文档碳汇渔业

碳汇渔业唐启升：全球气候变暖对人类生存、社会发展产生不良影响，这已引起国际社会的关注。为了缓解全球气候变暖、减少二氧化碳等温室气体的排放，发展低碳经济已成为世界各国的共识。“碳汇”要扩增“碳源”要降低根据政府间气候变化专业委员会（1PCC）的解释，“碳汇”是指从大气中移走二氧化碳和CH4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“碳源”就是指向大气释放二氧化碳和CH4等导致温室效应的气体、气溶胶或它们初期形式的仟何过程、活动和机制。也就是说，世界各国努力的目标是要扩增“碳汇”，降低“碳源”。生物碳汇扩增技术可行成本低效益高发展低碳经济的核心是降低大气中二氧化碳等温室气体的含量，主要途径有两条：一是减少温室气体排放，主要依靠工业节能降耗、降低生物源排放及人们日常生活中的节能降耗来实现；二是固定并储存大气中的温室气体，既可以通过工业手段，也可以通过生物固碳来实现。就目前的科技水平来看，通过工业手段封存温室气体，成本高、难度大；而通过生物碳汇扩增，不仅技术可行、成本低，而且可以产生多种效益。因此，生物碳汇扩增在发展低碳经济中具有特殊的作用和巨大的潜力，尤其对我们发展中国家来说意义特别重要。海洋生物是生物碳或绿色碳捕获的主要完成者研究证明，海洋是地球上最大的碳库，整个海洋含有的碳总量达到39万亿吨，占全球碳总量的93%，约为大气的53倍。人类活动每年排放的二氧化碳以碳计为55亿吨，其中海洋吸收了人类排放二氧化碳总量的20%～35%，大约为20亿吨，而陆地仅吸收7亿吨。根据联合国《蓝碳》报告，地球上超过一半（55%）的生物碳或绿色碳捕获是由海洋生物完成的，这些海洋生物包括浮游生物、细菌、海藻、盐沼植物和红树林。海洋植物的碳捕获能量极为强大和高效，虽然它们的总量只有陆生植物的0.05%，但它们的碳储量（循环量）却与陆生植物相当。海洋植物的生长区域还不到全球海底面积的0.5%，却有超过一半或高达70%的碳被海洋植物捕集并转化为海洋沉积物，形成植物的蓝色碳捕集和移出通道。土壤捕获和储存的碳可保存几十年或几百年，而在海洋中的生物碳可以储存上千年。中国水产：唐院士，通过您的介绍，我们了解了“碳汇”的含义，那什么是“碳汇渔业”？碳，贝类再滤食浮游植物，如此往复，从而达到“碳汇”的作用。必然因素是基于2005年我们做的国家重点基础研究发展规划项目“东黄海海洋生态系统动力学和生物资源可持续”及国家自然科学基金项目“浅海规模化贝类养殖与环境相互作用的研究”中的“中国浅海贝藻养殖对海洋碳循环的贡献”项目得出的结论，以及之前我们做了多年的、大量的海水养殖容量评估的基础研究。这两个“火花”的碰撞导致了“碳汇渔业”的产生，有关论文发表在2005年3月《地球科学进展》上。中国是浅海贝藻养殖的第一大国，年产量超过1000万[吨。根据贝藻养殖产量、贝藻体内碳元素的含量及其贝类能量收支，我们推算出2002年中国海水养殖的贝类和藻类使用浅海生态系统的碳可达300多万吨，并通过收获从海中移出至少120万吨的碳。该结果不仅为探讨全球“遗漏的碳汇”问题提供了一个新的线索，同时也证明了浅海的贝类和藻类养殖活动直接或间接地使用了大量的海洋碳，提高了浅海生态系统吸收大气二氧化碳的能力。另外，贝藻的养殖活动与浅海生态系统的碳循环之间关系复杂，相互作用明显，因此，它的生物地球化学过程是一个值得深入研究的科学问题。我国人工养殖的海藻每年大约能从海水中可移出33万吨的碳近些年，随着海藻营养代谢如碳代谢的深入研究，我们对大型海藻在浅海生态系统物质循环中的重要作用已有了充分的认识。大型藻类通过光合作用将海水中的溶解无机碳转化为有机碳，从而使水中的二氧化碳分压降低，在其初级生产过程中，还需从海水中吸收溶解的营养盐如硝酸盐、磷酸盐，这使得表层水的碱度升高，将进一步降低水体中二氧化碳的分压，从而促进大气二氧化碳向海水中扩散。目前，大规模人工养殖的海藻已成为浅海生态系统的重要初级生产者，通过光合作用和营养盐的支持产生了很高的生产力，由于不同海区的营养盐结构、温度、光照等条件存在差异，导致藻类体内氮、磷的含量不同以及生产力间的差异，但是不同海区同种藻类碳占总干重的比例并无显著性差异。另外，通常海水中的无机碳不是大型藻类生长的限制因素，而营养盐氮、磷或者硅可能是其生长的限制因子。国内外一些大型藻类的营养成分，碳的含量（干重）在20%～35%范围内，不同种类之间的营养成分差异较大。海带中碳的含量较其他大型藻类的碳含量高，占其干重的31.2%。根据我国近年大型藻类养殖的年产量和藻类体内的碳含量来计算，我国人工养殖的海藻每年大约能从海水中移出33万吨的碳。我国人工养殖的贝类每年大约能从海水中可移出86万吨的碳我国贝类养殖始于20世纪70年代初。据统计，上世纪80年代初，养殖贝类的年产量约为30万吨，90年代初的年产量增为100万吨。随后产业有了较大的发展，到2002年，养殖贝类总产已达965万吨，主要的养殖种类为牡蛎、蛤类、扇贝和贻贝等，其产量约占我国养殖贝类年产量的79%。养殖贝类通过两种促进生长的方式使用海洋碳。一种方式是利用海水中的HCO3～（碳酸氢根）形成CaCO3（碳酸盐）躯壳（俗称贝壳），其反应式如下：Ca2＋＋2HCO3-=CaC03＋C02＋H20，虽然每形成1mol的碳酸钙，会释放1mol的二氧化碳，但是可以吸收2mo1的碳酸氢根。实际上，形成的CaCO3贝壳，少量随有机碳从表面海水垂直输送到海洋深部，绝大部分通过收获从海水中移出；另一种方式是通过滤食摄取水体中的悬浮颗粒有机碳（包括浮游植物和颗粒有机碎屑等）促进贝类个体软组织的生长。贝类的滤食系统十分发达，有着极高的滤水率，能够利用上覆水中乃至整个水域的浮游植物及颗粒有机物质。大规模的贝类养殖活动对水体中悬浮颗粒有机物质的数量以及组成有一定的控制作用。上述分析研究表明，中国大规模的贝藻养殖对浅海碳循环的影响是明显的，成为一个“可移出的碳汇”。仅2002年养殖的大型海藻可以从海中移出近33万吨的碳，养殖的贝类可移出86多万吨的碳，合计至少移出了120万吨碳。尤其重要的是移出的贝壳中碳含量约67万吨，成为较持久的碳汇。陆地上的森林植被，它们对碳循环的影响是短期的，因为树木植被的腐烂分解，碳很快又被释放到大气中了。而沉人海底贝壳中的碳通过生物地球化学，循环再回到大气中需要数百万年。即使是收获到陆地上的贝壳，其中的碳经再循环回到大气中也需要很长的时间。另外，1997年《京都协议书》预计工业化国家减排二氧化碳的开支为150$/tC一600$/tC，由此算来中国浅海贝藻养殖的年产出对减排大气二氧化碳的经济价值相当于1.8亿美元～7.2亿美元。中国浅海贝藻养殖不仅为人类社会提供了大量优质、健康的蓝色海洋食物，同时又能对减排大气二氧化碳做出如此大的贡献，是一种双赢的人类生产活动。中国水产：如何实现渔业的碳汇作用？意义何在？为什么说海水养殖业有希望成为新的经济增长点，将成为推动渔业新一轮发展的驱动力？唐启升：渔业的碳汇作用主要通过藻类养殖、贝类养殖、增殖放流以及捕捞业等来实现。很明显，海水养殖是海洋碳汇渔业的主体部分，但是，关于海水养殖业的产业性质，人们常常简单地归之为传统产业。然而我说如果换个角度，是不是可以做点儿新的解释，能不能说是一个战略性新兴产业?我们从四个方面来看。海水养殖改变了中国及世界的渔业生产方式和产业结构海水养殖不仅改变了中国渔业生产方式和产业结构，同时也改变了国际渔业生产的方式和产业结构。从1950年到2006年，中国渔业生产总量发生了质的飞跃。从1950年的年产水产品50万吨，到2006年的年产水产品5100多万吨，总产量翻了100多倍。同时，渔业生产结构也发生了翻天覆地的变化。1950年，海洋捕捞占到整个渔业产量的75%，到1980年下降到48%，2006年则继续降低到23%。与此同时，淡水养殖则从占整体渔业产量的7%上升到1980年的16%，到2006年，淡水养殖占整个渔业产量的34%。海水养殖1950年占整体渔业产量的1%，到1980年占到整体渔业产量的30%，2006年，上升到占整体渔业产量的39%。我国渔业已经完成了由“养殖超过捕捞”的历史性转变。从国际上看，1950年，全球渔业总产量不足2000万吨，到2006年全球渔业总产量达到10000万吨。这其中，海洋捕捞产量1950年占到当年总产量的87.7%，1980年为86.5%，到2006年，则下降到了69.8%。与海洋捕捞相反，淡水和海水养殖的比例则逐年呈上升趋势。1950年，淡水养殖的比例占当年全球渔业总产量的1%，到1980年上升到占总产量2.1%，2006年，淡水养殖则占到了全球渔业总产量的9.1%。与此同时，海水养殖占全球渔业总产量的比例也从1950年的1.9%，上升到了1980年的4.6%，到2006年更是占到了全球渔业总产量的13.3%。我再举个例子。联合国粮农组织，下面有一个渔业部。在2004年前后，这个组织的名称改为渔业及水产养殖。搞渔业的人认为，水产养殖就包括在渔业里面，怎么单独拿出来？这显然与联合国粮农组织推广推崇的中国水产养殖方式，倡议发展中国家向中国学习是相关的。也证明了我刚才说的那句话，海水养殖确实改变了国际渔业生产方式和结构的变成。发展海水养殖业能保障粮食安全，满足国家发展需要进入21世纪以来，粮食安全已成为国际社会广泛关注的重大问题，从海洋获得食物是全球性的需求，世界上有10亿人口的食物来源于海洋，不仅是发展中国家，发达国家也希望提高海洋食物的生产水平。有资料显示，到2030年，我国人口将达到16亿，人口的增长、生活水平的提高，必然导致对蛋白质需求的增加，届时将需要增加1000万吨蛋白质供给，海水养殖将是主要的支柱。我认为，提高蛋白质供给，除了畜牧业增长之外，渔业也应该承担起重任。从渔业自身来分析，增长的来源主要是：一是淡水养殖，但由于受耕地、水源等因素限制，发展潜力相对较小，难以满足需求；二是海洋捕捞，由于过度捕捞和污染正加速破坏海洋生态环境，资源衰退迅速。加拿大科学家曾预言，如果按目前速度继续下去，到2048年，海洋中面临捕捞的种群将完全崩溃，失去捕捞价值。由此可见，只有海水养殖具有最大的发展潜力，尤其是浅海多营养层次综合养殖，具有环境友好、效率更高的特性，是发展方向。从国际上看，随着世界发达国家的战略重点转向海洋，海洋产业已成为全球经济新的增长点，海洋生物资源的开发利用，尤其是海水增养殖业已成为发展海洋经济的重要组成部分。例如，美国计划大力发展200海里专属经济区的深水养殖，以生产更多的海产品；日本的《海洋基本法》指出要“保持日本在水产业上的传统优势”；欧盟“共同渔业政策绿皮书”突出可持续自给的目标。发展海水养殖业，可以减排二氧化碳，意义重大中国的海水养殖以贝藻类为主，据研究，每年可以减排二氧化碳120万吨。按照当前中国的需求，到十几年之后，每年减排量二氧化碳可达200万吨。中国大规模的贝藻养殖对浅海碳循环的影响也十分明显。目前国内海水养殖的贝类和藻类，使用浅海生态系统的碳可达300多万吨，并通过收获水产晶从海中移出至少120万吨的碳。新的研究结果给我们算了这样一笔账，在过去20年中，我国海水贝藻类养殖，从水体中移出的碳量呈现明显的增加趋势。例如1999年～2008年间，通过收获养殖海藻，每年从我国近海移出的碳量为30万吨～38万吨，平均34万吨，10年合计移出342万吨；而通过收获养殖贝类，每年从我国近海移出的碳量为70万吨～99万吨，平均86万吨，其中67万吨碳以贝壳的形式被移出海洋，10年合计移出862万吨。两者合在一起，1999年～2008年间，我国海水贝藻养殖每年从水体中移出的碳量为100万吨～137万吨，平均120万吨，相当于每年移出440万吨二氧化碳，10年合计移出1204万吨，相当于移出4415万吨二氧化碳。如果按照林业使用碳的算法计量，我国海水贝藻养殖每年对减少大气二氧化碳的贡献相当于造林50万多公顷，10年合计造林500多万公顷，直接节省造林价值400多亿元。因此，我们说我国碳汇渔业的发展对我国和世界食物安全和减少二氧化碳等温室气体的排放都将做出重大贡献，意义巨大。发展生态系统水平的海水养殖将成为现代渔业发展的突破点从产业发展的科学内涵看，发展生态系统水平的海水养殖将成为现代渔业发展的突破点。前不久在中国工程院与国家发改委召开的一次咨询研讨会议上，已把海水养殖和海洋.药物归到新兴的生物产业中。这样看来，海水养殖业有希望形成新的经济增长点，成为发展蓝色的、低碳的新兴产业的示范。我们也期望，突出一点，带动全局，推动生物经济和蓝包经济的发展。今后一个时期与我国海水养殖发展有关的基础和应用基础研究应围绕以下几个方面来进行。一是大力发展生态系统水平的海水养殖业；二是加强各相关学科的综合协调机制，分子生物学理论与技术的进步，为各相关学科乃至不同层次的研究在分子水平上找到了结合点；三是提高研究工作的系统性和精准性，要强调单种类研究的地位和作用，选择有代表性的水产生物种类，做深做细，以推动养殖产业向现代化方向发展。中国水产：海水养殖在渔业发展中如此重要，那么具体怎么发展？有没有一个比较成功的模式可以借鉴？唐启升：我国渔业经济增长方式的转变，依靠的是科技进步和提高劳动者素质，以提高经济效益为中心，向结构优化、规范经营、科技进步、科学管理要效益，逐步扩大渔业生产规模。海水多营养层次综合养殖正是这种模式转变最好的方式。海水多营养层次综合养殖将引领第6次海水养殖产业发展浪潮中国人自古就知道“渔盐之利、舟楫之便”，但“耕海种湖”则是新中国成立以来出现的革命性变化。新中国成立以后，中国的海水养殖产业从零开始，一跃成为世界第一。目前，我国每年水产品总量超过5000万吨，人均占有40多公斤，远高于世界平均水平，对改善13亿人口的食品结构发挥了不可替代的作用。其中，最核心、最关键的是中国海水养殖的“鱼、虾、贝、藻、参”5次产业浪潮。多营养层次综合养殖的开发正在担起调整结构、转变增长方式的重任，也必将引领第6次海水养殖产业发展浪潮。“多营养层次综合养殖技术研究与示范”，是我主持的973项目“我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”的重要成果。所谓“多营养层次综合养殖”，简单说就是为了减少对环境的压力，利用不同层次营养级生物的生态学特性，在养殖环节使营养物质循环重复利用，不仅可以减少养殖自身的污染，还可以生产出多种有营养价值的养殖产品。以“藻～鲍～参综合养殖”模式为例，在我国北方，皱纹盘鲍和海带通常采用延绳浮筏垂下式养殖，鲍养殖笼中会沉积大量的粪便、海带的碎屑和自然水体中的浮泥；而刺参是腐食性生物，鲍笼中的废弃物正好是刺参的食物来源。综合养殖模式中搭配的藻类养殖在吸收鲍、参养殖过程中排泄营养盐的同时，可以便捷地为鲍提供新鲜的食物。以俚岛海域鲍～参～海带多营养层次的综合养殖为例，示范面积120亩，每亩养殖海带12800棵，养殖鲍13000头，养殖刺参3000头，海带的亩产量达2吨，南方笼刺参增重率高达207.43%。验收专家组一致认为，项目目前进展良好，多营养层次综合养殖模式的示范推广已经达到了产业化水平，研究成果为推动我国生态系统水平的高效、持续海水养殖提供了重要的技术支撑。今年6月初，美国国家海洋与大气管理局的谢尔曼博士专程来山东荣成参加“多营养层次综合养殖技术研究与示范”项目的验收，谢尔曼博士的专业研究方向是海洋渔业生物学和大海洋生态系研究和管理，对海洋资源合理开发利用有很深刻的理解和见解，今年6月谢尔曼博士荣获第11届哥德堡可持续发展奖（哥德堡可持续发展奖建立于1999年，旨在鼓励可持续发展的至关重要的工作和发展，是对完成可持续发展业绩表彰的国际大奖）。谢尔曼博士一直关注中国的海水养殖业，关注这个研究项目，认为这种养殖模式对保障人类食品安全，减轻环境压力具有不可估量的作用，通过该养殖模式把阳光变成了高档水产品，不但没有对环境造成压力，而且聚集了自然界中大量的碳，对人类的贡献是巨大的。中国水产：请您谈谈“碳汇渔业”实施中的问题与实况？唐启升：2005年，提出这一理念时，有人提出异议，主要观点有：问题一，有人提出“贝类在养殖过程中放出二氧化碳”。这个问题，我们已经注意到了，前面已讲到养殖贝类通过两种促进生长的方式使用海洋碳。其中一种方式是利用海水中的HCO3-（碳酸氢根）形成CaCO3（碳酸盐）躯壳峪称贝壳），虽然每形成lmol的碳酸钙，会释放1mol的二氧化碳，但是可以吸收2mol的碳酸氢根。形成的CaCO3贝壳，少量垂直输送到海洋深部，绝大部分通过收获水产品从海洋中移出。问题二，认为“贝类养殖是碳源”的观点。有的国际文章（如Martin2007）称贝类呼吸放碳，因此，认为贝类养殖是碳源。我们计算贝藻养殖的可移出的碳是根据能量收支模型的生长能G计算的：如式：C=F＋U＋R＋G（其中，C为摄食能，F为粪便能，U为排泄能，R为代谢能，G为生长能），贝类养殖实际利用的颗粒有机碳相当于式中的C，贝类产量近似为式中G部分。Martin等的文章谈贝类呼吸放碳，实际上指的是能量收支模型R代谢能中的呼吸部分，而没有谈C摄食能和G生长能。特别是我们强调的贝类大量滤食大大加快了浮游植物的生长周转率，只有把这关系搞清楚了，才能去定义是碳源，还是碳汇。我们认为，他们的结沦科学依据不足或有错。问题三，是“物质不灭论”。有观点认为，碳汇项目的固碳作用只是暂时的，在动植物的生长过程中，吸收的二氧化碳最终会因为动植物的死亡而重新释放回到大气中，因此，碳汇项目只能延缓大气中温室气体的积累，只能作为一种过渡性政策选择，而通过能源新技术的开发减少的温室气体排放才是永久性的。另一种观点则认为，动植物尤其是动植物制品其碳储存时间相当长，即使碳汇项目只是临时性的碳吸收，也能对延缓气候变化产生效益；临时性的碳吸收可以为开发低成本能源技术、缓解气候变暖趋势赢得时间。况且还有一定比例的碳吸收可以被证明是永久的。中国水产：碳汇渔业的经济前景如何？请您对发展碳汇渔业做一个展望并提出您的建议。唐启升：综上所述，鉴于渔业具有十分明显和重要的碳汇功能，国家应给予高度重视，并给予相应的政策资金支持，渔业行政部门应制订具体的发展计划，促进渔业碳汇功能的发挥。2050年我国海水养殖碳汇总量可达到400多万吨预计到2030年，我国海水养殖产量将达到2500万吨。按照现有贝藻产量比例计算，海水养殖将每年从水体中移出大约230万吨碳。2030年以后，我国海洋渔业产量的增长将主要依赖环境友好型的增养殖渔业模式发展和规模化的海藻养殖工程建设，海洋渔业产量的增长将进一步带动渔业碳汇的增加；到2050年，我国海水养殖总产量预计达到3500万吨，其中海藻养殖产量将突破1000万吨（干重），海水养殖碳汇总量可达到400多万吨，其中贝类固碳180万吨，藻类固碳235万吨。关于发展以海水养殖业为主体的碳汇渔业，我有四点建议：一是端正认识，强力推动海水养殖业发展，充分发挥渔业的碳汇功能，为发展蓝色的、低碳的新兴产业提供一个示范的实例；二是推动规模化的海洋森林工程建设，包括浅海海藻（草）床建设，深水大型藻类养殖和生物能源新材料开发等；三是尽快建立我国渔业碳汇计算和检测体系，开展针对性的基础研究，科学评价渔业碳汇及其开发潜力，探索生物减排增汇战略及策略；四是