全球养殖牡蛎碳汇能力评估

吴海玲，吴旗韬，廖开怀，李苑君，童珺玥

（1.广东工业大学，广东 广州 510090；2.广东省科学院广州地理研究所，广东 广州 510070）

随着全球气候变暖，对生态环境、经济发展、人类生存带来的挑战日益凸显，节能减排、发展低碳经济，成为全球可持续发展的重点方向。全球100多个国家及地区，已经明确提出了碳中和的目标，实现碳中和已成为全球共识[1]。我国在第七十五届联合国大会上宣布“双碳”目标，制定了低碳发展战略和工作方案。自然碳汇是实现碳中和目标的重要途径[2]。蓝碳是海洋生态系统，通过一系列的海洋活动，固定、储存而形成的碳汇[3]，蓝碳占全球自然生态系统通过光合作用捕获和储存的碳的55%[4]，在实现碳中和过程中起关键作用。

渔业碳汇是蓝碳的重要组成部分。渔业碳汇的概念首次由唐启升院士提出，其原理是通过渔业生产活动，促进水生生物吸收水体中的二氧化碳[5]。发展渔业碳汇，不仅可以保护海水养殖环境，而且在减缓气候变化造成的影响等方面，发挥重要作用[6]。近年来，渔业碳汇逐步成为学术界研究的热点，研究领域有鱼类[7-8]、贝藻类[9-10]、海洋牧场[11]等。研究表明，贝藻类作为渔业碳汇的主要组成部分[12]，是渔业碳汇的研究重点。其相关研究集中在三方面：一是从生态系统的角度，开展海水养殖贝、藻类固碳能力评估；贝类由于贝壳干质量比大，且贝壳的主要成分是碳酸钙，其形成需要吸收海水中溶解的二氧化碳，故含碳量高[13]，贝、藻类养殖具有较高的固碳能力，对抵消碳排放具有重要贡献[14-15]，贝类已成为我国海水养殖业碳汇能力最强、潜力最大的产业[13]，其中牡蛎是贝类碳汇的主要来源[16]。二是关注贝藻类碳汇核算方法，目前应用最广泛的是“可移出碳”模型和物质量评估法。“可移出碳”模型根据贝藻养殖产量、体内的含碳量等构成，建立测量模型，不少学者将贝藻类释放的颗粒有机碳（POC）、溶解有机碳（DOC）形成的碳汇，纳入模型中，使测算结果更加精确[16-17]。但目前学者对POC 和DOC 经验系数测定的结果相差较大，无法确定出一个较为准确的经验系数[18]，影响了该模型的应用。物质量评估法，是根据不同海洋生物类的产量、碳汇系数，分别计算碳汇量，并相加，计算出不同地区的渔业碳汇[19]，该方法精确性较高，可操作性强[18]，得到广泛应用。三是从研究的尺度来看，现有渔业碳汇的研究尺度，主要集中在各省、市级之间多年份的动态变化，例如对福建[20]、江苏[21]、辽宁[22]等省的研究，研究全球范围内的较少。而渔业碳汇作为实现碳中和的一个重要手段，研究全球尺度多年份的渔业碳汇能力动态变化，十分重要。

现以渔业碳汇中固碳能力高的牡蛎为研究对象，根据2001—2020 年联合国粮食及农业组织的渔业和水产养殖数据，研究牡蛎在世界主要洲和国家的分布，并测算全球主要国家的牡蛎碳汇量，分析其碳汇能力、空间分布以及变化。

1 材料与方法

1.1 数据来源

全球主要国家牡蛎的碳汇量数据，来源于联合国粮食及农业组织的渔业和水产养殖数据库，数据库包含全球各个国家水产养殖产量，其中牡蛎种类有奥林匹亚牡蛎（Ostrea conchaphila）、美洲牡蛎（Crassostrea virginica）、僧帽牡蛎（Saccostrea cuccullata）、巨蛎（Crassostrea madrasensis）、悉尼岩牡蛎（Saccostrea glomerata）、易迁巨牡蛎（Crassostrea iredalei）、智利牡蛎（Ostrea chilensis）、欧洲扁牡蛎（European flat oyster）、太平洋牡蛎（Magallana gigas）、红树牡蛎（Crassostrea rhizophorae）、西非牡蛎（Crassostrea tulipa）等全球主要养殖品种。根据牡蛎产量分析2001—2020 年牡蛎碳汇量在世界主要洲和国家的分布以及比例的变化。

1.2 贝类海产品碳汇能力评估方法

1.2.1 物质量评估方法

采用物质量评估法，计算海产品碳汇能力测算。贝类海产品通过在海洋里的生产活动，吸收水体中的二氧化碳（CO2），最后贝类软组织和贝壳，将吸收的CO2移除海洋，实现碳汇。贝类碳汇量测算，参考文献[19，21-22]的研究方法。海水养殖贝类的碳汇计算公式如下：

式中：CB——海水养殖牡蛎的全部固碳量，kg；

Cs——贝壳固碳量，kg；

Cst——软体组织固碳量，kg；

Qti——各国海水养殖牡蛎产量，kg；

Rs和Rst——贝壳和软体组织干质量占比，%；

ωs和ωst——贝壳和软体组织碳含量占比，%；

n——牡蛎品种数量，个。

牡蛎碳汇能力测算参数见表1。

表1 牡蛎碳汇测算参数 %

1.2.2 价值量评估方法

根据《联合国气候变化框架公约的京都议定书》，预计工业化国家减排CO2的费用为150～600 美元/t，进行牡蛎的价值量计算。

2 结果与分析

2.1 全球海水养殖牡蛎产量

2001—2020 年全球海水养殖牡蛎的产量整体呈现上升趋势，年均产量为473.43 万t。虽然在2008 年有所下降，降低了5.89%，但养殖产量总体波动不大。从2011 开始，全球牡蛎产量极速上升，处于迅速发展阶段。其中2016 年增长速度最快，为6.10%。2001 年牡蛎产量最低，为378.50 万t，2020 年牡蛎产量达到峰值，为625.45 万t，见图1。

图1 全球2001—2020 年海水养殖牡蛎总产量

2.2 主要国家海水养殖牡蛎状况

我国海水养殖牡蛎产量处于稳定上升趋势，年均海水养殖牡蛎产量为395.95 万t。2001 年牡蛎产量最低，为308.39 万t；在2008 年有下降趋势，下降了4.19%；2013 年增长速度最快，为6.68%；2020 年达到峰值，为544.44 万t。我国海水养殖牡蛎产量，在全球范围内占主要比例，虽然近20 年的占比有波动，但是整体还是上升的趋势，占比在79%以上。其中2004 年占比最低，为79.77%，2020 年占比最高，达到87.05%。近20 年，我国海水养殖牡蛎产量占全球比例提高超7 个百分点，见图2。

图2 我国2001—2020 年海水养殖牡蛎总产量

我国是全球最早进行海水养殖的国家之一，已有约2 000 年的历史，在海水养殖渔业方面，处于全球领先地位，这也与我国地理位置和自然资源有关，我国地处太平洋西岸，海岸线长达3.2 万km，居世界第四，海域面积广阔，气候条件适宜，海洋生态系统类型丰富，拥有众多适宜牡蛎生长的自然条件[24]。

韩国位于朝鲜半岛南部，拥有多个海湾和岛屿，渔业资源非常丰富。牡蛎养殖始于20 世纪，一直是韩国重要的养殖对象[25]。日本位于太平洋和日本海之间，渔业资源丰富，水产养殖业自第二次世界大战后迅速发展，主要为海水养殖，牡蛎占养殖总量的17%。美国海洋渔业资源主要分布在西岸和东岸的海岸线，包括太平洋、大西洋和墨西哥湾等海域，沿海各洲都开展贝类养殖。法国拥有丰富的海洋和淡水渔业资源，涵盖了北大西洋海域和地中海海域，法国是欧洲贝类产量的第一大生产国，贝类的海产品主要是牡蛎。菲律宾水产养殖历史悠久并涉及许多种类和养殖方式，海藻占水产养殖产量的主要比例（66.9%），牡蛎占0.94%。泰国的淡水水产养殖已经发展了很长的时间，但是海水水产养殖发展时间较短，虾类是海水产养殖的主要品种，贝类养殖主要是翡翠股贻贝（Perna viridis）,占76%。加拿大主要以海水养殖为主，养殖牡蛎开始于20世纪50 年代，发展较晚，其中大西洋鲑（Salmo salar）和紫贻贝（Mytitus edulis），是海水养殖的主要品种，占总产量的95%。

2.3 全球牡蛎碳汇物质量评估及其变化

根据物质量评估法，计算2001—2020 年全球牡蛎碳汇总量，见图3。由图3 可见，全球牡蛎碳汇在2020 年达到峰值，为49.54 万t，其中2008 年下降最快，降低了5.89%，2016 年上升速度最快，上升了6.10%。2001—2020 年海水养殖牡蛎的碳汇总量整体上呈上升趋势，变化较小，平均碳汇量为37.50 万t。

图3 全球2001—2020 年海水养殖牡蛎碳汇总量

2.4 全球牡蛎碳汇价值量评估

由数据计算可知，全球近20 年来牡蛎碳汇量为749.98 万t，相当于2 749.93 万t CO2，按照我国森林1 hm2吸收150.47 t CO2的量[26]，全球近20 年来，牡蛎碳汇量相当于植树造林182 756 hm2。根据《联合国气候变化框架公约的京都议定书》，预计工业化国家减排CO2的费用为150～600 美元/t，折合人民币为1 036.8～4 147.2 元/t（1 美元=6.912 元人民币），每年全球牡蛎碳汇量折算为3.89 亿～15.55 亿元，近20 年全球牡蛎碳汇量折算为77.76 亿～311.03 亿元，具有重要的经济价值。

2.5 牡蛎碳汇量空间分布

2.5.1 海水养殖牡蛎碳汇量洲际分布

根据联合国粮食及农业组织的渔业和水产养殖数据和计算结果，全球海水养殖牡蛎碳汇量从大到小排序为：亚洲、北美洲、欧洲、大洋洲、南美洲、非洲。亚洲以702.57 万t 碳汇量排名第一，占全球牡蛎碳汇量比为94.22%。其次是北美洲22.74 万t、欧洲17.63 万t、大洋洲2.20 万t，分别占比3.03%、2.35%、0.30%。南美洲和非洲海水养殖牡蛎碳汇量较低，占比分别只有0.08%、0.02%。亚洲周围有太平洋、印度洋等广阔海域资源，渔业资源丰富，中国、日本、韩国等都是主要的沿海国家，因此亚洲的牡蛎的产量明显大于其他洲，见表2。

2.5.2 海水养殖牡蛎碳汇量在主要国家的分布

渔业碳汇具有巨大的固碳潜力，利用渔业碳汇，可以节省大量减排成本。表3 列出了近20 年牡蛎碳汇量排名前10 的国家以及占全球牡蛎碳汇量的比例，其中中国以627.24 万t 居于首位，占比83.63%，是全球牡蛎碳汇量贡献最大的国家；其次是韩国42.11 万t、日本30.21 万t、美国20.23 万t，分别占比5.62%、4.03%、2.70%。由表3 可见，中国牡蛎碳汇量居遥遥领先的地位，其他国家牡蛎碳汇量较低，这并不说明其他国家不重视海水养殖，可能与纳入统计的数量，以及各国的养殖结构、饮食传统、养殖历史和渔业资源有关。

表3 2001—2020 年海水养殖牡蛎碳汇量前10 的国家

3 结论

海洋作为自然界最大的碳库，其碳汇能力在应对气候变化中具有重要作用。选取碳汇能力高的品种牡蛎作为研究对象，利用物质量评估法，估算出全球不同国家的碳汇量和演变趋势。结果表明，2001—2020 年，我国海水养殖牡蛎产量整体呈上升的趋势；从2011 年开始，全球牡蛎产量极速上升，处于迅速发展的阶段，平均产量在473.43 万t，近20 年的牡蛎碳汇量，相当于2 749.93 万t CO2，相当于植树造林182 756 hm2。近20 年全球牡蛎碳汇量折算为77.76～311.03 亿元，具有巨大的碳汇价值量。全球主要海水养殖牡蛎碳汇量的国家有中国、韩国、日本、美国等，其中中国以627.24 万t 居于首位，其次是韩国、日本、美国等国家。亚洲是牡蛎碳汇量贡献最大的洲，占碳汇总量的94.22%，其次是北美洲和欧洲，两者差别不大，最低的是非洲。

4 结语

海水养殖渔业有巨大的碳汇潜力，全球各国需持续提升渔业养殖发展规模和水平，但也要注重优化海水养殖结构，养殖含碳率高的品种，可提升海水养殖的碳汇能力，发展可持续的水产养殖模式，推动渔业碳汇发展。牡蛎作为贝类碳汇的主要来源，对牡蛎碳汇的核算，有利于推进渔业碳汇交易，完善蓝碳交易机制，加快蓝碳支撑，实现碳中和的目标。