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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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。