图1 湛江市各地区2021年主要贝类养殖产量
纸质出版日期:2024-05-25,
网络出版日期:2024-03-20,
收稿日期:2024-01-03,
录用日期:2024-01-24
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湛江市的海水养殖面积3.7万hm2,是广东省乃至全国重要的水产品生产和加工基地,对其进行海水贝藻养殖碳汇核算,为湛江市未来开展渔业碳汇交易,服务国家碳中和需求提供数据支持具有重要意义。本研究依据实地调查以及实验室分析检测获得湛江市本土贝藻碳汇核算的关键性基础数据,并基于贝藻类全生命周期碳排放,精准评估湛江市海水贝藻养殖碳汇能力。研究结果表明,2021年湛江市海水养殖贝藻碳汇总量(以CO2计)为155 436 t,其中贝类155 359 t,藻类77 t。按照我国目前蓝碳交易市场中CO2交易价格,湛江市贝类和藻类碳汇创造的经济价值为1 648万元。综合贝藻类全生命周期碳排放的方法,湛江市贝类净碳汇为135 176 t,藻类为39 t。由此可见,湛江市具有较高的海水贝藻养殖碳汇能力,能带来可观的减排经济效益,为我国实现气候变化的解决方案以及完成“双碳”目标做出重要贡献。
Zhanjiang City, with an area of 37 000 hm2 of mariculture, is an important production and processing base for aquatic products in Guangdong Province and even in the whole country. Conducting carbon sink accounting for mariculture bivalve and seaweed is of great significance, as it will provide data support for Zhanjiang City to conduct fishery carbon sink trading in the future and meet the national carbon neutral demand. Based on the field surveys and laboratory analysis, the key basic data of carbon sink accounting of native bivalve and seaweed in Zhanjiang was obtained in this study. And the carbon sink capacity of mariculture in Zhanjiang based on the whole life cycle carbon emissions of bivalve and seaweed were also evaluated. The results showed that the total carbon sink (measured in CO2) of mariculture bivalve and seaweed in Zhanjiang was 155 436 t in 2021, with bivalve accounting for 155 359 t and seaweed accounting for 77 t. According to the current CO2 trading price in China's blue carbon market, the economic value created by the carbon sinks of bivalve and seaweed in Zhanjiang was 16.48 million RMB. Using the comprehensive method of carbon emission in the whole life cycle assessment, the net carbon sink of the bivalve in Zhanjiang City was 135 176 t, and the seaweed was 39 t. It is evident that Zhanjiang City has a high carbon sequestration capacity in marine bivalve cultivation, which can bring significant economic benefits through emission reduction, and making an important contribution to China's climate change solutions and achieving the "dual carbon" goals.
近年来,由全球变暖等气候异常引起的自然灾害频繁发生,发展低碳经济,减少温室气体排放,扩大碳汇,已成为应对全球气候变化、实现可持续发展的战略选择。通过海洋活动和海洋生物吸收大气中的CO₂并将其储存在海洋中的“蓝碳”概念正在引起全球对减缓气候变化方面的关注(
中国是世界上水产养殖业最发达的国家,贝藻类养殖占海水养殖产量的90%,每年利用浅海生态系统固定的碳达350多万t,相当于人工造林150万hm2(
我国“海洋渔业碳汇”发展起步较晚,自唐启升院士提出渔业碳汇以来,陆续有科学家对我国水产养殖贝藻类开展碳汇估算(
生命周期评价(LCA, life-cycle assessment)是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具,有助于量化产品过程中的能量输入和输出,以及废弃物的环境排放所造成的环境负载(
湛江市位于中国大陆最南端,海水养殖面积3.7 万hm2,是广东省乃至全国重要的水产品生产和加工基地。贝藻类是湛江海水养殖的重要对象,但目前湛江市尚未对水产养殖贝藻类碳汇开展系统性、常态化的调查与统计,缺少海水养殖碳汇的相关数据。本研究将调查湛江市贝类和藻类养殖情况,开展海水养殖贝藻类碳汇储量监测和样本采集,进行海洋水产养殖碳汇计算,并基于贝藻类全生命周期碳排放,精准评估湛江市海水贝藻类养殖碳汇能力,为湛江市未来开展海水养殖碳汇交易、服务国家碳中和需求提供数据支持。
湛江市2021年海水养殖规模及养殖贝藻类的产量由湛江市农业农村局、统计局提供。
贝藻类样品的采集按照 《GB/T 30891—2014 水产品抽样规范》进行。藻类采集:从养殖区提取上来的养殖绳中随机取5绳,分别从每绳的上、中、下段取藻体,各段取样不少于3株,每绳不少于10株;去除砂石等杂质后均质,再从所取样品中随机称取不少于400 g作为待检测样品。
贝类的采集:分别在海流的上、中、下游和海域的内、中、外层进行取样,将采集的贝类充分混合,随机选取,保证成贝的样品量 ≥ 3 kg,检样量 ≥ 700 g。将采集到的样品按品种分装于密封袋,记录样品名称、种类、取样量、取样日期等数据。将封装好的样品保持在低温状态(0 ~ 10 ℃),及时将样品冷冻并送回实验室,并尽快对样品进行处理。
藻类干湿比和含碳量的测定:将待检测的藻类样品用蒸馏水冲洗干净,控干表面水分,称量湿质量,于60 ℃烘干48 h至恒质量后记录干质量,计算干湿比。将烘干后的样品研磨成均匀粉末并过80目筛(178 μm),采用元素分析仪(Elemantar: Vario EL cube,德国)测定藻体的含碳率。按照仪器的样品进样量要求进行样品的包埋,每份样品取3个平行样进行检测,取平均值进行计算。
贝类干湿比、质量比、碳含量测定:在养殖区随机采集贝类样本,用塑料刀或毛刷去除壳外附着的所有生物后清洗干净,将贝壳和软体部分分开,分别用蒸馏水洗涤,控干表面水分后称量湿质量,在60 ℃下干燥48 h至恒质量,记录干质量,然后分别计算贝壳和软体部分的干湿比和质量比。将干燥后的贝壳和软体部分磨成均匀的粉末,过80目筛。碳含量由元素分析仪测定,每个品种的贝壳做3个重复。贝壳和软体部分样品含碳形式不一样,因此采用不同类型的元素分析仪。贝壳主要成分是无机碳酸钙,取用碳硫元素分析仪(LECO CS230,美国)进行分析;软体部分主要为有机碳,采用有机元素分析仪(Elemantar: Vario EL cube,德国)进行分析。
海水养殖碳汇的核算方法采用《HY/T 0305—2021养殖大型藻类和双壳贝类碳汇计量方法 碳储量变化法》,与标准不同之处在于:贝藻类幼体部分的碳储量相对于成体碳储量较低,不纳入计算。
LCA是一种基于过程的清单分析,包括4个阶段:目标和范围定义、清单分析、影响评估和解释(
本研究通过湛江市农业农村局和统计局获得2021年湛江市水产养殖数据。湛江市各地级市、县、区2021年海水养殖贝类和藻类的产量及养殖面积如
地区 | 海水养殖产量/t | 海水养殖面积/hm2 | |||
---|---|---|---|---|---|
贝类 | 藻类 | 贝类 | 藻类 | ||
开发区 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
赤坎区 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
霞山区 | 6 984 | 0 | 114 | 0 | |
坡头区 | 29 013 | 0 | 1 623 | 0 | |
东海岛 | 33 568 | 507 | 2 437 | 16 | |
麻章区 | 43 782 | 0 | 2 119 | 0 | |
吴川市 | 530 | 0 | 30 | 0 | |
徐闻县 | 24 122 | 0 | 2 243 | 0 | |
雷州市 | 100 716 | 0 | 5 260 | 0 | |
遂溪县 | 183 109 | 0 | 5 615 | 0 | |
廉江市 | 36 350 | 0 | 767 | 0 |
2021年湛江双壳贝类总产量达43.58万t,主要养殖品类包括牡蛎、扇贝、贻贝、蛤、江珧和蛏。湛江市各地区主要养殖贝类品种及养殖产量见
图1 湛江市各地区2021年主要贝类养殖产量
Fig.1 Major bivalve aquaculture production in each region of Zhanjiang in 2021
经测定,湛江市商业化养殖藻类龙须菜的干湿比为12.55%,含碳率为(32.90 ± 0.70)%。湛江常见双壳贝类的干湿比、贝壳及软体部分的质量比和含碳率见
品种 | 干湿比 | 贝壳部分 | 软体部分 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
质量比 | 含碳率 | 质量比 | 含碳率 | |||
华贵栉孔扇贝(Mimachlamys nobilis) | 65.78 | 91.64 | 12.20 ± 0.17 | 8.36 | 39.73 ± 1.26 | |
丽文蛤(Meretrix lusoria) | 76.63 | 93.34 | 12.13 ± 0.06 | 6.66 | 35.50 ± 1.57 | |
方形马珂蛤(Mactra veneriformis) | 63.97 | 90.87 | 12.37 ± 0.46 | 9.13 | 40.53 ± 0.46 | |
尖紫蛤(Hiatula acuta) | 44.07 | 67.03 | 12.97 ± 0.12 | 32.97 | 42.63 ± 0.83 | |
菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum) | 69.86 | 92.20 | 11.47 ± 0.68 | 7.80 | 38.57 ± 0.21 | |
波纹横帘蛤(Paphia undulatu) | 66.54 | 88.71 | 11.33 ± 0.35 | 11.29 | 35.83 ± 0.68 | |
缢蛏(Sinonovacula constricta) | 40.73 | 68.47 | 12.23 ± 0.49 | 31.53 | 41.47 ± 0.25 | |
翡翠贻贝(Perna viridis) | 65.61 | 91.64 | 13.87 ± 0.23 | 8.36 | 38.17 ± 0.68 | |
白贝(Monetaria moneta) | 81.62 | 95.98 | 12.17 ± 0.12 | 4.02 | 38.77 ± 1.23 | |
文蛤(Meretrix meretrix) | 84.89 | 97.59 | 12.17 ± 0.12 | 2.41 | 36.80 ± 1.11 | |
中国江珧(Atrina chinensis) | 53.09 | 82.43 | 12.00 ± 0.50 | 17.57 | 39.33 ± 0.25 | |
近江牡蛎(Magallana ariakensis ) | 78.53 | 96.17 | 11.73 ± 0.06 | 3.83 | 44.00 ± 2.44 |
2021年湛江市海水养殖主要贝藻类碳汇结果(以CO2计)以及各品类占总碳汇的百分比见
图2 湛江市海水养殖贝藻类碳汇及各品类的碳汇占比
Fig.2 Carbon sink of maricultured bivalve and seaweed in Zhanjiang and the percentage of carbon sink of each category
此外,贝类软体部分储存的有机碳很容易转化,重新进入碳循环,而贝壳部分的碳是无机碳酸钙,能长期储存在环境中。本研究对各品种贝类的贝壳部分和软体部分碳汇分别进行了计算,结果见
图3 湛江市主要养殖贝类的贝壳部分和软体部分碳汇
Fig.3 Carbon sink of shell and soft part of main cultured bivalve in Zhanjiang
2021年湛江市各地区海水贝藻类养殖碳汇总量及碳汇占比情况如
图4 湛江市各地区海水养殖贝藻类碳汇总量及其占比
Fig.4 Total carbon sink and percentage of maricultured bivalve and seaweed in each region of Zhanjiang
湛江市养殖贝藻类产品碳排放数据见
品种 | 收获1 t产品CO2排放量/kg | 产品量/t | CO2总排放量/t | 净碳汇(以CO2计)/t |
---|---|---|---|---|
藻类 | 74.30(孙威等, 2022) | 507 | 38 | 39 |
牡蛎 | 60.2(颜铭呈, 2014) | 218 997 | 13 184 | 68 578 |
蛤 | 22(Tamburini et al., 2022) | 80 586 | 1 773 | 28 155 |
贻贝 | 55(Tamburini et al., 2022) | 13 743 | 756 | 4 501 |
其他双壳贝类 | 40.4(Ray et al., 2018) | 110 665 | 4 471 | 33 941 |
水产养殖贝类的生命周期碳排放量会因品种的不同而存在一定差异(
2021年湛江市海水养殖贝藻类的碳汇总量为155 436 t,其中藻类的总碳汇为77 t,约占总碳汇的0.05%,占比率极小。贝类总碳汇为155 359 t,其中牡蛎占52.60%,其次是扇贝和蛤类,分别占22.16%和19.25%。按照我国目前蓝碳交易市场中106元/t的CO2交易价格(
本研究在碳储量变化法基础上,结合LCA对湛江市海水贝藻养殖碳汇进行了较为全面的分析,充分证明了海水贝藻养殖具有强大的渔业碳汇功能。贝类和藻类作为海洋生物碳泵,在养殖过程中能降低海水CO2分压,而为了维持海水中CO2分压的平衡,大气中的CO2将进一步向海水中溶解,从而缓解陆地温室效应。不仅如此,本研究结果对于海水养殖贝藻到底是“碳汇”还是“碳源”问题也做出了明确的回答。当然,在本研究中还存在一些情况需要说明,具体如下。
首先,在计算贝类养殖的碳汇时,本研究没有将鲍鱼、螺等单壳贝类涵盖在内,主要有两方面原因:一是单壳贝类养殖面积和养殖产量占比不大,湛江市单壳贝类养殖产量约占6.8%;更重要的原因是,渔业碳汇的贝类主要是指滤食性贝类,而单壳贝类不仅以藻类为食,更多的是肉食性或食腐性,这一部分的碳汇会在其他地方进行计算,因此不在渔业碳汇中重复计算(
其次,根据《HY/T 0305—2021 养殖大型藻类和双壳贝类碳汇计量方法 碳储量变化方法》中规定的碳汇算法,贝藻类单位培养周期的碳储量变化应从幼苗播种时的碳储量中减去。由于播种的幼苗数量与收获成体总量并不严格成正比,而且会受到养殖水平、海洋营养状况以及台风、暴雨等极端天气的影响。另外,由于幼苗数量少,相对于成体的碳储量,可以忽略不计。因此,这里的贝藻类碳汇只计算了收获成体部分的碳储量,忽略了幼苗部分。在中国各省市贝类碳汇计算中,大部分学者研究中的贝类产量数据均来自《中国渔业统计年鉴》的统计数据,该统计数据只统计了成体藻类和贝类的产量,没有包括贝藻类幼苗的数据。因此,其他研究者在计算海水养殖碳汇的过程中也同样忽略了幼苗的碳储量。
最后,在运用LCA评估养殖贝藻类碳排放时,忽略了LCA是一种典型的静态而非动态的方法,其本身在过程的划分中就存在一定的主观性,而时间和空间的动态变化也会显著影响评价结果。不仅如此,产品生产、使用和废弃处置的时间模式也会影响LCA结果的准确性。在计算中,由于缺乏湛江市当地养殖过程相关详细资料,计算过程中使用的碳足迹(即“收获1 t产品CO2排放量”)是引用他人近几年研究中的具体数值,养殖模式与湛江市较为一致,具有较大的参考价值。但不可否认的是,这些数据来自国内外,尽管养殖模式与湛江市基本一致,但养殖过程的能耗不尽相同,存在一定误差。在养殖模式不断优化和能源结构不断调整的今天,想获得更为准确的碳足迹数据,还需要对湛江市海水养殖贝藻的碳排放过程进行深入且细致的研究。
为进一步明确贝藻类养殖碳汇的贡献,将其与湛江市其他海洋碳汇进行对比分析。2021年湛江市海洋碳汇总量为29.27万t,其中水产养殖、红树林、盐沼和海草床的碳汇量分别为15.54万、9.40万、4.24万和0.1万t,占比分别为53.10%、32.10%、14.46%和0.34%(未发表数据)。从这些数据中不难看出,湛江市渔业碳汇是湛江市海洋碳汇的最重要组成部分,是固碳增汇的主要抓手。
虽然贝藻类养殖碳汇的预期较为乐观,但是不可否认的是贝藻类的养殖规模受到气候、空间及消费需求等诸多因素的限制,可能会导致未来的碳汇强度达不到预期。不仅如此,湛江市的碳汇渔业绝大部分都是贝类养殖,藻类养殖占比极低(0.05%)。从长远来看,这将限制湛江市贝藻类养殖规模,进而影响未来海水贝藻类养殖碳汇容量。因此,合理提高藻类的养殖量,一方面可以改善湛江市贝藻养殖结构,另一方面也有助于保护水生生物多样性,对湛江市未来发展可持续性碳汇具有重要的意义。
在提高贝藻类养殖碳汇强度方面,除了养殖模式结构的调整,还可以从研发提高养殖单产技术、合理安排养殖区域的捕捞制度、减少养殖区域碳排放、促进养殖区域废弃物的资源化利用等方面入手。例如构建多营养层次综合养殖模式,即利用不同营养级层次生物的生态学特性,在养殖环节使营养物质循环重复利用,不仅可以减少养殖自身的污染,还可以增加经济效益(
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