賀加貝，孫俊榮，趙 強(qiáng)，楊國(guó)華，柯 可，劉 蓬，王 鶴，張玉恒，劉永勝*

(1.魯東大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264025；2.煙臺(tái)市海洋經(jīng)濟(jì)研究院，山東 煙臺(tái) 264003；3.山東東方海洋科技股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264003；4.煙臺(tái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展局，山東 煙臺(tái) 264114)

引 言

近年來,全球性氣候變暖等氣候異常引發(fā)的自然災(zāi)害頻發(fā)，如何有效地降低大氣中二氧化碳等溫室氣體含量已成為人類可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中必須解決的一項(xiàng)全球性課題。全球碳循環(huán)過程包含“源”及“匯”兩個(gè)過程，其中，碳匯是指從大氣中移出二氧化碳、甲烷等溫室氣體及其氣溶膠或初期形式的活動(dòng)或機(jī)制[1]。結(jié)合碳匯概念，唐啟升[2]提出海洋漁業(yè)碳匯的定義，即通過漁業(yè)活動(dòng)促進(jìn)水生生物吸收海水中的二氧化碳，并通過漁獲將這一部分生物體內(nèi)的碳移出水體的過程。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于貝藻養(yǎng)殖碳匯能力的報(bào)道較多。Alvera等[7]發(fā)現(xiàn)葡萄牙Tagus河口的藻類年固碳量超過13500t Cyr-1，表明大型海藻具備優(yōu)良的固碳能力；張繼紅等[8]推算2002年我國(guó)貝藻收獲從海水中移出至少120萬t的碳，證明了貝藻養(yǎng)殖活動(dòng)強(qiáng)大的碳匯能力；岳冬冬[9]估算2006—2010年我國(guó)海水養(yǎng)殖貝類年均形成碳匯約92.9萬t；李昂[10]核算了2010年河北省貝藻養(yǎng)殖的碳匯量約為2.75萬t；邵桂蘭[11]核算了山東省2003—2016年海洋捕撈及海水養(yǎng)殖的碳匯量，提出加大貝藻養(yǎng)殖投入，充分發(fā)揮其固碳功能。

煙臺(tái)市是山東省海洋漁業(yè)大市，針對(duì)煙臺(tái)市貝藻類養(yǎng)殖碳匯能力進(jìn)行核算，有助于科學(xué)評(píng)價(jià)煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯貢獻(xiàn)及能力，對(duì)煙臺(tái)市乃至山東省低碳漁業(yè)的發(fā)展具有重大借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

煙臺(tái)市2010—2019年海水貝藻類養(yǎng)殖產(chǎn)量來自《煙臺(tái)市海洋漁業(yè)統(tǒng)計(jì)報(bào)表》。

1.2 碳匯物質(zhì)量評(píng)估方法

貝類碳匯評(píng)估方法參考岳冬冬所設(shè)的核算體系[12]，計(jì)算公式為：

(1)

Ci=Cis+Cir

(2)

Cis=WiGiSiMis

(3)

Cir=WiGiSiMir

(4)

Mi=GiSiMis+GiSiMir

(5)

上式中，CB為養(yǎng)殖貝類碳匯總量；n為煙臺(tái)市養(yǎng)殖貝類種類數(shù)；Ci為第i種養(yǎng)殖貝類碳匯量；Cis為干重貝殼內(nèi)含碳量；Cir為貝類干重軟體部?jī)?nèi)含碳量；Wi為第i種養(yǎng)殖貝類年產(chǎn)量；Gi為第i種養(yǎng)殖貝類干重與濕重轉(zhuǎn)換系數(shù)，即干重與濕重之比；Si為第i種養(yǎng)殖貝類貝殼占總干重質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Mis為第i種養(yǎng)殖貝類貝殼中碳占貝殼干重質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Ri為第i種養(yǎng)殖貝類軟體部干重占總干重質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Mir為第i種養(yǎng)殖貝類軟體部中碳占軟體部干重質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Mi為第i種養(yǎng)殖貝類總含碳率。

藻類評(píng)估方法參考張繼紅所設(shè)核算方法[8]，具體公式為：

(6)

(7)

1.3 碳匯價(jià)值量評(píng)估方法

碳匯價(jià)值量即貝藻類碳匯貢獻(xiàn)的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具體公式為：

Vc=V1×C

(8)

(9)

上式中，Vc為養(yǎng)殖貝藻類碳匯所創(chuàng)價(jià)值量；V1為單位碳減排經(jīng)濟(jì)成本；C為養(yǎng)殖貝藻類碳匯總量。

2 結(jié)果

2.1 煙臺(tái)市2010—2019年貝藻養(yǎng)殖產(chǎn)量

2010—2019年，煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖總產(chǎn)量為1103萬t，主要養(yǎng)殖貝類為扇貝、貽貝、牡蠣、蛤仔等四類濾食性貝類，占養(yǎng)殖貝類總產(chǎn)量93.72%，蟶、鮑等其他養(yǎng)殖貝類所占比例很低，將其歸為其他類統(tǒng)一計(jì)算。扇貝養(yǎng)殖占全市貝藻類總產(chǎn)量的45.49%，是全市最主要的養(yǎng)殖品種。藻類養(yǎng)殖較少，占貝藻總產(chǎn)量的6.28%，且主要以海帶為主。10年間，煙臺(tái)市貝藻產(chǎn)量年際變化小，產(chǎn)量波動(dòng)不大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來自煙臺(tái)市漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)，均采用濕重，具體產(chǎn)量見表1。

表1 2010—2019年煙臺(tái)市主要養(yǎng)殖貝類和藻類產(chǎn)量

2.2 煙臺(tái)市主養(yǎng)貝藻品種含碳率差異

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[8,13-14]，獲得養(yǎng)殖貝類干濕重轉(zhuǎn)換系數(shù)及軟體部干重、貝殼干重占總干重質(zhì)量比，在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算公式推算出各養(yǎng)殖貝類貝殼及軟體部含碳率、藻類含碳率如圖1所示。藻類含碳率遠(yuǎn)高于貝類，其中，海帶含碳率達(dá)31.2%，可達(dá)同產(chǎn)量的主養(yǎng)貝類(扇貝)的3.07倍。主養(yǎng)貝類中，貽貝含碳率達(dá)10.93%，為貝類含碳率最高值。貝殼含碳率貽貝最高，達(dá)8.1%。

圖1 貝藻類各部分含碳率

2.3 煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯物質(zhì)量評(píng)估

根據(jù)以上轉(zhuǎn)換系數(shù)及貝藻產(chǎn)量，經(jīng)公式換算，可以計(jì)算出煙臺(tái)市2010—2019年養(yǎng)殖貝藻碳匯總量，如表2所示。近10年，煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯總量達(dá)116.36萬t，其中，貝類養(yǎng)殖碳匯總量92.15萬t，藻類養(yǎng)殖碳匯總量24.21萬t；扇貝碳匯量達(dá)51.03萬t，占全市貝藻養(yǎng)殖碳匯總量的43.86%，海帶碳匯量22.68萬t，占全市碳匯總量的19.49%，是兩種最主要的碳匯貝藻品種。

表2 2010—2019年煙臺(tái)市收獲海水養(yǎng)殖貝藻類從海水中移出的碳匯質(zhì)量

2.4 煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯價(jià)值量評(píng)估

2010—2019年煙臺(tái)市通過收獲海水養(yǎng)殖貝類與藻類年均移出的碳量約116.36萬t，根據(jù)單位物質(zhì)的量CO2所含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(27.27%)推算，相當(dāng)于減排二氧化碳426.65萬t。根據(jù)曹慶仁等估算，山東省減排二氧化碳的開支為62.69元/t[15]，結(jié)合公式(8)、(9)，換算出煙臺(tái)市2010—2019年貝藻碳匯總價(jià)值量為2.67億元。其中，貝類養(yǎng)殖碳匯總價(jià)值量達(dá)2.12億元，占貝藻總碳匯價(jià)值量的79.4%，藻類養(yǎng)殖碳匯總價(jià)值量為0.56億元，占貝藻養(yǎng)殖碳匯價(jià)值量的20.6%。各養(yǎng)殖品種碳匯價(jià)值量年際波動(dòng)不大。具體碳匯價(jià)值量如表3所示。

續(xù)表2

表3 2010—2019年煙臺(tái)市收獲海養(yǎng)貝藻類從海水中移出的碳匯價(jià)值量

3 討論

3.1 煙臺(tái)市2010—2019年貝藻養(yǎng)殖產(chǎn)量變化及其影響因素

2010—2019年，扇貝、牡蠣、貽貝等三種貝類主要采用筏式養(yǎng)殖模式進(jìn)行生產(chǎn)，其中，扇貝產(chǎn)量總體呈上升趨勢(shì)，貽貝產(chǎn)量逐年降低，牡蠣產(chǎn)量逐年升高。主要是由于近年牡蠣價(jià)格升高，貽貝價(jià)格較低，而扇貝養(yǎng)殖設(shè)施所需投資較大，市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)不能在短期內(nèi)對(duì)其養(yǎng)殖規(guī)模造成較大影響，這一總體表現(xiàn)符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律。隨著沿海旅游等產(chǎn)業(yè)興起，可用于養(yǎng)殖的灘涂面積不斷減少，在貝類產(chǎn)量上直接表現(xiàn)為，蛤、蟶等灘涂養(yǎng)殖貝類產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。

近10年，煙臺(tái)市主養(yǎng)藻類產(chǎn)量占貝藻養(yǎng)殖總量比例不高，總體呈降低趨勢(shì)。一方面由于煙臺(tái)市適宜海帶等大型藻類養(yǎng)殖的區(qū)域較少，隨著旅游業(yè)的發(fā)展及對(duì)海岸帶保護(hù)的不斷加強(qiáng)，養(yǎng)殖區(qū)域、海藻加工場(chǎng)地等不斷被壓縮，藻類養(yǎng)殖規(guī)模有所縮減；另一方面，藻類產(chǎn)品價(jià)值較低，養(yǎng)殖過程耗費(fèi)人工成本不斷攀升，導(dǎo)致藻類養(yǎng)殖從業(yè)者數(shù)量減少。

3.2 煙臺(tái)市主養(yǎng)貝藻含碳率差異及碳匯影響

煙臺(tái)市主養(yǎng)貝藻中，藻類含碳率遠(yuǎn)超貝類，表明藻類是碳匯能力更強(qiáng)的養(yǎng)殖品種；但與藻類相比，貝類含有鈣質(zhì)殼，貝殼內(nèi)的碳可以較長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在數(shù)百萬年內(nèi)脫離地球碳循環(huán)[16]，是極為優(yōu)質(zhì)的碳匯途徑，故貝類是更為優(yōu)質(zhì)的碳匯養(yǎng)殖品種。

煙臺(tái)市三種筏式養(yǎng)殖貝類(扇貝、牡蠣和貽貝)，從含碳率來看，貽貝不但整體含碳量高，而且其貝殼碳匯占比最高(8.1%)。相較而言，扇貝貝殼碳匯占比最低(6.24%)，整體含碳量較貽貝和牡蠣也不占優(yōu)勢(shì)。從碳匯漁業(yè)的角度來講，貽貝是更為適合筏式養(yǎng)殖的貝類品種。同理，蛤和蟶同為采用灘涂或淺灘底播方式養(yǎng)殖的貝類，蟶是更為理想的碳匯生物，具備替代蛤成為主要埋棲型貝類碳匯品種的潛力。大型藻類的碳匯能力很強(qiáng)，但受限于藻類特殊的養(yǎng)殖環(huán)境，藻類替代貝類成為煙臺(tái)市主要碳匯養(yǎng)殖物種的潛力不大。

3.3 煙臺(tái)市主養(yǎng)貝藻碳匯物質(zhì)量及其影響因素

煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯物質(zhì)量主要由貝藻養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)及貝藻含碳率所決定。由于我市貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量很高，使得養(yǎng)殖貝類碳匯量在貝藻碳匯量中占比極大，約占貝藻碳匯總量的79.19%；其中，扇貝在貝藻養(yǎng)殖中的碳匯貢獻(xiàn)率最高，達(dá)到43.86%，遠(yuǎn)超藻類固碳貢獻(xiàn)率(21.81%)。煙臺(tái)市大型藻類的養(yǎng)殖產(chǎn)量雖然占比不高，但由于其含碳率很高，產(chǎn)量波動(dòng)對(duì)貝藻碳匯總量影響明顯。2016年煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖產(chǎn)量有所上升，但其碳匯總量卻略微降低，正是藻類養(yǎng)殖產(chǎn)量明顯下降所致。

煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯物質(zhì)量與其產(chǎn)量息息相關(guān)，在養(yǎng)殖規(guī)模一定的情況下，開發(fā)高產(chǎn)貝藻養(yǎng)殖模式成為提高貝藻碳匯量的關(guān)鍵。相關(guān)研究表明[17]，貝藻混養(yǎng)碳匯量顯著高于貝藻單獨(dú)養(yǎng)殖碳匯量的和，是一種高效碳匯養(yǎng)殖模式。建議相關(guān)部門統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，合理調(diào)節(jié)貝類和藻類養(yǎng)殖的相對(duì)規(guī)模，在保證煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)發(fā)展的前提下，因地制宜，加大推廣貝藻養(yǎng)殖示范力度，最大限度提高煙臺(tái)貝藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的碳匯能力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙豐收。

3.4 煙臺(tái)市貝藻養(yǎng)殖碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值及相關(guān)建議

貽貝、蟶等高效碳匯貝類因?yàn)槠涫袌?chǎng)價(jià)值低、采捕成本高等原因在煙臺(tái)市養(yǎng)殖規(guī)模較低，相應(yīng)的其碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值量也較低。相關(guān)部門可以通過科學(xué)評(píng)估各種養(yǎng)殖貝藻碳匯能力及碳匯價(jià)值量差異，進(jìn)而將這部分價(jià)值量以生態(tài)補(bǔ)償[18]等形式返還給貝藻養(yǎng)殖從業(yè)者，以鼓勵(lì)扇貝、蛤仔養(yǎng)殖從業(yè)者適量轉(zhuǎn)型為貽貝、蟶類養(yǎng)殖從業(yè)者，促進(jìn)貝類養(yǎng)殖創(chuàng)造更大碳匯價(jià)值。

從碳匯漁業(yè)角度來講，藻類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)因其高效的固碳作用應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁叨鹊闹匾?。但受限于近海養(yǎng)殖水域及加工場(chǎng)地等因素，煙臺(tái)市藻類養(yǎng)殖一直未成規(guī)模。海洋工程技術(shù)的發(fā)展，使深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖海藻成為可能，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)提供足夠的生態(tài)補(bǔ)償以激勵(lì)深遠(yuǎn)海藻類養(yǎng)殖的發(fā)展；另外，我們可以拓寬海藻加工思路，鼓勵(lì)有能力的企業(yè)開展藻類產(chǎn)品研發(fā)，提取海藻纖維等可以長(zhǎng)期保存的藻類產(chǎn)品，養(yǎng)殖、加工同步推進(jìn)，擴(kuò)大海藻全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，使藻類能夠發(fā)揮更長(zhǎng)的碳匯周期[19]。