【《养殖贝类的碳汇计量方法研究国内外文献综述》6300字】

养殖贝类的碳汇计量方法研究国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u18723养殖贝类的碳汇计量方法研究国内外文献综述 1246241.1贝类固碳机理方面 1224611.2养殖贝类固碳量估算方面 4135431.3贝类碳汇价值评估方面 692601.4养殖贝类碳汇交易市场与发展路径方面 7碳汇计量是碳汇价格核算的重要前提，碳汇计量方法与标准体系的薄弱限制了碳汇定价的发展，造成养殖贝类碳汇定价的相关研究较为缺乏的局面。在养殖贝类固碳的研究领域，我国学者积累了较为丰富的研究成果，已有的文献主要集中在固碳机理研究、固碳量估算、碳汇价值评估、碳汇交易市场与发展路径四个方面。养殖贝类固碳从属与渔业碳汇范畴，渔业碳汇概念在2009年由我国学者唐启升院士率先提出，逐渐获得了国内外相关专家、学者的关注；国外也开始了对渔业的碳汇功能及效果进行技术层面的研究探讨，但此类研究主要针对藻类及浮游植物，大多主要集中在自然科学领域，对养殖贝类的固碳研究较少。针对目前学界关于养殖贝类固碳计量方法与标准体系薄弱、碳汇定价的相关研究缺乏的情况，本文立足研究目的，从研究方法改进的理论依据的角度出发，梳理了养殖贝类固碳机理、固碳量估算、碳汇价值评估、碳汇交易市场与发展路径等四个方面的研究进展。1.1贝类固碳机理方面目前对养殖贝类固碳机理的研究分为钙化(贝壳)固碳与软体固碳、生物沉积固碳与附着生物固碳三个方面，其中对养殖贝类钙化固碳与同化固碳的研究较多。为了证明养殖贝类起到的是碳汇功能而非碳源，我国众多学者对养殖贝类的固碳机理展开了相关研究。在养殖贝类钙化(贝壳)固碳与软体固碳方面，我国刘可心、刘慧等众多学者对养殖贝类在钙化过程与软体组织生长方面积累了许多研究。研究表明，贝类在钙化过程中，每形成1mol碳酸钙，就会向海水中释放1mol的CO2，但这个过程还可吸收2mol的碳酸氢根，整个钙化过程总体是吸收了1mol的C，证明了养殖贝类起到的是“碳汇”功能，而不是“碳源”功能[12-13]。权伟等使用稳定碳同位素法测定贝壳与软体组织中的δ13C的富集程度，分析贝壳与软体部分碳源的来源。研究结果表明：海水中的悬浮物与沉积物是软体组织的主要碳源；海水中的溶解无机碳（DIC）与溶解有机碳（DOC）是养殖贝类贝壳的主要碳源，海水中的DIC被养殖贝类吸收利用，转化为贝壳中的碳，海水中的DIC浓度降低，进一步促进海水吸收大气中的CO2，起到了间接吸收大气CO2的功能，证实了养殖贝类的固碳功能[14]。徐海龙等对养殖贝类贝壳中的碳酸钙含量进行了细致研究。采用络合滴定法测定了虾夷扇贝（Patinopectenyessoensis）和紫贻贝（Mytilusgalloprovincialis）等6种常见的养殖贝类的贝壳碳酸钙含量。结果表明，碳酸钙是养殖贝类贝壳中的主要成分，碳酸钙含量范围是93.99%～97.35%，其中虾夷扇贝贝壳中的碳酸钙含量最多，紫贻贝的贝壳中的碳酸钙含量最少[15]。徐晴晴等以厚壳贻贝（Mytiluscoruscus）为研究对象,通过碱度异常技术,测定厚壳贻贝的钙化率、呼吸率在不同盐度、温度、海水酸化条件下的结果,探讨分析厚壳贻贝对近海碳循环的影响。实验结果表明：厚壳贻贝的呼吸率和钙化率都受到盐度、温度变化与海洋酸化的影响较大，钙化、呼吸作用随着海水盐度的增加呈现先增高后降低的趋势；厚壳贻贝在夏秋季节由于海水温度的升高，释放的CO2量增加，由此可以推出，若气候变暖导致海水温度上升，势必会增加厚壳贻贝钙化、呼吸作用的CO2释放强度，对近海碳循环起到负面影响。当海水的pH低于7.5时,厚壳贻贝的钙化作用受到严重的抑制，钙化作用降低为0，甚至降为负值，无法继续产生贝壳，生长发育也受到严重影响，从而严重抑制贝类的固碳作用，这对近海碳循环会产生直接的负面影响[16]。吴杭纬经通过室内设计贝藻混养实验，对贝藻混养以及单独培养情况下对海水中CO2的去处效果进行研究,实验表明：贝藻混合CO2的去处效果优于单独养殖的效果；确定了贝藻混养的最佳比例为1:0.45,在这个比例下的贝藻混养实验对CO2去除率最高，为91.13%。这个实验证明了贝藻混合养殖结构优于单独养殖结构，混养更有利于养殖海域对CO2的吸收，为贝藻养殖业的养殖结构提供了数据参考[4]。张先基一改传统的元素分析法，首先运用X射线荧光光谱仪更精确地测定养殖贝类的贝壳碳含量，结果表明：螺类比双壳贝类的躯壳含碳量要高，长牡蛎的贝壳碳含量最低，为11.88%，古氏滩栖螺的躯壳碳含量最高，为12.61%；虽然螺类的躯壳碳含量高于双壳贝类，但是经过测算表明养殖长牡蛎的固碳能力优于螺类，证实了双壳贝类在海水养殖产品中突出的固碳作用[17]。而国外对养殖贝类固碳机理的研究处于起步阶段，Alvera等测量了典型养殖海域的贝藻固碳系数，表明养殖贝类对近海碳循环具有重要作用[18]；ChauvaudL等通过室内实验证明贝类通过大量滤食水中浮游植物满足生长发育的需要，而且在钙化过程中，利用海水中的碳酸氢根形成碳酸钙躯壳，起到间接吸收二氧化碳的作用，验证了贝类具有重要的固碳作用[19]。在生物沉积固碳方面，国外学者RodhousePG等注意到了养殖贝类的生物沉积过程的固碳作用，通过实验室培养计算出每克（干重）的贻贝在一年内产生的粪便中约含有0.13g碳，反映出生物沉积的固碳作用[20]。国内学者对生物沉积作用的研究主要集中于养殖水体环境领域与贝类碳收支领域，一些学者在对贝类进行碳收支研究时侧面证实了生物沉积过程的固碳能力，如宋金明等的研究表明，贝类生长发育过程中产生的粪便和假粪等生物沉积物，具有可加快垂直输运有机碳的作用，促进大陆架形成沉积碳库[21]。张明亮等通过沉积速率实验研究，估算出桑沟湾养殖扇贝沉降到海底的生物沉积物可含碳8.71×104t，使部分有机碳脱离生物地球化学循环[22]。张继红等通过现场实验测算山东桑沟湾养殖扇贝的碳收支与固碳速率，得到扇贝在一个养殖期内，通过收获被移出水体的有机碳约占在一个养殖期内利用的总有机碳的30%，通过生物沉积作用沉降到海底的有机碳占比约为40%，且其中还有一部分通过埋藏被封存在海底[23]。任黎华等通过长牡蛎碳收支实验，发现长牡蛎利用的碳中有49.1%进入了固碳渠道，形成了三部分碳埋藏出口，分别为贝壳固碳、软体部固碳、生物沉积固碳[24]。任黎华以桑沟湾的筏式养殖长牡蛎为研究对象，通过实验室内净水暂养的方法测定了生物沉积物有机物含量数据。实验结果表明：长牡蛎生物沉积物中的有机物含量的范围在11.7%-22.3%之间。长牡蛎的碳支出中占比最大的部分是排粪碳，约占总摄食碳的42%-48%。这个数据证实了长牡蛎将近一半的摄食碳通过排粪，与假粪等一起组成生物沉积物沉降至海底，是海底沉积碳库的重要来源之一[24]。在附着生物固碳方面，齐占会等通过现场估算得到扇贝养殖笼上附着生物的生物量大概为1～2kg/笼，与扇贝占据相同的生态位，数量较多[25]。周毅等在烟台四十里湾通过现场实验，计算得到一个扇贝养殖笼上附着生物的总数量为200～400个，附着生物数量多，品种多样，且与养殖贝类占据相同的生态位，降低了养殖贝类的固碳速率[26-27]。综上，通过对养殖贝类的固碳机理以及附着生物、生物沉积物相关研究的梳理，表明了养殖贝类在减排方面的重要作用，确定了其碳汇功能。除了养殖贝类自身的钙化（贝壳）固碳与同化（软体）固碳，生物沉积物与附着生物在养殖贝类固碳过程中也起到了不可忽视的作用，生物沉积物一部分在沉降过程中发生物质溶失，一部分会到达海底矿化，最终实现碳埋藏；附着生物尤其是附着性滤食贝类，跟随经济性贝类一同被收获，也实现了直接从海水中碳移出的功能。1.2养殖贝类固碳量估算方面因为浅海贝类养殖系统是一个复杂的生态系统，不仅与海洋自身的自然过程密切相关，而且受到养殖种类、养殖模式、管理等诸多因素的影响，因此对养殖贝类总固碳量进行精确的计量一直具有较大难度。国外尚未形成海水养殖产品的碳汇计量方法与标准，学者Pershing等提出对养殖水产品的总固碳计量需参考发展成熟的森林碳汇计量方法，并建议养殖水产品碳汇可以作为碳信用在碳市场上交易[28]；我国在养殖贝类固碳计量方法与标准方面的研究虽然比国外多，但总体还是相对薄弱。目前学界普遍使用基于碳储量变化法，建立养殖贝类固碳基础公式，计算思路是只计算养殖贝类的贝壳与软体两部分的固碳量。虽然众多学者使用的思路与原理一致，但是对碳汇计量的指标选取却不完全统一，有的学者基于碳储量变化法只计算养殖贝类的贝壳固碳，而有的学者则对养殖贝类的贝壳与软体两部分进行固碳计量。国内学者如郭波等认为基于长时间尺度，只有贝壳固定的碳是较为稳固的碳，所以只将贝壳作为固碳计量指标，以此预测我国未来的贝类养殖产量，换算出养殖贝类贝壳固碳的经济价值为9～34亿美元，证明了贝类养殖巨大的额外经济价值[29]；齐占会等对广东省的养殖贝类产品的贝壳开展了固碳总量计算，得到广东省平均每年可以从海水中移出贝壳中的碳总量约为88484.24t[30]。而有一部分学者则认为贝类从海里收获就是一个碳移出的过程，在养殖贝类固碳量估算时则需要选取贝壳和软体两部分指标，如唐启升、张继红、许冬兰等估算了1999～2008十年间中国海水养殖可移出碳汇量年平均为86×104t，以贝壳的形式移出海洋的高达67×104t[31-33]；李昂等对2010年河北省收获海水养殖贝类固碳量进行计算，得到贝类软体组织固碳9259.35t、贝壳固碳18152.57t[34]；岳冬冬对2006～2010年我国的海水养殖贝类进行核算，结果表明我国海水养殖贝类大约每年形成碳汇量为92.9×104t；并海水养殖贝类产量与固碳量的关系进行了计算分析，结果表明：总固碳量与地理位置、养殖贝类品种有关，且差异性较大，养殖贝类产量与其固碳量增加的单位比值为1：0.092～2[35]；许国栋等使用LMDI分解技术分析了得到山东省养殖业的碳汇扩增方面，养殖结构起到的作用大于总产量的作用，这对合理布局养殖结构，最大化实现养殖贝类碳汇扩增有重要参考作用[36]。柯爱英等使用碳储量变化法，对浙江省主要特色养殖贝类的固碳量进行测算，养殖贝类的贝壳与软体部分平均每年固碳约5×104～5.6×104t，温州市养殖贝类每年可固碳5732t，相当于880hm2毛竹林吸收的CO2量，反映了贝类固碳周期短，产品经济价值高的特点[37]。总的来说，学界普遍使用碳储量变化法对养殖贝类碳汇量进行核算，但选取的指标却不统一，大致分为两类：一类是只选取贝壳作为计算指标；一类是选取贝壳和软体作为计算指标。计量指标的选取共同存在的问题是：当前的计算缺少对附着生物与生物沉积物的固碳计量。虽然一些学者对生物沉积物与附着生物固碳方面展开了相关研究，证实了这两个部分的固碳功能，但是局限于统计环境的复杂性，在实际的养殖贝类固碳计量过程中都缺乏这两项计量指标。养殖贝类所处的养殖环境是一个整体，除了贝壳与软体组织固碳外，应包含养殖贝类的全部固碳方式，目前基于碳储量变化法的养殖贝类固碳基础公式在计量指标上还需要进一步改进。1.3贝类碳汇价值评估方面相对于发展成熟的林业碳汇、草原碳汇，蓝色碳汇定价还处于起步阶段，养殖贝类碳汇价格鲜有报道。当前学界借鉴了林业碳汇定价的方法对对养殖贝类碳汇的经济价值、生态价值等进行评估，价值估算过程中参考的是国际或国内碳排放权交易所的碳资产价格，而不是养殖贝类自身的碳汇价格，在养殖贝类碳汇定价领域还需要方法和理论上的探讨与实践上的验证。国外学者Santibanez-GonzalezEDR等提出以政策为导向，将蓝碳定价政策与碳捕获与碳储存供应链网络相结合的建模方法，从政府配额与市场需求方面构建一个动态蓝碳定价体系[38]。国内学者于谨凯、李梦娜、邵桂兰等采用自然资源定价方法例如影子价格法、条件价值评估法、期权定价法等测算不同地区的养殖贝类碳汇的经济价值[39-41]。于谨凯采用林业碳汇的影子价格法建立了养殖贝类碳汇补偿额度模型，该模型的构建原理是：在完全竞争的碳汇贝类养殖业市场达到均衡后，所有贝类养殖生产者的总利润为零，达到碳汇贝类养殖业的生产边界之时，养殖贝类的市场销售价值与碳补偿价值的总和与养殖贝类的直接成本与间接成本的总和相均衡，即可得到养殖贝类的碳汇补偿额度。通过对山东省海水贝类养殖业进行案例应用，得到了山东省2009年的海水贝类养殖业的碳补偿额度为3.7×105万元。但此模型只能从宏观角度计算出碳汇补偿额度，无法根据每个具体海域的养殖贝类固碳能力进行碳汇价格的核算，在对养殖贝类碳汇间接成本计算的时候选取的不是碳汇成本，而是以污水处理的价格来代替贝类的净化水体价格，存在一定局限性[39]。李梦娜采用条件价值评估法对渔业碳汇价值进行支付意愿调查，利用问卷调查方式得到消费者支付意愿。结果表明，农民平均最大支付意愿为133.99元/(年∙户)，城镇居民平均最大意愿支付意愿为254.43元/(年∙户)反映出受查者们较为认可渔业碳汇的生态服务价值，重视二氧化碳造成温室效应以及环境问题，并愿意支付减排费用[40]。邵桂兰等利用期权定价模型对我国的我国渔业碳汇价值加以评估，其中使用的渔业碳汇价格的核算采用替代市场价值法，受限于渔业碳汇领域的碳汇价格目前处于研究空白，暂时没有形成统一计算的碳汇定价标准，在期权定价模型中，主要参考发展成熟的碳交易市场实际碳交易价格，如EUA（欧盟排放交易体系）价格，CCX（美国芝加哥气候交易所）自愿交易市场价格以及全球碳汇贸易的平均价格[41]。方磊根据对2008年我国养殖贝类的固碳量进行核算，按照工业化国家减排二氧化碳的价格，计算得到2008年海水养殖贝类碳汇产生的经济价值相当于1.29亿～5.16亿美元[42]。刘芳明重点分析了蓝色碳汇经济价值的特点和构成，运用“总经济价值法”核算蓝色碳汇价值，建立了二级分类分类价值指标体系，根据各级分类下的生态系统服务价值提供对应的分类核算方法[43]。但对于养殖贝类固碳价值测算的共同点是都采用国内或国际碳排放交易所的碳资产价格或其他替代价格，而不是养殖贝类碳汇本身的价格，凸显了当前养殖贝类碳汇价格领域研究的缺失现象。目前沈金生等通过借鉴国外发展成熟的林业碳汇效益核算原理，基于成本收益法建立了海洋牧场蓝色碳汇定价模型[11]，通过构建长时间经营尺度之下的海洋牧场碳汇经营方式与其他粗放型经营方式下的净收益现值等式进行求解，得到愿意从事海洋牧场碳汇经营的最低碳汇价格。这是目前蓝色碳汇定价领域可供参考的碳汇定价模型，但定价模型存在的不足主要体现在养殖贝类总固碳计量不够完善，缺乏附着生物与生物沉积物两项固碳计量指标，需要进一步的改进。1.4养殖贝类碳汇交易市场与发展路径方面由于养殖贝类碳汇属于新生事物，养殖贝类碳汇交易市场目前还处于起步阶段，制度建设、交易体系、计量方法与评估标准、价格和竞争机制的基础性研究均很薄弱，总体研究还处于理论