)政策與措施、中國(guó)南海碳匯漁業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)研究方向及碳匯漁業(yè)與低碳漁業(yè)之間的聯(lián)系等方面進(jìn)行了相關(guān)闡述和探討[9-11]，也有學(xué)者評(píng)估了廣東省、河北省海水貝藻類(lèi)養(yǎng)殖碳匯潛力和浙江省近海貝類(lèi)養(yǎng)殖碳匯強(qiáng)度[12-14]。遼寧省作為中國(guó)海洋漁業(yè)大省，貝類(lèi)養(yǎng)殖和藻類(lèi)養(yǎng)殖在海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中占有較大比重，但目前尚未有針對(duì)遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯能力或潛力進(jìn)行評(píng)估的報(bào)道。鑒于此，本研究中對(duì)遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯能力進(jìn)行了評(píng)估，旨在為科學(xué)評(píng)價(jià)碳匯漁業(yè)發(fā)展空間及發(fā)展方向，為遼寧省大力發(fā)展碳匯漁業(yè)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本試驗(yàn)中，遼寧省2015—2017年海水養(yǎng)殖規(guī)模及貝藻類(lèi)產(chǎn)量參考2016—2018年《遼寧省漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 貝藻類(lèi)碳匯物質(zhì)量評(píng)估 貝類(lèi)和大型藻類(lèi)利用海洋中的碳進(jìn)行呼吸、生長(zhǎng)和代謝，呼吸代謝等過(guò)程所利用的碳將重新進(jìn)入海洋系統(tǒng)，貝藻類(lèi)組織和貝殼生長(zhǎng)所利用的碳則隨著收獲移出海洋，從而實(shí)現(xiàn)碳匯。遼寧省海水養(yǎng)殖貝類(lèi)與藻類(lèi)碳匯物質(zhì)量評(píng)估參考齊占會(huì)等[12]和李昂等[13]的方法，計(jì)算公式為

貝類(lèi)固碳量(CB)=軟體組織固碳量(CST)+貝殼固碳量(CS)，

CST= 貝類(lèi)產(chǎn)量×軟體組織干質(zhì)量比例(RST)×軟體組織碳含量(wCST)，

CS= 貝類(lèi)產(chǎn)量×貝殼干質(zhì)量比例(RS)×貝殼碳含量(wCS)，

藻類(lèi) 固碳量(CW)=藻類(lèi)產(chǎn)量×藻體碳含量(wCW)，

碳匯能力(Ct)=CB+CW。

其中：RST和RS分別為軟體組織干質(zhì)量和貝殼干質(zhì)量在貝類(lèi)總質(zhì)量中所占比例(%)；wCST、wCS和wCW分別為碳在貝類(lèi)軟體組織干質(zhì)量、貝殼干質(zhì)量和藻體干質(zhì)量中所占比例(%)。蝦夷扇貝Patinopectenyessoensis、海灣扇貝Argopectenirradians和櫛孔扇貝Chlamysfarreri的RST和RS分別參考王遠(yuǎn)隆等[15]、張繼紅等[16]和毛玉澤[17]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；菲律賓蛤仔Ruditapesphlippinarum、長(zhǎng)牡蠣Crassostreagigas、紫貽貝Mytilusedulis、毛蚶Scapharcasubcrenata、縊蟶Sinonovaculaconstricta等貝類(lèi)的RST和RS參考Tang等[8]、周毅等[18]、呂昊澤等[19]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。蝦夷扇貝與海灣扇貝的wCST和wCS參考濾食性貝類(lèi)的平均值，分別為44%和12%[12]；其他貝類(lèi)的wCST和wCS參考周毅等[18]和柯愛(ài)英等[20]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在參考相關(guān)文章和論文數(shù)據(jù)時(shí)，海帶和裙帶菜藻體含碳量基本一致，均設(shè)置為31.2%[4, 21]。

1.2.2 貝藻類(lèi)碳匯價(jià)值量評(píng)估 根據(jù)李昂等[13]對(duì)貝藻類(lèi)碳匯價(jià)值量的評(píng)估方法，即

碳匯價(jià)值量(Vc)=碳匯能力(Ct)×單位碳

減排經(jīng)濟(jì)成本(Cc)。

遼寧省Cc參考曹慶仁等[22]報(bào)道的值，為157元/t。

2 結(jié)果與分析

2.1 遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯物質(zhì)量評(píng)估

根據(jù)《遼寧省漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)，2015、2016、2017年，遼寧省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量分別為294.19萬(wàn)t、310.27萬(wàn)t和308.14萬(wàn)t，其中，海水養(yǎng)殖貝類(lèi)產(chǎn)量分別為236.45萬(wàn)t、251.91萬(wàn)t和248.48萬(wàn)t，藻類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量分別為34.83萬(wàn)t、32.55萬(wàn)t和33.02萬(wàn)t，養(yǎng)殖貝類(lèi)年平均產(chǎn)量占遼寧省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的80.74%，養(yǎng)殖貝藻類(lèi)年平均產(chǎn)量占遼寧省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的91.74%。2015—2017年遼寧省主要養(yǎng)殖貝藻類(lèi)產(chǎn)量如表1所示，其中菲律賓蛤仔、扇貝和牡蠣是遼寧省貝類(lèi)養(yǎng)殖主要品種。

表1 2015—2017年遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)主要品種與產(chǎn)量

Tab.1 Production and main species of marine bivalves and seaweeds in mariculture in Liaoning province from 2015 to 2017

種類(lèi)species產(chǎn)量 production/萬(wàn)t2015年2016年2017年蝦夷扇貝 Patinopecten yessoensis22.2323.4124.04櫛孔扇貝 Chlamys farreri6.357.808.73海灣扇貝 Argopecten irradians12.9412.7014.45菲律賓蛤仔 Ruditapes phlippina-rum123.22127.17127.06長(zhǎng)牡蠣 Crassostrea gigas18.5022.3522.61紫貽貝 Mytilus edulis4.686.666.40毛蚶 Scapharca subcrenata4.644.573.70縊蟶Sinonovacula constricta4.904.845.09文蛤 Meretrix meretrix1.361.621.61皺紋盤(pán)鮑 Haliotis discus hannai0.310.240.23海帶 Laminaria japonica19.6121.8721.40裙帶菜 Undaria pinnatifida15.2210.6911.62

注：海帶和裙帶菜產(chǎn)量均為干質(zhì)量

Note：Production of kelp and sea musturd is described by dry weight

主要貝類(lèi)的軟體組織干質(zhì)量占比和貝殼干質(zhì)量占比如表2所示，主要貝類(lèi)的軟體組織碳含量和貝殼碳含量如表3所示。在進(jìn)行具體換算時(shí)，毛蚶和縊蟶代表遼寧省蚶類(lèi)和蟶類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量；海灣扇貝、縊蟶殼干質(zhì)量根據(jù)濕質(zhì)量和軟體質(zhì)量換算；蝦夷扇貝與海灣扇貝軟體組織碳含量和貝殼碳含量參考濾食性貝類(lèi)的軟體組織和殼中含碳量平均值；而裙帶菜和海帶藻體中含碳量比較接近，均設(shè)置為31.2%。

經(jīng)計(jì)算得出：2015、2016、2017年遼寧省通過(guò)收獲海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)移除的碳量約為27.95萬(wàn)t、27.51萬(wàn)t和27.86萬(wàn)t，其中，通過(guò)收獲養(yǎng)殖貝類(lèi)可移出碳量分別約為17.08萬(wàn)t、17.35萬(wàn)t和17.56萬(wàn)t，通過(guò)收獲養(yǎng)殖藻類(lèi)可移出碳量分別約為10.87萬(wàn)t、10.16萬(wàn)t 和10.30萬(wàn)t；在養(yǎng)殖貝類(lèi)中，通過(guò)收獲菲律賓蛤仔可移出碳量最多；若各品種產(chǎn)量相同，則藻類(lèi)移除碳量最大，貝類(lèi)中縊蟶移除碳量最大(表4)。

表2 主要貝類(lèi)軟體干質(zhì)量和貝殼干質(zhì)量占比Tab.2 Proportions of dry soft tissue weight and dry shell weight in main bivalves

表3 主要貝類(lèi)軟體組織和貝殼中含碳量Tab.3 Carbon contents of soft tissue and shell in main bivalves

表4 2015—2017年遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)通過(guò)收獲從海水中移出的碳Tab.4 Carbon removal by harvesting marine bivalves and seaweeds in Liaoning Province from 2015 to 2017 萬(wàn)t

2.2 遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯價(jià)值量評(píng)估

2015—2017年遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)年均移除碳量約為27.77萬(wàn)t，相當(dāng)于減排CO2101.82萬(wàn)t。根據(jù)遼寧省CO2減排相當(dāng)于創(chuàng)造等量?jī)r(jià)值成本為157元/t[22]，計(jì)算遼寧省通過(guò)貝藻類(lèi)養(yǎng)殖收獲年平均節(jié)約減排CO2成本約為1.60億元。因此，遼寧省貝藻類(lèi)養(yǎng)殖在碳匯方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 討論

3.1 遼寧省貝藻類(lèi)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)

貝類(lèi)是遼寧省海水養(yǎng)殖的主要品種，養(yǎng)殖總面積和總產(chǎn)量均居于首位，其中菲律賓蛤仔、蝦夷扇貝和牡蠣的養(yǎng)殖產(chǎn)量位列前三位。藻類(lèi)主要養(yǎng)殖品種為海帶和裙帶菜，海帶產(chǎn)量高于裙帶菜。2015—2017年連續(xù)3年間，藻類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量2015年最高，貝類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量2016年最高，遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)年平均總產(chǎn)量占海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量超過(guò)90%。國(guó)內(nèi)學(xué)者在進(jìn)行碳匯潛力評(píng)估時(shí)，往往將櫛孔扇貝、海灣扇貝和蝦夷扇貝統(tǒng)一用櫛孔扇貝相關(guān)參數(shù)代替，雖然貝類(lèi)軟體組織中含碳量和貝殼中含碳量差異不大[18]，但貝類(lèi)中軟體組織質(zhì)量和貝殼質(zhì)量占比卻有所差異。本研究在查閱相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，將遼寧省海水養(yǎng)殖貝類(lèi)主要品種的碳匯潛力做了進(jìn)一步評(píng)估，結(jié)果表明，在產(chǎn)量相同條件下，貝類(lèi)養(yǎng)殖品種中的縊蟶通過(guò)養(yǎng)殖收獲移除碳能力最大，其次為紫貽貝，菲律賓蛤仔、蝦夷扇貝和櫛孔扇貝差異不明顯，通過(guò)養(yǎng)殖收獲海灣扇貝和毛蚶可移除碳的能力最低，而通過(guò)藻類(lèi)收獲可移除碳的能力超過(guò)所有貝類(lèi)。因此，從碳匯潛力而言，適當(dāng)調(diào)整遼寧省養(yǎng)殖種類(lèi)與比例，開(kāi)展可移除碳能力較高的縊蟶和藻類(lèi)增養(yǎng)殖更為有益。

3.2 遼寧省貝藻類(lèi)養(yǎng)殖碳匯能力縱向和橫向比較

張繼紅等[4]指出，大型藻類(lèi)通過(guò)光合作用將海水中溶解無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，使水體中的CO2分壓降低。在其初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中，由于生長(zhǎng)需要利用硝酸鹽、磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽使表層水堿度提高，進(jìn)一步降低了水體中CO2分壓，促進(jìn)了大氣CO2向海水中擴(kuò)散。當(dāng)大型藻類(lèi)將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳后，通過(guò)收獲能夠從海水中移除碳；而貝類(lèi)一般利用無(wú)機(jī)碳形成貝殼和促進(jìn)軟組織生長(zhǎng)兩種方式進(jìn)行固碳，通過(guò)收獲同樣能夠從海水中移除碳。齊占會(huì)等[12]統(tǒng)計(jì)2009年廣東省貝藻類(lèi)產(chǎn)量總計(jì)約為172.3萬(wàn)t，通過(guò)收獲移除碳物質(zhì)量約為11萬(wàn)t；李昂等[13]統(tǒng)計(jì)2010年河北省貝藻類(lèi)養(yǎng)殖通過(guò)收獲可移除碳物質(zhì)量約為2.75萬(wàn)t。遼寧省作為中國(guó)海洋大省，水產(chǎn)養(yǎng)殖主要種類(lèi)為貝類(lèi)和藻類(lèi)，2009年貝藻類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量約為155.04萬(wàn)t，根據(jù)本研究測(cè)算方法，收獲時(shí)估計(jì)可移除碳物質(zhì)量約為18.56萬(wàn)t。高于同期廣東省和2010年河北省貝藻類(lèi)碳匯能力。這與遼寧省藻類(lèi)產(chǎn)量較高且藻類(lèi)碳含量高于貝類(lèi)軟體組織及貝殼，通過(guò)藻類(lèi)養(yǎng)殖收獲移除碳的能力高于貝類(lèi)，碳匯能力較強(qiáng)有一定關(guān)系。

2009年，遼寧省貝藻類(lèi)養(yǎng)殖收獲移除碳物質(zhì)量約為18.56萬(wàn)t，2015—2017年，遼寧省貝藻類(lèi)養(yǎng)殖通過(guò)收獲移除碳物質(zhì)量年平均為27.77萬(wàn)t，表明近年來(lái)遼寧省貝藻類(lèi)碳匯能力有了顯著提升。遼寧省貝類(lèi)養(yǎng)殖面積由2015年的45.78萬(wàn)hm2增長(zhǎng)至2016年的57.68萬(wàn)hm2，2017年又降到51.55萬(wàn)hm2，說(shuō)明遼寧省貝類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在不同年份會(huì)受到自然環(huán)境變化、病害、養(yǎng)殖規(guī)模等因素影響，但養(yǎng)殖產(chǎn)量總體波動(dòng)不大；而遼寧省藻類(lèi)養(yǎng)殖區(qū)域集中在大連金州、長(zhǎng)海和旅順口區(qū)等地，受海區(qū)條件限制養(yǎng)殖規(guī)模難以擴(kuò)大，連續(xù)三年來(lái)的養(yǎng)殖產(chǎn)量也較為穩(wěn)定。因此，預(yù)計(jì)未來(lái)遼寧省養(yǎng)殖貝藻類(lèi)年移除碳物質(zhì)量可能在28萬(wàn)t～30萬(wàn)t之間波動(dòng)。

3.3 遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯價(jià)值量評(píng)估方法

聯(lián)合國(guó)1997年氣候變化框架公約的《京都議定書(shū)》中預(yù)計(jì)工業(yè)化國(guó)家減排CO2的開(kāi)支為150～600美元/t，換算成人民幣為1028～4110元/t。國(guó)內(nèi)學(xué)者在評(píng)估海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯價(jià)值量時(shí)多參考采用這一數(shù)值[23]。然而，1997—2017年的20年間，由于科技進(jìn)步、GDP指標(biāo)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模等變化，CO2減排成本發(fā)生了較大變化，繼續(xù)使用這一指標(biāo)進(jìn)行碳匯價(jià)值評(píng)估已經(jīng)不大適合。為此，一些學(xué)者從不同角度對(duì)CO2減排成本評(píng)估模型進(jìn)行了研究。Hsu等[24]在2000年采用多目標(biāo)規(guī)劃方法，結(jié)合Leontief產(chǎn)業(yè)模型，評(píng)估了不同節(jié)能政策對(duì)臺(tái)灣地區(qū)降低CO2排放對(duì)產(chǎn)業(yè)調(diào)整成本的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，政策案例二(人均CO2排放量為9.97 t)、政策案例三(節(jié)能減排)和政策案例四(節(jié)能減排與提高用電效率)的CO2減排成本分別為404、376、345美元/t。韓一杰等[25]根據(jù)中國(guó)在不同的減排目標(biāo)和不同GDP增長(zhǎng)率的情景假設(shè)下，測(cè)算了實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)所需的增量成本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)到2020年單位GDP碳密度比2005年降低40%的減排目標(biāo)，每年所需的增量成本約為104億美元；而當(dāng)減排目標(biāo)提高到45%時(shí)，每年所需的增量成本則迅速增加到318億美元左右。2019年，曹慶仁等[22]基于中國(guó)投入產(chǎn)出、能源消耗等數(shù)據(jù)，實(shí)證研究了包括遼寧省在內(nèi)的30個(gè)省域的CO2減排目標(biāo)及其成本分擔(dān)問(wèn)題，認(rèn)為CO2排放量和消費(fèi)量較大的省域應(yīng)該承擔(dān)較大或較多的CO2減排目標(biāo)量與減排成本。計(jì)算結(jié)果顯示，山東省的CO2排放量最高，在全國(guó)占比9.38%，其CO2消費(fèi)量第二，在全國(guó)占比8.66%，僅次于廣東省(全國(guó)占比11.10%)；遼寧省CO2排放量和消費(fèi)量均低于山東省，分別在全國(guó)占比為6.49%和3.85%，其2020年應(yīng)該承擔(dān)的減排責(zé)任和減排成本亦低于山東省，分別為2.35億t、159.4億元。

在參考眾多學(xué)者對(duì)碳匯價(jià)值量評(píng)估方法基礎(chǔ)上，本研究中采用了曹慶仁等[22]通過(guò)實(shí)證研究獲得的相對(duì)較新的遼寧省CO2減排成本估算值計(jì)算，有助于對(duì)遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)碳匯價(jià)值量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，相關(guān)結(jié)果可為遼寧省碳匯漁業(yè)發(fā)展提供參考。