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.     

桑沟湾鳗草分布区表层沉积有机碳来源分析与草床碳储量评估

海草床是浅海典型的生态系统之一,其积聚和储存碳的能力备受关注。沉积有机碳是海草床碳汇的重要组成部分,而沉积有机碳的来源与海草的种类及其所处的生态场景密切相关。本研究聚焦我国北方规模化养殖海湾桑沟湾2处主要鳗草(Zostera marina)分布区,基于稳定碳氮同位素(δ13C和δ15N)技术研究了潮间带鳗草床表层沉积有机碳的来源及其碳储量。结果显示,2处草床沉积有机碳均主要来自浮游植物,约占34.0%~41.4%,鳗草自身贡献约占8.3%和17.1%,贝类生物沉积物的贡献约为23.9%~25.3%,大型藻类约贡献25.0%。在楮岛草床周围,鳗草输出碳对周围2 km内站位表层沉积有机碳的贡献约为5.2%~10.7%。碳储量估算结果显示,2处草床沉积物为0~30 cm 的有机碳储量为2.01 Mg C/hm2和3.75 Mg C/hm2,平均为2.88 Mg C/hm2,来自生物沉积的有机碳储量约为0.71 Mg C/hm2。研究结果为深入解析桑沟湾鳗草床分布区沉积碳汇的来源及与规模化海水养殖活动的贡献提供了数据支撑。     

基于灰色–马尔科夫模型评估石雀滩海洋牧场岩礁鱼类碳储量

本研究以石雀滩海洋牧场许氏平鲉(Sebastes schlegelii)、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)、褐菖鲉(Sebasticus marmoratus)、铠平鲉(Sebastes hubbsi)、厚头平鲉(Sebastes pachycephalus)等岩礁鱼类为研究对象，基于2017—2020年地笼网采捕的渔获量数据，采用元素分析法和灰色−马尔科夫模型，统计并预测了岩礁鱼类现存生物量的碳储量(以下简称岩礁鱼类碳储量)。结果显示，岩礁鱼类干样碳含量分布范围为42.95%~50.19%，平均值为(46.11±2.34)%；鲜样碳含量分布范围为11.05%~13.25%，平均值为12.30%。2017年春季、2018年冬季、2019年春季和2020年冬季鱼礁区岩礁鱼类碳储量分别为293.46、104.49、119.40和48.48 t，呈波动式下降趋势；对照区分别为21.64、59.07、6.73和0 t，呈先上升后下降的趋势。灰色−马尔科夫模型验证数据平均相对误差为8%，较GM(1,1)模型预测精度提升了12%。经预测，鱼礁区岩礁鱼类碳储量呈下降趋势，2021年春季、2022年冬季、2023年春季和2024年冬季分别为64.84 、49.84、25.28和19.43 t。研究结果可为评估岩礁鱼类碳汇潜力提供依据，为建立渔业碳汇基础上的海洋牧场岩礁鱼类资源开发策略提供科学参考。     

中国近海渔业生物捕捞群体碳汇评估

捕捞渔业生物群体的生产活动是发挥渔业碳汇功能和增汇的3种基本方式之一,其中,水生植物作为典型的碳汇生物,发挥至关重要的作用,据此,本研究采用碳含量法对1979―2020年中国近海渔业生物捕捞群体总碳汇和净碳汇进行了评估。总碳汇是通过捕捞产量和捕捞群体的碳含量估算捕捞群体的移出碳量,再根据食物网机制和各营养层级的生态转换效率,最终估算摄食的浮游植物碳含量;净碳汇是捕捞移出碳和储存碳之和,可根据占总碳汇的比例计算。随着海洋捕捞业的发展和管理的加强,40多年来,我国近海渔业生物捕捞群体碳汇有较大幅度的变化,本研究计算的总碳汇量从1979年的1458万t快速上升到1999年的6330万t,2020年下降至4983万t,其中,近3年(2018―2020年)平均每年为5246万t,约为近海贝藻养殖总碳汇的8倍;净碳汇量从1979年的511万t快速上升到1999年的2215万t,2020年下降至1744万t,其中,近3年(2018―2020年)平均每年为1836万t,约为近海贝藻养殖净碳汇的4倍。针对提高碳汇评估准确性和加强碳汇扩增,文末提出了相关建议。     

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。     

柘林湾海洋牧场不同功能区食物网结构

海洋牧场是由多个功能区组成的生态系统工程,不同功能区的生态环境和食物网结构各不相同,通过研究不同功能区食物网结构有助于了解功能区之间生态系统差异。实验通过对南澳柘林湾海洋牧场渔业资源环境调查,利用碳氮稳定同位素技术对海洋牧场不同功能区食物网结构进行比较,并借助SIBER对稳定同位素数据进行分析。结果显示,海洋牧场调查共采获生物种类78种,其中,消费者的δ~(13)C比值介于–19.94‰~–13.62‰,δ~(15)N比值介于8.78‰~15.29‰,营养级范围介于1.73~3.64。不同功能区同位素数据对比表明,人工鱼礁区生物资源相对丰富,食物网结构较为复杂;海藻增殖区中生物生态位分布最广,营养冗余程度较高;贝类增殖区生物生态位较窄,营养级分布较为集中。在不同功能区生态系统稳定性对比中,人工鱼礁区生态系统稳定性最佳,海藻增殖区生态系统稳定性较差。     

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。     

养殖栉孔扇贝对桑沟湾碳循环的贡献

通过室内实验、数学模拟的方法研究了桑沟湾养殖栉孔扇贝通过呼吸、钙化等活动对湾内碳循环的影响,并与生物沉积碳相比较发现,养殖扇贝每年通过呼吸和钙化分别放出碳1.22×104t和7.57×102t;但通过生物沉积作用每年有8.71×104t碳被沉降到沉积物界面,这些碳绝大部分被埋藏从而脱离了地球化学循环。尽管养殖扇贝通过呼吸和钙化释放出部分碳,但有更多的碳通过生物沉积作用被埋置因此,从整体上看,养殖栉孔扇贝在湾内碳循环中参与了碳汇的作用。     

2004~2014年温州市养殖贝类碳汇强度研究

为了解温州市养殖贝类的碳汇贡献量,选取5种主要特色养殖贝类(泥蚶、缢蛏、牡蛎、青蛤和厚壳贻贝),采用元素分析法研究其碳含量,推算出碳汇总量,即养殖产品从海洋中“移出的碳汇”,并结合2004～2014年《浙江省渔业经济统计资料》的数据,比较温州市各养殖贝类年固碳量在全省的比重.统计数据显示:牡蛎养殖产量在全省的占比稳定,为11％ ～13％(2012年例外,占16％);泥蚶、缢蛏养殖产量在浙江省内的占比逐年降低,分别从2005年的18％降至2014年的约9％,从2007年的约13.5％降至2014年的约8％;温州市青蛤、贻贝养殖在全省所占比例较低,且在2004～2014年间养殖产量变化起伏较大.元素分析结果表明,不同养殖贝类,其外壳、软组织的含碳量各不相同.2004～2013年温州市养殖贝类年固碳量呈逐年减少趋势,2014年略有回升,固碳量从2004年的6781.01 t降至2013年的4443.78 t,2014年回升至4562.58 t,平均每年固碳5732.57 t,年均减排价值量为85.99万～343.95万美元.     

强化海洋渔业执法促进海洋渔业持续健康发展

1我国海洋渔业执法存在的主要问题我国海域辽阔,跨越热带、亚热带和温带,大陆海岸线长达18000多km。海洋资源种类繁多,海洋生物、石油天然气、固体矿产、可再生能源、滨海旅游等资源丰富,开发潜力巨大。其中:海洋生物2万多种,海洋鱼类3000多种,海洋石油资源量约24×109t,天然气     

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。     

珠江口淇澳岛红树林湿地沉积物碳、氮分布研究

为了对珠江口红树林湿地沉积物有机质有更为全面、深入的认识,以珠江口淇澳岛红树林湿地为对象,对其沉积物有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布、储量及来源进行了研究。结果表明,淇澳岛7种主要红树[秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑(Sonneratia opetala)、桐花(Aegiceras corniculatum)、木榄(Bruguiera gymnorhiza)、卤蕨(Acrostichum aureum)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、海漆(Excoecaria agallocha)]群落表层沉积物TOC质量分数介于1.125%~1.969%,TN质量分数介于0.058%~0.136%。其中秋茄林内TOC含量最高,无瓣海桑林缘TOC含量最高,而木榄林内、林缘TOC含量均最低,且各红树群落TOC含量均呈林内大于林缘的特征。表层沉积物碳氮比(C/N)为12.032~26.690,显示出高等植物对其有机质组成具有较高的贡献率,其中植被内源有机碳的平均贡献率约为70.21%。受土地利用变化等因素的影响,0~30 cm层沉积物的TOC和TN含量均呈现出波动变化的趋势。0~30 cm层沉积物有机碳储量(SOC)介于56.83~69.54 t·hm?2,显示出淇澳岛红树林湿地较强的有机碳埋藏能力。     

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。     

胶州湾菲律宾蛤仔生态容量评估及其碳汇功能

胶州湾是我国重要的菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)养殖基地,为探究湾内菲律宾蛤仔的生态容量及其碳汇功能,本研究采用Ecopath模型法评估了胶州湾菲律宾蛤仔的生态容量,并利用Ecosim模块动态分析了菲律宾蛤仔生物量扩大对胶州湾生态系统结构与功能特征的潜在影响,同时估算了胶州湾菲律宾蛤仔个体及种群水平的碳收支情况。结果显示,胶州湾菲律宾蛤仔的生态容量为239.9 t/km2,虽然整体水平尚未达到生态容量,但局部养殖区域已远超出了菲律宾蛤仔的生态容量;当胶州湾菲律宾蛤仔生物量从当前增加至生态容量时,生态系统总流量、容量、优势度和循环指数分别提高了16.0%、3.9%、47.1%和103.0%,而熵值降低了10.4%,表明此时生态系统具有更高的成熟度与稳定性,但菲律宾蛤仔生物量扩大至生态容量10倍时会对生态系统产生不利影响甚至崩溃;菲律宾蛤仔个体在1个养殖周期内约摄取3 310.1 mg C,其中约46.2%的碳沉降至海底,约13.2%的碳通过收获移出,如按菲律宾蛤仔生物量达到生态容量时计算,胶州湾每年将有1.5万t碳以生物沉积形式沉降至海底,有0.6万t碳以收获形式移出。研究结果为指导菲律宾蛤仔增养殖产业的健康可持续发展、阐明菲律宾蛤仔的碳汇功能提供了理论依据与数据支撑     

植物精油在鱼类养殖中的研究与应用

正自20世纪90年代开始,中国水产养殖一直位于世界主导地位。2015年我国水产品总产量达6.699×107 t,其中养殖产量为4.937×107 t,占总产量的73.7%,也是世界上唯一养殖产量超过捕捞量的国家~([1])。然而,随着规模化和集约化养殖水平的提高,水产动物病害问题日趋严重。我国平均每年因水产养殖病害造成的损失达百亿元,其中鱼类约占55%~77%、贝类约占3%~16%、甲壳类约占     

「泳者天池」青澳湾

正青澳湾位于汕头南澳岛主岛东部,具有独特的海洋环境和海底特征,许多生物类群,如附着性海藻、珊瑚类、附着性底栖生物、埋栖性底栖生物和游泳生物等,提供了良好的栖息、索饵和繁衍场所,重点保护对象是区内的海洋环境、珍稀海洋生物和生物多样性。2014年3月13日,青澳湾获得国家海洋局批准,设立国家级海洋特别保护区(海洋公园)。广东南澳青澳湾国家级海洋公园总面积1246公顷,包含岸线约6634 m。划分为1个重点保护区,面积为836公顷(占总面积67%)、     

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。     

木质渔船对低碳渔业负面影响的量化估算

依据渔船能耗与节能技术调研提供的数据资料,将木质渔船的建造和使用对我国低碳渔业的负面影响进行量化估算.得出我国建造木质渔船大约已消耗木材5 600×10<'4>m<'3>,已破坏森林42×10<'4>hm<'2>,建造木质渔船对碳储量的消耗量约为1 680×10<'4>t.相对于钢质渔船,木质渔船每年因能耗高而多消耗燃油95×10<'4>t,增加的碳排放量约为81×10<'4> t,增加的二氧化碳排放量约为297×10<'4>t,约占全国渔船总碳排放量的12%.增加的二氧化碳排放量需要约1.2万亩(1亩约合667 m<'2>)森林吸收10年.指出木质渔船从建造到使用,对我国低碳渔业建设的负面影响十分巨大.     

基于生命周期法的养殖海带的碳足迹评估

碳足迹是指商品或服务在生产、运输、使用、处置的整个生命周期内排放的温室气体总量。为探究海带(Saccharina japonica)在整个养殖周期内CO2的源与汇,本研究基于生命周期评价理论构建了筏式养殖海带碳足迹测算方法,对桑沟湾养殖海带的碳足迹进行了测算,分析了碳足迹的主要影响因素和可能的误差来源。结果显示,养殖1 t海带的碳足迹约为–95.93 kgCO2e,其中,碳排放量为74.30 kgCO2e,碳吸收量为170.23 kgCO2e。从海带育苗开始至养成收获的整个过程是碳汇过程,其中,以海带生物质碳的形式固定的CO2占比约为79.9%,以沉积埋藏碳的形式固定的CO2占比约为14.1%,以惰性溶解有机碳(RDOC)的形式固定的CO2占比约为6.0%,沉积埋藏碳和惰性溶解有机碳长期封存于深海或海底;养殖设施是主要碳源,碳排放占比为93.81%,柴油和电能的碳排放占比分别为5.05%和1.14%,肥料和运输的碳排放占比仅有万分之一。