山東長島海水養殖碳匯核算與能力評估

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通道野外科學觀測研究站 青島 266061;3.中國海洋大學海洋生命學院 青島 266003)

0 引言

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

國內對于海水養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《中國漁業統計年鑒》的數據分別核算廣東、河北和山東等地海水養殖的碳匯量;邵桂蘭等[12]進一步評估我國9個沿海地區的海水養殖碳匯能力,并分析區域差異及其主要影響因素。海水養殖碳匯核算與能力評估是配置碳補償額度和建立碳交易市場的基礎,對于促進我國生態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“長島海洋生態文明綜合試驗區”正式設立。長島擁有豐富的海洋資源,海洋漁業一直是其支柱產業和民生產業,海洋漁業產值占其生產總值的60%[14]。長島是我國著名的海帶鮑魚之鄉,貝藻類養殖的產量較高。隨著國家公園創建工作的逐步推進,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環境保護與海洋漁業發展成為長島面臨的重要工作任務。

本研究根據2016—2020年長島海水養殖的統計數據,首次核算長島海域養殖貝藻類的碳匯量和碳匯價值量,并綜合評估其碳匯能力,以期為長島海水養殖業的發展和國家公園的建設提供參考,并促進長島發展碳匯漁業。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本研究主要分析通過收獲養殖貝藻類移除碳的碳匯情況。數據來源于歷年《山東省漁業統計年報》,根據養殖面積和產量等數據分析2016—2020年長島海域貝藻類養殖狀況、碳匯能力及其碳匯價值量。各種貝藻類的含碳率根據相關文獻資料確定。

1.2 碳匯量和碳匯轉化比

長島海域貝類的統計對象包括牡蠣(Ostrea gigas)、貽貝(Mytilus edulis)、扇貝(Pectinidae)和鮑魚(Abalone),藻類的統計對象包括海帶(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%。

貝類碳匯核算參數和貝藻類的含碳率如表1和表2所示。

品種濕、干重轉換系數質量比重軟組織 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

碳匯轉化比是衡量海水養殖碳匯能力的重要依據之一。根據邵桂蘭等[12]的研究方法,碳匯轉化比為碳匯量與產量的比值。

1.3 碳匯價值量

《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》預計工業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,據此評估養殖貝藻類的碳匯價值量[9-10],具有一定的社會和經濟價值。

2 結果與分析

2.1 長島海域貝藻類養殖狀況

2016—2020年長島海域貝藻類養殖面積和產量如圖1所示。

圖1 2016—2020年長島海域貝藻類養殖面積和產量

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

2.2 碳匯量和碳匯轉化比

2016—2020年長島海域養殖貝藻類的碳匯數據如表3所示。

項目 2016年2017年2018年2019年2020年 平均值貝 類養殖面積/萬hm2 3.61 3.72 3.72 3.80 3.80 3.73養殖產量/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碳匯轉化比/% 10.29 10.25 10.25 10.17 10.15 10.22藻 類養殖面積/萬hm2 0.42 0.53 0.53 0.45 0.45 0.48養殖產量/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年長島海域養殖貝藻類的碳匯量

2.3 碳匯價值量

根據《山東省漁業統計年報》,2016—2020年長島海水養殖產值的平均值約為591 170.2萬元。根據本研究計算數據,2016—2020年長島海域養殖貝藻類的平均碳匯量為2.94萬t,相當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,占海水養殖產值平均值的1.78%～7.11%。

3 討論

3.1 長島海域養殖貝藻類的碳匯能力

碳匯量和碳匯轉化比是衡量海水養殖碳匯能力的主要標準和重要依據[12]。由于貝類和藻類的生物結構不同,其碳匯轉化比有所不同。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,因此貝類的碳匯轉化比顯著高于藻類[19-21]。

從碳匯量來看,2016—2020年長島海域養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。從碳匯轉化比來看,2016—2020年長島海域養殖貝藻類的平均碳匯轉化比為9.60%,其中貝類為10.22%,同樣顯著高于藻類的6.19%。總體來看,長島海域養殖貝藻類具有一定的碳匯能力,為碳匯漁業做出一定的貢獻。長島海域傾向于貝類養殖的養殖結構促使貝類養殖產量提高,進而帶來較高的碳匯量,加上貝類具有較高的碳匯轉化比,因此貝類成為長島海水養殖碳匯能力較強的品種。

3.2 長島海水養殖碳匯能力的影響因素

養殖結構是長島海水養殖碳匯能力的主要影響因素之一。由于各養殖品種因本身結構特性不同導致碳匯能力不同,在布局養殖生產活動時,可結合養殖品種的碳匯能力和養殖需求優化養殖結構,提高扇貝等碳匯能力較強品種的養殖占比,從而整體提高長島海水養殖碳匯能力。

養殖產量決定碳匯能力的規模效應[12],貝藻類的養殖產量越高,其帶來的碳匯量越高。養殖產量受養殖規模的影響,而養殖規模主要受政策調控的影響,2017年以來長島加強對海洋生態環境的管理和保護力度,積極處理養殖筏架,避免過多無機氮排入海洋,2019年按照“生態優先、規劃引導、保障民生”的原則完成近海養殖騰退840 hm2;養殖規模同時受市場因素的影響,養殖水產品收購價格越高,養殖戶收益越高,其養殖積極性越高,有利于擴大養殖規模。此外,養殖產量也受養殖環境、養殖方式和養殖技術的影響。例如:海水溫度較低和營養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、蝦和貝等海洋經濟動物[22-23];筏式養殖更有利于貝類的生長[24]。這些因素都會影響貝藻類養殖產量,進而影響其碳匯能力。

總體來看,長島須在選擇適宜養殖品種的基礎上改善養殖環境和改進養殖方式,并通過獲得政府和市場的雙重支持擴大養殖規模,從而提高海水養殖碳匯能力。

3.3 對策建議

3.3.1 優化海水養殖結構

在長島海洋生態環境承載力范圍內優化貝藻類養殖結構,建設海水增養殖產業化基地,建立多營養層次的綜合養殖模式,以獲得更多的碳匯量。加大科研投入力度,加強對高碳匯能力新養殖品種的研究和篩選,通過研發清潔生產和減排技術等發展綠色養殖,推動碳匯漁業的發展。

3.3.2 建立海水養殖碳匯核算體系

除本研究分析的養殖貝藻類外,魚類也是長島海水養殖的重要組成部分,后續須進一步調查分析長島海域養殖魚類的“碳匯”和“碳源”問題并進行碳匯核算,整體評估長島海水養殖碳匯能力及其帶來的生態和經濟效益。

3.3.3 制定和實施碳匯漁業政策

政府在激勵碳匯漁業的發展中發揮重要作用。一方面,建立碳匯漁業的生態補償制度,以稅收或補貼的方式提高漁民從事碳匯漁業的積極性;另一方面,加快碳匯交易的市場化進程,促進更多漁民參與碳匯交易,推動碳匯漁業的發展。

4 結語

2016—2020年長島海域養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濟效益。長島海水養殖碳匯能力的影響因素主要包括養殖結構和養殖產量,未來長島亟須合理優化海水養殖結構、加快建立海水養殖碳匯核算體系以及大力發展碳匯漁業,更好地平衡海水養殖的社會、經濟和生態效益,保障長島國家公園的順利建設。