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。     

钩虾对大型海藻的摄食选择及其潜在的碳汇分析

经食物链形成的“碳封存”和“碳转移”是海洋渔业碳汇的重要方面。大型海藻是海洋生态系统中最主要的初级生产力之一,也是最高效的固碳生物类群之一,端足类是大型海藻群落中非常重要的消费类群,处于食物链物质循环和能量传递的中间环节,承担着“碳转移”的职责。本文以山东半岛端足类中华原钩虾(Eogammarus possjeticus)为实验对象,开展了其对5种大型海藻[浒苔(Ulva prolifera)、肠浒苔(U. intestinalis)、扁浒苔(U. compressa)、线形硬毛藻(Chaetomorpha linum)和丝毛藻(Cloniophora sp.)]的摄食研究,比较了中华原钩虾对5种大型海藻的摄食率,分析了摄食率与海藻的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)和干湿比(DW/FW)等指标的相关性,揭示了中华原钩虾对海藻的摄食选择性特征,初步探讨了钩虾潜在的碳汇影响。结果显示,中华原钩虾对肠浒苔和浒苔具有较高的摄食率,分别为0.81和0.80 g鲜重/(g·d),而对线性硬毛藻摄食率最低,为 0.19 g鲜重/(g·d);中华原钩虾选择栖息于大型海藻的个体数量比例以丝毛藻最高,其次为肠浒苔和浒苔;中华原钩虾的摄食率与海藻TOC含量和C/N呈显著正相关(P<0.05),而与TN含量和DW/FW呈显著负相关(P<0.05)。研究表明,中华原钩虾对大型海藻的摄食选择与海藻TOC、TN、C/N和DW/FW均显著相关,且偏向于在结构复杂、细丝状分枝多而密集的海藻中栖息。钩虾优先选择固碳量较高的浒苔类绿藻,能够快速将其固定的碳向更高营养级传递转移,可加速实现碳封存或碳移出,对海洋渔业碳汇进程可能会产生影响。     

基于拉格朗日法的海藻场有机碎屑离岸输运研究

海藻场在海藻凋落盛期向海洋输送大量有机碎屑，为海藻场外围海域提供大量初级生产力，并在沉降后实现碳汇功能。本研究采用具有拉格朗日质点追踪模块的三维海洋数值模式(Estuarine Coastal Ocean Model, semi-implicit, ECOM-si)，结合潮位、流速及漂流浮标轨迹跟踪观测，研究了枸杞岛西北侧天然海藻场有机碎屑输运与沉降的动力学机制及碳汇功能。结果显示，海藻场对周边海域碳汇贡献的空间分布格局呈现为以海藻场为中心的高值区，向西北–东南海域扩展分布并递减。水动力强弱和海藻碎屑粒径差异导致其沉降后的空间分布差异显著。大潮期间，海藻场对邻近海域碳汇贡献最高为699 g C/(hm2·d)。碎屑粒径越小、沉降速度越小的海藻碎屑对外围海域碳汇贡献范围越大。海藻场碳汇功能不局限于邻近海域，不同粒径海藻碎屑每天为海藻场5 km外海域提供有机碳约7.5~33.7 kg C；小潮期间水动力较弱，约90%以上的海藻碎屑沉降至5 km以内海域。海藻场碳汇功能集中于沿岸邻近海域，对邻近海域有碳汇贡献的区域范围小，但强度大，最高为817 g C/(hm2·d)。海藻碎屑脱落时的潮流方向和海藻场所处区位也是影响海藻场有机碎屑输运沉降和碳汇归趋的重要因素。赋予拉格朗日质点单位碳含量后，拉格朗日法在海藻场有机碎屑离岸输运沉降机制研究中具有可行性，可有效评估典型近岸海藻场对周边海域碳汇的贡献及主要动力学因子的作用。本研究可为我国海藻场本底调查及其生态辐射范围评估提供参考。     

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。     

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.     

海洋捕捞业的碳汇功能

海洋捕捞业是碳汇渔业之一,人类通过收获渔获物将食物链/网传递的海洋植物光合作用固定的碳移出水体,在海洋碳汇中发挥着重要的作用。根据对海洋捕捞业碳汇功能的评估方法,得出1980～2000年间渤海捕捞业的年固碳量是283～1008万t,黄海捕捞业的年固碳量是361～2613万t。尽管加大捕捞产量增加了从海洋生态系统移出浮游植物的固碳量,但随着捕捞业的高速发展,其碳汇功能却被削弱了,黄渤海捕捞业的年固碳量最大分别减少了23%和27%。而且由于资源量的下降,封存于水体和海底的碳减少,不利于捕捞业发挥可持续的碳汇功能。渤海2009年增殖放流的中国对虾使捕捞业增加1.66万t的固碳量,因此,需要采取包括增殖放流在内的一些措施来恢复和增强海洋捕捞业的碳汇功能,最终形成资源养护型的捕捞业。     

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。     

探析藻类在助力实现 "双碳"目标中的贡献

藻类大多数为原生生物界一类真核生物(也有些为原核生物,如蓝藻门藻类),以水生为主,无维管束,能进行光合作用,包括海藻(海洋大型藻类)和微藻等.藻类形成了所有水生生物食物网的能量基础,在水生生态系统中发挥着至关重要的作用.它们提供了环境效益和各种生态系统服务,如减轻富营养化、碳捕获或封存、改善海洋酸化、提供栖息地和海岸线...     

中国近海海藻养殖及碳汇强度估算

海藻养殖是渔业碳汇的重要形式,碳汇生态功能显著。本实验以1999—2012年《中国渔业统计年鉴》统计数据为基础,对中国及浙江近海藻类养殖的产量、结构进行了分析,并对其固碳强度进行了估算。中国近海海藻养殖以海带、裙带菜、紫菜、江蓠等为主,期间年均总产量为141.87万t,各类海藻养殖产量所占比例分别为海带(60.29%)、裙带菜(7.92%)、紫菜(5.67%)、江蓠(5.39%)。浙江近海海藻养殖以紫菜、海带、羊栖菜、苔菜等为主,各类海藻养殖产量所占比例分别为紫菜(51.83%)、海带(27.73%)、羊栖菜(12.72%)、苔菜(1.27%)。浙江近海海藻养殖总产量占全国总产量的份额不高(2.55%),但养殖结构独特,部分种类的海藻养殖产量在全国同种类海藻养殖量中占有较高份额,其中苔菜占83.00%,羊栖菜占68.29%,紫菜占23.53%。1999—2012年,全国海藻年均固碳量为41.85万t/a,固碳量在2012年最高达51.50万t,整体呈现上升趋势。其中,海带年均固碳量在各类海藻中最高达26.45万t/a,其次是裙带菜3.23万t/a、紫菜2.24万t/a、江蓠2.01万t/a。浙江近海养殖海藻年均固碳量为1.03万t/a,约占全国年均固碳量的2.47%。为满足低碳经济发展的需求,建议加强近海自然碳汇及其环境的保护和管理,大力发展以海水养殖为主体的碳汇渔业,开展碳汇渔业关键技术与产业示范工程研究及海洋生物碳汇功能与碳汇渔业潜力的基础科学研究。     

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。     

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。     

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。     

The concentrating method of benthic diatom affects the growth of juvenile sea cucumber (Apostichopus japonicus) and water quality

Concentrating methods generally affect the vitality of the microalgae and may alter its feeding and environmental effect. This article studied the concentrating methods (centrifugation and settlement) on primary productivity of the microalgae Cylindrotheca fusiformis. The effects of free settled C. fusiformis, centrifuged C. fusiformis and macroalgae Sargassum polycystum on growth of the sea cucumber, farming water and sediment quality under two light intensities (1500 lx and 500 lx) were studied by a six‐week rearing experiment. The results showed that the primary productivity of free settled C. fusiformis was 3–4 times higher than that of those centrifuged, indicating centrifugation inhibited the photosynthesis process. In the rearing experiment, feed, light intensities and their interactions significantly affected the specific growth rate (SGR) of the animals (P < 0.01). The animals reared in higher light intensity also had higher SGR, but only those fed free settled C. fusiformis reached a significant level (P < 0.05). The group also had the highest SGR (P < 0.05), suggesting that the photosynthesis ability of C. fusiformis directly contributed to the growth of the animals. During the experiment, the soluble inorganic nitrogen, reactive phosphorus in farming water, total nitrogen and total organic carbon in the sediment gradually increased in all treatments. The S. polycystum group had slightly higher level of nutrients in water and sediment at the end of the experiment for its high organic content. These results provide evidence that the harvesting methods of C. fusiformis directly affect its vitality, which consequentially alter the feeding and environmental effect, especially under higher light densities.     

鱼类肠道的碳酸盐结晶物：海水鱼类养殖在碳汇渔业中的地位和作用

鱼类是一个迄今尚未被认知的非常重要的微细碳酸盐沉积物的来源,对海洋固碳有着重要作用,这个发现直接影响到碳汇渔业的内涵.本研究介绍了海洋硬骨鱼类渗透压调节机制及鱼类肠道碳酸盐结晶形成与其肠细胞膜上物质转运之间的关系,着重阐述了鱼类肠道碳酸盐结晶的特征,并论述了通过对特定区域内鱼类生物量和碳酸盐排泄率数据的研究,估计出全球海洋鱼类每年可产生大约1.1亿t的碳酸钙,在海洋总碳酸盐岩泥中占14％以上.研究重点论述了海水鱼类固碳的独特优势潜力,同时,提出为了更好地确定海水鱼类养殖在碳汇渔业中的地位和作用,有必要对主要海水养殖鱼类肠道碳酸结晶物的形成量及其调控机制,碳收支动态模型进行研究,进而合理地估算和测定海水鱼类养殖的碳汇量.     

The growth and carbon allocation of abalone (Haliotis discus hannai) of different sizes at different temperatures based on the abalone‐kelp integrated multitrophic aquaculture model

The integration of shellfish and seaweed is an important and successful IMTA model. The IMTA of abalone and kelp has been well‐practiced in Sanggou Bay, China. In the present study, the growth and carbon allocation of abalone (Haliotis discus hannai) of different sizes (S, small; M, medium; L, large) fed kelp (Laminaria japonica) were investigated at different temperatures (10, 14, 18 and 22°C). A two‐way ANOVA showed that both size and temperature significantly affected the specific growth rate (SGR), food consumption (FC), feed conversion ratio (FCR) and apparent digestion rate (ADR) of abalone (p < 0.05), and significant interactions between the two factors were detected (p < 0.05). Curve estimation showed a significant quadratic relationship between SGR and temperature in each size class (p < 0.05). The two‐way ANOVA also showed that both size and temperature significantly affected all the measures of carbon allocation (p < 0.05) except for the carbon lost in metabolism (p > 0.05). All the measures of carbon allocation increased with the increasing temperature. It was concluded that it was better to culture H. discus hannai with a body weight less than 15 g at 20–22°C, and more than 15 g at 15–20°C to achieve good growth. The growth carbon of kelp around the abalone farm should be more than the metabolic carbon expenditure, which means the growth of kelp around the abalone farm should be more than 23.06%–61.91% of food consumption to maintain a carbon sink IMTA system without any carbon release.     

海洋酸化对颗石藻生理特性的影响

CO2浓度升高引起的海洋酸化对海洋生物尤其是钙化生物颗石藻产生了很大的影响。然而,有关颗石藻对CO2浓度升高响应的研究多集中在单一的品系上,并且在种内或者种间产生了差异甚至相互矛盾的结果。本研究中,分别以赫氏颗石藻(Emilianiahuxleyi)和大洋球石藻(Gephyrocapsa oceanica)2种颗石藻的钙化和非钙化的4个品系藻种为研究对象,设置了400、750、1000、2000μatm共4个CO2浓度梯度,同时进行分批充气培养,系统研究了海洋酸化对颗石藻的生长光合、氮源吸收、元素组成和钙化效率等生理影响。结果显示,随着CO2浓度升高至2000μatm,不同的颗石藻并未有一致的反应。除了非钙化的E.huxleyi(N-E)外,其他3个品系颗石藻的生长和颗粒有机碳产率都对CO2增加表现出积极的响应;随着CO2浓度的升高,4种品系颗石藻的光合参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)和叶绿素含量呈整体下降趋势;E.huxleyi CS369(C-E)和G.oceanica(C-G)在第7天的钙化效率分别下降了35.4%和68.9%;此外,4种品系颗石藻的颗粒有机氮产率都出现增加趋势,而POC/PON和PIC/POC均呈现下降趋势。本研究确定了海洋酸化对颗石藻的不同生理影响,这种差异影响可能会导致未来海洋生物多样性的改变和其他生态系统进程的变化。