于佐安，謝璽，朱守維，杜尚昆，李曉東，李大成，周遵春，王慶志*

(1.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院 大連市海產(chǎn)貝類種質(zhì)資源創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023；2. 錦州市科學(xué)技術(shù)研究院，遼寧 錦州 121000；3.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 畜牧獸醫(yī)學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110866)

碳匯漁業(yè)，也被稱為“可移出的碳匯”或“可產(chǎn)業(yè)化的藍(lán)碳”，是指通過(guò)漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)促進(jìn)水生生物吸收水體中的CO2，并通過(guò)收獲水生生物產(chǎn)品，把這些碳移出水體的過(guò)程和機(jī)制，其結(jié)果是更好地發(fā)揮了漁業(yè)生物的碳匯能力，提高了水體吸收大氣CO2的能力[1]。大型藻類通過(guò)光合作用將海水中溶解無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳；濾食性貝類通過(guò)攝食活動(dòng)大量去除海水中的顆粒有機(jī)碳，并且通過(guò)生物礦化形成貝殼(主要成分碳酸鈣)實(shí)現(xiàn)對(duì)海水中碳的吸收和固定[2-3]。尤其重要的是，伴隨著貝藻類養(yǎng)殖的收獲，大量碳能夠直接從海水中移除，對(duì)近岸海水養(yǎng)殖區(qū)及其毗鄰海域的碳循環(huán)產(chǎn)生重要影響[4]。因此，海水貝藻類養(yǎng)殖的固碳作用顯著，是碳匯漁業(yè)的重要組成部分，可以促進(jìn)淺海生態(tài)系統(tǒng)高效吸收CO2，間接減少CO2排放，實(shí)現(xiàn)中國(guó)海水養(yǎng)殖綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。

海洋是地球上最大的“碳庫(kù)”，參與全球碳循環(huán)。早在2003年，Alvera-Azcárate等[5]對(duì)葡萄牙Tagus河口大型海藻的固碳量進(jìn)行了計(jì)算和分析；此后，Sabine等[6]初步核實(shí)了海洋的固碳量，認(rèn)為過(guò)去400年間人類在生產(chǎn)和生活中所釋放的碳接近一半被海洋吸收。宋金明等[7]研究了中國(guó)近海生物浮游植物和大型經(jīng)濟(jì)藻類的固碳強(qiáng)度與潛力，估算中國(guó)大型經(jīng)濟(jì)藻類每年固碳量達(dá)到36萬(wàn)t～45萬(wàn)t；Tang等[8]根據(jù)1999—2008年中國(guó)海水養(yǎng)殖貝藻類的總產(chǎn)量(8.96×106～1.351×107t)和平均固碳量(3.79×106t)，估算了淺海貝藻類養(yǎng)殖可移出碳約為1.2×106t(未計(jì)海底封存碳)；2014年貝藻類養(yǎng)殖移出的碳約為1.68×106t(貝類1.17×106t、藻類5.1×105t)，同比2008年可移出碳增加了約40%[1]。自從“碳匯漁業(yè)”的概念由唐啟升院士正式提出后，一些學(xué)者針對(duì)中國(guó)發(fā)展低碳漁業(yè)需要采取和實(shí)行的經(jīng)濟(jì)政策與措施、中國(guó)南海碳匯漁業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)研究方向及碳匯漁業(yè)與低碳漁業(yè)之間的聯(lián)系等方面進(jìn)行了相關(guān)闡述和探討[9-11]，也有學(xué)者評(píng)估了廣東省、河北省海水貝藻類養(yǎng)殖碳匯潛力和浙江省近海貝類養(yǎng)殖碳匯強(qiáng)度[12-14]。遼寧省作為中國(guó)海洋漁業(yè)大省，貝類養(yǎng)殖和藻類養(yǎng)殖在海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中占有較大比重，但目前尚未有針對(duì)遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯能力或潛力進(jìn)行評(píng)估的報(bào)道。鑒于此，本研究中對(duì)遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯能力進(jìn)行了評(píng)估，旨在為科學(xué)評(píng)價(jià)碳匯漁業(yè)發(fā)展空間及發(fā)展方向，為遼寧省大力發(fā)展碳匯漁業(yè)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本試驗(yàn)中，遼寧省2015—2017年海水養(yǎng)殖規(guī)模及貝藻類產(chǎn)量參考2016—2018年《遼寧省漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 貝藻類碳匯物質(zhì)量評(píng)估 貝類和大型藻類利用海洋中的碳進(jìn)行呼吸、生長(zhǎng)和代謝，呼吸代謝等過(guò)程所利用的碳將重新進(jìn)入海洋系統(tǒng)，貝藻類組織和貝殼生長(zhǎng)所利用的碳則隨著收獲移出海洋，從而實(shí)現(xiàn)碳匯。遼寧省海水養(yǎng)殖貝類與藻類碳匯物質(zhì)量評(píng)估參考齊占會(huì)等[12]和李昂等[13]的方法，計(jì)算公式為

貝類固碳量(CB)=軟體組織固碳量(CST)+貝殼固碳量(CS)，

CST= 貝類產(chǎn)量×軟體組織干質(zhì)量比例(RST)×軟體組織碳含量(wCST)，

CS= 貝類產(chǎn)量×貝殼干質(zhì)量比例(RS)×貝殼碳含量(wCS)，

藻類 固碳量(CW)=藻類產(chǎn)量×藻體碳含量(wCW)，

碳匯能力(Ct)=CB+CW。

其中：RST和RS分別為軟體組織干質(zhì)量和貝殼干質(zhì)量在貝類總質(zhì)量中所占比例(%)；wCST、wCS和wCW分別為碳在貝類軟體組織干質(zhì)量、貝殼干質(zhì)量和藻體干質(zhì)量中所占比例(%)。蝦夷扇貝Patinopectenyessoensis、海灣扇貝Argopectenirradians和櫛孔扇貝Chlamysfarreri的RST和RS分別參考王遠(yuǎn)隆等[15]、張繼紅等[16]和毛玉澤[17]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；菲律賓蛤仔Ruditapesphlippinarum、長(zhǎng)牡蠣Crassostreagigas、紫貽貝Mytilusedulis、毛蚶Scapharcasubcrenata、縊蟶Sinonovaculaconstricta等貝類的RST和RS參考Tang等[8]、周毅等[18]、呂昊澤等[19]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。蝦夷扇貝與海灣扇貝的wCST和wCS參考濾食性貝類的平均值，分別為44%和12%[12]；其他貝類的wCST和wCS參考周毅等[18]和柯愛(ài)英等[20]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在參考相關(guān)文章和論文數(shù)據(jù)時(shí)，海帶和裙帶菜藻體含碳量基本一致，均設(shè)置為31.2%[4, 21]。

1.2.2 貝藻類碳匯價(jià)值量評(píng)估 根據(jù)李昂等[13]對(duì)貝藻類碳匯價(jià)值量的評(píng)估方法，即

碳匯價(jià)值量(Vc)=碳匯能力(Ct)×單位碳

減排經(jīng)濟(jì)成本(Cc)。

遼寧省Cc參考曹慶仁等[22]報(bào)道的值，為157元/t。

2 結(jié)果與分析

2.1 遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯物質(zhì)量評(píng)估

根據(jù)《遼寧省漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)，2015、2016、2017年，遼寧省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量分別為294.19萬(wàn)t、310.27萬(wàn)t和308.14萬(wàn)t，其中，海水養(yǎng)殖貝類產(chǎn)量分別為236.45萬(wàn)t、251.91萬(wàn)t和248.48萬(wàn)t，藻類養(yǎng)殖產(chǎn)量分別為34.83萬(wàn)t、32.55萬(wàn)t和33.02萬(wàn)t，養(yǎng)殖貝類年平均產(chǎn)量占遼寧省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的80.74%，養(yǎng)殖貝藻類年平均產(chǎn)量占遼寧省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的91.74%。2015—2017年遼寧省主要養(yǎng)殖貝藻類產(chǎn)量如表1所示，其中菲律賓蛤仔、扇貝和牡蠣是遼寧省貝類養(yǎng)殖主要品種。

表1 2015—2017年遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類主要品種與產(chǎn)量

Tab.1 Production and main species of marine bivalves and seaweeds in mariculture in Liaoning province from 2015 to 2017

種類species產(chǎn)量 production/萬(wàn)t2015年2016年2017年蝦夷扇貝 Patinopecten yessoensis22.2323.4124.04櫛孔扇貝 Chlamys farreri6.357.808.73海灣扇貝 Argopecten irradians12.9412.7014.45菲律賓蛤仔 Ruditapes phlippina-rum123.22127.17127.06長(zhǎng)牡蠣 Crassostrea gigas18.5022.3522.61紫貽貝 Mytilus edulis4.686.666.40毛蚶 Scapharca subcrenata4.644.573.70縊蟶Sinonovacula constricta4.904.845.09文蛤 Meretrix meretrix1.361.621.61皺紋盤(pán)鮑 Haliotis discus hannai0.310.240.23海帶 Laminaria japonica19.6121.8721.40裙帶菜 Undaria pinnatifida15.2210.6911.62

注：海帶和裙帶菜產(chǎn)量均為干質(zhì)量

Note：Production of kelp and sea musturd is described by dry weight

主要貝類的軟體組織干質(zhì)量占比和貝殼干質(zhì)量占比如表2所示，主要貝類的軟體組織碳含量和貝殼碳含量如表3所示。在進(jìn)行具體換算時(shí)，毛蚶和縊蟶代表遼寧省蚶類和蟶類養(yǎng)殖產(chǎn)量；海灣扇貝、縊蟶殼干質(zhì)量根據(jù)濕質(zhì)量和軟體質(zhì)量換算；蝦夷扇貝與海灣扇貝軟體組織碳含量和貝殼碳含量參考濾食性貝類的軟體組織和殼中含碳量平均值；而裙帶菜和海帶藻體中含碳量比較接近，均設(shè)置為31.2%。

經(jīng)計(jì)算得出：2015、2016、2017年遼寧省通過(guò)收獲海水養(yǎng)殖貝藻類移除的碳量約為27.95萬(wàn)t、27.51萬(wàn)t和27.86萬(wàn)t，其中，通過(guò)收獲養(yǎng)殖貝類可移出碳量分別約為17.08萬(wàn)t、17.35萬(wàn)t和17.56萬(wàn)t，通過(guò)收獲養(yǎng)殖藻類可移出碳量分別約為10.87萬(wàn)t、10.16萬(wàn)t 和10.30萬(wàn)t；在養(yǎng)殖貝類中，通過(guò)收獲菲律賓蛤仔可移出碳量最多；若各品種產(chǎn)量相同，則藻類移除碳量最大，貝類中縊蟶移除碳量最大(表4)。

表2 主要貝類軟體干質(zhì)量和貝殼干質(zhì)量占比Tab.2 Proportions of dry soft tissue weight and dry shell weight in main bivalves

表3 主要貝類軟體組織和貝殼中含碳量Tab.3 Carbon contents of soft tissue and shell in main bivalves

表4 2015—2017年遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類通過(guò)收獲從海水中移出的碳Tab.4 Carbon removal by harvesting marine bivalves and seaweeds in Liaoning Province from 2015 to 2017 萬(wàn)t

2.2 遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯價(jià)值量評(píng)估

2015—2017年遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類年均移除碳量約為27.77萬(wàn)t，相當(dāng)于減排CO2101.82萬(wàn)t。根據(jù)遼寧省CO2減排相當(dāng)于創(chuàng)造等量?jī)r(jià)值成本為157元/t[22]，計(jì)算遼寧省通過(guò)貝藻類養(yǎng)殖收獲年平均節(jié)約減排CO2成本約為1.60億元。因此，遼寧省貝藻類養(yǎng)殖在碳匯方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 討論

3.1 遼寧省貝藻類養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)

貝類是遼寧省海水養(yǎng)殖的主要品種，養(yǎng)殖總面積和總產(chǎn)量均居于首位，其中菲律賓蛤仔、蝦夷扇貝和牡蠣的養(yǎng)殖產(chǎn)量位列前三位。藻類主要養(yǎng)殖品種為海帶和裙帶菜，海帶產(chǎn)量高于裙帶菜。2015—2017年連續(xù)3年間，藻類養(yǎng)殖產(chǎn)量2015年最高，貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量2016年最高，遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類年平均總產(chǎn)量占海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量超過(guò)90%。國(guó)內(nèi)學(xué)者在進(jìn)行碳匯潛力評(píng)估時(shí)，往往將櫛孔扇貝、海灣扇貝和蝦夷扇貝統(tǒng)一用櫛孔扇貝相關(guān)參數(shù)代替，雖然貝類軟體組織中含碳量和貝殼中含碳量差異不大[18]，但貝類中軟體組織質(zhì)量和貝殼質(zhì)量占比卻有所差異。本研究在查閱相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，將遼寧省海水養(yǎng)殖貝類主要品種的碳匯潛力做了進(jìn)一步評(píng)估，結(jié)果表明，在產(chǎn)量相同條件下，貝類養(yǎng)殖品種中的縊蟶通過(guò)養(yǎng)殖收獲移除碳能力最大，其次為紫貽貝，菲律賓蛤仔、蝦夷扇貝和櫛孔扇貝差異不明顯，通過(guò)養(yǎng)殖收獲海灣扇貝和毛蚶可移除碳的能力最低，而通過(guò)藻類收獲可移除碳的能力超過(guò)所有貝類。因此，從碳匯潛力而言，適當(dāng)調(diào)整遼寧省養(yǎng)殖種類與比例，開(kāi)展可移除碳能力較高的縊蟶和藻類增養(yǎng)殖更為有益。

3.2 遼寧省貝藻類養(yǎng)殖碳匯能力縱向和橫向比較

張繼紅等[4]指出，大型藻類通過(guò)光合作用將海水中溶解無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，使水體中的CO2分壓降低。在其初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中，由于生長(zhǎng)需要利用硝酸鹽、磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽使表層水堿度提高，進(jìn)一步降低了水體中CO2分壓，促進(jìn)了大氣CO2向海水中擴(kuò)散。當(dāng)大型藻類將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳后，通過(guò)收獲能夠從海水中移除碳；而貝類一般利用無(wú)機(jī)碳形成貝殼和促進(jìn)軟組織生長(zhǎng)兩種方式進(jìn)行固碳，通過(guò)收獲同樣能夠從海水中移除碳。齊占會(huì)等[12]統(tǒng)計(jì)2009年廣東省貝藻類產(chǎn)量總計(jì)約為172.3萬(wàn)t，通過(guò)收獲移除碳物質(zhì)量約為11萬(wàn)t；李昂等[13]統(tǒng)計(jì)2010年河北省貝藻類養(yǎng)殖通過(guò)收獲可移除碳物質(zhì)量約為2.75萬(wàn)t。遼寧省作為中國(guó)海洋大省，水產(chǎn)養(yǎng)殖主要種類為貝類和藻類，2009年貝藻類養(yǎng)殖產(chǎn)量約為155.04萬(wàn)t，根據(jù)本研究測(cè)算方法，收獲時(shí)估計(jì)可移除碳物質(zhì)量約為18.56萬(wàn)t。高于同期廣東省和2010年河北省貝藻類碳匯能力。這與遼寧省藻類產(chǎn)量較高且藻類碳含量高于貝類軟體組織及貝殼，通過(guò)藻類養(yǎng)殖收獲移除碳的能力高于貝類，碳匯能力較強(qiáng)有一定關(guān)系。

2009年，遼寧省貝藻類養(yǎng)殖收獲移除碳物質(zhì)量約為18.56萬(wàn)t，2015—2017年，遼寧省貝藻類養(yǎng)殖通過(guò)收獲移除碳物質(zhì)量年平均為27.77萬(wàn)t，表明近年來(lái)遼寧省貝藻類碳匯能力有了顯著提升。遼寧省貝類養(yǎng)殖面積由2015年的45.78萬(wàn)hm2增長(zhǎng)至2016年的57.68萬(wàn)hm2，2017年又降到51.55萬(wàn)hm2，說(shuō)明遼寧省貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在不同年份會(huì)受到自然環(huán)境變化、病害、養(yǎng)殖規(guī)模等因素影響，但養(yǎng)殖產(chǎn)量總體波動(dòng)不大；而遼寧省藻類養(yǎng)殖區(qū)域集中在大連金州、長(zhǎng)海和旅順口區(qū)等地，受海區(qū)條件限制養(yǎng)殖規(guī)模難以擴(kuò)大，連續(xù)三年來(lái)的養(yǎng)殖產(chǎn)量也較為穩(wěn)定。因此，預(yù)計(jì)未來(lái)遼寧省養(yǎng)殖貝藻類年移除碳物質(zhì)量可能在28萬(wàn)t～30萬(wàn)t之間波動(dòng)。

3.3 遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯價(jià)值量評(píng)估方法

聯(lián)合國(guó)1997年氣候變化框架公約的《京都議定書(shū)》中預(yù)計(jì)工業(yè)化國(guó)家減排CO2的開(kāi)支為150～600美元/t，換算成人民幣為1028～4110元/t。國(guó)內(nèi)學(xué)者在評(píng)估海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯價(jià)值量時(shí)多參考采用這一數(shù)值[23]。然而，1997—2017年的20年間，由于科技進(jìn)步、GDP指標(biāo)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模等變化，CO2減排成本發(fā)生了較大變化，繼續(xù)使用這一指標(biāo)進(jìn)行碳匯價(jià)值評(píng)估已經(jīng)不大適合。為此，一些學(xué)者從不同角度對(duì)CO2減排成本評(píng)估模型進(jìn)行了研究。Hsu等[24]在2000年采用多目標(biāo)規(guī)劃方法，結(jié)合Leontief產(chǎn)業(yè)模型，評(píng)估了不同節(jié)能政策對(duì)臺(tái)灣地區(qū)降低CO2排放對(duì)產(chǎn)業(yè)調(diào)整成本的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，政策案例二(人均CO2排放量為9.97 t)、政策案例三(節(jié)能減排)和政策案例四(節(jié)能減排與提高用電效率)的CO2減排成本分別為404、376、345美元/t。韓一杰等[25]根據(jù)中國(guó)在不同的減排目標(biāo)和不同GDP增長(zhǎng)率的情景假設(shè)下，測(cè)算了實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)所需的增量成本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)到2020年單位GDP碳密度比2005年降低40%的減排目標(biāo)，每年所需的增量成本約為104億美元；而當(dāng)減排目標(biāo)提高到45%時(shí)，每年所需的增量成本則迅速增加到318億美元左右。2019年，曹慶仁等[22]基于中國(guó)投入產(chǎn)出、能源消耗等數(shù)據(jù)，實(shí)證研究了包括遼寧省在內(nèi)的30個(gè)省域的CO2減排目標(biāo)及其成本分擔(dān)問(wèn)題，認(rèn)為CO2排放量和消費(fèi)量較大的省域應(yīng)該承擔(dān)較大或較多的CO2減排目標(biāo)量與減排成本。計(jì)算結(jié)果顯示，山東省的CO2排放量最高，在全國(guó)占比9.38%，其CO2消費(fèi)量第二，在全國(guó)占比8.66%，僅次于廣東省(全國(guó)占比11.10%)；遼寧省CO2排放量和消費(fèi)量均低于山東省，分別在全國(guó)占比為6.49%和3.85%，其2020年應(yīng)該承擔(dān)的減排責(zé)任和減排成本亦低于山東省，分別為2.35億t、159.4億元。

在參考眾多學(xué)者對(duì)碳匯價(jià)值量評(píng)估方法基礎(chǔ)上，本研究中采用了曹慶仁等[22]通過(guò)實(shí)證研究獲得的相對(duì)較新的遼寧省CO2減排成本估算值計(jì)算，有助于對(duì)遼寧省海水養(yǎng)殖貝藻類碳匯價(jià)值量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，相關(guān)結(jié)果可為遼寧省碳匯漁業(yè)發(fā)展提供參考。