我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应——基于我国9个沿海省份面板数据.pdf-solarbe文库

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第３９卷第７期２０１９年４月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３９，Ｎｏ．７Ａｐｒ．，２０１９ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ基金项目山东省自科基金（ＺＲ２０１６ＧＱ０５）；国家社科基金（１１ＢＪＹ０６４）；山东省社科基金（１８ＣＳＪＪ０１）收稿日期２０１８⁃０１⁃０８；网络出版日期２０１８⁃００⁃００ ∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌｐｈｄｌｉｃｈｅｎ＠１２６．ｃｏｍＤＯＩ１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１８０１０８００４９邵桂兰，刘冰，李晨．我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应分解研究基于我国９个沿海省份面板数据．生态学报，２０１９，３９（７） ⁃ ．ＳｈａｏＧＬ，ＬｉｕＢ，ＬｉＣ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｐａｔｉｏ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆｓｅａｗａｔｅｒｉｎＣｈｉｎａ′ｓｍａｉｎｓｅａａｒｅａｂａｓｅｄｏｎｐａｎｅｌｄａｔａｆｒｏｍ９ｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｉｎＣｈｉｎａ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１９，３９（７） ⁃ ．我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应分解研究基于我国９个沿海省份面板数据邵桂兰１，刘冰１，李晨１，２，∗ １中国海洋大学经济学院，青岛２６６１００２中国海洋大学海洋发展研究院，青岛２６６１００摘要随着海水养殖业的碳汇功能逐渐被认识和肯定，海水养殖不再单是一项经济活动，而是对环境具有正向影响的碳汇生态活动。为了研究我国不同海域海水养殖业的碳汇能力和主要影响因素，以我国沿海９个省份为例，选取海水养殖业碳汇主要贡献的贝类和藻类海产品，并按照各自的碳汇方式对我国沿海地区２００８２０１５年海水养殖碳汇能力测算，进一步将９个沿海省份按照主要海域划分为渤海、黄海、东海、南海，利用ＬＭＤＩ模型从海水养殖的结构效应和规模效应角度分析碳汇能力的区域差异和主要影响因素。研究结果显示，黄海沿岸海水养殖碳汇能力最强，南海沿岸海水养殖的碳汇转化比例最高，规模效应与我国沿海地区海水养殖碳汇能力始终呈正相关，结构效应的作用显著但不稳定。基于上述结论，我国沿海地区碳汇养殖业应首先提升碳汇养殖技术、稳定海水养殖产量，其次注重优化养殖结构，对碳汇潜力巨大的贝类多加关注。关键词海水养殖；碳汇能力；碳汇转化比；主要海域；ＬＭＤＩＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｐａｔｉｏ⁃ ｔｅｍｐｏｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆｓｅａｗａｔｅｒｉｎＣｈｉｎａ′ｓｍａｉｎｓｅａａｒｅａｂａｓｅｄｏｎｐａｎｅｌｄａｔａｆｒｏｍ９ｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｉｎＣｈｉｎａＳＨＡＯＧｕｉｌａｎ１，ＬＩＵＢｉｎｇ１，ＬＩＣｈｅｎ１，２，∗ １ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，Ｃｈｉｎａ２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｍａｒｉｎｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｉｎｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｎｄａｆｆｉｒｍｅｄ；ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒｍｅｒｅｌｙａｎｅｃｏｎｏｍｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ，ｂｕｔａｐｏｓｉｔｉｖｅｃａｒｂｏｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｅｄｏｎｆｉｓｈｅｒｙｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓａｓａｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｃａｒｂｏｎｆｒｏｍａｑｕａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓｄｕｒｉｎｇｈａｒｖｅｓｔ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄａｔａｏｆｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｏａｓｔａｌａｒｅａｓｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＦｉｓｈｅｒｙＹｅａｒｂｏｏｋ，ｗｅｓｔｕｄｉｅｄ９ｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｏｆＣｈｉｎａａｎｄｓｅｌｅｃｔｅｄｔｈｅｍａｊｏｒｓｐｅｃｉｅｓｏｆｓｈｅｌｌｆｉｓｈａｎｄａｌｇａｅｆｏｒｔｈｉｓｓｔｕｄｙ．Ｄｒｙａｎｄｗｅｔｗｅｉｇｈｔｃａｒｂｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｍａｒｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｒｅｐｏｒｔｅｄｖａｌｕｅｓｉｎｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ；ｔｈｅｎｗｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｏｓｅｖａｌｕｅｓｗｉｔｈｔｈｅｙｉｅｌｄｄａｔａｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｍａｒｉｃｕｌｔｕｒｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｐｅｃｉｅｓｉｎｔｈｅｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｏｆＣｈｉｎａ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｒｅｉｓａｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓ，ａｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｃｉｅｓ，ｗｅｍｅａｓｕｒｅｄｔｈｅａｎｎｕａｌｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｓｅａｗａｔｅｒｉｎｔｈｅｃｏａｓｔａｌａｒｅａｓｏｆＣｈｉｎａｆｒｏｍ２００８ｔｏ２０１５．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｗｅｄｉｖｉｄｅｄｔｈｅｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｉｎｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅａａｒｅａｓｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａ，ｔｈｅＹｅｌｌｏｗＳｅａ，ｔｈｅＥａｓｔＣｈｉｎａＳｅａ，ａｎｄｔｈｅＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｓｃａｌｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓ，ｗｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｃｏａｓｔａｌａｒｅａｓｉｎＣｈｉｎａｕｓｉｎｇａｎＬＭＤＩｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅａａｒｅａｓｗｅｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｓｉｎｃｅ２００８ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｃａｒｂｏｎｉｎＣｈｉｎａ′ｓｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｅｘｃｅｅｄｅｄ１．０５ｍｉｌｌｉｏｎｔｏｎｓ．Ｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙｏｆｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｏｖｅｒｔｈｅｙｅａｒｓ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ′ｓｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙｃａｎｎｏｔｂｅｎｅｇｌｅｃｔｅｄ．Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏ；ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔａｎｄｈａｄｔｈｅｂｅｓｔｃｕｌｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ４ｓｅａａｒｅａｓ，ａｎｄｔｈａｔｏｆｔｈｅＥａｓｔＣｈｉｎａＳｅａｗａｓｔｈｅｌｏｗｅｓｔ．ＴｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓａｌｏｎｇｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｎｄｔｈｅＹｅｌｌｏｗＳｅａｃｏａｓｔｗｅｒｅｓｉｍｉｌａｒ．Ｆｒｏｍｔｈｅｔｉｍｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｎｔｈｅＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａｗａｓｓｔａｂｌｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅＥａｓｔＣｈｉｎａＳｅａｈａｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｏｗｎｗａｒｄｔｒｅｎｄｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｄｕｅｔｏｉｔｓａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｂｉａｓｅｄｔｏｗａｒｄｓａｌｇａｅ．Ｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙｏｆｅａｃｈｓｅａａｒｅａｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｏｖｅｒｔｉｍｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｉｎｔｈｅＹｅｌｌｏｗＳｅａａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａｂｅｆｏｒｅ２０１２ａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｉｎｔｈｅＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａａｆｔｅｒ２０１２．Ｔｈｅｇａｐａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅａａｒｅａｓｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｅａｃｈｙｅａｒ．ＡｎＬＭＤＩｍｅｔｈｏｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｃａｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ′ｓｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｃａｌｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅａｃｈｓｅａａｒｅａｗｅｒｅａｌｗａｙｓｐｏｓｉｔｉｖｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｓｏｍｅｔｉｍｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｎｅｇａｔｉｖｅ．Ｉｎｓｏｍｅｙｅａｒｓ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｈｉｂｉｔｅｄｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｅｃｔｓｗｅｒｅｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｂｕｔｕｎｓｔａｂｌｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｂｏｖｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，Ｃｈｉｎａ′ｓｃｏａｓｔａｌｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙｓｈｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｚｅｍａｒｉｎｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｙｉｎｇｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｓｈｅｌｌｆｉｓｈｗｉｔｈｌａｒｇｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｐｏｔｅｎｔｉａｌ．ＫｅｙＷｏｒｄｓｍａｒｉｃｕｌｔｕｒｅ；ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙ；ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｍａｉｎｓｅａａｒｅａ；ＬＭＤＩ国际上对碳循环和碳平衡问题的重视起源于１９９７年在日本京都签订的京都议定书［１］。作为地球生态系统中最大的碳库，海洋生态系统每年从大气中吸收ＣＯ２占全球排放量的２０％３５％，海洋的固碳能力和效率远远大于其他生态系统，海洋碳库固定的碳是大气的５０倍，是陆地生态系统的２０倍［２］。碳汇与固碳的说法有区别也有联系。二者都是指生物通过自身生命活动降低大气中温室气体含量的机制，碳汇指“从大气中移走二氧化碳和甲烷等导致温室效应的气体、气溶胶或它们初期形式的任何过程、活动和机制”，而固碳是生物把温室气体转化为有机碳封存起来，生物固定下来的有机碳可以通过呼吸作用形成ＣＯ２返回到大气中去，因此可能对缓解温室效应并没有贡献。例如在２０世纪７０年代前，“森林生态系统是全球最大光合作用体”的观点被普遍认同，然而很多研究证明，森林生态系统因人为开垦、砍伐等破坏从碳汇转变为碳源［３⁃６］，加剧了温室效应问题。因此固碳仅仅注重将ＣＯ２固定下来的过程，但未必能够实现储碳，“净固碳量”才是研究的重点，也即需要测算的碳汇量［７］。海洋碳汇是指海洋生态系统吸收温室气体，降低大气中ＣＯ２浓度的过程和机制，主要手段分为“物理泵”和“生物泵”，“物理泵”是大气中的ＣＯ２直接通过海表面被吸收，进而输送至深海的水动力碳汇过程；“生物泵”则是通过光合作用或食物链传递有机碳，最终被人类收获利用或随生物死亡沉积［８］。 “碳汇渔业”的概念最早由唐启升院士于２０１０年提出并沿用至今，将“利用水域中动植物的碳汇功能，吸收并储存水体中的ＣＯ２，通过对水生生物产品的收获，将碳转移出水体以缓解水体酸化和气候变暖的渔业活动过程”称为“渔业碳汇”［９］。我国碳汇渔业起步较晚，为了发掘我国碳汇养殖业发展潜力，不少学者对我国海水养殖业的碳汇能力进行了详细的研究。贝藻类养殖碳汇的巨大潜力首先由中国水产科学研究院黄海水产研究所唐启升院士在２００４年实施９７３计划海洋生态系统动力学项目的过程中发现，并率领团队开创了我国海水养殖渔业固碳储碳作用研究［１０⁃１１］。权伟等（２０１４）通过研究浙江省近海贝类养殖碳汇强度，肯定了贝类渔业养殖对养殖海区２生态学报３９卷ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ和邻近海域的碳循环的重要影响［１２］，董双林等（２０１１）也提出滤食性贝类养殖是实现水产养殖产业总体走上高效低碳道路的结构性保障［１３］。郭成秀等（２０１０）对东营市生态渔业模式的贝类养殖进行了研究，计算得出东营市２００５２０１０年五年来碳汇的经济价值为３９９７．５万美元［１４］。齐占会等（２０１２）选取贝类中的牡蛎、蛤、贻贝、扇贝和藻类中的江蓠、紫菜、海带，通过查阅文献、搜集资料等确定了不同贝藻类海产品的碳汇系数，在此基础上建立了“碳汇量碳汇系数产量”之间的关系，对广东省海水养殖贝藻类的碳汇能力进行综合评估，证实贝藻养殖碳汇渔业巨大的经济价值和生态价值［１５］。纪建悦和王萍萍（２０１５）也使用相同的碳汇能力估计方法对我国海水养殖贝藻类的碳汇能力进行评测，基于贝藻类主要品种的产量和碳汇系数得到全国贝藻类的逐年碳汇量，干湿分离地比较了我国贝藻类碳汇的能力和效率，并从产量因素和结构因素的角度出发，使用修正的Ｌａｓｐｅｙｒｅｓ指数分解法分析影响我国贝藻类养殖碳汇能力的主要因素，肯定了产量因素在贝藻养殖碳汇的关键性作用［１６］。马述忠和陈颖（２０１０）将进出口贸易中的碳排放差异主要归结为三个效应技术效应、结构效应和规模效应，将贸易碳排放化为这３个效应的乘积形式，考察技术效应、结构效应和规模效应对贸易碳排放的影响，这种方法可以同样用于碳汇能力的因素分析［１７］。展望碳汇养殖业发展前景，本文尝试通过统计学和经济学方法建立海水养殖碳汇能力的测算模型，研究框架如图１。以中国渔业年鉴中沿海地区各省份的海水养殖产量为数据依据［１８］，以水产品通过渔业收获将自身所含碳量转移的过程作为测算的基本出发点，选取贝类、藻类中产量最高或碳汇能力较显著的品种，研读各类文献得到所选取海产品品种的干、湿重含碳系数，结合产量数据得到我国沿海各省份不同生物品种的海水养殖碳汇量。进一步利用９个沿海省份的海水养殖业的养殖结构和产量数据得到各省份的碳汇总量和碳汇转化比，划分沿海省份所属海域，从地区和生物品种两个角度比较我国渤海、黄海、东海、南海海域海水养殖的碳汇能力和碳汇转化比，最后从海水养殖碳汇的结构效应和规模效应的角度出发，找出影响我国沿海地区碳汇潜力的主要因素，并对我国海水养殖碳汇潜力进行综合评价。图１研究框架Ｆｉｇ．１Ｒｅｓｅａｒｃｈｆｒａｍｅｗｏｒｋ１我国沿海地区海水养殖碳汇能力测算 “碳汇渔业”要求改变海洋中生物自然吸收温室气体的情形，促进并增加其吸收温室气体的速度和数量，然后通过水产品收获过程把转换所得的碳移出水体［１９］。按品种分类，我国海水养殖主要包含鱼类、贝类、藻类、甲壳类和其他类，其中鱼类、贝类、藻类和甲壳类占我国海水养殖总量的９５％以上，但在研究渔业碳汇问３７期邵桂兰等我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应分解研究ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ题时首先应确定的问题即渔业生产是否满足温室气体的“净吸收量”为正，贝类和藻类养殖均属于此类。而鱼类和甲壳类等的生产过程须投入饵料，其碳平衡公式为Ｃ＝Ｆ＋Ｒ＋Ｕ＋Ｐ，即鱼类和甲壳类生物摄取的总碳量除了转化为生物体内用于生长的碳量外，还会通过呼吸作用和排泄消耗，剩余碳量则以粪便形式排出体外［２０⁃２１］。投入饵料这一过程向水中输入碳，水产品收获则将部分碳移出水体，向水体输入的碳量＞其移出碳量，因此海水养殖渔业碳汇主要来源于贝藻类碳汇，鱼类和甲壳类不属于碳汇渔业的探讨范畴，本文只讨论贝类碳汇和藻类碳汇。在此基础上，进一步对贝类和藻类下细分的海产品品种进行选取，在同类海产品自身固碳率差别不大的前提假设下，仍然以产量为选择标准，选择贝藻类海洋生物中养殖产量最大的品种。１．１贝藻类海产品碳汇能力测算模型碳汇养殖在我国仍属于新兴的生态渔业产业，海洋类碳汇能力测算方法尚不完善，森林碳汇起步早、发展快、成熟度高，但常用的蓄积量、生物量清单法等都针对树木碳汇量计算较为精准［２２］，海洋类碳汇需要建立适用于海洋生物的计量体系。本文采用物质量评估方法，基于海洋生物“碳汇系数产量碳汇量”之间的关系，根据物种的特异性计算不同地区海水养殖海产品的碳汇能力［９，２３⁃２５］，贝藻类海产品计算步骤如表１。表１贝藻类海产品碳汇量测算方法Ｔａｂｌｅ１Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｓｅａｐｒｏｄｕｃｔｓ类别Ｃａｔｅｇｏｒｙ碳汇量计算公式Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ贝类Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈ贝类碳汇量＝贝壳碳汇量＋软体组织碳汇量贝壳碳汇量＝贝类产量干重比贝壳比重贝壳碳汇系数软体组织碳汇量＝贝类产量干重比软体组织比重软体组织碳汇系数藻类Ａｌｇａｅ藻类碳汇量＝藻类产量干重比藻类碳汇系数需要说明的是，表１中的碳汇系数指的是生物碳汇量占该生物总重的比例，有干重与湿重之分。翻阅参考文献，本文的贝类和藻类的碳汇系数是干重碳汇系数，依据贝藻类海洋生物固碳量研究资料，整理张继红、唐启升、卢振彬、柯爱英等的文献得到各类海产品碳汇能力测算参数如表２、表３［９，２３⁃２５］。表２藻类主要海产品碳汇测算参数Ｔａｂｌｅ２Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｆｉｓｈ，ａｌｇａｅａｎｄｃｒｕｓｔａｃｅａｎ类别Ｃａｔｅｇｏｒｙ品种Ｓｐｅｃｉｅｓ碳汇系数／％（干重）Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ／％（ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ）藻类［９，２３］Ａｌｇａｅ海带３１．２０裙带菜２６．４０紫菜２７．３９（藻类干重比为２０％）江蓠２０．６０石花菜３０．７０表３贝类海产品碳汇测算参数Ｔａｂｌｅ３Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｓｈｅｌｌｆｉｓｈ类别Ｃａｔｅｇｏｒｙ品种Ｓｐｅｃｉｅｓ干重比Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ／％质量比重Ｑｕａｌｉｔｙｗｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ／％碳汇系数／％（干重）Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ／％（ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ）软体组织Ｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅ贝壳Ｓｈｅｌｌ软体组织Ｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅ贝壳Ｓｈｅｌｌ贝类［２３⁃２５］牡蛎６５．１０６．１４９３．８６４５．８９１２．６８Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈ贻贝７５．２８８．４７９１．５３４４．４０１１．７６扇贝６３．８９１４．３５８５．６５４３．９０１１．４０蛤５２．５５１．９８９８．０２４４．９０１１．５２蛏７０．４８３．２６９６．７４４４．９９１３．２４４生态学报３９卷ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ１．２我国沿海地区各类海产品碳汇量测算碳汇转化比是衡量某地区碳汇能力的重要依据，本文的海水养殖碳汇转化比定义为该地区海水养殖产量转化为碳汇的能力，即海水养殖碳汇量与总产量的比值。某地区的碳汇转化比是该地区海水养殖业碳汇技术和养殖结构的综合体现。海水养殖过程中，分离碳、固碳、回收碳的手段越丰富、技术越发达，则流失的碳越少、碳汇转化比和能力越高。例如广东省阳江市海洋生物固碳养殖场通过优化养殖立体空间、分层养殖的手段，表层为生态浮床原位修复，中层进行鱼虾水产品养殖，底层养殖贝藻类，不仅节省养殖空间，还能提升水产品质量产量，具有节水、节能、低碳、环保多样性功能。结构效应是指各沿海省份的海水养殖产业所偏向的生物类别不同，碳汇渔业养殖的贝类生物和藻类生物比例有所差异，而不同类海产品的碳汇转化比一般也有明显差距，不同的养殖结构也会很大程度上影响该地区的碳汇转化比。根据贝藻类海产品碳汇能力测算方法和２００８２０１５年中国渔业统计年鉴的分地区海水养殖数据，可以计算得到我国沿海省份逐年海水养殖海产品碳汇总量如表４，由于篇幅有限，本文仅隔年列出２００８２０１５年沿海各省份的碳汇能力测算结果。表４２００８２０１５年沿海各省份海水养殖碳汇能力测算数据Ｔａｂｌｅ４Ｆｏｒｅｃａｓｔｄａｔａｏｎｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｅａｗａｔｅｒｉｎｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｆｒｏｍ２００８ｔｏ２０１５城市Ｃｉｔｙ年份Ｙｅａｒ地区碳汇总量Ｒｅｇｉｏｎａｌｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｕｍｍａｒｙ／ｔ贝类碳汇Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ藻类碳汇Ａｌｇａｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ地区碳汇效率Ｒｅｇｉｏｎａｌｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ／％全国Ｎａｔｉｏｎａｌ２００８１０５６９７３９８００２１７６９５２９．２１７６河北２５２４８２５２４８０９．７２１６辽宁１６６５０７１５２８２８１３６７９９．１５６６江苏５６１７７５４７７４１４０３９．５４２６浙江６６７２５６４８９７１８２８９．５２５６福建２２７５５５１９９２４６２８３１０８．８９０９山东２９４９８５２６７０９０２７８９５９．０７６９广东１５８９９４１５６２００２７９４９．５９４９广西５８１９１５８１９１０９．７２１６海南２５９０１５４７１０４２７．４６４９全国Ｎａｔｉｏｎａｌ２０１０１１６２９４９１０７７３７５８５５７４９．２１２５河北２８３１６２８３０２１４９．７１８０辽宁１８８２３５１７３５３０１４７０５９．１８２８江苏６１８１３６０２４１１５７２９．５３９４浙江６６６５１６４３００２３５２９．４７０６福建２４４３２１２１１１０８３３２１３８．８２１０山东３３０４３６３０１１１６２９３２１９．１１４２广东１７５１０３１７１７０８３３９４９．５８２１广西６５０６６６５０６６０９．７２１６海南３００７２００５１００２７．７７５１全国Ｎａｔｉｏｎａｌ２０１２１２７２７６７１１７４７９２９７９７５９．１９０３河北３３２２０３３２２００９．７２１６辽宁２２２１９３２０４１１７１８０７６９．１６１８江苏６９８６３６８５９０１２７２９．５９０４浙江６８９２９６６３２７２６０２９．４５３６福建２５８０４９２１８６９３３９３５６８．７２２５山东３６１７９３３３０３４５３１４４８９．１２５８广东１８５２２２１８１１２１４１０１９．５６２６广西７００４６７００４６０９．７２１６海南３４５２２３３２１１２０７．８１６６５７期邵桂兰等我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应分解研究ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ续表城市Ｃｉｔｙ年份Ｙｅａｒ地区碳汇总量Ｒｅｇｉｏｎａｌｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｕｍｍａｒｙ／ｔ贝类碳汇Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ藻类碳汇Ａｌｇａｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ地区碳汇效率Ｒｅｇｉｏｎａｌｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ／％全国Ｎａｔｉｏｎａｌ２０１４１３９１１８７１２７９８９３１１１２９４９．１７０６河北４３６２７４３６２７０９．７２１６辽宁２４５７３４２２６２２８１９５０６９．１７４６江苏６９４８４６７９８３１５００９．５６６５浙江７２５０７６９９７８２５２９９．４７３４福建２８８９６４２４３８１９４５１４５８．７００７山东３９６２１６３５９４１９３６７９８９．０８７７广东１９２８７６１８８７２１４１５６９．５６６８广西７７２４３７７２４３０９．７２１６海南４５３７２８７７１６６０７．６２５９需要说明的是，以上数据均不包括台湾省和港澳地区。上海市和天津市虽然在我国渔业统计年鉴的沿海省市中，但贝藻类海水养殖产量统计数据为０，直辖市养殖规模很小，与省份比较得到的结论可能有较大误差，因此在本文的研究中将上海市和天津市剔除，仅保留省份数据。将表２、表３的碳汇系数和表４的碳汇能力数据联系起来，可以得出一些有用的结论。 ①从海水养殖品种的碳汇转化效率来看，贝、藻类海水养殖海产品之间有较为显著的差别，但同类不同品种之间差别不大。将所有品种的碳汇参数核算为湿重碳汇系数后，贝、藻类生物碳汇转化平均效率为９．７２％和５．５５％。造成海水养殖种类碳汇转化效率差距的原因有很多，最主要和直接的原因是贝藻类海洋生物结构不同。藻类属于水生植物，藻类含水率远远大于贝类，即干重比很低，因此含碳率也较低；贝类属软体动物门，虽然软体组织含水率也较高，但一般占不到贝类生物总重量比的１０％，贝壳部分的干重比高、总重量比大、含碳率高导致贝类生物的碳汇转化效率显著高于藻类［２６⁃２８］。 ②从海水养殖品种的碳汇总量来看，贝类养殖的碳汇总量比藻类碳汇大一个数量级，全国总计贝类年碳汇量达到１３０万吨以上，对我国碳汇养殖业贡献最大；根据品种碳汇转化效率的分析，贝类碳汇转化效率显著高于藻类。贝类的巨大海水养殖量和高碳汇转化比直接导致贝类养殖业成为我国海水养殖业碳汇能力最强、潜力最大的产业。 ③从不同地区的碳汇转化比来看，我国海水养殖业平均碳汇转化比在９．２％左右，不同地区的碳汇转化比一般分布于９％１０％之间。平均来看，全国海水养殖藻类碳汇量占海水养殖碳汇总量的１０％以下，但碳汇转化比最低的海南省藻类碳汇量占全省海水养殖碳汇量的３７％，广西省和河北省碳汇转化比最高，均达到９．７２１６％，原因是二者藻类海水养殖规模极小，藻类产量统计为０，所有碳汇均来自于贝类。显然选择养殖碳汇转化比高的贝类能够有效提升地区的碳汇转化比，而养殖结构偏向于藻类则会降低碳汇转化比。 ④不同地区的碳汇总量是地区海水养殖碳汇能力的主要评价标准。２０１５年我国海水养殖碳汇总量达到１４３万吨以上，其中山东、福建、广东、辽宁的海水养殖业年碳汇量达到２０万吨以上，是我国海水养殖碳汇能力贡献最大的四个沿海省份。２我国主要海域海水养殖碳汇能力区域差异和影响因素分析要对我国主要海域海水养殖碳汇能力的区域差异进行分析，先以年为单位，通过箱形图如图２观察沿海省份碳汇养殖业碳汇量的时间变化趋势和同年内地域差异，可以同时得到碳汇量时空两方面信息。在时间角度，我国沿海各省份年均碳汇量逐年递增，且增长速度稳定没有陡增陡减，但碳汇能力不同的省份增长速度也不同。箱形图的上边缘和上四分位点表示碳汇量较高的省份，其增长速度较快，而图中的下边缘和下四分位点代表的碳汇量越低的省份增长速度则越缓慢。从空间角度，碳汇量最低的省份和最高的省份相差一个数量６生态学报３９卷ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ图２我国沿海省份２００８２０１５年碳汇量箱形图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｂｏｘ⁃ｐｌｏｔｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｆｏｒｃｏａｓｔａｌｐｒｏｖｉｎｃｅｓｉｎＣｈｉｎａ级，箱形图的上下边缘距离越来越大。如上所述，碳汇能力不同的地区增长速度也不同，差距逐年增大。２．１我国主要海域海水养殖碳汇能力差异分析我国地处太平洋西岸，海岸线长达３．２万ｋｍ，居世界第四，自北向南毗邻渤海、黄海、东海、南海［２９］。为了将所研究的９个沿海省份按照具有海水养殖业特征的方法划分为几个区域，以不同省份毗邻的主要海域为划分依据，将我国９个主要沿海省份划分为渤海、黄海、东海、南海四类。需要说明的是，其中辽宁、山东都同时和渤海、黄海相邻，根据２０１６山东渔业统计年鉴海水养殖水产品产量显示，山东海水养殖主要贡献城市为青岛、烟台、日照、威海，其中青岛、日照、威海位于黄海沿岸，海水养殖总产量占全省５５％以上，而辽宁省海水养殖主要贡献城市葫芦岛和大连位于渤海湾附近，与渤海相邻，因此辽宁和山东海水养殖依赖的主要海域分别是渤海和黄海，分属渤海、黄海两个海域。根据我国主要海域划分沿海省份后，将各沿海省份海水养殖能力测算结果计入所属海域［３０］，海水养殖碳汇能力的区域差异分析则会转化为我国主要海域海水养殖的碳汇能力差异分析问题，因篇幅有限表５仅隔年列出我国２００８２０１５年主要海域海水养殖的碳汇能力测算结果，我国主要海域海水养殖业碳汇总量和碳汇转化比的时间变化趋势由图３和图４显示。表５２００８２０１５年主要海域海水养殖业碳汇数据Ｔａｂｌｅ５Ｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎｄａｔａｆｏｒｍａｒｉｃｕｌｔｕｒｅｏｆｍａｉｎｓｅａａｒｅａｓｆｒｏｍ２００８ｔｏ２０１５主要海域Ｓｅａａｒｅａ渤海Ｂｏｈａｉ黄海ＹｅｌｌｏｗＳｅａ东海ＥａｓｔＣｈｉｎａＳｅａ南海ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａ所属省份Ｐｒｏｖｉｎｃｅ辽宁、河北山东、江苏浙江、福建广东、广西、海南年份Ｙｅａｒ２００８海水养殖产量Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ／ｔ２０７８１４８３８３８５２９３２５９９１１２２９０３３５碳汇总量Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｕｍｍａｒｙ／ｔ１９１７５５３５１１６２２９４２８１２１９７７５贝类碳汇量Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ１７８０７６３２１８６４２６４１４３２１５９３８藻类碳汇量Ａｌｇａｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ１３６７９２９２９８３０１３８３８３７碳汇转化比Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏ／％９．２２７２９．１４８４９．０２７３９．５９５８年份Ｙｅａｒ２０１０海水养殖产量Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ／ｔ２３４１２３７４２７３４９２３４７３５３８２５３５３７６碳汇总量Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｕｍｍａｒｙ／ｔ２１６５５１３９２２５０３１０９７３２４３１７６贝类碳汇量Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ２０１８３１３６１３５７２７５４０７２３８７８０藻类碳汇量Ａｌｇａｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ１４７１９３０８９３３５５６５４３９７碳汇转化比Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏ／％９．２４９４９．１７８７８．９５２６９．５９１３年份Ｙｅａｒ２０１２海水养殖产量Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ／ｔ２７６６９２４４６９２９５６３６８７５５９２７０１６３８碳汇总量Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｕｍｍａｒｙ／ｔ２５５４１３４３１６５６３２６９７８２５８７２０贝类碳汇量Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ２３７３３７３９８９３５２８５０２０２５３４９９藻类碳汇量Ａｌｇａｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ１８０７６３２７２０４１９５８５２２１碳汇转化比Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏ／％９．２３０９９．１９７９８．８６７１９．５７６４年份Ｙｅａｒ２０１４海水养殖产量Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ／ｔ３１２７１７３５０８６２３７４０８６５２４２８７０１５３碳汇总量Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｕｍｍａｒｙ／ｔ２８９３６１４６５７００３６１４７１２７４６５６贝类碳汇量Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ２６９８５５４２７４０２３１３７９７２６８８４０藻类碳汇量Ａｌｇａｅｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ／ｔ１９５０６３８２９８４７６７４５８１６碳汇转化比Ｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏ／％９．２５３１９．１５６１８．８４５４９．５６９４７７期邵桂兰等我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应分解研究ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ图３２００８２０１５年我国主要海域海水养殖业碳汇总量Ｆｉｇ．３ＴｈｅｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｉｎｍａｒｉｃｕｌｔｕｒｅｏｆｍａｉｎｓｅａａｒｅａｓｉｎＣｈｉｎａｆｒｏｍ２００８ｔｏ２０１５图４２００８２０１５年我国主要海域海水养殖业碳汇转化比Ｆｉｇ．４ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｋｓｉｎｍａｒｉｃｕｌｔｕｒｅｏｆｍａｉｎｓｅａａｒｅａｓｉｎＣｈｉｎａｆｒｏｍ２００８ｔｏ２０１５由表５、图３和图４可以得到我国主要海域海水养殖碳汇功能的时空分异规律［３１］。 ①表５中的数据在历年数据中具有代表性，四个海域海水养殖业碳汇总量为黄海＞东海＞渤海、南海，碳汇转化比为南海＞渤海＞黄海＞东海。黄海的贝类碳汇量显著大于其他海域［３２］，而贝类碳汇量的排序几乎可