張 政，劉 梅，周 聃，羅 凱，練青平，鄒松保，陳光美，許巧情，原居林

（1.長(zhǎng)江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020；2.浙江省淡水水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/浙江省淡水水產(chǎn)遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 湖州 313001；3.浙江豐和漁業(yè)有限責(zé)任公司，浙江 麗水 323000）

中國近幾年淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖總量不斷上升，在大量水產(chǎn)品產(chǎn)出的同時(shí)，許多學(xué)者注意到淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來的環(huán)境問題[1,2]，例如養(yǎng)殖尾水直排、底泥污染嚴(yán)重等。由于“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的迫切需求，在養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的溫室氣體（N2O、CO2和CH4）也逐漸引起人們重視[3-5]。國外對(duì)于水生生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體排放研究較早，已經(jīng)有很多關(guān)于自然水系生態(tài)系統(tǒng)（水庫、湖泊、溪流、河口、濕地等）N2O、CO2和CH4排放的研究[6-10]。有研究估計(jì)全球的內(nèi)陸淡水水域每年釋放C 約2.10 Pg[11]，占2021 年全球化石燃料燃燒與土地利用變化C 排放總量的18.80%[12]。近年來，我國淡水水產(chǎn)增養(yǎng)殖系統(tǒng)的溫室氣體排放研究也陸續(xù)開展。目前，淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)按照人工干預(yù)程度可以分為4種[4]，分別為大水面增殖養(yǎng)殖、稻漁綜合種養(yǎng)、半集約化養(yǎng)殖和集約化養(yǎng)殖。Yuan[4]和Zhang[13]等研究估算了我國每年淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)排放CH43 524.00 Gg 和N2O 22.79 Gg，內(nèi)陸?zhàn)B殖每年排放的CO2達(dá)到了54.82 Tg。除溫室氣體排放通量的觀測(cè)和影響因素分析，近年來不少研究還發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖水域溫室氣體排放存在時(shí)空特異性[14-15]。盡管在不同的區(qū)域、不同養(yǎng)殖品種的研究不斷增多，但是在進(jìn)行區(qū)域性碳排放統(tǒng)計(jì)時(shí)，溫室氣體排放的時(shí)空特異性導(dǎo)致評(píng)估存在較大不準(zhǔn)確性，在編制淡水增養(yǎng)殖溫室氣體排放清單時(shí)主要參考污水處理廠排放系數(shù)[16]。因此亟需對(duì)不同增養(yǎng)殖方式溫室氣體排放特征進(jìn)行分門別類分析，以更加準(zhǔn)確地評(píng)估我國淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放通量，并有針對(duì)性地提出相應(yīng)減排措施。

本研究通過對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行薈萃分析，主要進(jìn)行以下4個(gè)方面總結(jié)分析：1）4種養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放的時(shí)空特征；2）4 種養(yǎng)殖模式溫室氣體排放系數(shù)匯總計(jì)算；3）我國淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放量的時(shí)空分析；4）提出4 種養(yǎng)殖系統(tǒng)低碳發(fā)展措施及建議，以期為我國內(nèi)陸不同模式淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)的溫室氣體排放清單提供參考，同時(shí)為促進(jìn)淡水增養(yǎng)殖漁業(yè)低碳發(fā)展提供可行措施。

1 淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體時(shí)空的排放特征

淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體的時(shí)間變化特征以月度和季節(jié)變化為主，晝夜溫差大也會(huì)造成明顯的日變化規(guī)律；空間變化特征體現(xiàn)在同一水域中不同生產(chǎn)特征區(qū)域的較高變異性；不同氣候帶也會(huì)有這種變異性，在我國主要體現(xiàn)在秦嶺淮河劃分的南北方差異。

1.1 大水面增殖漁業(yè)

大水面增殖不同于其他3類養(yǎng)殖系統(tǒng)，魚類生長(zhǎng)過程中缺少人工干預(yù)，一般選擇擁有生產(chǎn)力的水庫、外蕩和湖泊等，能依靠自身水體營養(yǎng)為魚類提供餌料。在我國，大水面魚類增殖放流除了促進(jìn)漁業(yè)發(fā)展，也被用來防治水庫湖泊等自然水域水體富營養(yǎng)化[17]。

1.1.1 空間變異性 目前，我國關(guān)于溫室氣體排放研究以亞熱帶區(qū)域大水面增殖系統(tǒng)為主。亞熱帶水庫溫室氣體比許多溫帶水庫和湖泊的釋放通量大，但又明顯低于熱帶水庫溫室氣體排放量[18-22]。薈萃結(jié)果顯示，我國水庫大水面增殖系統(tǒng)是CH4和N2O 的凈源，大部分湖泊大水面增殖系統(tǒng)CH4排放通量高于水庫，二者的N2O 排放通量相當(dāng)，最高的N2O 排放通量出現(xiàn)在文武砂水庫（107.00 ± 15.60）μg·m-2·h-1[23]；最高的CH4通量出現(xiàn)在四川省阿壩州高海拔地區(qū)的花湖362.40 mg·m-2·d-1[24]；而CO2的平均排放通量大部分是處于同一數(shù)量級(jí)的，最高值出現(xiàn)在貴州的百花水庫1 056.00 mg·m-2·d-1[25]。

在薈萃我國溫室氣體排放的研究中，各個(gè)水域空間變化特征都有相關(guān)報(bào)道。面積較大的太湖，CH4在岸上-0.40～2.60 mg·m-2·h-1、沿 岸0.40～25.40 mg·m-2·h-1、淺水-1.70～131.00 mg·m-2·h-1和深水區(qū)-2.50～5.70 mg·m-2·h-1的通量存在顯著空間差異[26]。Yang等[23]對(duì)福建的文武砂水庫進(jìn)行N2O排放通量觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)水庫南方區(qū)域是以天然濕地和森林為主，鮮有外來有機(jī)源輸入，N2O 排放通量較低；而北方區(qū)域靠近城市，長(zhǎng)期受到水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)和城市廢物排放污染，導(dǎo)致N2O 的排放通量較高（153.10 ± 8.60）μg·m-2·h-1，是主南方地區(qū)的100～300倍。此外，肖啟濤等[27]對(duì)太湖溫室氣體通量進(jìn)行為期1a的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，太湖受污染物輸入富營養(yǎng)化嚴(yán)重的西北沿岸區(qū)CO2、CH4和N2O的排放通量顯著高于其他輕度富營養(yǎng)化區(qū)域。這說明同一水域溫室氣體排放空間變化特征與各區(qū)域的營養(yǎng)化程度有關(guān)，營養(yǎng)化程度高的水體溫室氣體排放通量越高。

1.1.2 時(shí)間變異性 Xing 等[28]對(duì)太湖CO2和CH4的通量探究過程中發(fā)現(xiàn)，CO2在夏季和春季為凈匯，秋季和冬季為凈源，在冬天能達(dá)到（58.80 ±45.50）mg·m-2·h-1；CH4的排放通量在夏季明顯高于春季、秋季和冬季，夏季可顯著升高至（2.97 ±1.82）mg·m-2·h-1，而Wang 等[26]對(duì)太湖CH4通量排放研究發(fā)現(xiàn)，在7、8月份，太湖CH4的排放最為明顯。這一結(jié)論與Huang 等[20]在香溪河的發(fā)現(xiàn)一致，即溫室氣體通量表現(xiàn)出強(qiáng)烈季節(jié)波動(dòng)性，CH4持續(xù)釋放到大氣中，且夏季最高。水面在春季從大氣中吸收CO2，但在冬季排放最多，N2O 通量也被證實(shí)在秋冬高于春夏。貴州烏江渡水庫的N2O 總通量在寒冷的秋冬兩季48.40 μmol·m-2·h-1顯著高于春夏兩季0.36 μmol·m-2·h-1[29]，這與文武砂水庫觀察到的夏季N2O 排放通量較高的情況相悖[23]。大水面的溫室氣體排放也存在明顯日變化特征。在西南地區(qū)的二灘水庫，CH4排放都存在一致日變化趨勢(shì)，即在下午稍早些時(shí)候CH4上升并達(dá)到最大，然后逐漸下降，其最大通量出現(xiàn)在夏季的14:00 和秋冬季的16:00[21]。Xing 等[30]在東湖研究中也發(fā)現(xiàn)類似趨勢(shì)，而這種變化趨勢(shì)與表層水溫度在一天中的變化規(guī)律有關(guān)。

1.2 稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)

稻漁綜合種養(yǎng)是一種將水稻種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖相結(jié)合的復(fù)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。目前，關(guān)于稻漁綜合種養(yǎng)的溫室氣體排放通量研究主要集中在亞洲，包括印度、中國、孟加拉國等。與傳統(tǒng)水稻單作相比，稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)對(duì)溫室氣體排放的影響存在爭(zhēng)議，一些研究認(rèn)為稻漁綜合種養(yǎng)的模式降低了稻田N2O 的排放通量，但是促進(jìn)了CH4排放[31,32]。例如來自印度東南部實(shí)驗(yàn)中，對(duì)照組單種水稻CH4累積排放量最低109.30 kg·hm-2，而4 種不同品種魚類的混養(yǎng)組中，稻田-鯉魚組CH4累積排放量最高148.50 kg·hm-2；相反，水稻組N2O 排放顯著，累積排放量最高0.89 kg·hm-2，水稻-麥瑞加拉鯪實(shí)驗(yàn)組最低0.78 kg·hm-2[31]。但是在我國湖北地區(qū)對(duì)稻-鯉魚實(shí)驗(yàn)組溫室氣體排放研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)水稻生育期間，稻-鯉魚實(shí)驗(yàn)組相比水稻單種的對(duì)照組CH4排放總量減少6.4%，N2O多了3.3%[32]。同一地區(qū)的稻-克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）實(shí)驗(yàn)也得出相同結(jié)論，認(rèn)為由于小龍蝦的活動(dòng)習(xí)性，能改變土壤中的含氧量，進(jìn)而使稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)能減少18.1%～19.6%的CH4排放，增加16.8%～21%的N2O 排放[33]。位于遼寧稻-蟹和湖北的稻-鯽魚共生系統(tǒng)CH4、N2O 排放通量均低于水稻單種[34-35]。

1.2.1 空間變異性 目前統(tǒng)計(jì)的我國稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)均為CH4凈源，總體而言，養(yǎng)殖魚類的種養(yǎng)系統(tǒng)CH4的平均排放通量高于養(yǎng)殖蝦蟹類，且最高排放通量是位于湖北武漢的稻-鯽魚實(shí)驗(yàn)塘（16.90 ±1.63）mg·m-2·h-1[34]。大部分的稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)同樣表現(xiàn)為N2O 的源，僅在浙江省內(nèi)的一處稻-蝦綜合塘在觀測(cè)期間表現(xiàn)出對(duì)N2O 的吸收[36]。N2O 排放通量的峰值出現(xiàn)在湖北武漢的2 個(gè)稻-鯽魚種養(yǎng)系統(tǒng)，分 別為（50.00 ± 20.00）μg·m-2·h-1、（80.46 ±11.87）μg·m-2·h-1[34,37]。造成N2O 排放的區(qū)域性差異的原因，除了養(yǎng)殖品種的差異，更重要的是田間施肥使得土壤中無機(jī)氮，尤其是NH4+含量迅速升高，為田間硝化作用產(chǎn)生N2O 提供了原料。相比較于前兩者溫室氣體，CO2的排放研究較少。目前僅有的研究發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)觀測(cè)期內(nèi)稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)都表現(xiàn)為CO2的匯[32]。稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的同一田間空間差異鮮有文章報(bào)道，僅見Li 等[38]在稻-蝦和稻-黃顙魚針對(duì)N2O 排放的研究發(fā)現(xiàn)，兩種模式下水稻種植平臺(tái)和環(huán)溝的N2O 排放量均沒有明顯差異。我國稻漁綜合種養(yǎng)溫室氣體排放研究主要集中在秦嶺淮河以南的地區(qū)，缺乏北方稻漁綜合種養(yǎng)溫室氣體排放的研究。由于所能參考的研究結(jié)果較少，區(qū)域性的養(yǎng)殖品種、種植水稻品種不同，以及不同的田間管理方式，導(dǎo)致不能總結(jié)出其排放通量空間變異的經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律。

1.2.2 時(shí)間變異性 稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)溫室氣體排放的時(shí)間變化特征受水稻生長(zhǎng)發(fā)育影響。展茗等[33]發(fā)現(xiàn)稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)CH4的排放量在灌漿成熟期達(dá)到最高值，而在齊穗期水稻收獲期間，干田增強(qiáng)了反硝化作用，使得N2O 的排放量增加，而對(duì)CO2凈固定高峰期出現(xiàn)在孕穗期，在灌漿成熟期對(duì)CO2凈固定下降。這一結(jié)論與袁偉玲等[35]在稻-鯽魚共生系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的一致。另一項(xiàng)稻-蟹系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)淹水的稻蟹共生系統(tǒng)的N2O 排放通量降低、CH4排放通量升高，這表明稻田中淹水管理方式顯著影響排放通量[36]。此外，劉小燕等[39]在對(duì)湖南的稻漁綜合種養(yǎng)溫室氣體排放研究發(fā)現(xiàn)CH4的排放有較明顯的日變化規(guī)律?？偟内厔?shì)是隨溫度升高排放量增大，在水稻分蘗盛期觀測(cè)到的日間CH4排放變化幅度最大，水稻成熟期間觀測(cè)到的最小。

1.3 半集約養(yǎng)殖系統(tǒng)

半集約養(yǎng)殖池塘是水產(chǎn)品產(chǎn)出的主要來源，占淡水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的73%，同時(shí)也是溫室氣體排放的重要來源之一[4]。一些研究表明，半集約化養(yǎng)殖過程中的飼料殘?jiān)图S便等有機(jī)廢物在厭氧條件下分解會(huì)產(chǎn)生溫室氣體[40-42]。因此對(duì)半集約養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放的時(shí)空特征研究能使區(qū)域性溫室氣體排放統(tǒng)計(jì)更加準(zhǔn)確。

1.3.1 空間變異性 我國半集約化淡水養(yǎng)殖溫室氣體排放的研究主要分布在南方地區(qū)，各個(gè)區(qū)域養(yǎng)殖塘溫室氣體排放通量的空間變異性受養(yǎng)殖品種和池塘管理方式影響。江蘇作為池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量最大省份，溫室氣體排放研究開始較早。我國半集約養(yǎng)殖系統(tǒng)均為CH4排放的源。在觀測(cè)期間最大平均排放通量出現(xiàn)在江蘇蘇州的中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）養(yǎng)殖塘14.30 mg·m-2·h-1[43]，最小排放通量出現(xiàn)在位于江漢平原的鳊魚混養(yǎng)塘0.000 4 mg·m-2·h-1，兩者養(yǎng)殖品種和養(yǎng)殖密度的差異造成CH4排放量相差近3 倍。江漢平原鳊魚塘的CO2排放通量也處于較低水平0.02～2.40 mg·m-2·h-1[44]，低于江蘇高淳的蟹塘-35.55～205.62 mg·m-2·h-1[45]。除養(yǎng)殖品種不同[46]，后者因在養(yǎng)殖期間采取養(yǎng)殖水不外排的管理方式，造成螃蟹排泄物與餌料積的累積，為最終池塘沉積物礦化形成CO2提供原料。N2O的排放通量受氣候和養(yǎng)殖品種不同的共同影響存在明顯的南北區(qū)域差異。除了位于漢江平原的鳊魚塘0.05 mg·m-2·h-1外，南方地區(qū)的半集約養(yǎng)殖塘的N2O 平均排放通量都相近1.47～54.78 mg·m-2·h-1，同時(shí)都低于山東濟(jì)南的鯉魚養(yǎng)殖塘[47]?？傮w而言，我國半集約養(yǎng)殖系統(tǒng)的溫室氣體排放通量受養(yǎng)殖品種、氣候條件及池塘管理?xiàng)l件的影響而存在區(qū)域空間變異性。

除區(qū)域性的空間變異性，同一地區(qū)同類型的養(yǎng)殖塘，由于水草存在使得池塘中水生植物、浮游植物光合作用大于呼吸作用，在氣溫較高的時(shí)候表現(xiàn)得更為明顯，有水草覆蓋的養(yǎng)殖塘相比無水草的在CO2排放上呈現(xiàn)“匯多源少”[45]。從薈萃的研究中看，除江蘇高淳的蟹塘外，同一區(qū)域有水草覆蓋的養(yǎng)殖塘CH4排放通量都高于無水草覆蓋的養(yǎng)殖塘。半集約化池塘的高分辨率空間變異性也被證實(shí)：即由于人工調(diào)控，同一池塘的餌料投放、曝氣和魚類的代謝活動(dòng)存在區(qū)域性差異，在同一淡水魚塘通過觀察發(fā)現(xiàn)CH4的排放具有較高空間變異性。胡濤等[48]發(fā)現(xiàn)池塘的上風(fēng)口區(qū)域、下風(fēng)口區(qū)域和餌料投喂區(qū)CH4排放通量各不相同，分別為（0.57 ±0.29）mg·m-2·h-1、（1.63 ± 0.44）mg·m-2·h-1和（0.38 ±0.17）mg·m-2·h-1，其在夏季存在明顯差異。同樣的空間變化特征在安徽滁州的魚-蚌混養(yǎng)塘也有發(fā)現(xiàn)，即夏季養(yǎng)殖活躍期CH4通量的空間變化特征呈現(xiàn)出人工投食區(qū)7.37 μmol·m-2·s-1＞池塘深水區(qū)2.15 μmol·m-2·s-1＞人工增氧區(qū)0.89 μmol·m-2·s-1＞岸邊淺水區(qū)0.21μmol·m-2·s-1的特征[49]，而同一池塘，石婕等發(fā)現(xiàn)，CO2、CH4和N2O的水中溶存濃度在投餌區(qū)域均高于其他幾個(gè)無人工管理措施的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)倍[50]。

1.3.2 時(shí)間變異性 淡水養(yǎng)殖魚塘的溫室氣體排放通量存在明顯的季節(jié)性變化特征[42,48-49,51]。CH4的季節(jié)排放通量存在夏秋高、冬春低的特征，夏季與其他3個(gè)季節(jié)之間排放差異顯著[48-49,51-52]。在溫度較高的月份(9-11 月)，出現(xiàn)CO2、CH4及N2O 排放通量高峰，相反在溫度相對(duì)低的月份(12 月至次年1 月)出現(xiàn)排放通量低峰。無論是有無水草覆蓋的養(yǎng)殖塘中，CO2的排放通量均隨氣溫升高而呈現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變，CH4排放量出現(xiàn)大幅升高現(xiàn)象及“單峰”，日排放升高幾十倍甚至數(shù)百倍，N2O 也有較大幅度增加[45,46]。此外，賈磊等[49]證實(shí)養(yǎng)殖塘CH4通量存在的日變化規(guī)律與太陽輻射造成的環(huán)境溫度變化相關(guān)，特別是在1 d 之中溫度最高的午后時(shí)段，白天1.03 μmol·m-2·s-1與夜間1.38 μmol·m-2·s-1的平均通量差異并不明顯。

1.4 集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)

集約化養(yǎng)殖（工廠化養(yǎng)殖）被認(rèn)為是未來溫室氣體的重要排放源[53]，是人工干預(yù)程度最高的養(yǎng)殖系統(tǒng)。在保證高密度、高產(chǎn)量的同時(shí)，為管理好魚類生長(zhǎng)環(huán)境，集約化養(yǎng)殖可以利用自動(dòng)化手段來實(shí)現(xiàn)曝氣、投喂、恒溫，進(jìn)而降低魚類發(fā)病率[54]，而溫度和人工餌料的投入是集約化養(yǎng)殖溫室氣體排放通量變化的關(guān)鍵因素[55]。從我國現(xiàn)有的關(guān)于集約化養(yǎng)殖的溫室氣體排放研究來看，N2O 是主要被研究者關(guān)心的溫室氣體。畢竟集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)量在我國淡水增養(yǎng)殖總量占比低于10%，卻貢獻(xiàn)了超過25%的N2O 排放量[4,55-57]。而集約化系統(tǒng)中產(chǎn)生的CO2與CH4目前鮮有研究報(bào)道。

溫度是影響淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室排放的關(guān)鍵因素。除集約化養(yǎng)殖外，其余3 種養(yǎng)殖系統(tǒng)的水域幾乎都存在季節(jié)性變化特征、月變化特征和日變化特征。但溫室氣體排放大小和時(shí)空特征也受風(fēng)速、pH、溶氧（DO）、溶解性有機(jī)碳（DOC）以及人類活動(dòng)等影響[46,58]。通過以上薈萃的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在水庫湖泊等增殖水域CO2的排放通量與半集約化養(yǎng)殖塘相當(dāng)，但前者CH4的排放通量普遍高于后者，在4 種系統(tǒng)中也處于較高水平。這是因?yàn)橹袊暮聪啾让绹鴼W洲有更高的養(yǎng)分富集、更高的有機(jī)質(zhì)輸入和更淺的湖泊水深[59]，這些特征被認(rèn)為是影響水庫湖泊溫室氣體，尤其是CH4產(chǎn)生的重要因素[18,60-63]。稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的CH4排放通量高是因?yàn)槭澜缟洗蟛糠炙痉N植在持續(xù)被淹的稻田中，土壤厭氧條件導(dǎo)致大量CH4的產(chǎn)生和排放，大部分的CH4排放都在淹水期被觀測(cè)到，在水稻排水后不再觀測(cè)到明顯的排放源或僅觀測(cè)到少量排放源[39,42,64]。這也解釋了半集約化養(yǎng)殖和集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)因?yàn)槿斯て貧獾募尤胧沟肅H4發(fā)生氧化，排放通量降低甚至常常被忽略的現(xiàn)象，但是高密度的養(yǎng)殖規(guī)模和餌料的投入也讓兩者的N2O 排放通量升高，集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)的N2O排放通量明顯高于其他系統(tǒng)。

2 溫室氣體排放系數(shù)和區(qū)域排放量

2.1 淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放系數(shù)比較分析

淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放對(duì)全球變暖有著重要影響。全球增溫潛勢(shì)（GWP）是衡量溫室氣體對(duì)全球變暖產(chǎn)生影響大小的一種重要手段，用來表示相同質(zhì)量的不同溫室氣體與CO2相比對(duì)溫室效應(yīng)增強(qiáng)的相對(duì)輻射效應(yīng)（GWP以二氧化碳當(dāng)量作為度量單位CO2-eq）。全球增溫勢(shì)在100 a 的時(shí)間尺度上，單位質(zhì)量的CH4和N2O 的全球增溫潛勢(shì)分別為CO2的32倍和263倍[65]。GWP計(jì)算式為：

式中CCO2、CCH4和CN2O為3 種溫室氣體單位面積或單位產(chǎn)量的排放系數(shù)或排放通量，溫室氣體排放通量數(shù)據(jù)收集來自于谷歌學(xué)術(shù)(http://scholar.google.com)、中國知網(wǎng)(CNKI,http://www.cnki.net)，在2003-2022 年范圍內(nèi)以“GHGs、CO2、CH4和N2O 通量”“水庫/富營養(yǎng)化湖泊或稻田的淡水水產(chǎn)增養(yǎng)殖系統(tǒng)”“魚/蝦/蟹或混養(yǎng)池塘”為關(guān)鍵詞或主題進(jìn)行搜索，并基于以往研究確定的中國內(nèi)陸淡水水產(chǎn)增養(yǎng)殖系統(tǒng)N2O、CO2和CH4的排放量與養(yǎng)殖總量總面積[4,13,66-67]，除以當(dāng)年淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)的產(chǎn)量或面積，計(jì)算三種不同溫室氣體的單位產(chǎn)量排放系數(shù)或者單位面積排放系數(shù)（表1）。計(jì)算得出我國淡水增養(yǎng)殖水域單位產(chǎn)量CO2當(dāng)量的增溫潛勢(shì)GWP（質(zhì)量）和單位養(yǎng)殖面積的增溫潛勢(shì)GWP（面積），以便對(duì)我國淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放區(qū)域性排放差異進(jìn)行估算（計(jì)算結(jié)果不包括港澳臺(tái)）。

表1 我國淡水水產(chǎn)增養(yǎng)殖系統(tǒng)單位產(chǎn)量和單位面積排放系數(shù)Table 1 Emission coefficient per unit yield and per unit area of freshwater aquaculture systems in China

由于4種不同養(yǎng)殖系統(tǒng)的溫室氣體排放普遍存在時(shí)空差異性，本研究估算結(jié)果會(huì)存在不確定性。由表1 可知，我國CO2的排放系數(shù)單位產(chǎn)量在稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)中最高（3 357.24 g·kg-1），其次是大水面增殖（2 033.90 g·kg-1），這與增殖水域養(yǎng)殖池塘普遍存在富營養(yǎng)化有關(guān)；單位面積則是集約化養(yǎng)殖CO2排放系數(shù)（1 079.36 g·m-2）最高。集約化養(yǎng)殖的N2O排放系數(shù)無論是單位面積還是單位產(chǎn)量都是最高，同時(shí)CH4的排放通量是最低的；由于N2O增溫潛勢(shì)較高，使得集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)的增溫潛勢(shì)在4 種淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)中處于較高水平，是稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的近100倍。

2.2 我國淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放量區(qū)域性分析

參考表1單位面積和單位產(chǎn)量的溫室氣體排放總系數(shù)，結(jié)合《中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2023》[68]的各省淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖的總面積和總產(chǎn)量，計(jì)算各省不同淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)的溫室氣體排放量（表2）。

單位面積下，我國淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)每年CH4、CO2和N2O 的排放量分別為2 843.27、23 064.51 和28.77 Gg，100 a 內(nèi)增溫潛勢(shì)為1 162.45 Gg；單位產(chǎn)量下，淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)每年CH4、CO2和N2O 的排放量分別為3 037.44、25 239.44和35.11 Gg，100 a內(nèi)增溫潛勢(shì)為1 316.72 Gg。從表2 中看，我國淡水增養(yǎng)殖水域的溫室氣體排放主要集中在長(zhǎng)江、黃河以及珠江流域，淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)的3 種溫室氣體排放有相當(dāng)明顯的南北差異。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，南方地區(qū)中，四川、湖北、湖南、安徽等幾個(gè)養(yǎng)殖大省的溫室氣體排放量占全國總量的一半以上。無論從面積還是產(chǎn)量上，江漢平原的湖北省擁有最高的增溫潛勢(shì)（面積計(jì)算168.28 Gg；產(chǎn)量計(jì)算175.62 Gg），主要由于湖北省有較大的養(yǎng)殖產(chǎn)量和養(yǎng)殖面積；另外，湖南、廣東、安徽、江蘇、浙江等也是溫室氣體排放的熱點(diǎn)區(qū)域。北方地區(qū)的淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放主要來源于東三省，單位面積下的CH4和CO2排放總量與南方溫室氣體高排放區(qū)域相當(dāng)，而單位產(chǎn)量下的溫室氣體排放相比南方區(qū)域略低。面積和產(chǎn)量的最低增溫潛勢(shì)則同時(shí)出現(xiàn)在西藏（0.01 Gg；0.004 Gg）。

3 淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)低碳發(fā)展措施

3.1 大水面增殖低碳發(fā)展措施

我國大水面增殖系統(tǒng)每年排放的溫室氣體總量（CO2當(dāng)量）占4 種養(yǎng)殖系統(tǒng)全年排放總量（CO2當(dāng)量）的29%，而直到2020 年，大水面增殖系統(tǒng)的水產(chǎn)品產(chǎn)量?jī)H占全年淡水水產(chǎn)品總量的10%。造成這一結(jié)果的因素主要有以下幾點(diǎn)：1）我國湖泊水庫相比其他地區(qū)雖然更適合進(jìn)行大水面增殖，但是富營養(yǎng)化程度高，排放溫室氣體潛力也高[69-70]；2）我國大部分湖泊水庫面積都較小，97.2%的水庫和98.4%的湖泊表面積小于1 km2，并且大部分水庫分布在東部地區(qū)，如長(zhǎng)江中下游、珠江下游和東南部的一些小流域[71]；3）對(duì)于淺湖而言提高氮磷營養(yǎng)物質(zhì)濃度易將導(dǎo)致初級(jí)生產(chǎn)者從沉水植物轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮沃参?，這會(huì)改變?nèi)芙庥袡C(jī)碳的數(shù)量和性質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)甲烷作用[69,72,73]。因此淡水水域大水面增殖的低碳發(fā)展，可以通過鰱、鳙等濾食性魚類的增殖，在保證魚類自身生長(zhǎng)的情況下減少水體富營養(yǎng)化程度，達(dá)到減排效果。

3.2 稻漁綜合種養(yǎng)低碳發(fā)展措施

稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)下的CH4、N2O 排放通量是4種養(yǎng)殖系統(tǒng)中最大的。稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的產(chǎn)量占淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖總量4.3%，卻貢獻(xiàn)了19.7%的CH4和27.8%的N2O 排放量[4]。除飼料和施肥對(duì)水體溶解性有機(jī)碳（DOC）的影響，在稻田生長(zhǎng)過程中的灌溉方式和持續(xù)性的稻田淹水會(huì)影響溫室氣體排放時(shí)空特征。因此稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的低碳發(fā)展措施包括：1）投喂飼料量和飼料蛋白含量要適當(dāng)，有研究表明確定稻-黃顙魚共作模式飼料蛋白含量不宜超過43.04%[74]；2）不使用污水灌溉稻田，減少有機(jī)物輸入；3）相比持續(xù)性淹水管理稻田方式，采用間接性灌溉水管理方式會(huì)顯著降低稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的全球溫室效應(yīng)潛力值[64]。

3.3 半集約化養(yǎng)殖低碳發(fā)展措施

人工干預(yù)是半集約化和集約化養(yǎng)殖溫室氣體排放時(shí)空特征特有的影響因素，減少半集約和集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放的措施大致相同，主要包括：1）曝氣，通過持續(xù)性曝氣減少厭氧微生物對(duì)DOC 的分解，從而減少溫室氣體產(chǎn)生；2）換水，定期更換養(yǎng)殖水體以降低水體氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)；3）飼料投喂，選取適合不同魚類不同蛋白含量的飼料進(jìn)行投喂，最大程度上提高飼料利用率。

3.4 集約化養(yǎng)殖低碳發(fā)展措施

對(duì)于集約化養(yǎng)殖低碳發(fā)展，除了與半集約相同的曝氣、換水措施外，還可從飼料、控溫等方式達(dá)到減排的效果。飼料投喂，在集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)中，所用飼料蛋白質(zhì)水平在25%～55%之間的高蛋白飼料[75]。實(shí)驗(yàn)表明，2%日換水率的集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)中，約有40%的氮輸入作為廢水排放，大約27.4%的氮轉(zhuǎn)化為魚類生物量[76]，這對(duì)養(yǎng)殖水域溫室氣體排放影響巨大。因此集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)要做到低碳發(fā)展，措施包括：1）通過飼料的回收集約化養(yǎng)殖可以實(shí)現(xiàn)飼料的重復(fù)利用和水體可溶解有機(jī)物的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展；2）控溫，4 種養(yǎng)殖系統(tǒng)中集約化養(yǎng)殖是唯一可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫進(jìn)行調(diào)控的，其溫室氣體的排放也不存在季節(jié)性特征，因此在養(yǎng)殖期間可以適當(dāng)通過溫度調(diào)控實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。

4 結(jié)論與展望

（1）我國淡水增養(yǎng)殖水體總體表現(xiàn)為溫室氣體的排放源。其中大水面增殖、稻漁綜合種養(yǎng)、半集約化3種增養(yǎng)殖系統(tǒng)的CH4通量范圍-2.50～90.00 mg·m-2·h-1，CO2通量范圍-60.00～205.62 mg·m-2·h-1，N2O 通量范圍-9.82～111.17 μg·m-2·h-1，而集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)的N2O通量最高的，達(dá)到（46.00±4.50）mg·cm-2·d-1。

（2）淡水增養(yǎng)殖系統(tǒng)中存在較明顯的時(shí)空變化特征。時(shí)間上，各個(gè)系統(tǒng)的變化規(guī)律相似，主要受溫度調(diào)控，表現(xiàn)為日變異、月變化和季節(jié)變化特征，溫度較高的中午排放最高，夏季排放通量普遍高于冬季；而稻田綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的溫室氣體排放規(guī)律較為特殊，表現(xiàn)為水稻灌漿期CH4排放通量高，干田后N2O 排放通量高的特征?？臻g上，南方的增養(yǎng)殖水域排放通量普遍高于北方地區(qū)，且同一水域中不同空間亦存在一定差異性，如大水面增殖系統(tǒng)的深水區(qū)、淺水區(qū)和近城市生活區(qū)以及半集約化養(yǎng)殖池塘的曝氣區(qū)、投餌區(qū)都存在明顯的空間差異。

（3）作為動(dòng)物蛋白供應(yīng)領(lǐng)域增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)，水產(chǎn)增養(yǎng)殖過程會(huì)產(chǎn)生明顯的碳排放，尤其是受人工強(qiáng)烈干預(yù)的養(yǎng)殖系統(tǒng)，相較于自然水體或者污水處理廠，其N2O 排放的影響因子更為復(fù)雜。而現(xiàn)有的關(guān)于增養(yǎng)殖過程中溫室氣體排放的實(shí)測(cè)研究還缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致對(duì)其溫室氣體排放通量的估算只能借鑒其他領(lǐng)域（污水處理廠）的研究，影響了對(duì)內(nèi)陸水產(chǎn)增養(yǎng)殖系統(tǒng)溫室氣體排放的客觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)也缺乏產(chǎn)生機(jī)理機(jī)制研究，從而一定程度上影響了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。因此，未來需要針對(duì)同一區(qū)域或同一養(yǎng)殖品種的增養(yǎng)殖水域溫室氣體排放進(jìn)行更多的實(shí)測(cè)研究，并開展溫室氣體產(chǎn)生排放的機(jī)理研究，從而更精準(zhǔn)地量化其排放系數(shù)，客觀編制符合增養(yǎng)殖生產(chǎn)特點(diǎn)的溫室氣體排放清單。