烟台市贝藻养殖的碳汇贡献及能力评价

贺加贝，孙俊荣，赵 强，杨国华，柯 可，刘 蓬，王 鹤，张玉恒，刘永胜*

(1.鲁东大学 农学院，山东 烟台 264025；2.烟台市海洋经济研究院，山东 烟台 264003；3.山东东方海洋科技股份有限公司，山东 烟台 264003；4.烟台高新技术产业开发区农业农村发展局，山东 烟台 264114)

引 言

近年来,全球性气候变暖等气候异常引发的自然灾害频发，如何有效地降低大气中二氧化碳等温室气体含量已成为人类可持续发展进程中必须解决的一项全球性课题。全球碳循环过程包含“源”及“汇”两个过程，其中，碳汇是指从大气中移出二氧化碳、甲烷等温室气体及其气溶胶或初期形式的活动或机制[1]。结合碳汇概念，唐启升[2]提出海洋渔业碳汇的定义，即通过渔业活动促进水生生物吸收海水中的二氧化碳，并通过渔获将这一部分生物体内的碳移出水体的过程。

目前，国内外关于贝藻养殖碳汇能力的报道较多。Alvera等[7]发现葡萄牙Tagus河口的藻类年固碳量超过13500t Cyr-1，表明大型海藻具备优良的固碳能力；张继红等[8]推算2002年我国贝藻收获从海水中移出至少120万t的碳，证明了贝藻养殖活动强大的碳汇能力；岳冬冬[9]估算2006—2010年我国海水养殖贝类年均形成碳汇约92.9万t；李昂[10]核算了2010年河北省贝藻养殖的碳汇量约为2.75万t；邵桂兰[11]核算了山东省2003—2016年海洋捕捞及海水养殖的碳汇量，提出加大贝藻养殖投入，充分发挥其固碳功能。

烟台市是山东省海洋渔业大市，针对烟台市贝藻类养殖碳汇能力进行核算，有助于科学评价烟台市贝藻养殖碳汇贡献及能力，对烟台市乃至山东省低碳渔业的发展具有重大借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 数据来源

烟台市2010—2019年海水贝藻类养殖产量来自《烟台市海洋渔业统计报表》。

1.2 碳汇物质量评估方法

贝类碳汇评估方法参考岳冬冬所设的核算体系[12]，计算公式为：

(1)

Ci=Cis+Cir

(2)

Cis=WiGiSiMis

(3)

Cir=WiGiSiMir

(4)

Mi=GiSiMis+GiSiMir

(5)

上式中，CB为养殖贝类碳汇总量；n为烟台市养殖贝类种类数；Ci为第i种养殖贝类碳汇量；Cis为干重贝壳内含碳量；Cir为贝类干重软体部内含碳量；Wi为第i种养殖贝类年产量；Gi为第i种养殖贝类干重与湿重转换系数，即干重与湿重之比；Si为第i种养殖贝类贝壳占总干重质量分数；Mis为第i种养殖贝类贝壳中碳占贝壳干重质量分数；Ri为第i种养殖贝类软体部干重占总干重质量分数；Mir为第i种养殖贝类软体部中碳占软体部干重质量分数；Mi为第i种养殖贝类总含碳率。

藻类评估方法参考张继红所设核算方法[8]，具体公式为：

(6)

(7)

1.3 碳汇价值量评估方法

碳汇价值量即贝藻类碳汇贡献的直接经济价值，具体公式为：

Vc=V1×C

(8)

(9)

上式中，Vc为养殖贝藻类碳汇所创价值量；V1为单位碳减排经济成本；C为养殖贝藻类碳汇总量。

2 结果

2.1 烟台市2010—2019年贝藻养殖产量

2010—2019年，烟台市贝藻养殖总产量为1103万t，主要养殖贝类为扇贝、贻贝、牡蛎、蛤仔等四类滤食性贝类，占养殖贝类总产量93.72%，蛏、鲍等其他养殖贝类所占比例很低，将其归为其他类统一计算。扇贝养殖占全市贝藻类总产量的45.49%，是全市最主要的养殖品种。藻类养殖较少，占贝藻总产量的6.28%，且主要以海带为主。10年间，烟台市贝藻产量年际变化小，产量波动不大。统计数据来自烟台市渔业统计年报，均采用湿重，具体产量见表1。

表1 2010—2019年烟台市主要养殖贝类和藻类产量

2.2 烟台市主养贝藻品种含碳率差异

根据相关文献[8,13-14]，获得养殖贝类干湿重转换系数及软体部干重、贝壳干重占总干重质量比，在此基础上，利用计算公式推算出各养殖贝类贝壳及软体部含碳率、藻类含碳率如图1所示。藻类含碳率远高于贝类，其中，海带含碳率达31.2%，可达同产量的主养贝类(扇贝)的3.07倍。主养贝类中，贻贝含碳率达10.93%，为贝类含碳率最高值。贝壳含碳率贻贝最高，达8.1%。

图1 贝藻类各部分含碳率

2.3 烟台市贝藻养殖碳汇物质量评估

根据以上转换系数及贝藻产量，经公式换算，可以计算出烟台市2010—2019年养殖贝藻碳汇总量，如表2所示。近10年，烟台市贝藻养殖碳汇总量达116.36万t，其中，贝类养殖碳汇总量92.15万t，藻类养殖碳汇总量24.21万t；扇贝碳汇量达51.03万t，占全市贝藻养殖碳汇总量的43.86%，海带碳汇量22.68万t，占全市碳汇总量的19.49%，是两种最主要的碳汇贝藻品种。

表2 2010—2019年烟台市收获海水养殖贝藻类从海水中移出的碳汇质量

2.4 烟台市贝藻养殖碳汇价值量评估

2010—2019年烟台市通过收获海水养殖贝类与藻类年均移出的碳量约116.36万t，根据单位物质的量CO2所含碳的质量分数(27.27%)推算，相当于减排二氧化碳426.65万t。根据曹庆仁等估算，山东省减排二氧化碳的开支为62.69元/t[15]，结合公式(8)、(9)，换算出烟台市2010—2019年贝藻碳汇总价值量为2.67亿元。其中，贝类养殖碳汇总价值量达2.12亿元，占贝藻总碳汇价值量的79.4%，藻类养殖碳汇总价值量为0.56亿元，占贝藻养殖碳汇价值量的20.6%。各养殖品种碳汇价值量年际波动不大。具体碳汇价值量如表3所示。

续表2

表3 2010—2019年烟台市收获海养贝藻类从海水中移出的碳汇价值量

3 讨论

3.1 烟台市2010—2019年贝藻养殖产量变化及其影响因素

2010—2019年，扇贝、牡蛎、贻贝等三种贝类主要采用筏式养殖模式进行生产，其中，扇贝产量总体呈上升趋势，贻贝产量逐年降低，牡蛎产量逐年升高。主要是由于近年牡蛎价格升高，贻贝价格较低，而扇贝养殖设施所需投资较大，市场价格的波动不能在短期内对其养殖规模造成较大影响，这一总体表现符合市场经济规律。随着沿海旅游等产业兴起，可用于养殖的滩涂面积不断减少，在贝类产量上直接表现为，蛤、蛏等滩涂养殖贝类产量呈下降趋势。

近10年，烟台市主养藻类产量占贝藻养殖总量比例不高，总体呈降低趋势。一方面由于烟台市适宜海带等大型藻类养殖的区域较少，随着旅游业的发展及对海岸带保护的不断加强，养殖区域、海藻加工场地等不断被压缩，藻类养殖规模有所缩减；另一方面，藻类产品价值较低，养殖过程耗费人工成本不断攀升，导致藻类养殖从业者数量减少。

3.2 烟台市主养贝藻含碳率差异及碳汇影响

烟台市主养贝藻中，藻类含碳率远超贝类，表明藻类是碳汇能力更强的养殖品种；但与藻类相比，贝类含有钙质壳，贝壳内的碳可以较长期储存，在数百万年内脱离地球碳循环[16]，是极为优质的碳汇途径，故贝类是更为优质的碳汇养殖品种。

烟台市三种筏式养殖贝类(扇贝、牡蛎和贻贝)，从含碳率来看，贻贝不但整体含碳量高，而且其贝壳碳汇占比最高(8.1%)。相较而言，扇贝贝壳碳汇占比最低(6.24%)，整体含碳量较贻贝和牡蛎也不占优势。从碳汇渔业的角度来讲，贻贝是更为适合筏式养殖的贝类品种。同理，蛤和蛏同为采用滩涂或浅滩底播方式养殖的贝类，蛏是更为理想的碳汇生物，具备替代蛤成为主要埋栖型贝类碳汇品种的潜力。大型藻类的碳汇能力很强，但受限于藻类特殊的养殖环境，藻类替代贝类成为烟台市主要碳汇养殖物种的潜力不大。

3.3 烟台市主养贝藻碳汇物质量及其影响因素

烟台市贝藻养殖碳汇物质量主要由贝藻养殖结构及贝藻含碳率所决定。由于我市贝类养殖产量很高，使得养殖贝类碳汇量在贝藻碳汇量中占比极大，约占贝藻碳汇总量的79.19%；其中，扇贝在贝藻养殖中的碳汇贡献率最高，达到43.86%，远超藻类固碳贡献率(21.81%)。烟台市大型藻类的养殖产量虽然占比不高，但由于其含碳率很高，产量波动对贝藻碳汇总量影响明显。2016年烟台市贝藻养殖产量有所上升，但其碳汇总量却略微降低，正是藻类养殖产量明显下降所致。

烟台市贝藻养殖碳汇物质量与其产量息息相关，在养殖规模一定的情况下，开发高产贝藻养殖模式成为提高贝藻碳汇量的关键。相关研究表明[17]，贝藻混养碳汇量显著高于贝藻单独养殖碳汇量的和，是一种高效碳汇养殖模式。建议相关部门统筹协调，合理调节贝类和藻类养殖的相对规模，在保证烟台市贝藻养殖产业平稳发展的前提下，因地制宜，加大推广贝藻养殖示范力度，最大限度提高烟台贝藻养殖产业的碳汇能力，达到经济效益和生态效益的双丰收。

3.4 烟台市贝藻养殖碳汇经济价值及相关建议

贻贝、蛏等高效碳汇贝类因为其市场价值低、采捕成本高等原因在烟台市养殖规模较低，相应的其碳汇经济价值量也较低。相关部门可以通过科学评估各种养殖贝藻碳汇能力及碳汇价值量差异，进而将这部分价值量以生态补偿[18]等形式返还给贝藻养殖从业者，以鼓励扇贝、蛤仔养殖从业者适量转型为贻贝、蛏类养殖从业者，促进贝类养殖创造更大碳汇价值。

从碳汇渔业角度来讲，藻类养殖产业因其高效的固碳作用应当得到高度的重视。但受限于近海养殖水域及加工场地等因素，烟台市藻类养殖一直未成规模。海洋工程技术的发展，使深远海养殖海藻成为可能，相关部门应当提供足够的生态补偿以激励深远海藻类养殖的发展；另外，我们可以拓宽海藻加工思路，鼓励有能力的企业开展藻类产品研发，提取海藻纤维等可以长期保存的藻类产品，养殖、加工同步推进，扩大海藻全产业链建设，使藻类能够发挥更长的碳汇周期[19]。