梁 君，王偉定，虞寶存，畢遠新

（浙江省海洋水產研究所，農業(yè)部重點漁場漁業(yè)資源科學觀測實驗站，浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術研究重點實驗室，浙江舟山 316021）

東極海洋牧場厚殼貽貝筏式養(yǎng)殖區(qū)可移出碳匯能力評估

梁 君，王偉定，虞寶存，畢遠新

（浙江省海洋水產研究所，農業(yè)部重點漁場漁業(yè)資源科學觀測實驗站，浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術研究重點實驗室，浙江舟山 316021）

大規(guī)模貝類養(yǎng)殖對近海的碳循環(huán)過程產生了重要影響，形成了一個“可移出的碳匯”。根據(jù)2013年4月-2014年2月對東極海洋牧場厚殼貽貝筏式養(yǎng)殖區(qū)Ⅰ齡個體跟蹤調查數(shù)據(jù)，評估了厚殼貽貝和附著生物的固碳量，并進行了固碳速率的標準化處理。研究顯示，一個養(yǎng)殖周期內筏式養(yǎng)殖區(qū)厚殼貽貝和附著生物固碳量分別為102.24 t和4.88 t，其固碳速率分別為5.43 tC/(hm2·a)和0.26 tC/(hm2·a)；筏式養(yǎng)殖區(qū)減排CO2的生態(tài)服務價值量為37.17萬元；貝殼和軟組織的濕重比、含水率和碳含量差異均不顯著（P〉0.05），能使核算養(yǎng)殖貝類碳匯能力的程序簡單化，本研究的方法和結論可用于評估其他海域養(yǎng)殖厚殼貽貝的固碳量；東極海洋牧場附著生物移出碳量為厚殼貽貝的4.77%，在筏式養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用亦不可忽視。

東極；海洋牧場；厚殼貽貝；固碳量；可移出碳匯；生態(tài)服務價值

我國是海水養(yǎng)殖大國，養(yǎng)殖面積和產量均居世界首位，從海水養(yǎng)殖方向促進“低碳轉型”是重要的可行路徑之一[1]。唐啟升院士發(fā)現(xiàn)貝類養(yǎng)殖是形成漁業(yè)碳匯的重要來源之一[2]。周毅等[3-4]指出大規(guī)模貝類養(yǎng)殖對近海的碳循環(huán)過程產生了重要影響，形成了一個“可移出的碳匯”。隨著全球溫度的升高，海洋呈酸化趨勢，海洋吸收CO2的能力將會發(fā)生改變[5]。利用養(yǎng)殖貝類來固定和移出海洋中的C，是一種比較有潛力的方法[6]。養(yǎng)殖貝類通過兩種促進生長的方式使用海洋C，一種方式是利用海水中的HCO3-形成CaCO3軀殼，也就是貝殼；另一種方式是通過濾食攝取水中的懸浮顆粒有機碳（包括浮游植物和顆粒有機碎屑等），促進貝類個體軟組織的生長。因此，有必要考慮如何從海洋中移出C，以促進海洋對CO2的吸收。

隨著貝類養(yǎng)殖碳匯的研究不斷深入，目前相關研究主要集中在2個方面：一是我國近海養(yǎng)殖貝類的碳匯形成機理與碳匯量核算；二是借助貝類養(yǎng)殖的碳匯功能，為未來漁業(yè)發(fā)展提供方向[7-10]。但是，當前的研究多偏重于理論推算，關于養(yǎng)殖貝類固碳潛力的報道很少[6,11-12]，而且現(xiàn)有固碳量的計算僅考慮到生物固碳時間軸上某個特殊時間點的C含量，例如采捕時移出C，而忽視了貝類自身（貝殼和軟組織）生長過程中積累的C含量。

浙江舟山群島新區(qū)作為首個以海洋經濟為主題的國家級新區(qū)，東極海洋牧場是舟山群島新區(qū)首個碳匯實驗區(qū)，在當前溫室氣體排放引起全球性氣候變化的大背景下，先行先試探索發(fā)展?jié)O業(yè)碳匯具有非常獨特的戰(zhàn)略價值。本文根據(jù)2013年4月-2014年2月對東極海洋牧場厚殼貽貝Mytiluscoruscus筏式養(yǎng)殖區(qū)Ⅰ齡個體的跟蹤調查數(shù)據(jù)，在小尺度內對筏式養(yǎng)殖區(qū)可移出碳匯能力進行評估，以期為我國“碳匯”核算標準的制定提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

厚殼貽貝和附著生物均采自于東極海洋牧場筏式養(yǎng)殖區(qū)，見圖1矩形區(qū)，邊界點分別為A1（30°11.324'N，122°40.853' E）、A2（30°10.972'N，122°40.941'E）、A3（30°11.002'N，122°41.120'E）和A4（30°11.354'N，122°41.033'E），養(yǎng)殖區(qū)面積為22.67 hm2，實際吊養(yǎng)約9 700串苗繩，苗繩間距1m，平均每根苗繩長度2.5 m。2013年4月-2014年2月記錄了Ⅰ齡個體從包苗到收獲（C移出）的全部過程（本文簡稱“養(yǎng)殖周期”），跟蹤調查6次（偶數(shù)月調查）。

圖1 調查區(qū)域示意圖Fig.1 Sampling zone of Dongji

1.2 方法

1.2.1 養(yǎng)殖貝類碳匯能力評估

岳冬冬等[13]提出的海水養(yǎng)殖貝類碳匯核算流程中“轉換系數(shù)”不容易直接獲取，而軟體組織和貝殼含水率可通過實驗室測定獲得，則變換后的貝類碳匯核算流程如圖2。

圖2 海水養(yǎng)殖貝類碳匯核算流程（仿自文獻[13]）Fig.2 Carbon sink accounting process of mariculture shellfish(Cited from reference 13)

貝類固碳量評估采用TANG等[6]方法的變換式：C貝殼＝產量×殼濕重比×（1-殼含水率）×殼碳含量；C軟組織＝產量×軟組織濕重比×（1-軟組織含水率）×軟組織碳含量。厚殼貽貝產量＝苗繩總數(shù)量×單個苗繩貽貝個數(shù)×單個貽貝重量。

由于苗繩長短不一，且受自然不可控因素影響（部分苗繩上附著貽貝不完整），為了便于計算，將長短不一和附著不完整的苗繩貽貝附著個數(shù)全部折算成2.5 m繩長附著個數(shù)，并隨機取樣3次取平均值。跟蹤調查每次取樣30個，共取樣180個，樣品取回實驗室后，用剪刀剪去厚殼貽貝樣品殼外的足絲，仔細洗凈貝殼表面的污物及附著生物，用干毛巾擦干貝殼體表水至肉眼看不到水漬，然后用上海浦春計量儀器有限公司生產的JY1002型號電子天平稱量（精度0.01 g）單個貽貝濕重；用于檢測的樣品于60℃烘干至恒重，稱重，軟體部和貝殼部粉碎至100目，用Elementar Vario ELⅢ型全自動CHN元素分析儀測定C含量（精度≤0.1%）；使用電熱恒溫鼓風干燥箱參照GB 5009.3-2010[14]的方法測定含水率。

1.2.2 附著生物碳匯能力評估

東極海洋牧場貝類養(yǎng)殖方式為吊養(yǎng)，以苗繩為主，這種養(yǎng)殖設施為附著生物提供了附著基[15]。牧場區(qū)內附著生物主要有網(wǎng)紋藤壺Balanus reticulatus、藪枝螅Obeliasp.、覆瓦小蛇螺Serpulorbis imbricata等，其中貝類表面和苗繩上附著物常年以網(wǎng)紋藤壺或藪枝螅為主，這些種類具有石灰質的軀殼或能分泌石灰質外骨骼，也起到了固定和儲存C的效果。COLIN[16]提出水螅體的死亡主要來自其他底棲生物，如藤壺、海鞘等棲息地的競爭，通過跟蹤調查發(fā)現(xiàn)6-11月貝類表面和苗繩上附著生物以網(wǎng)紋藤壺為主，12月-翌年5月以藪枝螅為主。

附著生物固碳量首先需解決附著生物量的問題[6,17]。苗繩上附著生物量＝取樣總重量-貝類重量-苗繩重量。其中，取樣總重量由現(xiàn)場隨機取樣3次測得平均值，苗繩凈重取1.25 kg。

網(wǎng)紋藤壺固碳量采用貝類的算法，藪枝螅固碳量評估采用C藪枝螅＝生物量×（1-組織含水率）×組織碳含量。濕重、含水率和C含量測定和分析方法與貝類相同。

1.2.3 固碳速率的標準化處理

以陸生植物廣泛使用的固碳單位[tC/(hm2·a)]為基準，將厚殼貽貝和附著生物的固碳速率換算為標準固碳單位tC/(hm2·a)[18]。本研究中厚殼貽貝2013年4月包苗，2014年2月收獲（C移出），養(yǎng)殖周期為10個月，計算固碳速率時折算成0.83a（10/12=0.83）。因此，固碳速率（CV）的計算公式為：CV=CX/(22.67 hm2*0.83 a)=0.053CX，其中，CX表示研究對象的固碳量（t）。

1.2.4 價值量評估

對筏式養(yǎng)殖區(qū)碳匯能力價值量的計算，采用瑞典的碳稅率進行評估，其數(shù)值為150美元/t[19]。

2 結果與分析

2.1 養(yǎng)殖貝類碳匯能力

隨著厚殼貽貝殼長和體重的不斷增長，為了解不同規(guī)格（各次調查隨機樣本）厚殼貽貝的貝殼和軟組織濕重比、含水率和碳含量的變化，對6種規(guī)格的厚殼貽貝各參數(shù)測定結果見表1。通過One-Way ANOVA檢驗發(fā)現(xiàn)不同規(guī)格間厚殼貽貝的貝殼和軟組織濕重比、含水率和碳含量差異均不顯著（P＞0.05），以下分析采用各參數(shù)平均值進行樣本分析。

表1 不同規(guī)格厚殼貽貝平均濕重比、含水率和碳含量Tab.1 Average wet weight ratios,water contents and carbon contents ofM.coruscus betweendifferent sizes

對不同月份厚殼貽貝生物量和固碳量測算結果見表2。由表2可以看出，厚殼貽貝經過一個生長周期，可形成產出量302.91 t（2014年2月收獲時生物量）。隨著厚殼貽貝貝殼和體重增長，養(yǎng)殖期貝殼新增固碳量為28.27 t（不同時間節(jié)點間貝殼固碳量差值之和，下同），軟組織新增固碳量為20.71 t。由于2014年2月收獲，通過貝殼移出C含量為30.74 t，軟組織移出C含量為22.52 t。因此，一個養(yǎng)殖周期筏式養(yǎng)殖區(qū)厚殼貽貝固碳量為102.24 t（新增固碳量和收獲移出C含量之和），厚殼貽貝固碳速率可折算成標準固碳單位為5.43 tC/(hm2·a)，其中，貝殼固碳速率為3.13 tC/(hm2·a)。

表2 不同月份厚殼貽貝體重、生物量和固碳量Tab.2 Body weight,yield and carbon sequestration ofM.coruscusin different months

2.2 附著生物碳匯能力

對網(wǎng)紋藤壺和藪枝螅的各參數(shù)測定結果見表3。以網(wǎng)紋藤壺附著時長為半年計算，可形成平均附著量33.02 t，考慮其2013年6月出現(xiàn)和11月季節(jié)更替死亡（未移出），若不計網(wǎng)紋藤壺軟組織腐化（釋放碳）和被攝食（固碳），網(wǎng)紋藤壺通過鈣質外殼和體重增長過程，可形成新增固碳量為4.59 t（外殼固碳4.18 t，軟組織固碳0.41 t）。藪枝螅平均附著量為11.80 t，隨著厚殼貽貝收獲，藪枝螅一并被移出，藪枝螅可移出C含量為0.29 t。因此，一個養(yǎng)殖周期筏式養(yǎng)殖區(qū)附著生物固碳量為4.88 t（網(wǎng)紋藤壺新增固碳量和藪枝螅移出C含量之和），折算成標準固碳單位為0.26 tC/(hm2·a)。

表3 網(wǎng)紋藤壺和藪枝螅的濕重比、含水率和碳含量Tab.3 Wet weight ratios,water content and carbon content of Balanus reticulatus and Polyps

2.3 養(yǎng)殖區(qū)可移出碳匯價值量評估

一個養(yǎng)殖周期調查貝類和附著生物共移出的C含量為107.12 t，折合CO2當量為393.13 t（即減排CO2量）。采用瑞典的碳稅率進行評估，筏式養(yǎng)殖區(qū)減排CO2的生態(tài)服務價值量為5.90萬美元（按1美元＝6.3人民幣兌換），折合人民幣37.17萬元。

3 討論

3.1 可移出碳匯潛力

厚殼貽貝和網(wǎng)紋藤壺碳匯過程包括鈣化和生物同化2個方面，即前文提及的貝殼生長和軟組織生長過程中利用水體中C。根據(jù)唐啟升[2]對漁業(yè)碳匯的定義，即通過漁業(yè)生產活動促進水生生物吸收水體中的CO2，并通過收獲把這些已經轉化為生物產品的C移出水體的過程、活動和機制，可見，東極海洋牧場筏式養(yǎng)殖是典型的漁業(yè)碳匯。

準確評估我國養(yǎng)殖貝類可移出C含量具有重要的現(xiàn)實意義。東極海洋牧場筏式養(yǎng)殖區(qū)厚殼貽貝經過一個生長周期，即可達到商品規(guī)格，通過收獲可從海區(qū)移出102.24 tC，其固碳速率為5.43 tC/(hm2·a)。本研究通過對養(yǎng)殖厚殼貽貝固碳的標準化處理，增加了與其他生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的可比性。由于舟山屬亞熱帶季風氣候，按照我國亞熱帶森林的固碳速率2.84 tC/(hm2·a)[20]計算，東極海洋牧場厚殼貽貝筏式養(yǎng)殖區(qū)相當于營造1.91hm2亞熱帶森林。與其他生態(tài)系統(tǒng)固碳速率相比，為水庫的1.36倍，濱海濕地植被的1.55倍[21]，紅樹林濕地的3.36倍[22-23]，全國天然林的3.88倍[24]。

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著厚殼貽貝個體生長，其貝殼和軟組織濕重比、含水率和碳含量差異均不顯著（P＞0.05），這一結果與櫛孔扇貝Chlamys farreri、紫貽貝Mytilus edulis和太平洋牡蠣Crassostrea gigas等濾食性貝類的C含量差異不顯著的結論一致[6]，能使核算養(yǎng)殖貝類碳匯能力的程序趨于簡單化。結合周毅等[25]提出的不同海區(qū)濾食性貝類軟體組織和貝殼中碳含量差異不顯著的研究結論，可參照本研究方法和結論對其他海域養(yǎng)殖厚殼貽貝的碳匯能力進行評估。

此外，本研究僅計算了吊養(yǎng)貝類苗繩上附著生物的固碳量，而筏架用繩和浮子上附著生物由于無法取樣而未計算在內。此外，通過C移出，附著生物移出C含量為厚殼貽貝的4.77%。因此，附著生物在筏式養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用不可忽視，東極貝類筏式養(yǎng)殖區(qū)實際利用和移出的C含量遠超過估計值。

3.2 養(yǎng)殖貝類固碳效果的生態(tài)服務價值

本研究采用碳稅率對生態(tài)服務價值量進行了評估。挪威政府的碳稅為227美元/tC，美國的碳稅為15美元/tC[26]；2008年瑞典的稅率為166美元/tC，芬蘭為31美元/tC[27]；我國的造林成本費用是以1990年不變價格260.91元/tC計算的，計算結果偏低。因此，筆者認為采用瑞典碳稅率比較適中。通過收獲可從海區(qū)移出CO2當量為393.13 t，筏式養(yǎng)殖區(qū)減排CO2的生態(tài)服務價值量為人民幣37.17萬元，貝類養(yǎng)殖不僅可以直接提供產品，還增加了碳匯，具有顯著的經濟效益。若該海域管理到位，這種生態(tài)價值將可持續(xù)利用，東極海洋牧場貝類筏式養(yǎng)殖區(qū)可以在未來開展碳交易過程中發(fā)揮先行先試的作用，若政府成立綠色碳基金，吸納企業(yè)“購買碳匯”，5年之內即可收回政府在東極海洋牧場的公益性投資。

3.3 貝類固碳意義及未來研究方向

陸地上的草原和森林等植物對C的固定和封存的影響是短期的，在短時間內即腐爛分解，儲存的C又被釋放到大氣中。相比之下，貝殼中的C主要以CaCO3的形式存在，封存的C經再循環(huán)回到大氣中需要數(shù)百萬年的時間。此外，與草原和森林相對成熟的碳匯計量方法與體系相比，漁業(yè)碳匯建立統(tǒng)一的碳匯計量體系和標準有其特殊性，而影響漁業(yè)固碳效果的因素較多，如養(yǎng)殖種類、養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖方式、養(yǎng)殖地點、養(yǎng)殖海域環(huán)境等，均給碳匯核算帶來較大的困難。因此，需要建設相關實驗室或成立相關碳匯計量、監(jiān)測評估和核查機構以對漁業(yè)碳匯核算體系進行深入研究。

貝類是近海生態(tài)系統(tǒng)中物質流和能量流的驅動者。它通過強烈的濾食活動，大量攝食海水中的有機碳，有效控制浮游植物生物量，加速其再生，從而促進了海水無機碳向有機碳的轉換[28-29]，其攝食物未消化部分，則以生物沉積物的形式沉降，將大量的有機碳輸送到海底[30-32]。本研究僅探討了通過厚殼貽貝收獲移出碳匯量，下一步將把厚殼貽貝對浮游植物的“下行控制效應”和顆粒有機碳生物沉積考慮在內，進行筏式養(yǎng)殖區(qū)綜合碳匯能力的評估，這對于擴增海域碳匯潛力具有重要的意義。

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Evaluation on Removable Carbon Sink Capability of Raft Culture Zones of Mytilus coruscus for the Marine Ranching in Dongji Islands

LIANG Jun,WANG Wei-ding,YU Bao-cun,et al
(Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Scientific Observing and Experimental Station of Fishery Resources for Key Fishing Grounds,MOA,Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fisheries Resources of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)

Large-scale shellfish aquaculture had a significant influence on the carbon cycle process of coastal waters,and formed a"removable carbon sink".Based on the data of tracking survery of one-year-oldMytilus coruscusfrom April 2013 to February 2014 in the raft culture zones of Dongji marine ranching,the carbon sequestration ofM.coruscusand fouling organisms were estimated,and the carbon sequestration rates were standardized. The result showed that the carbon sequestration ofM.coruscusand fouling organisms in one year culture cyclewere 102.24 t and 4.88 t,respectively,and carbon sequestration rates were 5.43 tC/(hm2·a)and 0.26 tC/(hm2·a), respectively.The ecological service value of CO2emission reduction in the raft culture zones was estimated to be 371 700 RMB.There were no significant difference on wet weight ratios,water content and carbon content of shells and soft tissue,which could simplify the procedure of accounting the carbon sink capacity of cultured shellfish.In addition,the methods and conclusions of this study could be used to evaluate carbon sequestration of culturedM. coruscusin other waters.The carbon content removed by fouling organisms was estimated to be 4.77 percent ofM. coruscus,and the role of fouling organisms in ecosystem carbon cycle of the raft culture zones couldn’t be ignored.

Dongji islands;marine ranching;Mytilus coruscus;carbon sequestration;removable carbon sink; ecological service value

S932

A

1008－830X(2015)01－0009－06

2014-10-15

浙江省海洋經濟和漁業(yè)新興產業(yè)補助項目（浙海漁計[2012]146號）；農業(yè)部漁業(yè)資源保護與轉產轉業(yè)項目（浙財農[2012]460號）；中央分成海域使用金項目（2011-2-2-07-3）；浙江省科技廳項目（2014F30023；2014F10039）

梁君（1982-），男，湖北仙桃人，工程師，研究方向：漁業(yè)生態(tài).E-mail:junfengliang2008@hotmail.com

王偉定，教授級高工.E-mail:wdwang@sohu.com