中国近海生态系统碳循环与生物固碳

本文系统总结了近几年来中国近海海-气界面碳通量及控制因素、近海碳循环的关键过程以及近海生物固碳强度的研究进展,提出了中国近海渔业碳汇过程研究应关注的主要科学问题.近海海-气界面碳通量过程、生物泵过程、颗粒物沉降与释放以及捕捞/养殖碳转移过程是中国近海生态系统碳循环的主要控制过程.中国近海在总体上是大气二氧化碳的汇,年吸收3 000万～5 000万t碳,但在部分浅海海域如胶州湾、长江口等是大气二氧化碳的源:中国近海浮游植物的年固碳量可达6.39亿t,春季和夏季浮游植物固碳占全年的65.3%.南海浮游植物固碳达4.16亿t,为渤海、黄海和东海的2倍.渔业捕捞与海水养殖可明显增加海洋碳汇,仅就近几年大型藻养殖而言,每年可多固定40万t碳,如果每年的养殖量增加5%,到2020年大型藻养殖可固定碳93万t/年,所以,为增加渔业捕捞与海水养殖碳汇,必须加强揭示渔业碳汇海域生态环境、建立渔业碳增汇强度评估方法以及明确渔业资源利用碳再生循环周期等研究.     

海洋碳汇研究进展及南海碳汇渔业发展方向探讨

二氧化碳（CO2）是温室气体的主要成分,近代工业化的迅速发展导致碳的排放量不断增长,自2005年2月16日《京都议定书》正式生效以来,节能减排、碳＂源＂、碳＂汇＂等概念越来越受到关注。海洋占地球面积的70%以上,是最大的＂碳库＂,约占全球碳总量的93%,约为大气的50倍。海洋的固碳机制主要包括碳酸盐体系驱动的＂溶解度泵＂和浮游生物驱动的＂生物泵＂过程,这些过程对大气CO2的浓度和全球碳循环的系统过程都有重要的影响。同时,近海由于受人类活动的显著影响,尤其是近岸的渔业活动,对碳循环和海洋增汇有着重要的影响。文章对主要的碳源和碳汇以及海洋固碳机制研究进展进行了综述,并探讨了南海碳汇渔业发展的重点研究方向。     

碳汇渔业的研究进展

<正>海洋碳汇，是指一定时间周期内，海洋储碳的能力或容量。按照碳汇和碳源的定义，以及海洋生物固碳的特点，碳汇渔业是指通过渔业生产活动，促进水生生物吸收水体中的二氧化碳(CO₂)，并通过收获，将这些碳移出水体的过程和机制，也被称为“可移出的碳汇”。碳汇渔业是能够充分发挥碳汇功能，直接或间接吸收并储存水体中的CO₂，降低大气中的CO₂浓度，进而减缓水体酸度和气候变暖的渔业生产活动的泛称。     

滤食性贝类养殖碳汇功能研究进展及未来值得关注的科学问题

我国是世界海水滤食性贝类养殖第一大国，滤食性贝类及其所处的近海生态系统与碳的生物地球化学过程关系密切。本文概述了滤食性贝类养殖碳汇研究进展，分析了目前在支撑数据的科学性和系统性、对关键过程和机理认知等方面存在的问题，提出了后续在碳汇形成过程和机制的基础研究、方法学研发和交易体系建设、碳汇扩增模式构建和产业化应用等亟需持续深入的方向。研究结果将为深入认识和科学评估滤食性贝类养殖生态系统的碳汇效应及其服务国家“双碳”战略目标的潜力提供科学依据。     

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。     

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。     

贝藻类碳汇功能及其在海洋牧场建设中的应用模式初探

资源管理型渔业是未来海洋渔业发展的主要方向,海洋牧场是资源管理型渔业的主要方式之一。海洋牧场建设与碳汇渔业相结合是一种全新的水生生物养护形式,以贝类养殖和藻类栽培为载体的海洋牧场建设具有广泛的应用前景。本文分析了当前中国海洋牧场建设的形式,同时对贝藻类碳汇功能及其在海洋牧场建设中的重要性进行了论述,并结合浅海海域实际条件提出建设海洋牧场合理规划建议。     

内陆渔业生态系统的碳循环特征及碳汇机制

渔业是水体生态系统中惟一可控的有效增汇产业, 碳汇渔业是水体生态系统中惟一的“碳汇产业”。为了更好地把握内陆渔业生态系统碳循环及碳汇机制的特征, 目前的重点研究应包括内陆渔业水域生态环境(包括自然水域和池塘)中碳循环的规律, 碳赋存形态的归转, 各类水产品生物对碳汇的贡献途径和份额以及相应的计量体系和评价模型等; 同时, 希望合理地估算及测定内陆渔业水体、水–气界面间CO2通量, 把握内陆渔业水域生态系统碳源/碳汇的动态, 进而构建内陆渔业水域生态系统的环境碳/生物碳/碳通量时空变化的信息库。     

大型海藻碳汇效应研究进展

大型海藻光合作用是海域初级生产力的来源之一,是海洋碳循环中关键的一环。大型海藻可通过光合作用有效地吸收海水中溶解的无机碳以及大气中的CO2,将其转化为有机碳并释放O2,光合作用的产物除支持生态系统外,还以有机物的形式埋藏在沉积物中,进而形成碳的汇。大型海藻的养殖和增殖对CO2的减排、减缓海洋酸化、扩增海洋碳汇效应以及缓解气候变化都有重要意义。本文就大型海藻碳汇机理、潜力以及大型海藻碳汇能力的扩增途径进行了综述,为大型海藻碳汇效应研究的发展提供了依据。     

人工鱼礁生态系统碳汇机理及潜能分析

人工鱼礁海区作为典型的浅海人工修复增殖生态系统,其生物群落结构、生态环境均在一定范围内受到人为调控,因此,该系统的碳循环过程和固碳能力很大程度上被人类生产活动所影响。本研究根据人工鱼礁生态系统的结构特征,探讨礁区主要生物固碳因子及其固碳机理,初步提出礁区生物固碳量的计量方法,并讨论通过人工鱼礁建设扩增海洋生物固碳的途径与方法。     

贵贵州地区碳汇渔业潜力研究

我国是当今世界水产品产量最高的国家，渔业呈现地区发展不平衡、不充分的格局，内陆地区渔业发展水平总体上远低于沿海地区。在当前“碳达峰”和“碳中和”双碳战略背景下，渔业迎来了前所未有的机遇和挑战尤其是对于内陆淡水渔业，碳汇渔业将成为未来的一个重要发展方向。该文主要根据《中国水产统计资料》和《中国渔业统计年鉴》，以贵州省为例，结合贵州地区近年来的渔业发展现状，估算了贵州省近五年(2016—2020年)的渔业碳汇强度，分析了贵州地区发展碳汇渔业的潜力。渔业碳汇强度估算结果显示，2016—2020年贵州省渔业碳移出量在1.4 t到1.7 t之间，平均碳移出量为1.5 t。贵州省渔业发展相对落后，水产品捕捞产量和养殖产量均远低于全国平均水平，但贵州省近年来大力推广稻渔综合种养和湖库养殖等生态渔业模式，到2020年稻田养殖和湖库养殖面积分别占全省水产养植总面积的74.2%和19.2%，二者产量达到全省总产量的一半以上，远高于全国平均水平。稻渔综合种养和湖库养殖等生态渔业成为贵州省水产养殖业的重要养殖模式，未来这类具备碳汇功能的生态渔业规模将会进一步扩大，是贵州地区扭转渔业养殖模式和渔业经济增长方式的机遇，对碳汇渔业的全面推广和渔业的可持续发展具有重要指导意义。     

国际海洋生物碳汇研究进展

海洋是地球上最大的碳库.整个海洋中蓄积的碳总量达到39×1012t,占全球碳总量的93%,约为大气的53倍.这些碳或重新进入生物地球化学循环,或被长期储存起来;而其中一部分被永久地储存在海底.根据联合国<蓝碳>报告,地球上超过一半(55%)的生物碳或是绿色碳捕获是由海洋生物完成的,这些海洋生物包括浮游生物、细菌、海藻、盐沼植物和红树林.本文综述了近年国际上对海洋生物碳汇的研究结果,阐述了海洋生物固碳的机制、海洋生物碳汇的现状及其修复措施,同时评价和论述了海水贝藻养殖作为渔业碳汇的地位与作用.     

面向海洋渔业可持续发展的海洋渔业服务模型库系统

海洋渔业服务模型库系统对海洋渔业领域的模型进行分类和维护，支持模型的生成、存储、查询、运行和分析应用，完成海渔况速预报、渔业资源量的评估与预报以及渔政管理等功能。作为国家８６３高技术研究发展计划的技术与示范试验８１８－０７海洋渔业遥感信息服务系统专题成果的一部分，本文对模型库系统的概念、组成与基本功能进行了比较系统的论述，提出了海洋渔业服务模型库系统的总体框架和软件实现，探讨了系统在海洋渔业生产和管理中的应用。     

国内外海洋牧场发展历程与定义分类概述

海洋牧场是国内外长期广泛应用的海洋渔业发展举措。本文对国内外海洋牧场发展情况以及已有定义、分类情况进行了总结和分析。国外普遍将渔业资源增殖等同海洋牧场,从20世纪40年代以来人工鱼礁已从较单纯的聚鱼功能,拓展为海洋牧场生境保护和修复功能,目标是渔业资源增殖和利用。东北亚国家如日本、韩国建设人工鱼礁的目标是大规模增殖、聚集和捕获渔业资源;欧美诸多国家建设人工鱼礁主要是为了增殖保护渔业资源和开发休闲渔业。国外以渔业资源增殖为主旨的海洋牧场建设成败皆有,成功的方面仍值得中国借鉴。国外对海洋牧场定义和分类的数量较少,定义的提出和使用相对严谨。多年来,中国高度重视海洋牧场建设,将其作为水生生物资源养护、渔民转产转业和海洋生态文明建设的重要手段加以扶持。海洋牧场在建设规模、产出效果、技术水平、发展机制等方面取得了巨大进步。但由于起步较晚,产业和科技总体上仍处于初级阶段,存在一系列问题亟待解决。在20世纪60年代至70年代,国内学者提出海洋牧场和海洋农牧化概念,并将二者进行了区分,其后诸多学者也将渔业资源增殖等同海洋牧场。近年来国内海洋牧场发展迅速,但海洋牧场定义不够规范,数量繁多、含义空泛、严谨性不足。最后,本文就海洋牧场发展趋势、发展理念、目标定位、建设内容、研究支撑等方面进行了总结和展望,认为实事求是并理性把握好现阶段海洋牧场的发展理念、定位、内容和目标,加强对农业农村部现有海洋牧场水产行业标准的宣传尤其是定义和分类的宣传,引导海洋牧场研究和建设工作有序开展,对于切实有效支撑海洋牧场健康发展十分重要。     

蓝色增长背景下的海洋生物生态城市化设想与海洋牧场建设关键技术研究综述

近年来,世界范围内为解决过度捕捞、污染、不可持续的沿岸渔业方式对栖息地、栖息地生态功能以及物种多样性产生的不可逆转破坏,以及传统渔业、养殖业转型难、环境污染大、渔业资源衰退、渔民生计受到威胁等严峻问题,开展了大量的实验与理论研究。其中以FAO提出的"蓝色增长"与我国提出的"海洋牧场"理念框架最具针对性与代表性。伴随着新趋势与理念的产生,相关技术必须及时提供支撑。然而,围绕"蓝色增长"与"海洋牧场"的环境整体性与技术可行性及其关键支撑技术,尚未得到很好的整合与开发。本文通过对学界海洋牧场建设目标、核心工作以及其潜在问题进行梳理,整合目前"蓝色增长"与"海洋牧场"的主流技术,借鉴城市生态学中这一已经发展较为成熟学科的相关技术与体系,提出海洋生物的生态城市化设想及海洋生物生态城镇化设想的海洋牧场选址与规划、生境营造、生物资源增殖与行为控制以及管理四大关键技术,并详细分析了相关技术的实用性与技术整合的实用性,以期为海洋牧场相关研究者提供系统性的技术支撑与参考。     

珠江口海洋牧场渔业资源关键功能群的遴选方法

功能群是研究海洋牧场生态系统结构和能量流动的基础。实验以2016年和2017年对珠江口万山海域渔业资源调查数据为基础,结合珠江口海域渔业资源历史资料,通过渔业资源优势度、生物量和渔获率指标排序分析,首次提出海洋牧场渔业资源关键功能群概念及其顶级经济物种遴选原则,以食物链营养级为基础构造海洋牧场渔业资源关键功能群。结果显示,丽叶鲹、棘头梅童鱼、周氏新对虾、隆线强蟹、凤鲚、口虾蛄、太阳强蟹和锐齿蟳为渔业资源优势度、生物量、渔获率排序中处于前30位的共有经济物种;底栖动物食性和浮游动物食性类群构成了珠江口海域的优势类群,分别占34%和20%;依据遴选原则遴选出名贵鱼类、高产鱼类和虾蟹类组成的7种海洋牧场渔业资源顶级经济物种,构造了7种由顶级经济物种及其食物链各营养级生物组成的海洋牧场渔业资源关键功能群,包括银鲳功能群、云纹石斑鱼功能群、鲈功能群、黄姑鱼功能群、鲻功能群、斑节对虾功能群和锯缘青蟹功能群。研究结果为我国现代化海洋牧场渔业资源功能群构造提供思路与方法。     

海洋渔业生物种质资源库设计和建设要点初探——以国家海洋渔业生物种质资源库为例

海洋渔业生物种质资源库是现代种业提升工程规划中的重要内容，早在2007年就启动了项目前期工作，其他海区分库和淡水渔业生物种质资源库也于近期启动项目申报工作。目前我国仍没有种质库尤其是海洋渔业生物种质资源库的设计、建设标准，国家海洋渔业生物种质资源库的建设可以说是一个在摸索中前进，发现问题和解决问题的历程。文章系统概述了海洋渔业生物种质资源库的保存现状、特点和功能，国家海洋渔业生物种质资源库的设计原则、指标要求，以及在设计和建设中遇到的问题及其解决措施，以期对渔业生物种质资源库的建设起到一定的借鉴作用。     

发展中国南海热带岛礁海洋牧场——机遇、现状与展望

广阔的南海热带海域拥有得天独厚的岛礁资源与环境优势,具有巨大的开发利用潜力。近年来,在国家"海洋强国"战略的提出与稳步践行的背景之下,加快南海岛礁渔业资源的保护与可持续利用已迫在眉睫。现代海洋牧场是集生境修复、资源养护、休闲渔业和景观生态于一体的渔业生产新业态,真正实现了海洋经济发展和海洋生态环境保护并重,但目前南海热带岛礁海洋牧场建设仍严重滞后。充分利用南海热带岛礁海域的资源与环境优势,发展热带海洋牧场可以有力振兴岛礁经济、保护与合理开发岛礁资源,同时也是维护南海海洋权益、实践"海洋强国"战略的有力举措。本文论述了南海热带岛礁海域开展海洋牧场建设的优势,包括政策优势、自然地理优势、资源优势和产业经济优势等;提出南海热带岛礁海洋牧场的适宜建设模式,主要包括资源养护与增殖型海洋牧场和休闲旅游型海洋牧场;综述了广东、广西和海南省在热带近岸和岛礁海洋牧场建设方面的进展;阐述了热带岛礁牧场建设面临的困难和风险,包括气候与自然灾害、生物敌害、基础设施落后、海域使用权审批严格等问题;基于对问题的分析,提出了相关的对策与建议,包括科学选址、优化设施设计与投放方案、研发敌害应对技术、提升自动化信息化运营管理能力、创新牧场投资与运行模式、加大政府政策支持与扶持力度等,相关建议以期为未来南海热带岛礁海洋牧场建设提供策略支持。