渔业碳汇与碳汇渔业定义及其相关问题的辨析

本文基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于碳汇和碳源的解释和水生植物固碳特点,对2010年提出的渔业碳汇和碳汇渔业的定义进行修订,强调了渔业碳汇功能和增汇的基本表达方式和水生植物在渔业碳汇中的重要作用,进一步解释了通过水生藻类养殖、滤食性贝类和鱼类等养殖、渔业生物群体捕捞和增殖等渔业生产活动促进水生生物“移出和储存”CO2等温室气体的过程和机制。分析了贝类养殖在不需要投放饵料的前提下,通过滤食浮游植物及有机碎屑等颗粒有机物大量使用水体中CO2的过程及机制,从能量收支层面论述了使用碳、移出碳、储存碳和释放碳4个碳库的特征及其数量关系,进而证实贝类养殖提升了水域生态系统碳汇能力,是碳汇而不是碳源。贝藻养殖碳汇评估结果表明,随着海水养殖生产持续发展,近20年我国近海贝藻养殖碳汇有较大幅度的增加,总碳汇量从2001年394万t增加到2020年659万t,其中近三年(2018—2020)平均总碳汇量为648万t (相当于每年义务造林87万hm2);净碳汇量从2001年255万t增加到2020年430万t,近三年(2018—2020)平均净碳汇量为422万t (相当于每年义务造林56万hm2)。最后,提出了健康持续、深入发展碳汇渔业的相关建议。     

福建罗源湾贝类的养殖容量

以海洋生态系统营养动力学为理论依据,通过现场对位于南海南部的罗源湾叶绿素a、初级生产力、生态效率、浮游植物有机碳含量、养殖贝类有机碳含量及其含壳重与鲜组织重比值、养殖贝类和野生滤食性动物滤水率、潮间带和潮下带及吊养区附着滤食性动物现存量等的调查和检测。应用营养动态模型、沿岸能流模型估算贝类生态容量,进而扣除野生滤食性动物现存量以估算贝类养殖容量,同时采用已报道模型估算贝类养殖容量,并用统计分析法估算贝类及其各品种的适养面积。3种模型估算的罗源湾贝类养殖容量分别为104064t,127321t,113675t。贝类适养总面积为2622hm2,其中缢蛏450hm2、牡蛎2000hm2、贻贝125hm2、菲律宾蛤仔20hm2、泥蚶27hm2。罗源湾1999年已经超容量养殖,必须调整养殖面积和数量,优化养殖种类结构,实现生态养殖,达到贝类养殖持续健康、高质、高效发展。     

发展碳汇渔业和低碳渔业技术是建设渔业强省的必由之路

阐述了湿地生态系统和内陆渔业碳汇功能,指出中国利用水体发展藻类、贝类,增殖放流滤食性鱼类及捕捞等来实现渔业的碳汇作用,分析比较了江西碳汇渔业的现状及在国内的位置,指出需研究的突出问题,提出今后发展低碳渔业技术的建议。     

栉孔扇贝对春季桑沟湾颗粒有机物的摄食压力

由于养殖密度和产量较高，滤食性扇贝的养殖活动对海洋碳循环的影响引起人们的关注。不仅收获贝类能够从海域中移出大量的颗粒有机碳（particle organic carbon,POC），而且，在贝类养殖过程中（滤食、呼吸、排粪等生理活动）也对养殖海区的POC产生较大的影响。目前，国内、外学者就贻贝养殖的碳氮通量、虾夷扇贝的碳收支情况、生物沉降及其对底栖生物群落的影响、养殖贝类对浮游植物和悬浮颗粒物的摄食等方面进行了广泛的研究。但是，养殖栉孔扇贝对我国主要养殖海区桑沟湾POC的摄食压力未见报道。     

福建诏安湾贝类养殖容量的研究

通过现场对诏安湾叶绿素a含量、初级生产力、生态效率、浮游植物有机碳含量、养殖贝类有机碳含量及其含壳重与鲜组织重比值、养殖贝类和野生滤食性动物滤水率、潮间带和潮下带及吊养区附着滤食性动物现存量等的调查获得模型参数,应用营养动态模型、沿岸能流模型估算贝类生态容量,进而扣除野生滤食性动物现存量形成贝类的养殖容量,同时采用贝类能量收支模型估算贝类养殖容量。3种模式估算的贝类养殖容量分别为58469t,288260×104ind;60275t,297167×104ind;61532t,30336×104ind;平均60092t,296263×104ind。并且采用统计分析法估算贝类及其各品种的适养面积。贝类适养总面积为2755hm2,其中缢蛏25hm2,牡蛎1560hm2,翡翠贻贝215hm2,菲律宾蛤仔120hm2,泥蚶30hm2,凸壳肌蛤95hm2,波纹巴非蛤710hm2。     

大力发展碳汇渔业 努力改善生态环境

<正>碳汇渔业就是通过渔业生产活动吸收水体中的CO2,通过人工捕捞鱼获物把这些碳移出水体的过程。这个过程中二氧化碳被直接储存吸收利用,促使大气中的二氧化碳加速融入水中,降低大气中的二氧化碳浓度,改善空气质量,减少雾霾天气的发生,因此在新形势下水产养殖者不仅仅简单养鱼,也成为了环境保护的参与者。尤其是滤食性鱼类、贝类养殖,对于改善水域生态环境、改善空气质量都起到了一定的促进作用。以水库养殖滤食性鱼类鲢、鳙鱼为例,根据有     

福建湄洲湾贝类养殖容量的估算

通过现场对湄洲湾叶绿素a含量和初级生产力、浮游植物有机碳含量、养殖贝类滤水率和有机碳含量及其含壳重与鲜组织重比值、潮间带、潮下带底栖滤食性动物和吊养区附着滤食性动物的现存量等生态参数的调查和检测,采用营养动态模型和沿岸海域能流分析模型估算该海域贝类生态容量,进而扣除野生滤食性动物现存量,估算贝类养殖容量;同时应用方建光模型估算贝类的养殖容量;还采用统计分析法估算贝类及其各养殖品种的适养殖面积,目的在于控制该海域贝类的养殖量和对各种贝类养殖量进行优化配置。三种模型估算的贝类养殖容量为235487~263676 t,平均247116 t,906104×104个~1014567×104个,平均950850×104个;贝类适养面积为6867hm2,其中牡蛎(O streidae)5420hm2,缢蛏(Sinoncvacula constricta)880hm2,翡翠贻贝(Perna viridis)20hm2,菲律宾蛤仔(Ruditapes pholippinarum)460hm2,泥蚶(Tegillarca granosa)7hm2。1999年贝类养殖面积已超过了估算的适宜养殖面积815hm2,应予以削减。     

广东省海水养殖贝藻类碳汇潜力评估

大型藻类和滤食性贝类可以直接或者间接吸收水体中的碳（C）,收获养殖产品形成了一个＂可移出的碳汇＂,提高了海域的碳汇潜力。文章从物质量评估和价值量评估两方面对广东省贝、藻养殖的碳汇贡献进行了定量评估。物质量评估结果显示,2009年广东省海水养殖的贝类和藻类收获可以从海水中移出C约11×104t,相当于39.6×104t二氧化碳（CO2）;价值量评估结果显示封存固定这些CO2所需要的费用约0.59×108～2.38×108美元。因此,基于贝、藻养殖的碳汇渔业具有巨大的经济效益、生态效益和社会效益。     

滤食性贝类的生长模型和养殖容量研究

本文回顾了国内外对海洋滤食性贝类生长模型和贝类养殖容量评估的研究现状,总结了四种贝类生长模型和三种滤食性贝类的养殖容量评估方法及其特点,对模型的繁简进行了扼要评述,提出动力学模型和野外现场综合观测实验是此领域内研究近期的发展方向.     

厦门大嶝岛海域贝类的养殖容量

大嶝岛海域面积91.1 km2,系厦门市贝类主要养殖基地.为了合理和充分开发该海域生物资源,使贝类养殖业持续、高效、健康发展,课题组对该海域叶绿素a、初级生产力、浮游植物有机碳含量、潮下带、潮间带和吊养区非养殖滤食性动物生产量、养殖贝类的滤水率、有机碳含量和贝类含壳重与鲜组织重的比值等模型参数等进行调查、测定和检测分析,采用营养动态模型和沿岸海域能流分析模型估算该海域贝类生态容量,进而扣除野生滤食性动物生产量,估算贝类养殖容量;同时应用方建光模型估算贝类的养殖容量;还采用统计分析法估算贝类及其各养殖品种的适养殖面积,目的在于控制该海域贝类的养殖量和对各种贝类养殖量进行优化配置.三种模型估算的贝类养殖容量为35248～39990 t,平均37488 t,140008～158850万个,平均148903万个;适养面积为2145 hm2,其中牡蛎(Ostreidae)1900 hm2,缢蛏(Sinoncvacula constricta)81 hm2,泥蚶(Tegillarca granosa)20 hm2,凸壳肌蛤(Musculista senhousei)144 hm2.2000年贝类及其各养殖品种的养殖面积已超过了估算的适宜养殖面积,应予以削减.     

海洋牧场渔业碳汇研究进展

海洋通过“溶解度泵”和“生物泵”完成碳汇过程,且具有碳固存容量大、储存时间长的显著优势,可有效缓解CO2排放产生的温室效应,在应对全球气候变化中发挥着不可替代的作用。渔业是人类利用海洋的基础生产活动,对近海碳循环过程具有重要的影响,渔业碳汇是海洋碳汇不可或缺的组成部分。海洋牧场作为一种以水域栖息地修复、水生生物资源养护为主旨的新型渔业模式,通过增殖水生生物资源量,提升生物固碳量,实现渔业对海洋碳汇的扩增。本文针对我国对海洋牧场的界定,梳理了国内外对海洋牧场关键碳汇因子固碳机理及其过程和潜能等方面的研究现状,浅析了海草床、牡蛎礁等典型海洋牧场生态系统在近海碳汇扩增中的重要作用。建议在海洋牧场固碳机理与碳循环过程、海洋牧场碳汇扩增技术和海洋牧场碳汇计量方法等方面开展重点研究,以期为渔业绿色发展,扩增海洋碳汇和服务“双碳”战略提供科学参考。     

牡蛎礁碳源–汇功能研究进展与展望

针对当前全球气候变暖趋势,中国提出“双碳”目标,体现了我国主动承担应对全球气候变化责任的大国担当。海洋在实现碳中和目标中具有重要作用。牡蛎礁作为全球海岸带典型生态系统,具有巨大碳储量和强大固碳能力。牡蛎礁在生物钙化、呼吸作用等过程中向大气释放二氧化碳,但在生物合成、沉积作用等过程中却可以埋藏大量碳。目前,全球牡蛎礁是大气碳的源还是汇尚不明确。为探究牡蛎礁碳源–汇功能,本文综述了牡蛎礁碳源–汇功能研究现状,分析了影响牡蛎礁碳 源–汇功能的关键生态过程,探讨了在不同环境条件下牡蛎礁碳源–汇特征。研究表明,牡蛎礁不仅可以成为大气碳的汇,还可以提高盐沼植被、海藻、海洋动物等生物的碳汇功能。未来应尽快开展牡蛎礁碳汇功能评估技术等研究,形成以提高牡蛎礁碳汇为目的的牡蛎礁保护与修复技术,提升我国海洋生态系统碳汇能力。     

浒苔碳汇功能评估及其扩增途径

浒苔(Ulva prolifera)不仅是绿潮暴发的主要生物种类,也是海洋中重要的碳汇生物。浒苔生长速度快、繁殖方式多样、抗逆能力强,能够在短时间内形成大规模生物量,本文在此基础上评述了中国近海浒苔生物在生长和漂移过程中的固碳特点：浒苔具有独特的高pH诱导HCO3–利用机制,可提高HCO3–的吸收效率,并促进漂浮浒苔对空气中CO2的吸收,同时,C4固碳途径增强了漂浮浒苔在高光辐射时的碳固定效率,这种多样化的碳吸收和碳固定模式,使漂浮浒苔光合固碳能力增强,漂浮状态下可以快速积累生物量。以上特点使得浒苔的固碳效率显著高于主要养殖藻类,如海带、裙带菜和紫菜等。2007年以来,黄海海域连续15年暴发世界上最大规模浒苔绿潮,最大分布面积年均在3万km2以上,最大覆盖面积年均超过500 km2,浒苔生物量年均在150万t以上,据此估算,2008―2020年净碳汇量为2.5~27.5万t,年均超过7.8万t,高于主要养殖藻类,如江蓠、紫菜和裙带菜的年均固碳量,仅次于海带的年均固碳量。浒苔巨大的生物量和强大的碳固定能力使其成为一个潜在的、不可忽视的海洋碳汇和碳储途径,建议浒苔绿潮暴发时,进一步加强浒苔打捞力度和资源化利用程度,实现碳利用和去富营养化的双赢,推动浒苔碳汇产业早日加入碳市场,使其成为一个新的低碳经济增长点。     

高密度循环海水养殖系统CO2的积累和去除效果分析

研究了中国海洋大学通用海水素厂的高密度闭路循环海水养殖真鲷(Pagrosomus major)体系CO2的积累规律及水处理各环节溶氧、CO2分压、pH、碱度、磷酸盐的变化规律，估算了水处理各环节对CO2的去除效果和换水频率，探讨了高密度循环海水养殖真鲷在高pCO2、高ALK条件下仍然具有较好养殖效果的原因。     

三疣梭子蟹幼蟹的摄食和碳收支

20 0 2年 6～ 9月 ,在自然水温 (2 4 0、2 4 9和 2 6 3℃ )和投喂鹰爪虾虾仁的条件下测定了 3个体重组 (0 73± 0 15 g、1 5 5± 35 g和 3 75± 0 5 2g)三疣梭子蟹幼蟹的摄食和碳收支。结果表明 ,温度和体重对三疣梭子蟹幼蟹的摄食量均有明显影响 ,其中体重的影响更为显著。以湿重和干重(比能值 )计算得到三疣梭子蟹幼蟹的特定生长率 (SGR)和生态转换效率 (Eg)分别为 2 5± 1 33～3 0± 0 95和 19 4± 4 8～ 5 9 4± 2 2 9,2 8± 0 73～ 4 3± 2 2 8和 10 1± 2 3～ 2 9 1± 12 4。在三疣梭子蟹幼蟹的C收支模式中 ,代谢C所占的比例最大 ,占总摄食C的 5 0 %以上 ,其次是生长C ,约占总摄食C的 2 8% ,蜕壳和排粪消耗的C的比例较小 ,一般少于 5 %。三疣梭子蟹幼蟹的个体大小和水温是影响C收支的重要因素 ,其中温度是主要因子。随个体的增大和试验水温的升高 ,三疣梭子蟹生长C占总摄食C的比例减少 ,代谢C的比例增加 ,蜕壳C和排粪C所占的波动较小。     

Heterotrophic denitrification of aquaculture effluent using fluidized sand biofilters

The ability to consistently and cost-effectively reduce nitrate-nitrogen loads in effluent from recirculating aquaculture systems would enhance the industry's environmental stewardship and allow improved facility proximity to large markets in sensitive watersheds. Heterotrophic denitrification technologies specifically employing organic carbon found in aquaculture system waste offer a unique synergy for treatment of land-based, closed-containment production outflows. For space-efficient fluidized sand biofilters to be used as such denitrification reactors, system parameters (e.g., influent dissolved oxygen and carbon to nitrogen ratios, C:N) must be evaluated to most effectively use an endogenous carbon source. The objectives of this work were to quantify nitrate removal under a range of C:Ns and to explore the biofilter bacterial community using three replicated fluidized sand biofilters (height 3.9 m, diameter 0.31 m; fluidized sand volume plus biofilm volume of 0.206 m³) operated at a hydraulic retention time of 15 min and a hydraulic loading rate of 188 L/min m² at The Conservation Fund Freshwater Institute in Shepherdstown, West Virginia, USA. Nitrate reduction was consistently observed during the biofilter study period (26.9 ± 0.9% removal efficiency; 402 ± 14 g NO₃-N/(m³ biofilter d)) although nitrite-N and total ammonium nitrogen concentrations slightly increased (11 and 13% increases, respectively). Nitrate removal efficiency was correlated with carbonaceous oxygen demand to nitrate ratios (R² > 0.70). Nitrate removal rates during the study period were moderately negatively correlated with influent dissolved oxygen concentration indicating it may be possible the biofilter hydraulic retention time was too short to provide optimized nitrate removal. It is reasonable to assume that the efficiency of nitrate removal across the fluidized sand biofilters could be substantially increased, as long as organic carbon was not limiting, by increasing biofilter bed depths (to 6–10 m), and thus hydraulic retention time. These findings provide a low-cost yet effective technology to remove nitrate-nitrogen from effluent waters of land-based closed-containment aquaculture systems.     

庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网潜在碳来源贡献及对碳汇渔业的思考

陆架边缘海是全球海洋重要的碳汇区域,而近岸岛屿毗邻海域作为最具代表性的边缘海域,具有来自海洋与陆地的不同碳来源,在碳循环和海洋碳汇中发挥着重要作用。本研究基于碳氮稳定同位素方法,利用贝叶斯混合模型,分析2020年秋季庙岛群岛毗邻海域底栖食物网中不同碳来源(浮游植物、大型藻类、悬浮颗粒有机物和底质有机物)对主要消费者类群(水生底栖无脊椎动物、杂食性鱼类、底栖食性鱼类和肉食性鱼类)的相对贡献,并以此对海洋碳汇和碳汇渔业展开了讨论。结果显示,庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网生物类群的潜在碳来源主要为藻类(包括浮游植物和大型藻类)和海底底质有机质(SOM),但悬浮颗粒有机物(POM)的贡献较低。碳来源主要以内源性碳(海源)为主。由于大型藻类对水生底栖无脊椎动物的贡献明显高于鱼类,在碳汇渔业的指导下,合理科学地进行藻类增养殖,并通过贝类或以贝藻为食的鱼类混和养殖可能增加碳汇能力,从而促进碳汇渔业的发展。     

不同有机碳源及C/N对生物滤池净化效果的影响

利用生物滤池模拟装置,以实际养殖废水为处理对象,探讨了4种常见有机碳源(葡萄糖、乙醇、红糖和淀粉)及不同碳氮比对有机物去除、硝化反应和异养反硝化作用等生物滤池主要净化过程的影响.碳源初选结果显示,同种碳源下,当C/N从0升高至6过程中,生物滤池对TAN(总氨氮)的去除率呈先升高后降低趋势;当C/N较小时,各组对NO2--N的去除率差异性不显著(P＞0.05),随着C/N继续升高,NO2-N去除率则显著降低(P＜0.05);乙醇组除外,其他3组随着C/N升高,CODMn去除率先迅速增大然后趋于稳定;各组NO3-N和TN去除率呈先升高后降低趋势,且变化显著(P＜0.05),当C/N=4时,分别达到最高值.碳源复选结果显示,在C/N=4条件下,分别添加有机碳源(乙醇、淀粉、红糖和葡萄糖)的4组对TAN、NO3--N、TN和CODM的去除率显著高于对照组(P＜0.05);而对照组NO2--N的去除率最高,达到93.59％;添加乙醇,生物滤池对水体中TAN、NO2-N、NO3-N和TN的去除效果优于其他3种碳源.研究表明,当C/N=4时,乙醇作为外加碳源能很好地提高生物滤池的净化效率.     

碳氮营养和培养条件对芽孢杆菌(Bacillus sp.) A4生长的影响

芽孢杆菌(Bacillus sp.) A4是一株具有溶甲藻能力的菌株,为探究营养条件与培养条件对A4生长的影响,明确在多因素共同作用下菌株的生长特性,先以单因素方法比较不同碳、氮营养因子对其生长的影响,再以Plackett-Burman方法综合比较碳源、氮源、pH、接种菌量、温度、转速、装液量等因子对其生长的协同影响效应。结果显示,A4菌对有机碳源玉米浆和有机氮源大豆蛋白利用效果最好,培养24 h后菌量分别达到3.58×108、3.19×108 CFU/ml。各因子的重要性排序依次为大豆蛋白、温度、玉米浆、转速、接种菌量、pH、装液量,且大豆蛋白和温度对A4菌的生长影响显著(P<0.05)。研究表明,培养条件对菌株生长调控也有重要意义,在评估相关因素对菌株生长或生态功能的影响时,须将营养条件和培养条件协同分析。     

Comparing denitrification rates and carbon sources in commercial scale upflow denitrification biological filters in aquaculture

Aerobic biological filtration systems employing nitrifying bacteria to remediate excess ammonia and nitrite concentrations are common components of recirculating aquaculture systems (RAS). However, significant water exchange may still be necessary to reduce nitrate concentrations to acceptable levels unless denitrification systems are included in the RAS design. This study evaluated the design of a full scale denitrification reactor in a commercial culture RAS application. Four carbon sources were evaluated including methanol, acetic acid, molasses and Cerelose™, a hydrolyzed starch, to determine their applicability under commercial culture conditions and to determine if any of these carbon sources encouraged the production of two common “off-flavor” compounds, 2-methyisoborneol (MIB) or geosmin. The denitrification design consisted of a 1.89 m³ covered conical bottom polyethylene tank containing 1.0 m³ media through which water up-flowed at a rate of 10 lpm. A commercial aquaculture system housing 6 metric tonnes of Siberian sturgeon was used to generate nitrate through nitrification in a moving bed biological filter. All four carbon sources were able to effectively reduce nitrate to near zero concentrations from influent concentrations ranging from 11 to 57 mg/l NO₃–N, and the maximum daily denitrification rate was 670–680 g nitrogen removed/m³ media/day, regardless of the carbon source. Although nitrite production was not a problem once the reactors achieved a constant effluent nitrate, ammonia production was a significant problem for units fed molasses and to a less extent Cerelose™. Maximum measured ammonia concentrations in the reactor effluents for methanol, vinegar, Cerelose™ and molasses were 1.62 ± 0.10, 2.83 ± 0.17, 4.55 ± 0.45 and 5.25 ± 1.26 mg/l NH₃–N, respectively. Turbidity production was significantly increased in reactors fed molasses and to a less extent Cerelose™. Concentrations of geosmin and MIB were not significantly increased in any of the denitrification reactors, regardless of carbon source. Because of its very low cost compared to the other sources tested, molasses may be an attractive carbon source for denitrification if issues of ammonia production, turbidity and foaming can be resolved.