邵桂蘭,劉 冰,李 晨,2,*

1 中國(guó)海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,青島 266100 2 中國(guó)海洋大學(xué)海洋發(fā)展研究院,青島 266100

國(guó)際上對(duì)碳循環(huán)和碳平衡問(wèn)題的重視起源于1997年在日本京都簽訂的《京都議定書(shū)》[1]。作為地球生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫(kù),海洋生態(tài)系統(tǒng)每年從大氣中吸收CO2占全球排放量的20%—35%,海洋的固碳能力和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他生態(tài)系統(tǒng),海洋碳庫(kù)固定的碳是大氣的50倍,是陸地生態(tài)系統(tǒng)的20倍[2]。碳匯與固碳的說(shuō)法有區(qū)別也有聯(lián)系。二者都是指生物通過(guò)自身生命活動(dòng)降低大氣中溫室氣體含量的機(jī)制,碳匯指“從大氣中移走二氧化碳和甲烷等導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體、氣溶膠或它們初期形式的任何過(guò)程、活動(dòng)和機(jī)制”,而固碳是生物把溫室氣體轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳封存起來(lái),生物固定下來(lái)的有機(jī)碳可以通過(guò)呼吸作用形成 CO2返回到大氣中去,因此可能對(duì)緩解溫室效應(yīng)并沒(méi)有貢獻(xiàn)。例如在20世紀(jì)70年代前,“森林生態(tài)系統(tǒng)是全球最大光合作用體”的觀點(diǎn)被普遍認(rèn)同,然而很多研究證明,森林生態(tài)系統(tǒng)因人為開(kāi)墾、砍伐等破壞從碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚碵3- 6],加劇了溫室效應(yīng)問(wèn)題。因此固碳僅僅注重將CO2固定下來(lái)的過(guò)程,但未必能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)碳,“凈固碳量”才是研究的重點(diǎn),也即需要測(cè)算的碳匯量[7]。海洋碳匯是指海洋生態(tài)系統(tǒng)吸收溫室氣體,降低大氣中CO2濃度的過(guò)程和機(jī)制,主要手段分為“物理泵”和“生物泵”,“物理泵”是大氣中的CO2直接通過(guò)海表面被吸收,進(jìn)而輸送至深海的水動(dòng)力碳匯過(guò)程；“生物泵”則是通過(guò)光合作用或食物鏈傳遞有機(jī)碳,最終被人類(lèi)收獲利用或隨生物死亡沉積[8]?！疤紖R漁業(yè)”的概念最早由唐啟升院士于2010年提出并沿用至今,將“利用水域中動(dòng)植物的碳匯功能,吸收并儲(chǔ)存水體中的CO2,通過(guò)對(duì)水生生物產(chǎn)品的收獲,將碳轉(zhuǎn)移出水體以緩解水體酸化和氣候變暖的漁業(yè)活動(dòng)過(guò)程”稱(chēng)為“漁業(yè)碳匯”[9]。

我國(guó)碳匯漁業(yè)起步較晚,為了發(fā)掘我國(guó)碳匯養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展?jié)摿?不少學(xué)者對(duì)我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)的碳匯能力進(jìn)行了詳細(xì)的研究。貝藻類(lèi)養(yǎng)殖碳匯的巨大潛力首先由中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所唐啟升院士在2004年實(shí)施973計(jì)劃海洋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)項(xiàng)目的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),并率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)海水養(yǎng)殖漁業(yè)固碳儲(chǔ)碳作用研究[10- 11]。權(quán)偉等(2014)通過(guò)研究浙江省近海貝類(lèi)養(yǎng)殖碳匯強(qiáng)度,肯定了貝類(lèi)漁業(yè)養(yǎng)殖對(duì)養(yǎng)殖海區(qū)和鄰近海域的碳循環(huán)的重要影響[12],董雙林等(2011)也提出濾食性貝類(lèi)養(yǎng)殖是實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)總體走上高效低碳道路的結(jié)構(gòu)性保障[13]。郭成秀等(2010)對(duì)東營(yíng)市生態(tài)漁業(yè)模式的貝類(lèi)養(yǎng)殖進(jìn)行了研究,計(jì)算得出東營(yíng)市2005—2010年五年來(lái)碳匯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為3997.5萬(wàn)美元[14]。齊占會(huì)等(2012)選取貝類(lèi)中的牡蠣、蛤、貽貝、扇貝和藻類(lèi)中的江蘺、紫菜、海帶,通過(guò)查閱文獻(xiàn)、搜集資料等確定了不同貝藻類(lèi)海產(chǎn)品的碳匯系數(shù),在此基礎(chǔ)上建立了“碳匯量-碳匯系數(shù)-產(chǎn)量”之間的關(guān)系,對(duì)廣東省海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)的碳匯能力進(jìn)行綜合評(píng)估,證實(shí)貝藻養(yǎng)殖碳匯漁業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值[15]。紀(jì)建悅和王萍萍(2015)也使用相同的碳匯能力估計(jì)方法對(duì)我國(guó)海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)的碳匯能力進(jìn)行評(píng)測(cè),基于貝藻類(lèi)主要品種的產(chǎn)量和碳匯系數(shù)得到全國(guó)貝藻類(lèi)的逐年碳匯量,干濕分離地比較了我國(guó)貝藻類(lèi)碳匯的能力和效率,并從產(chǎn)量因素和結(jié)構(gòu)因素的角度出發(fā),使用修正的Laspeyres指數(shù)分解法分析影響我國(guó)貝藻類(lèi)養(yǎng)殖碳匯能力的主要因素,肯定了產(chǎn)量因素在貝藻養(yǎng)殖碳匯的關(guān)鍵性作用[16]。馬述忠和陳穎(2010)將進(jìn)出口貿(mào)易中的碳排放差異主要?dú)w結(jié)為三個(gè)效應(yīng)：技術(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng),將貿(mào)易碳排放化為這3個(gè)效應(yīng)的乘積形式,考察技術(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)對(duì)貿(mào)易碳排放的影響,這種方法可以同樣用于碳匯能力的因素分析[17]。

展望碳匯養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展前景,本文嘗試通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)方法建立海水養(yǎng)殖碳匯能力的測(cè)算模型,研究框架如圖1。以《中國(guó)漁業(yè)年鑒》中沿海地區(qū)各省份的海水養(yǎng)殖產(chǎn)量為數(shù)據(jù)依據(jù)[18],以水產(chǎn)品通過(guò)漁業(yè)收獲將自身所含碳量轉(zhuǎn)移的過(guò)程作為測(cè)算的基本出發(fā)點(diǎn),選取貝類(lèi)、藻類(lèi)中產(chǎn)量最高或碳匯能力較顯著的品種,研讀各類(lèi)文獻(xiàn)得到所選取海產(chǎn)品品種的干、濕重含碳系數(shù),結(jié)合產(chǎn)量數(shù)據(jù)得到我國(guó)沿海各省份不同生物品種的海水養(yǎng)殖碳匯量。進(jìn)一步利用9個(gè)沿海省份的海水養(yǎng)殖業(yè)的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)得到各省份的碳匯總量和碳匯轉(zhuǎn)化比,劃分沿海省份所屬海域,從地區(qū)和生物品種兩個(gè)角度比較我國(guó)渤海、黃海、東海、南海海域海水養(yǎng)殖的碳匯能力和碳匯轉(zhuǎn)化比,最后從海水養(yǎng)殖碳匯的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)的角度出發(fā),找出影響我國(guó)沿海地區(qū)碳匯潛力的主要因素,并對(duì)我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯潛力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

圖1 研究框架Fig.1 Research framework

1 我國(guó)沿海地區(qū)海水養(yǎng)殖碳匯能力測(cè)算

“碳匯漁業(yè)”要求改變海洋中生物自然吸收溫室氣體的情形,促進(jìn)并增加其吸收溫室氣體的速度和數(shù)量,然后通過(guò)水產(chǎn)品收獲過(guò)程把轉(zhuǎn)換所得的碳移出水體[19]。按品種分類(lèi),我國(guó)海水養(yǎng)殖主要包含魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、藻類(lèi)、甲殼類(lèi)和其他類(lèi),其中魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、藻類(lèi)和甲殼類(lèi)占我國(guó)海水養(yǎng)殖總量的95%以上,但在研究漁業(yè)碳匯問(wèn)題時(shí)首先應(yīng)確定的問(wèn)題即漁業(yè)生產(chǎn)是否滿足溫室氣體的“凈吸收量”為正,貝類(lèi)和藻類(lèi)養(yǎng)殖均屬于此類(lèi)。而魚(yú)類(lèi)和甲殼類(lèi)等的生產(chǎn)過(guò)程須投入餌料,其碳平衡公式為C=F+R+U+P,即魚(yú)類(lèi)和甲殼類(lèi)生物攝取的總碳量除了轉(zhuǎn)化為生物體內(nèi)用于生長(zhǎng)的碳量外,還會(huì)通過(guò)呼吸作用和排泄消耗,剩余碳量則以糞便形式排出體外[20- 21]。投入餌料這一過(guò)程向水中輸入碳,水產(chǎn)品收獲則將部分碳移出水體,向水體輸入的碳量>其移出碳量,因此海水養(yǎng)殖漁業(yè)碳匯主要來(lái)源于貝藻類(lèi)碳匯,魚(yú)類(lèi)和甲殼類(lèi)不屬于碳匯漁業(yè)的探討范疇,本文只討論貝類(lèi)碳匯和藻類(lèi)碳匯。

在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)貝類(lèi)和藻類(lèi)下細(xì)分的海產(chǎn)品品種進(jìn)行選取,在同類(lèi)海產(chǎn)品自身固碳率差別不大的前提假設(shè)下,仍然以產(chǎn)量為選擇標(biāo)準(zhǔn),選擇貝藻類(lèi)海洋生物中養(yǎng)殖產(chǎn)量最大的品種。

1.1 貝藻類(lèi)海產(chǎn)品碳匯能力測(cè)算模型

碳匯養(yǎng)殖在我國(guó)仍屬于新興的生態(tài)漁業(yè)產(chǎn)業(yè),海洋類(lèi)碳匯能力測(cè)算方法尚不完善,森林碳匯起步早、發(fā)展快、成熟度高,但常用的蓄積量、生物量清單法等都針對(duì)樹(shù)木碳匯量計(jì)算較為精準(zhǔn)[22],海洋類(lèi)碳匯需要建立適用于海洋生物的計(jì)量體系。本文采用物質(zhì)量評(píng)估方法,基于海洋生物“碳匯系數(shù)-產(chǎn)量-碳匯量”之間的關(guān)系,根據(jù)物種的特異性計(jì)算不同地區(qū)海水養(yǎng)殖海產(chǎn)品的碳匯能力[9,23- 25],貝藻類(lèi)海產(chǎn)品計(jì)算步驟如表1。

表1 貝藻類(lèi)海產(chǎn)品碳匯量測(cè)算方法

需要說(shuō)明的是,表1中的碳匯系數(shù)指的是生物碳匯量占該生物總重的比例,有干重與濕重之分。翻閱參考文獻(xiàn),本文的貝類(lèi)和藻類(lèi)的碳匯系數(shù)是干重碳匯系數(shù),依據(jù)貝藻類(lèi)海洋生物固碳量研究資料,整理張繼紅、唐啟升、盧振彬、柯愛(ài)英等的文獻(xiàn)得到各類(lèi)海產(chǎn)品碳匯能力測(cè)算參數(shù)如表2、表3[9,23- 25]。

表2 藻類(lèi)主要海產(chǎn)品碳匯測(cè)算參數(shù)

表3 貝類(lèi)海產(chǎn)品碳匯測(cè)算參數(shù)

1.2 我國(guó)沿海地區(qū)各類(lèi)海產(chǎn)品碳匯量測(cè)算

碳匯轉(zhuǎn)化比是衡量某地區(qū)碳匯能力的重要依據(jù),本文的海水養(yǎng)殖碳匯轉(zhuǎn)化比定義為該地區(qū)海水養(yǎng)殖產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為碳匯的能力,即海水養(yǎng)殖碳匯量與總產(chǎn)量的比值。某地區(qū)的碳匯轉(zhuǎn)化比是該地區(qū)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯技術(shù)和養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的綜合體現(xiàn)。

海水養(yǎng)殖過(guò)程中,分離碳、固碳、回收碳的手段越豐富、技術(shù)越發(fā)達(dá),則流失的碳越少、碳匯轉(zhuǎn)化比和能力越高。例如廣東省陽(yáng)江市海洋生物固碳養(yǎng)殖場(chǎng)通過(guò)優(yōu)化養(yǎng)殖立體空間、分層養(yǎng)殖的手段,表層為生態(tài)浮床原位修復(fù),中層進(jìn)行魚(yú)蝦水產(chǎn)品養(yǎng)殖,底層養(yǎng)殖貝藻類(lèi),不僅節(jié)省養(yǎng)殖空間,還能提升水產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量,具有節(jié)水、節(jié)能、低碳、環(huán)保多樣性功能。結(jié)構(gòu)效應(yīng)是指各沿海省份的海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)所偏向的生物類(lèi)別不同,碳匯漁業(yè)養(yǎng)殖的貝類(lèi)生物和藻類(lèi)生物比例有所差異,而不同類(lèi)海產(chǎn)品的碳匯轉(zhuǎn)化比一般也有明顯差距,不同的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)也會(huì)很大程度上影響該地區(qū)的碳匯轉(zhuǎn)化比。

根據(jù)貝藻類(lèi)海產(chǎn)品碳匯能力測(cè)算方法和2008—2015年《中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》的分地區(qū)海水養(yǎng)殖數(shù)據(jù),可以計(jì)算得到我國(guó)沿海省份逐年海水養(yǎng)殖海產(chǎn)品碳匯總量如表4。

表4 2008—2015年沿海各省份海水養(yǎng)殖碳匯能力測(cè)算數(shù)據(jù)

需要說(shuō)明的是,以上數(shù)據(jù)均不包括臺(tái)灣省和港澳地區(qū)。上海市和天津市雖然在我國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒的沿海省市中,但貝藻類(lèi)海水養(yǎng)殖產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為0,直轄市養(yǎng)殖規(guī)模很小,與省份比較得到的結(jié)論可能有較大誤差,因此在本文的研究中將上海市和天津市剔除,僅保留省份數(shù)據(jù)。將表2、表3的碳匯系數(shù)和表4的碳匯能力數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái),可以得出一些有用的結(jié)論。

①?gòu)暮ＫB(yǎng)殖品種的碳匯轉(zhuǎn)化效率來(lái)看,貝、藻類(lèi)海水養(yǎng)殖海產(chǎn)品之間有較為顯著的差別,但同類(lèi)不同品種之間差別不大。將所有品種的碳匯參數(shù)核算為濕重碳匯系數(shù)后,貝、藻類(lèi)生物碳匯轉(zhuǎn)化平均效率為9.72%和5.55%。造成海水養(yǎng)殖種類(lèi)碳匯轉(zhuǎn)化效率差距的原因有很多,最主要和直接的原因是貝藻類(lèi)海洋生物結(jié)構(gòu)不同。藻類(lèi)屬于水生植物,藻類(lèi)含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于貝類(lèi),即干重比很低,因此含碳率也較低；貝類(lèi)屬軟體動(dòng)物門(mén),雖然軟體組織含水率也較高,但一般占不到貝類(lèi)生物總重量比的10%,貝殼部分的干重比高、總重量比大、含碳率高導(dǎo)致貝類(lèi)生物的碳匯轉(zhuǎn)化效率顯著高于藻類(lèi)[26- 28]。

②從海水養(yǎng)殖品種的碳匯總量來(lái)看,貝類(lèi)養(yǎng)殖的碳匯總量比藻類(lèi)碳匯大一個(gè)數(shù)量級(jí),全國(guó)總計(jì)貝類(lèi)年碳匯量達(dá)到130萬(wàn)噸以上,對(duì)我國(guó)碳匯養(yǎng)殖業(yè)貢獻(xiàn)最大；根據(jù)品種碳匯轉(zhuǎn)化效率的分析,貝類(lèi)碳匯轉(zhuǎn)化效率顯著高于藻類(lèi)。貝類(lèi)的巨大海水養(yǎng)殖量和高碳匯轉(zhuǎn)化比直接導(dǎo)致貝類(lèi)養(yǎng)殖業(yè)成為我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯能力最強(qiáng)、潛力最大的產(chǎn)業(yè)。

③從不同地區(qū)的碳匯轉(zhuǎn)化比來(lái)看,我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)平均碳匯轉(zhuǎn)化比在9.2%左右,不同地區(qū)的碳匯轉(zhuǎn)化比一般分布于9%—10%之間。平均來(lái)看,全國(guó)海水養(yǎng)殖藻類(lèi)碳匯量占海水養(yǎng)殖碳匯總量的10%以下,但碳匯轉(zhuǎn)化比最低的海南省藻類(lèi)碳匯量占全省海水養(yǎng)殖碳匯量的37%,廣西省和河北省碳匯轉(zhuǎn)化比最高,均達(dá)到9.7216%,原因是二者藻類(lèi)海水養(yǎng)殖規(guī)模極小,藻類(lèi)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)為0,所有碳匯均來(lái)自于貝類(lèi)。顯然選擇養(yǎng)殖碳匯轉(zhuǎn)化比高的貝類(lèi)能夠有效提升地區(qū)的碳匯轉(zhuǎn)化比,而養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)偏向于藻類(lèi)則會(huì)降低碳匯轉(zhuǎn)化比。

④不同地區(qū)的碳匯總量是地區(qū)海水養(yǎng)殖碳匯能力的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2015年我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯總量達(dá)到143萬(wàn)噸以上,其中山東、福建、廣東、遼寧的海水養(yǎng)殖業(yè)年碳匯量達(dá)到20萬(wàn)噸以上,是我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯能力貢獻(xiàn)最大的四個(gè)沿海省份。

2 我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖碳匯能力區(qū)域差異和影響因素分析

圖2 我國(guó)沿海省份2008—2015年碳匯量箱形圖Fig.2 The box-plot of carbon sinks for coastal provinces in China

要對(duì)我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖碳匯能力的區(qū)域差異進(jìn)行分析,先以年為單位,通過(guò)箱形圖如圖2觀察沿海省份碳匯養(yǎng)殖業(yè)碳匯量的時(shí)間變化趨勢(shì)和同年內(nèi)地域差異,可以同時(shí)得到碳匯量時(shí)空兩方面信息。在時(shí)間角度,我國(guó)沿海各省份年均碳匯量逐年遞增,且增長(zhǎng)速度穩(wěn)定沒(méi)有陡增陡減,但碳匯能力不同的省份增長(zhǎng)速度也不同。箱形圖的上邊緣和上四分位點(diǎn)表示碳匯量較高的省份,其增長(zhǎng)速度較快,而圖中的下邊緣和下四分位點(diǎn)代表的碳匯量越低的省份增長(zhǎng)速度則越緩慢。從空間角度,碳匯量最低的省份和最高的省份相差一個(gè)數(shù)量級(jí),箱形圖的上下邊緣距離越來(lái)越大。如上所述,碳匯能力不同的地區(qū)增長(zhǎng)速度也不同,差距逐年增大。

2.1 我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖碳匯能力差異分析

我國(guó)地處太平洋西岸,海岸線長(zhǎng)達(dá)3.2萬(wàn)km,居世界第四,自北向南毗鄰渤海、黃海、東海、南海[29]。為了將所研究的9個(gè)沿海省份按照具有海水養(yǎng)殖業(yè)特征的方法劃分為幾個(gè)區(qū)域,以不同省份毗鄰的主要海域?yàn)閯澐忠罁?jù),將我國(guó)9個(gè)主要沿海省份劃分為渤海、黃海、東海、南海四類(lèi)。需要說(shuō)明的是,其中遼寧、山東都同時(shí)和渤海、黃海相鄰,根據(jù)《2016山東漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》海水養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量顯示,山東海水養(yǎng)殖主要貢獻(xiàn)城市為青島、煙臺(tái)、日照、威海,其中青島、日照、威海位于黃海沿岸,海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量占全省55%以上,而遼寧省海水養(yǎng)殖主要貢獻(xiàn)城市葫蘆島和大連位于渤海灣附近,與渤海相鄰,因此遼寧和山東海水養(yǎng)殖依賴(lài)的主要海域分別是渤海和黃海,分屬渤海、黃海兩個(gè)海域。

根據(jù)我國(guó)主要海域劃分沿海省份后,將各沿海省份海水養(yǎng)殖能力測(cè)算結(jié)果計(jì)入所屬海域[30],海水養(yǎng)殖碳匯能力的區(qū)域差異分析則會(huì)轉(zhuǎn)化為我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖的碳匯能力差異分析問(wèn)題,因篇幅有限表5僅隔年列出我國(guó)2008—2015年主要海域海水養(yǎng)殖的碳匯能力測(cè)算結(jié)果,我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯總量和碳匯轉(zhuǎn)化比的時(shí)間變化趨勢(shì)由圖3和圖4顯示。

表5 2008—2015年主要海域海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯數(shù)據(jù)

圖3 2008—2015年我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯總量 Fig.3 The total amount of carbon sinks in mariculture of main sea areas in China from 2008 to 2015

圖4 2008—2015年我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯轉(zhuǎn)化比 Fig.4 The efficiency of carbon sinks in mariculture of main sea areas in China from 2008 to 2015

由表5、圖3和圖4可以得到我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖碳匯功能的時(shí)空分異規(guī)律[31]。

①表5中的數(shù)據(jù)在歷年數(shù)據(jù)中具有代表性,四個(gè)海域海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯總量為黃海>東海>渤海、南海,碳匯轉(zhuǎn)化比為南海>渤海>黃海>東海。黃海的貝類(lèi)碳匯量顯著大于其他海域[32],而貝類(lèi)碳匯量的排序幾乎可以反映碳匯總量的排序,因此可以推測(cè)各海域碳匯養(yǎng)殖業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)是貝類(lèi)碳匯養(yǎng)殖業(yè)。

在碳匯轉(zhuǎn)化比層面,南海較其他海域高出一個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)改革開(kāi)放后引進(jìn)先進(jìn)的碳匯養(yǎng)殖技術(shù),并在山東、浙江、福建等多個(gè)省份建立試驗(yàn)點(diǎn)推廣貝藻復(fù)合、多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)的生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)、海藻礁和海草場(chǎng)為主的生態(tài)修復(fù)和資源增殖技術(shù)等[33],構(gòu)建了諸多技術(shù)交流平臺(tái)促進(jìn)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯的技術(shù)信息共享,各沿海省份的碳匯技術(shù)應(yīng)當(dāng)相差不大。

②圖3顯示我國(guó)各主要海域的海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯總量呈穩(wěn)定上升趨勢(shì),2012年以前海水養(yǎng)殖碳匯總量黃海最高,渤海最低,但2012年后渤海海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯量超過(guò)南海,在此之后始終維持穩(wěn)定態(tài)勢(shì)?？梢钥闯瞿虾：ＫB(yǎng)殖業(yè)碳匯量上升緩慢,黃海海水養(yǎng)殖碳匯能力上升速度較快,在所有海域中碳匯能力保持領(lǐng)先且差距逐年增大。

圖4中各海域碳匯轉(zhuǎn)化比的時(shí)間變化趨勢(shì)有明顯區(qū)別。位置相近的渤海和黃海碳匯轉(zhuǎn)化比變化不明顯,均值始終在9.2%附近浮動(dòng),最高的南海碳匯轉(zhuǎn)化比稍有下降,均值在9.75%附近浮動(dòng),而最低的東海碳匯轉(zhuǎn)化比從2008至2015年有顯著下降。需要注意的是,碳匯轉(zhuǎn)化比最主要的影響因素為不同類(lèi)海洋生物的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu),東海藻類(lèi)養(yǎng)殖比例逐年增大,但藻類(lèi)除了碳匯功能外,還有改善水質(zhì)、提供水體中的氧氣和水生動(dòng)物必要的生存環(huán)境的作用[34],偏向藻類(lèi)的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)雖然使得碳匯轉(zhuǎn)化比有所降低,但其對(duì)環(huán)境的正外部性效應(yīng)仍是不容忽視的。

2.2 基于LMDI的海水養(yǎng)殖碳匯能力影響因素分析

本文采用對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)法(Logarithmic Mean Divisia Index, LMDI)來(lái)分析海水養(yǎng)殖碳匯能力的影響因素[35- 36],計(jì)算碳匯強(qiáng)度的基本公式為

對(duì)上式利用LMDI法的加法形式分解公式有

=ΔCCE+ΔCSTE+ΔCSCE

式中ΔCCE、ΔCSTE、ΔCSCE分別代表在外在條件不變的情況下,碳匯系數(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)的變動(dòng)對(duì)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯能力變動(dòng)的絕對(duì)貢獻(xiàn)值,LMDI分解結(jié)果如下：

考慮到碳匯系數(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)、規(guī)模效應(yīng)以及最終碳匯能力的量綱有所差異,比較不同效應(yīng)對(duì)碳匯能力的貢獻(xiàn)率比絕對(duì)貢獻(xiàn)值更有意義,利用LDMI乘法分解得到最終結(jié)果如下。其中rateCE、rateSTE、rateSCE分別表示碳匯系數(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)、規(guī)模效應(yīng)每變動(dòng)一單位,海水養(yǎng)殖碳匯能力變動(dòng)的比率[37- 39]。

本文選取的時(shí)間間隔為一年,即計(jì)算第T年的結(jié)果時(shí),基期取T- 1期,利用所得碳匯數(shù)據(jù)帶入上式計(jì)算,可以得到2009—2015年全國(guó)以及各沿海省份海水養(yǎng)殖的碳匯系數(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng),為了展現(xiàn)各效應(yīng)的時(shí)空規(guī)律,表6列出2009—2015年我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖碳匯的分解效應(yīng),表7為2009—2015年全國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯總量的分解效應(yīng)。

從動(dòng)態(tài)變化來(lái)看,規(guī)模效應(yīng)對(duì)我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯始終起到積極作用,但結(jié)構(gòu)效應(yīng)在2011年和2013年小于1,即2011、2013年我國(guó)海水養(yǎng)殖的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)比2010、2012年的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)碳匯轉(zhuǎn)化比低,偏向于養(yǎng)殖更多藻類(lèi)而非貝類(lèi)品種,因此對(duì)當(dāng)年的碳匯量具有負(fù)向作用。規(guī)模效應(yīng)雖然每年穩(wěn)步提升,但絕對(duì)值一般不超過(guò)1.06,海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯的綜合效應(yīng)峰值年份為2012和2014年,它們的共性是前一年均為碳匯綜合效應(yīng)提升的低谷年,在此后的一年碳匯養(yǎng)殖業(yè)有顯著提升,且這兩年的結(jié)構(gòu)效應(yīng)也取到了最大值。可以說(shuō),提升海水養(yǎng)殖規(guī)模是我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯提升的保障,但在此基礎(chǔ)上,優(yōu)化海水養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)能夠使我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯能力得到進(jìn)一步升華。表7反映的是我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯不同海域的靜態(tài)差異,得到的結(jié)論與動(dòng)態(tài)變化相似,由于不同海域的海水養(yǎng)殖規(guī)模一般均呈穩(wěn)步提升態(tài)勢(shì),規(guī)模效應(yīng)恒大于0,其增長(zhǎng)速度有一定程度差別,結(jié)構(gòu)效應(yīng)相較更不穩(wěn)定,不同海域綜合效應(yīng)的結(jié)果很大程度上取決于當(dāng)年養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的改變。

各海域地綜合效應(yīng)均大于1,但渤海和東海的結(jié)構(gòu)效應(yīng)總體小于1,這也是導(dǎo)致渤海和東海海域海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯能力綜合效應(yīng)低于黃海、南海的主要原因。所有海域在研究期內(nèi)規(guī)模效應(yīng)均大于1,碳匯結(jié)構(gòu)效應(yīng)小于1時(shí),對(duì)綜合效應(yīng)的負(fù)面影響很大。碳匯結(jié)構(gòu)效應(yīng)較低的海域也是當(dāng)年綜合效應(yīng)較低的海域,這也印證了不同海域碳匯能力的提升依賴(lài)于海水養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

表6 2009—2015年我國(guó)主要海域海水養(yǎng)殖碳匯的分解效應(yīng)

表7 2009—2015年全國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯的分解效應(yīng)

綜合來(lái)說(shuō),我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯的規(guī)模效應(yīng)始終大于1,說(shuō)明我國(guó)海水養(yǎng)殖總量逐年提升,規(guī)模效應(yīng)為我國(guó)碳匯養(yǎng)殖業(yè)提供持續(xù)穩(wěn)定的續(xù)航力。其次,我國(guó)海水碳匯養(yǎng)殖的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的影響有正有負(fù),但結(jié)構(gòu)效應(yīng)較低通常決定了其碳匯綜合效應(yīng)也較低,此時(shí)結(jié)構(gòu)效應(yīng)帶來(lái)的影響起主導(dǎo)作用。規(guī)模效應(yīng)的作用穩(wěn)定,是我國(guó)海水碳匯養(yǎng)殖業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的基本保障,結(jié)構(gòu)效應(yīng)的作用不穩(wěn)健但更顯著,為我國(guó)海水養(yǎng)殖碳匯能力的進(jìn)一步提升提供支撐。

3 結(jié)論

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),我國(guó)已經(jīng)成為世界第一碳排放大國(guó),而海洋作為全球最大的碳庫(kù)和氣候調(diào)節(jié)器,其碳匯能力的估算成為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要環(huán)節(jié)[40]。為估計(jì)不同海域碳匯能力,本文研究重點(diǎn)有二：其一是漁業(yè)收獲后海產(chǎn)品將自身所含碳量轉(zhuǎn)移從而形成碳匯的過(guò)程。以海水養(yǎng)殖海產(chǎn)品的收獲量和研讀文獻(xiàn)的含碳系數(shù)為碳匯能力測(cè)算的依據(jù),選取貝藻類(lèi)產(chǎn)量最高或碳匯能力較顯著的品種,利用“碳匯量-碳匯系數(shù)-海水養(yǎng)殖產(chǎn)量”的關(guān)系估算不同海域的碳匯能力,分析其時(shí)空分異規(guī)律。其二是利用LMDI模型將碳匯能力變動(dòng)的綜合效應(yīng)分解為結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng),從而得到不同海域碳匯能力的主要影響因素。通過(guò)分析得到以下結(jié)論。

①2008年以來(lái),我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯總量始終在105萬(wàn)噸以上,各沿海省份碳匯轉(zhuǎn)化比和碳匯能力逐年提升,說(shuō)明我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)的碳匯能力巨大不容忽視,從碳匯角度進(jìn)行海水養(yǎng)殖漁業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略制定和海洋生態(tài)文明建設(shè)是必要的。

②貝類(lèi)養(yǎng)殖能夠大幅提升碳匯轉(zhuǎn)化比,因此在四大海域中養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)最優(yōu)的南海海域碳匯轉(zhuǎn)化比最高、東海最低,渤海、黃海沿岸海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯轉(zhuǎn)化比相差不大。從時(shí)間維度,南海海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯轉(zhuǎn)化比基本維穩(wěn),東海由于其養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)偏向藻類(lèi),碳匯轉(zhuǎn)化比呈顯著下降趨勢(shì),渤海和黃海波動(dòng)不大。各海域碳匯能力逐年升高,其中2012年以前黃海最高、渤海最低,2012年后南海最低,且差距逐年增大。

③LMDI方法比較養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)對(duì)我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯能力的影響發(fā)現(xiàn),各海域規(guī)模效應(yīng)始終為正,說(shuō)明各海域海水養(yǎng)殖產(chǎn)量逐年遞增,因而對(duì)碳匯能力發(fā)展具有促進(jìn)作用；各海域的結(jié)構(gòu)效應(yīng)有正有負(fù),對(duì)海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯能力的影響也較強(qiáng),但在某些年份的養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)變動(dòng)會(huì)對(duì)碳匯起到抑制作用,即結(jié)構(gòu)效應(yīng)的影響更顯著但作用不穩(wěn)定。

基于上述結(jié)論,我國(guó)海水養(yǎng)殖漁業(yè)碳匯能力的提升離不開(kāi)海水養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,偏向于養(yǎng)殖含碳率高的貝類(lèi)能夠大大提升海水養(yǎng)殖碳匯轉(zhuǎn)化比,穩(wěn)定現(xiàn)有海水養(yǎng)殖規(guī)模,在技術(shù)層面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)節(jié)約能源、節(jié)省養(yǎng)殖空間的海水養(yǎng)殖技術(shù),渤海、黃海、東海、南海四大海域建立海洋生態(tài)示范區(qū),并在海洋生態(tài)示范區(qū)應(yīng)用碳匯價(jià)值評(píng)估體系核算碳匯價(jià)值,不斷調(diào)整評(píng)估細(xì)節(jié)直至完善。作為碳匯量最低且上升速度最慢的海域,南海海水養(yǎng)殖業(yè)的碳匯能力有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā),但因緯度較低,應(yīng)在考慮其亞熱帶季風(fēng)性氣候等特殊天然條件下大量引進(jìn)立體化養(yǎng)殖技術(shù),充分利用資源空間,擴(kuò)大規(guī)模效應(yīng)的影響以穩(wěn)定其海水養(yǎng)殖業(yè)碳匯能力。東海雖碳匯轉(zhuǎn)化比最低,藻類(lèi)養(yǎng)殖比例最高,但其結(jié)構(gòu)效應(yīng)在大多數(shù)年份大于1,即其養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,碳匯養(yǎng)殖業(yè)仍有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國(guó)碳匯漁業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn),本研究在碳匯能力影響因素分解階段使用LMDI方法,考慮到影響碳匯能力的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng),但碳匯系數(shù)效應(yīng)在不同海域、不同品種下實(shí)際上有些許差別,影響碳匯系數(shù)的可能有技術(shù)、品種分類(lèi)等因素,考慮不同海域的技術(shù)影響和品種細(xì)分能夠使碳匯能力影響因素分解結(jié)果進(jìn)一步完善。除了對(duì)碳匯價(jià)值評(píng)估體系的建立外,海水養(yǎng)殖碳匯的產(chǎn)權(quán)制度安排和碳匯交易平臺(tái)設(shè)計(jì)都是碳匯漁業(yè)發(fā)展的重要組成部分[41- 42],從碳匯正外部性和生態(tài)服務(wù)價(jià)值出發(fā),保障漁戶、漁民合作社和海水養(yǎng)殖組織企業(yè)的利益才能發(fā)揮我國(guó)海水養(yǎng)殖業(yè)巨大的碳匯潛力。