山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力評(píng)估

蘇兆軍　馮曉　張倩　張凱　宋瑞強(qiáng)　許建方　李東濱

摘要：為科學(xué)評(píng)估山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力，尋找增加近海碳匯并實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收的方法，對(duì)2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力（以CO計(jì)）進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示：山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力巨大，2016—2019年海水養(yǎng)殖碳匯總量始終維持在200萬(wàn)t以上，貝類是影響碳匯能力的主要因素。從碳匯效率看，海水養(yǎng)殖貝類中牡蠣的碳匯效率最高，為8.46 t/hm;藻類中江蘺的碳匯效率最高，為47.61 t/hm。相同面積下，藻類的碳匯能力遠(yuǎn)高于貝類?；谝陨辖Y(jié)論，山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力提升應(yīng)注重開(kāi)發(fā)利用新空間、推廣新技術(shù)并進(jìn)行養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：碳匯能力;碳匯效率;養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：S917

當(dāng)前，全球氣候變暖已嚴(yán)重威脅人類的正常生產(chǎn)、生活，減排與增匯成為控制溫室氣體、實(shí)現(xiàn)碳中和的必然路徑。中國(guó)是世界上海水養(yǎng)殖規(guī)模最大的國(guó)家，通過(guò)開(kāi)展近海養(yǎng)殖增加海洋碳匯能有效應(yīng)對(duì)全球氣候變化、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)低碳發(fā)展。近年來(lái)，不少專家學(xué)者圍繞海水養(yǎng)殖碳匯機(jī)制與能力進(jìn)行了大量研究。張永雨等[1]從不同角度全面揭示近海養(yǎng)殖環(huán)境的碳匯形成過(guò)程與機(jī)制， 不僅注重可移出碳匯的研究， 還從微生物及有機(jī)物組分和性質(zhì)等多角度對(duì)海洋碳匯形成機(jī)理進(jìn)行深入研究;張繼紅等[2]對(duì)海洋可移出碳匯及養(yǎng)殖環(huán)境的碳匯效應(yīng)進(jìn)行了闡述，并提出了多種踐行海洋負(fù)排放的技術(shù)途徑;于佐安等[3]從物質(zhì)量評(píng)估和價(jià)值量評(píng)估兩方面對(duì)遼寧省貝藻類養(yǎng)殖的碳匯能力進(jìn)行定量評(píng)估，為科學(xué)評(píng)價(jià)碳匯漁業(yè)發(fā)展空間及發(fā)展方向奠定了理論基礎(chǔ)。

山東省是中國(guó)海水養(yǎng)殖大省，2019年海水養(yǎng)殖產(chǎn)量占全國(guó)海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的23.9%，科學(xué)評(píng)估其海水養(yǎng)殖碳匯能力，對(duì)于落實(shí)“負(fù)排放”（主動(dòng)增匯）方案具有重要意義。本文通過(guò)評(píng)估2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力，探尋提高碳匯量的方法路徑，以期促進(jìn)山東省碳匯能力進(jìn)一步提升。

1評(píng)估方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1評(píng)估方法

按照養(yǎng)殖品種分類，中國(guó)海水養(yǎng)殖主要包含魚(yú)類、貝類、藻類和甲殼類，研究海水養(yǎng)殖碳匯問(wèn)題需要考慮漁業(yè)生產(chǎn)是否滿足溫室氣體“凈吸收量”為正，貝類和藻類養(yǎng)殖均屬于此類[4]。而魚(yú)類和甲殼類在生長(zhǎng)過(guò)程中需要投入餌料，投入餌料向水體中輸入的碳量高于收獲水產(chǎn)品移出的碳量，因此海水養(yǎng)殖漁業(yè)碳匯主要來(lái)源于貝藻類碳匯。

從固碳機(jī)制來(lái)看，海水養(yǎng)殖貝類的碳匯功能主要通過(guò)以下兩種途徑實(shí)現(xiàn)：一是直接吸收海水中的溶解無(wú)機(jī)碳（DIC）形成碳酸鈣軀殼;二是通過(guò)濾食海水中顆粒有機(jī)碳（POC）合成自身軟體組織。海水養(yǎng)殖藻類的碳匯功能通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)：一是通過(guò)光合作用將海水中的溶解無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)碳，同時(shí)在藻類生長(zhǎng)過(guò)程中吸收溶解在海水中的硝酸鹽、磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 使海水堿度不斷升高， 從而降低了海水中CO分壓， 促使空氣中CO向海水中擴(kuò)散[1];二是藻類生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的溶解有機(jī)碳（DOC）、POC，這些有機(jī)碳一部分會(huì)通過(guò)生物碳泵（BP）沉積于海底，一部分會(huì)通過(guò)食物鏈成為其他生物的食物來(lái)源，還有一部分會(huì)通過(guò)微型生物碳泵（MCP）機(jī)制形成惰性溶解有機(jī)碳（RDOC）駐留于海水中。由于目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)海水養(yǎng)殖碳匯能力的評(píng)估側(cè)重于固定在生物體內(nèi)的碳，即可移出碳匯，對(duì)于貝藻類生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的DOC、POC以及沉積于海底中的碳研究較少，估算困難，因此本文僅評(píng)估通過(guò)收獲貝藻類直接移出海水中的碳。

本文采用物質(zhì)量評(píng)估方法，對(duì)2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力（以CO計(jì)）進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算公式如表1所示。

需要說(shuō)明的是，2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖貝類中蛤、扇貝、牡蠣、貽貝產(chǎn)量占貝類養(yǎng)殖總產(chǎn)量的87.6%～91.3%，藻類養(yǎng)殖品種中海帶、裙帶菜、紫菜、江蘺產(chǎn)量占藻類養(yǎng)殖總產(chǎn)量的90.5%～97.7%，基于此，在評(píng)估山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力時(shí)，將貝類劃分為蛤、扇貝、牡蠣、貽貝和其他貝類，藻類劃分為海帶、裙帶菜、紫菜、江蘺和其他藻類進(jìn)行估算。主要養(yǎng)殖品種的碳匯測(cè)算參數(shù)參考海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HY/T 0305-2021 養(yǎng)殖大型藻類和雙殼貝類碳匯計(jì)量方法 碳儲(chǔ)量變化法》[5]及岳冬冬等[6]的研究成果確定，其他貝類、其他藻類的各項(xiàng)參數(shù)參照主要養(yǎng)殖貝類、主要養(yǎng)殖藻類的平均值，如表2、表3所示。另，碳匯計(jì)量方法中r為碳與二氧化碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，即碳元素在二氧化碳分子中的質(zhì)量比例12/44。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

本文中，山東省2016—2019年海水養(yǎng)殖貝藻類產(chǎn)量及養(yǎng)殖面積來(lái)源于2017—2020年《中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》[7]，如表4、表5所示。

2結(jié)果與分析

依據(jù)海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯評(píng)估方法和2017—2020年《中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》[7]相關(guān)參數(shù)，計(jì)算2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯量（以CO計(jì)）及單位面積固碳效率（即養(yǎng)殖品種碳匯量與養(yǎng)殖面積的比值），結(jié)果如表6、表7所示。

根據(jù)表4—表7數(shù)據(jù)可以得出：2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖貝藻類面積和產(chǎn)量總體波動(dòng)不大，收獲貝藻類形成的可移出碳匯量分別為204.23萬(wàn)t、206.23萬(wàn)t、208.07萬(wàn)t、201.56萬(wàn)t，固碳能力基本保持穩(wěn)定。2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖貝類形成的可移出碳匯量平均值為129.23萬(wàn)t，其中扇貝是海水養(yǎng)殖貝類中形成可移出碳匯最多的品種，其通過(guò)收獲移出的碳匯量占貝類可移出碳匯總量的28.09%;2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖藻類形成的可移出碳匯量平均值為75.82萬(wàn)t，其中海帶是海水養(yǎng)殖藻類中形成可移出碳匯最多的品種，其通過(guò)收獲移出的碳匯量占藻類可移出碳匯總量的77.45%。2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖貝類平均可移出碳匯量是藻類平均可移出碳匯量的1.7倍，可見(jiàn)貝類是影響山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力的主要因素。從單位面積碳匯效率來(lái)看，牡蠣在山東省海水養(yǎng)殖貝類中碳匯效率最高，平均值為8.46 t/hm，其次是貽貝、扇貝、蛤;江蘺是山東省海水養(yǎng)殖藻類中碳匯效率最高的品種，平均值為47.61 t/hm，其次是裙帶菜、海帶、紫菜。從碳匯效率角度考慮，山東省可適當(dāng)調(diào)整貝藻類養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，增加牡蠣、江蘺等碳匯能力較高品種的養(yǎng)殖面積。

3結(jié)論與建議

本文運(yùn)用物質(zhì)量評(píng)估方法，對(duì)2016—2019年山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力（以CO計(jì)）進(jìn)行評(píng)估，并分析主要養(yǎng)殖品種的碳匯效率，得出以下結(jié)論：山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力巨大，2016—2019年海水養(yǎng)殖碳匯總量始終維持在200萬(wàn)t以上，其中貝類碳匯量占山東省海水養(yǎng)殖碳匯總量的63%以上，是影響碳匯能力的主要因素。從碳匯效率看，海水養(yǎng)殖貝類中牡蠣的碳匯效率最高，為8.46 t/hm;藻類中江蘺的碳匯效率最高，為47.61 t/hm。相同面積下，藻類的碳匯能力遠(yuǎn)高于貝類。

基于上述結(jié)論，山東省海水養(yǎng)殖碳匯能力的提升應(yīng)當(dāng)從提高養(yǎng)殖產(chǎn)量和優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)著手：一是選育優(yōu)質(zhì)品種，優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)。養(yǎng)殖貝藻類的可移出碳匯與貝藻類產(chǎn)量及碳匯效率密切相關(guān)。在養(yǎng)殖面積保持穩(wěn)定的條件下，選育產(chǎn)量高、生長(zhǎng)快的優(yōu)質(zhì)品種或適當(dāng)增加牡蠣、江蘺等碳匯效率高的品種養(yǎng)殖面積是提高山東省碳匯能力的有效途徑。二是拓展養(yǎng)殖空間，提升養(yǎng)殖產(chǎn)量。目前，我國(guó)藻類栽培主要集中在20 m以淺的近海水域，養(yǎng)殖面積僅占近海水域的0.3%，拓展大型藻類養(yǎng)殖空間、擴(kuò)增海洋碳匯潛力巨大。根據(jù)大型海藻生態(tài)習(xí)性，在灘頭及陸基池塘、海島發(fā)展大型海藻栽培，可充分發(fā)揮大型海藻的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[8]。三是推廣多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖模式。唐啟升等[9]研究成果顯示，比例合理的鮑—帶綜合養(yǎng)殖年固定及移出的碳量為12 311.9 kg C/hm，海帶單養(yǎng)、鮑單養(yǎng)年固定及移出的碳量分別為4 387.5、1 808.3 kg C/hm。顯然多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖模式的碳匯功能遠(yuǎn)高于單品種養(yǎng)殖，推廣綜合養(yǎng)殖模式有利于提升各營(yíng)養(yǎng)層級(jí)對(duì)CO₂的吸收利用，從而有效提高山東省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯能力。

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