洪旭光,王凱,宋洪軍,初建松,張朝暉

(1.自然資源部第一海洋研究所 青島 266061;2.自然資源部渤海海峽生態(tài)通道野外科學(xué)觀測研究站 青島 266061;3.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院 青島 266003)

0 引言

海洋是地球上最大的碳庫,海洋生態(tài)系統(tǒng)固定的碳分別是大氣和陸地生態(tài)系統(tǒng)的50倍和20倍[1],海洋碳匯越來越受到社會各界的重視[2]。海洋漁業(yè)是重要的海洋生產(chǎn)活動,除產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益外,還是海洋碳匯體系的重要組成部分[3-4]。碳匯漁業(yè)具體包括貝藻類養(yǎng)殖、濾食性魚類養(yǎng)殖、增殖放流、海洋牧場和海洋捕撈等生產(chǎn)活動[4]。其中,貝藻類是我國海水養(yǎng)殖的主要品種,其生產(chǎn)活動通常無須投餌,且具有高效的碳匯功能;貝藻類養(yǎng)殖的碳匯過程包括2個部分,一方面可通過收獲養(yǎng)殖貝藻類從海水中移除碳,另一方面可通過養(yǎng)殖貝類的生物泵和碳酸鹽泵以及養(yǎng)殖藻類的光合作用從海水中吸收碳[5]。其中,濾食性貝類的濾水能力很強(qiáng),可通過濾食水體中的懸浮有機(jī)碳顆粒顯著降低海水中的含碳量[6-8]。

國內(nèi)對于海水養(yǎng)殖碳匯核算與能力評估已開展許多研究工作。齊占會等[9]、李昂等[10]和邵桂蘭等[11]基于《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)分別核算廣東、河北和山東等地海水養(yǎng)殖的碳匯量;邵桂蘭等[12]進(jìn)一步評估我國9個沿海地區(qū)的海水養(yǎng)殖碳匯能力,并分析區(qū)域差異及其主要影響因素。海水養(yǎng)殖碳匯核算與能力評估是配置碳補(bǔ)償額度和建立碳交易市場的基礎(chǔ),對于促進(jìn)我國生態(tài)用海管理工作也具有重要意義[13]。

長島位于渤海海峽的黃、渤海交匯處,史稱廟島群島,又名長山列島,2018年6月“長島海洋生態(tài)文明綜合試驗區(qū)”正式設(shè)立。長島擁有豐富的海洋資源,海洋漁業(yè)一直是其支柱產(chǎn)業(yè)和民生產(chǎn)業(yè),海洋漁業(yè)產(chǎn)值占其生產(chǎn)總值的60%[14]。長島是我國著名的海帶鮑魚之鄉(xiāng),貝藻類養(yǎng)殖的產(chǎn)量較高。隨著國家公園創(chuàng)建工作的逐步推進(jìn),長島啟動全國首個海洋類國家公園的申報工作。因此,更好地平衡海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)與海洋漁業(yè)發(fā)展成為長島面臨的重要工作任務(wù)。

本研究根據(jù)2016—2020年長島海水養(yǎng)殖的統(tǒng)計數(shù)據(jù),首次核算長島海域養(yǎng)殖貝藻類的碳匯量和碳匯價值量,并綜合評估其碳匯能力,以期為長島海水養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展和國家公園的建設(shè)提供參考,并促進(jìn)長島發(fā)展碳匯漁業(yè)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究主要分析通過收獲養(yǎng)殖貝藻類移除碳的碳匯情況。數(shù)據(jù)來源于歷年《山東省漁業(yè)統(tǒng)計年報》,根據(jù)養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)分析2016—2020年長島海域貝藻類養(yǎng)殖狀況、碳匯能力及其碳匯價值量。各種貝藻類的含碳率根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料確定。

1.2 碳匯量和碳匯轉(zhuǎn)化比

長島海域貝類的統(tǒng)計對象包括牡蠣(Ostrea gigas)、貽貝(Mytilus edulis)、扇貝(Pectinidae)和鮑魚(Abalone),藻類的統(tǒng)計對象包括海帶(Laminaria japonica)、裙帶菜(Undaria pinnatifida)和紫菜(Porphyra)。

參考邵桂蘭等[11]的研究方法,貝藻類碳匯量為貝類固碳量與藻類固碳量之和。其中:

貝類固碳量=軟組織含碳量+貝殼含碳量

式中:φ1和φ2分別表示軟組織和貝殼的質(zhì)量比重;ω1和ω2分別表示軟組織和貝殼的含碳率。

式中:λ表示藻類的含碳率。藻類干重比為20%。

貝類碳匯核算參數(shù)和貝藻類的含碳率如表1和表2所示。

品種濕、干重轉(zhuǎn)換系數(shù)質(zhì)量比重軟組織 貝殼牡蠣 65.10 6.14 93.86貽貝 75.28 8.47 91.53扇貝 63.89 14.35 85.65其他(鮑魚) 64.21 11.41 88.59

品種 含碳率/%貝類[3]牡蠣 45.95(軟組織) 12.68(貝殼)貽貝 44.40(軟組織) 11.76(貝殼)扇貝 42.84(軟組織) 11.40(貝殼)其他(鮑魚) 43.87(軟組織) 11.44(貝殼)藻類海帶[16] 31.20裙帶菜[17] 26.40紫菜[18] 38.19

碳匯轉(zhuǎn)化比是衡量海水養(yǎng)殖碳匯能力的重要依據(jù)之一。根據(jù)邵桂蘭等[12]的研究方法,碳匯轉(zhuǎn)化比為碳匯量與產(chǎn)量的比值。

1.3 碳匯價值量

《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》預(yù)計工業(yè)化國家減排二氧化碳的費用為150～600美元/t,折合人民幣為975～3 900元/t,據(jù)此評估養(yǎng)殖貝藻類的碳匯價值量[9-10],具有一定的社會和經(jīng)濟(jì)價值。

2 結(jié)果與分析

2.1 長島海域貝藻類養(yǎng)殖狀況

2016—2020年長島海域貝藻類養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量如圖1所示。

圖1 2016—2020年長島海域貝藻類養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量

2016—2020年長島海域貝藻類養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量均較為穩(wěn)定,年均養(yǎng)殖面積約為4.21萬hm2(貝類約為3.73萬hm2,藻類約為0.48萬hm2),年均養(yǎng)殖產(chǎn)量約為30.62萬t(貝類約為25.90萬t,藻類約為4.72萬t);其中,養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量最大的品種均為扇貝,養(yǎng)殖面積約為2.86萬hm2,養(yǎng)殖產(chǎn)量約為10.80萬t。

2.2 碳匯量和碳匯轉(zhuǎn)化比

2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的碳匯數(shù)據(jù)如表3所示。

項目 2016年2017年2018年2019年2020年 平均值貝 類養(yǎng)殖面積/萬hm2 3.61 3.72 3.72 3.80 3.80 3.73養(yǎng)殖產(chǎn)量/萬t 26.04 27.31 25.28 24.77 26.12 25.90碳匯量/萬t 2.68 2.80 2.59 2.52 2.65 2.65碳匯轉(zhuǎn)化比/% 10.29 10.25 10.25 10.17 10.15 10.22藻 類養(yǎng)殖面積/萬hm2 0.42 0.53 0.53 0.45 0.45 0.48養(yǎng)殖產(chǎn)量/萬t 4.54 4.89 5.36 4.43 4.38 4.72碳匯量/萬t 0.28 0.30 0.33 0.28 0.27 0.29碳匯轉(zhuǎn)化比/% 6.17 6.13 6.16 6.32 6.16 6.19總碳匯量/萬t 2.96 3.10 2.92 2.80 2.92 2.94總碳匯轉(zhuǎn)化比/% 9.68 9.63 9.53 9.59 9.57 9.60

由表3可以看出:2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的平均碳匯量為2.94萬t,其中貝類為2.65萬t,藻類為0.29萬t;貝類的碳匯量顯著高于藻類,碳匯量最大的為貝類中的扇貝(約為1.10萬t)。

從年際變化來看,2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類碳匯量的整體變化較小(圖2)。

圖2 2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的碳匯量

2.3 碳匯價值量

根據(jù)《山東省漁業(yè)統(tǒng)計年報》,2016—2020年長島海水養(yǎng)殖產(chǎn)值的平均值約為591 170.2萬元。根據(jù)本研究計算數(shù)據(jù),2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的平均碳匯量為2.94萬t,相當(dāng)于平均減排二氧化碳10.78萬t(按照C/CO2為3/11換算),平均碳匯價值量為10 510.5萬～42 042.0萬元,占海水養(yǎng)殖產(chǎn)值平均值的1.78%～7.11%。

3 討論

3.1 長島海域養(yǎng)殖貝藻類的碳匯能力

碳匯量和碳匯轉(zhuǎn)化比是衡量海水養(yǎng)殖碳匯能力的主要標(biāo)準(zhǔn)和重要依據(jù)[12]。由于貝類和藻類的生物結(jié)構(gòu)不同,其碳匯轉(zhuǎn)化比有所不同。其中,藻類的含水量較高而干重較低,因此含碳量較低;貝類作為軟體動物,其含水量較高的軟組織重量占比小于10%,而貝殼的干重比和含碳率均較高,因此貝類的碳匯轉(zhuǎn)化比顯著高于藻類[19-21]。

從碳匯量來看,2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的平均碳匯量為2.94萬t,其中貝類為2.65萬t,顯著高于藻類的0.29萬t。從碳匯轉(zhuǎn)化比來看,2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的平均碳匯轉(zhuǎn)化比為9.60%,其中貝類為10.22%,同樣顯著高于藻類的6.19%。總體來看,長島海域養(yǎng)殖貝藻類具有一定的碳匯能力,為碳匯漁業(yè)做出一定的貢獻(xiàn)。長島海域傾向于貝類養(yǎng)殖的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)促使貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量提高,進(jìn)而帶來較高的碳匯量,加上貝類具有較高的碳匯轉(zhuǎn)化比,因此貝類成為長島海水養(yǎng)殖碳匯能力較強(qiáng)的品種。

3.2 長島海水養(yǎng)殖碳匯能力的影響因素

養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)是長島海水養(yǎng)殖碳匯能力的主要影響因素之一。由于各養(yǎng)殖品種因本身結(jié)構(gòu)特性不同導(dǎo)致碳匯能力不同,在布局養(yǎng)殖生產(chǎn)活動時,可結(jié)合養(yǎng)殖品種的碳匯能力和養(yǎng)殖需求優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu),提高扇貝等碳匯能力較強(qiáng)品種的養(yǎng)殖占比,從而整體提高長島海水養(yǎng)殖碳匯能力。

養(yǎng)殖產(chǎn)量決定碳匯能力的規(guī)模效應(yīng)[12],貝藻類的養(yǎng)殖產(chǎn)量越高,其帶來的碳匯量越高。養(yǎng)殖產(chǎn)量受養(yǎng)殖規(guī)模的影響,而養(yǎng)殖規(guī)模主要受政策調(diào)控的影響,2017年以來長島加強(qiáng)對海洋生態(tài)環(huán)境的管理和保護(hù)力度,積極處理養(yǎng)殖筏架,避免過多無機(jī)氮排入海洋,2019年按照“生態(tài)優(yōu)先、規(guī)劃引導(dǎo)、保障民生”的原則完成近海養(yǎng)殖騰退840 hm2;養(yǎng)殖規(guī)模同時受市場因素的影響,養(yǎng)殖水產(chǎn)品收購價格越高,養(yǎng)殖戶收益越高,其養(yǎng)殖積極性越高,有利于擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模。此外,養(yǎng)殖產(chǎn)量也受養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖方式和養(yǎng)殖技術(shù)的影響。例如:海水溫度較低和營養(yǎng)鹽缺乏會抑制藻類的光合作用;海洋微生物(如條件致病菌)會感染魚、蝦和貝等海洋經(jīng)濟(jì)動物[22-23];筏式養(yǎng)殖更有利于貝類的生長[24]。這些因素都會影響貝藻類養(yǎng)殖產(chǎn)量,進(jìn)而影響其碳匯能力。

總體來看,長島須在選擇適宜養(yǎng)殖品種的基礎(chǔ)上改善養(yǎng)殖環(huán)境和改進(jìn)養(yǎng)殖方式,并通過獲得政府和市場的雙重支持?jǐn)U大養(yǎng)殖規(guī)模,從而提高海水養(yǎng)殖碳匯能力。

3.3 對策建議

3.3.1 優(yōu)化海水養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)

在長島海洋生態(tài)環(huán)境承載力范圍內(nèi)優(yōu)化貝藻類養(yǎng)殖結(jié)構(gòu),建設(shè)海水增養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化基地,建立多營養(yǎng)層次的綜合養(yǎng)殖模式,以獲得更多的碳匯量。加大科研投入力度,加強(qiáng)對高碳匯能力新養(yǎng)殖品種的研究和篩選,通過研發(fā)清潔生產(chǎn)和減排技術(shù)等發(fā)展綠色養(yǎng)殖,推動碳匯漁業(yè)的發(fā)展。

3.3.2 建立海水養(yǎng)殖碳匯核算體系

除本研究分析的養(yǎng)殖貝藻類外,魚類也是長島海水養(yǎng)殖的重要組成部分,后續(xù)須進(jìn)一步調(diào)查分析長島海域養(yǎng)殖魚類的“碳匯”和“碳源”問題并進(jìn)行碳匯核算,整體評估長島海水養(yǎng)殖碳匯能力及其帶來的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

3.3.3 制定和實施碳匯漁業(yè)政策

政府在激勵碳匯漁業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。一方面,建立碳匯漁業(yè)的生態(tài)補(bǔ)償制度,以稅收或補(bǔ)貼的方式提高漁民從事碳匯漁業(yè)的積極性;另一方面,加快碳匯交易的市場化進(jìn)程,促進(jìn)更多漁民參與碳匯交易,推動碳匯漁業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)語

2016—2020年長島海域養(yǎng)殖貝藻類的平均碳匯量為2.94萬t,具有一定的碳匯能力,其中貝類尤其是扇貝的碳匯量顯著高于藻類,帶來一定的社會和經(jīng)濟(jì)效益。長島海水養(yǎng)殖碳匯能力的影響因素主要包括養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)和養(yǎng)殖產(chǎn)量,未來長島亟須合理優(yōu)化海水養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)、加快建立海水養(yǎng)殖碳匯核算體系以及大力發(fā)展碳匯漁業(yè),更好地平衡海水養(yǎng)殖的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益,保障長島國家公園的順利建設(shè)。