河北省海水贝藻养殖碳汇强度评估与脱钩分析

摘要：为确定河北省海水养殖贝类、藻类的固碳能力，根据河北省近8年的养殖产量，参考有关贝藻含碳率，测算出养殖贝类、藻类的总固碳量;并利用Tapio脱钩模型分析了海水贝藻养殖固碳与海水贝藻养殖经济的关系。结果表明：2012—2019年河北省贝藻总固碳量为334 448.47 t，相当于减排二氧化碳1 226 311.07 t，创造经济价值约为0.62亿元;2012—2019年河北省海水贝藻养殖碳汇与海水贝藻养殖经济脱钩关系呈现弱脱钩、扩张连接、强脱钩、弱负脱钩和扩张负脱钩等5种类型。根据上述数据表明，河北省海洋碳汇作用巨大，今后应大力合理发展碳汇渔业产业。

关键词：河北省;贝藻养殖;养殖碳汇;脱钩分析

中图分类号：F127;P745;X322

据研究显示，2000—2019年长寿命温室气体造成总辐射增高，因此减排和控制温室气体排放成为各国抑制碳增长的主要手段[1]。2020年9月，习近平总书记在第七十五届联大郑重宣布中国努力争取2060年前实现碳中和[2]。作为全球生态系统的重要组成部分，占地球表面积71%的海洋，可捕获地球上一半以上的生物碳或绿色碳[3]，由此说明海洋养殖业碳汇潜力巨大，可为碳中和提供有力支持。

在海水养殖中，贝藻养殖对海洋碳汇具有重要意义。滤食性贝类通过滤食去除海水中大量的颗粒有机碳，舐食性贝类通过摄食消化大型藻类中的碳，并通过吸收形成碳酸钙贝壳，从而埋藏大量的碳，将有机碳从低营养级传递至高营养级;贝壳在发育过程中不断吸收水中的碳酸盐和碳酸氢盐，提升了CO2在海水中的溶解速率。海藻通过光合作用吸收无机碳和大气中的CO2，并通过一系列生物和化学转化生成有机质和氧气，存储于沉积物中。近年来，国内对碳汇渔业进行了大量研究。Tang等[4]根据1999—2008年我国海水养殖贝藻类的总产量估算出浅海贝藻类养殖可移出碳约为1.2×106 t。随着碳交易的完善，碳汇渔业在体现生态价值的同时，也具有经济价值。李昂等[5]在2010年测算出河北省海水养殖贝类与藻类可实现碳汇作用约2.75×104 t，相当于减排二氧化碳1.01×105 t，折合人民币6 038万元。

脱钩模型是针对经济增长与二氧化碳排放之间不断衰减直至终止的理想关系的分析模型，即在经济发展的同时，不断减弱能源的消耗。碳排放的经济增长弹性就是碳排放脱钩情况，因此弹性成为衡量各地区低碳状况的主要工具[6]。邵桂兰等[7]和曹俐等[8]分别利用脱钩模型对沿海省市和三大沿海地区海水养殖净碳汇与海水养殖经济进行了测算。

本文对河北省贝藻养殖产量的碳汇强度进行评估并利用Tapio理论进行脱钩分析，为更好地完成节能减排目标，为河北省海洋碳汇渔业的可持续发展提供参考。

1材料与方法

1.1数据来源

2012—2019年河北省海水养殖贝类和藻类养殖规模和产量来源于2013—2020年《中国渔业年鉴》[9]。

贝类含碳率参照柯爱英等[10]、纪建悦等[11]、张先基[12]、侯仕营等[13]的研究，具体数据参见表1。

海带含碳率参考张先基[12]的研究取值31.20%。

1.2碳汇与价值评估方法

贝类固碳量=软体部固碳量+贝壳固碳量;

软体部固碳量=贝类产量×干湿比×软体部干重占比×软体部含碳率;

贝壳固碳量=贝类产量×干湿比×贝壳干重占比×贝壳含碳率;

藻类固碳量=藻类产量×藻类含碳率;

贝藻固碳强度=贝类固碳量+藻类固碳量。

价值评估公式如下：

碳汇价值量（Vc）=碳汇能力（Ct）×单位碳减排经济成本（Cc）[5]。

河北省单位碳减排经济成本按照刘书玲[14]的研究，按184.94元/t进行计算（以河北省GDP增长率6.5%为标准）。

1.3海水养殖碳排放与净碳汇核算

本文采用张祝利等[15]作业渔船碳排放方法，采用美国橡树岭国家实验室化石燃料计算方法提出的燃料二氧化碳计算方法，计算公式如下：

Q=P×h×k×n×β，

式中：Q为渔船碳排放量，t;P为作业渔船耗油量，t;h为燃油折算标准煤体数，取1.457 1;k为有效氧化分数，取0.982;n为每吨标准煤含量0732 57;β为燃油排放CO2与燃煤排放CO2的比值，取0.813。

QCO2=Q×μ，

式中：QCO2为渔船作业产生的CO2的含量，t;μ为CO2换算的系数，取值3.67。

S=C-Q，

式中：S为贝藻养殖净碳汇量，t;C为贝藻碳汇量，t。

此外，作业渔船耗油量根据不同网具其耗油量有所差异，本文通过《国内机动渔船油价补助用油量测算参考标准》[16]和《中国渔业年鉴》[9]来确定作业渔船的耗油量。不同网具作业渔船燃油消耗系数见表2。

1.4Tapio脱钩分析

若碳汇增速为负或者小于经济增速，即视为脱钩[8]。以0.8和1.2作为依据，可分为负脱钩、脱钩和连接三种情况。再根据数值的变化具体细分为8个类型，具体类型见表3。脱钩模型对海水养殖碳汇与脱钩关系计算公式如下：

式中：e为脱钩弹性;St、Gt分别为t期海水养殖净碳汇量和海水养殖经济产值;ΔS/S、ΔG/G分别表示海水养殖碳汇和海水养殖业产值的年增长率。

2.1养殖产量

由表4可知2012—2019年河北省贝藻养殖总产量为3 375 205 t，年均421 900.63 t，其中贝类养殖3 373 214 t、藻类养殖1 991 t。贝类养殖主要以扇贝、蛤和蚶为主，三种经济贝类占贝类养殖总量的99.40%。由于环境和技术等原因，海藻养殖规模小，主要为海带。根据图1显示贝藻养殖产量从2012年至2017年呈波动上升趋势，而2017年以后则逐渐下降。

2.2贝藻碳汇量与价值量评估

经计算，2012—2019年养殖贝藻总固碳量为334 448.47 t，年均41 806.06 t。年际变化上，2017年贝藻固碳量最高，是2012年的1.41倍。种类变化上，贝类固碳量最高为333 827.28 t，占贝藻养殖总固碳量的99.81%，藻类（海带）固碳621.19 t，仅占总量的0.19%。根据表5可知，贝类中固碳量最多的贝类是扇贝，最少的是蛏。

2012—2019年河北省贝藻养殖固碳总量为334 448.47 t，相当于减排二氧化碳1 226 311.07 t，创造经济价值约为0.62亿元。其中贝类固碳333 827.28 t，相当于减排二氧化碳1 224 033.37 t;藻类（海带）固碳621.19 t，相当于减排二氧化碳2 277.70 t。

2.3海水贝藻养殖碳汇与Tapio脱钩分析

根据Tapio脱钩模型分析可知河北省2012—2019年海水贝藻养殖碳汇与海水贝藻养殖经济脱钩关系呈现5种类型，即弱脱钩、扩张连接、强脱钩、弱负脱钩和扩张负脱钩。2012—2019年海水养殖贝藻净碳汇量和海水养殖经济脱钩关系见表6。

2013年、2014年和2018年为弱脱钩状态，表明海水贝藻养殖固碳量与贝藻养殖产值均有所增加，但海水贝藻养殖固碳量的增长速度低于贝藻养殖产值增长速度，二者均呈正向趋势。

2015年为扩张连接状态，表明海水贝藻养殖固碳量与贝藻养殖产值同步增长，养殖效益和环境效益相一致，是海水贝藻养殖业的最佳状态。

2016年为强脱钩状态，表明海水贝藻养殖固碳量降低，但贝藻养殖产值增加，抑制贝藻发挥固碳的能力。

2017年为弱负脱钩状态，表明海水贝藻养殖固碳量与贝藻养殖产值均呈现降低的趋势，但贝藻养殖产值低于海水贝藻养殖固碳量发展速度，二者均呈负向趋势。

2019年为扩张负脱钩状态，表明海水贝藻养殖固碳量增长速度高于贝藻养殖产值的增长速度，碳吸收能力的提高却没有带动经济效益的增加。

3讨论

3.1河北省贝藻养殖现状

河北省贝类养殖产量在2012年至2017年呈波动上升趋势，而2017年以后则逐渐下降。贝类养殖波动受贝类养殖面积、贝类育苗数量和灾害等因素影响。这一过程中养殖面积2012年下降，2015年恢复至较高水平，贝类苗种也在同期呈波动增长，在自然灾害减少的同时，贝类养殖技术的进步与推广有利于贝类养殖产量的提升。而2017年以后养殖产量又有所回落，其原因是养殖面积的减少，加之台风等自然灾害、水质污染和病害等发生，导致贝类养殖产量有一定变化。

河北省以扇贝、蛤和蚶为主的贝类养殖产业发展良好。特别是扇贝，据报道，2016年河北扇贝产量为20 059.93 t，同比增长29.9%[17]。但牡蛎和蛏养殖产业发展相对较缓。牡蛎不仅具有丰富的营养元素，同时它还具有净化水质和固碳等改善海洋生境的作用。公丕海等[18]通过研究确定金城海域牡蛎总固碳量为297.5 t，相当于封存1 071 t二氧化碳，碳汇贡献巨大。缢蛏与牡蛎作用相似，对碳汇具有重要的生态和经济作用。因此要根据河北省近海海域和滩涂的实际情况，推进牡蛎、蛏等多种双壳贝类养殖的均衡发展，提高养殖产量。

与贝类养殖相比，河北省海藻养殖规模小。这是由于大型海藻养殖技术缺乏，仍处于探索的过程中。河北省在2018年之前海带养殖处于空白期，从2018年逐步开始，有少量养殖。

3.2贝藻固碳强度

2012—2019年河北省养殖贝类总固碳量333 827.28 t，其中软体部固碳124 383.10 t，贝壳固碳209 444.18  t。贝壳固碳能力是软体部的168倍，比李昂等[5]2010年所得倍数稍小。这是因为不同物种的干湿系数、软体部和贝壳与体重的比值、软体部和贝壳含碳率、养殖产量不同，其固碳能力也有差异。贝类通过软体部和贝壳进行固碳，并在一定规格后通过捕捞收获移出相当的碳量。同时，浮游生物在进行光合作用的过程中吸收一定的碳，然后被贝类所滤食，既改善了水质、透明度，又可增加碳的吸收。贝类滤食颗粒有机碳，部分可作为营养物质被其吸收，另一部分则成为排泄物在海底沉积，受生物和水体垂直变化的影响，加速沉积和固定在海底。

大型海藻通过降低海水中的CO2分压和利用海水中的重碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等来提高海水酸碱度，从而大大地促进大气碳化向海水转移[19]。同时，通过光合作用将吸收的碳固定封存，有的海藻具有一定经济价值，亦将其捕捞出海，将碳移出海域，从而减少了海水中二氧化碳的含量。河北省海藻养殖起步较晚，养殖产量较小。今后可继续加强海藻养殖技术的推广，在优化贝类养殖的同时，结合近海海域情况，适当移殖海带、裙带菜、鼠尾藻等大型藻类，提高大型藻类的固碳效果。

3.3Tapio脱钩分析

通过脱钩模型分析可知2012—2019年河北省贝藻养殖呈现出波动的特征。2013年、2014年和2018年为弱脱钩状态，这可能是由于海水养殖的贝藻产品受青睐度不断提高以及受市场等相关驱动因素的影响，贝类的养殖产量增加，由此导致弱脱钩状态。2015年为扩张连接状态，此时海水贝藻养殖碳汇量及其产值为最优，达到最佳状态。由于2015年的双丰收，受市场供需杠杆的调节，可能导致海水贝藻养殖产量持续扩大，产值持续增高，由于密度影响，海水贝藻养殖固碳量可能有所下降，致使2016年呈现强脱钩状态。2017年为强负脱钩状态，由于贝类的投放量进一步增加，促使贝藻固碳能力提高，但市场有盲目性和滞后性的特点，导致贝藻养殖产值的下降。2019年为扩张负脱钩状态，海水贝藻养殖固碳量效用最大，但由于受养殖模式单一、养殖产量提升等综合因素的扰动，贝藻养殖产值增长缓慢。