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　　本文即將刊載于《中國(guó)科學(xué)院院刊》2021年第3期“專(zhuān)題：服務(wù)碳中和目標(biāo)的海洋負(fù)排放技術(shù)路徑與戰(zhàn)略思考”

　　楊宇峰1,2* 羅洪添1,2 王 慶1,2 賀志理2,3 龍愛(ài)民4

　　1 暨南大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院/廣州區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)研究基地

　　2 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）

　　3 中山大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

　　4 中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所

　　大型海藻栽培具有成本低、產(chǎn)量高、碳匯可計(jì)量、栽培可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)；在近?？尚纬僧a(chǎn)業(yè)化的藍(lán)碳，是海洋碳匯值得推崇的可持續(xù)發(fā)展模式，有望在海洋產(chǎn)業(yè)碳中和中起到“排頭兵”和“領(lǐng)頭羊”的作用。

　　要實(shí)現(xiàn)?2060?年前中國(guó)碳中和這一宏偉目標(biāo)，部分產(chǎn)業(yè)必須先期達(dá)到碳中和。然而，不同行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)和技術(shù)措施不盡相同。大型海藻具有成本低、產(chǎn)量高、碳匯可計(jì)量、栽培可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在近?？尚纬僧a(chǎn)業(yè)化的藍(lán)碳，是海洋碳匯值得推崇的可持續(xù)發(fā)展模式。大型海藻規(guī)模栽培是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、海洋碳匯漁業(yè)、實(shí)現(xiàn)碳中和及解決區(qū)域海洋環(huán)境問(wèn)題的有效途徑，有望在海洋產(chǎn)業(yè)碳中和中起到“排頭兵”和“領(lǐng)頭羊”的作用。

　　1

　　大型海藻資源

　　大型海藻資源包括天然海藻和人工栽培大型海藻。全球主要栽培大型海藻約有?100?種，其中海帶、江蘺、裙帶菜、紫菜、麒麟菜的產(chǎn)量約占大型海藻栽培總產(chǎn)量的?98%。中國(guó)、印度尼西亞和菲律賓三國(guó)產(chǎn)量超過(guò)了世界大型海藻產(chǎn)量的?90%。我國(guó)大型海藻栽培產(chǎn)量和面積一直穩(wěn)居世界首位，產(chǎn)量達(dá)到?1.7×107?t（鮮重），已記錄的大型海藻種類(lèi)超過(guò)?1?200?種。

　　2017?年，全球大型海藻年產(chǎn)量（鮮重）為?3.181×107 t，但與陸地植物?16×1011 t?的生物量比較，大型海藻產(chǎn)量還有廣闊的提升空間。研究表明，包括大型海藻在內(nèi)的“藍(lán)碳”植物，其碳封存量是陸地植物的?10?倍。

　　大型海藻栽培提高了初級(jí)生產(chǎn)力，有助于全球碳、氧和養(yǎng)分循環(huán)，進(jìn)而防治富營(yíng)養(yǎng)化和減少溫室氣體。海洋初級(jí)生產(chǎn)者對(duì)全球碳的固定作用占?50%?以上，碳儲(chǔ)存高達(dá)?71%，大型海藻是海洋初級(jí)生產(chǎn)者的重要組成部分，占全球生物碳儲(chǔ)存的很大比重，從而成為減少溫室氣體排放的一種有效手段。規(guī)模栽培大型海藻在減緩全球升溫和降低大氣?CO2?方面具有巨大潛力。

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　　大型海藻碳匯功能

　　CO2?是全球氣溫升高主要貢獻(xiàn)者。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球?CO2?排放量大約每年?30 Gt，且每年上升?6?萬(wàn)噸，這導(dǎo)致全球碳循環(huán)不平衡及?CO2?在大氣中累積。預(yù)計(jì)?2100?年大氣?CO2?濃度數(shù)值是目前大氣?CO2?濃度的?2.5?倍。伴隨著大氣?CO2?濃度持續(xù)升高，全球變暖速度也將進(jìn)一步加劇。因此，如何減緩全球變暖速度，以及降低大氣?CO2?濃度，已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　大型海藻碳匯作用及藍(lán)碳戰(zhàn)略

　　海洋在減緩全球升溫和降低大氣?CO2?方面具有重要作用。根據(jù)聯(lián)合國(guó)《藍(lán)碳：健康海洋對(duì)碳的固定作用—快速反應(yīng)評(píng)估報(bào)告》，海洋碳儲(chǔ)量約為?3.8×1013 t，比大氣多?50?倍，地球上超過(guò)一半（55%）生物碳或綠色碳捕獲由海洋生物完成，這些海洋生物包括大型海藻、紅樹(shù)林、鹽沼植物、細(xì)菌和浮游植物。大型海藻資源豐富，規(guī)模栽培大型海藻具有成本低、產(chǎn)量高、碳匯可計(jì)量、栽培可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在近?？尚纬僧a(chǎn)業(yè)化的藍(lán)碳，是海洋碳匯值得推崇的可持續(xù)發(fā)展模式。

　　碳中和指人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)所必需的碳排放，通過(guò)植樹(shù)造林、研發(fā)可再生能源、增加溫室氣體吸收、節(jié)能減排等“負(fù)排放技術(shù)”加以捕集、利用或封存形式，以抵消自身產(chǎn)生的?CO2?排放量，實(shí)現(xiàn)?CO2“零排放”。

　　中國(guó)是發(fā)展中大國(guó)，要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，必須大力減少?CO2?排放并增加?CO2?吸收。2010?年，海洋微型生物碳泵（MCP）儲(chǔ)碳機(jī)制理論引領(lǐng)了碳中和與負(fù)排放領(lǐng)域研究。

　　近?10?年來(lái)，“中國(guó)藍(lán)碳計(jì)劃”得到大力推進(jìn)。該計(jì)劃中大型海藻處于非常重要的戰(zhàn)略地位：

　　1.可有效增加海洋固碳能力，增加海洋負(fù)排放，減緩全球變暖；

　　2.可防治近海富營(yíng)養(yǎng)化、海洋酸化、有害藻華等環(huán)境問(wèn)題。大型海藻為大氣?CO2?主要捕獲載體，規(guī)模栽培的大型海藻在生長(zhǎng)過(guò)程中能高效進(jìn)行光合作用，增加海洋碳匯。收獲的大型海藻還可生產(chǎn)瓊膠和作為魚(yú)、鮑等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物餌料。部分大型海藻凋落物形成碎屑或被微型生物分解后形成溶解有機(jī)碳（DOC）輸出至附近海域，起到積極的碳匯作用。

　　在大型海藻碳匯過(guò)程中，生物泵（BP）和微型生物碳泵均發(fā)揮了重要功能。目前，我國(guó)大型海藻栽培海域面積僅占我國(guó)近海海域面積的?0.3%，大型海藻栽培規(guī)模還有巨大潛力和發(fā)展空間。大型海藻栽培還可通過(guò)發(fā)展貝藻、鮑藻、魚(yú)藻復(fù)合養(yǎng)殖提高經(jīng)濟(jì)動(dòng)物養(yǎng)殖海域的固碳增匯能力。大型海藻規(guī)模栽培不僅能直接驅(qū)動(dòng)養(yǎng)殖海域生物地球化學(xué)循環(huán)，還具有重要的碳中和與負(fù)排放作用。

　　大型海藻碳匯過(guò)程和生態(tài)修復(fù)機(jī)理主要包括：

　　1.通過(guò)光合作用，吸收碳（C）、氮（N）、磷（P），降低海水?N、P?和大氣?CO2?濃度，增加海洋碳匯和水體溶氧；提高?pH?值，防治海洋酸化；高效吸收?N、P，防治海域富營(yíng)養(yǎng)化。因此，大型海藻規(guī)模栽培能有效改善水質(zhì)和沉積環(huán)境，具有良好的生境修復(fù)效應(yīng)。

　　2.通過(guò)改善水體和沉積環(huán)境，提高浮游動(dòng)物休眠卵的孵化率；部分微生物和浮游生物附著在大型海藻體表，互利共生；微生物參與大型海藻生態(tài)過(guò)程多個(gè)環(huán)節(jié)，是栽培區(qū)大型海藻碳匯和?N、P?生物地球化學(xué)過(guò)程主要“協(xié)助者”。

　　3.大型海藻規(guī)模栽培對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定具有重要作用；在抑制有害藻華的同時(shí)，提高浮游植物多樣性（圖?1）。

　　

　　圖1 栽培區(qū)大型海藻碳匯過(guò)程和生態(tài)修復(fù)機(jī)理

　　大型海藻固碳能力及效益

　　大型海藻固碳潛力預(yù)測(cè)顯示，全球陸架區(qū)大型海藻固碳潛力每年可達(dá)?0.7 Gt，約占全球海洋年均凈固碳總量的?35%。權(quán)偉等對(duì)我國(guó)海藻碳匯研究表明，1999—2012?年我國(guó)近海大規(guī)模栽培的大型海藻年均固碳量分別為：海帶?26.45×104 t、裙帶菜?3.23×104 t、紫菜?2.24×104 t、江蘺?2.01×104 t、其他?7.93×104 t，合計(jì)?41.85×104 t。上述時(shí)段內(nèi)，大型海藻栽培年均產(chǎn)生生態(tài)價(jià)值?609?億元；其中，固定?CO2?生態(tài)價(jià)值年均為?4.29?億元，釋放氧氣生態(tài)價(jià)值年均為?6.34?億元，吸收?N、P?元素生態(tài)價(jià)值年均為?598?億元，占總價(jià)值比例超過(guò)?98%。2014?年，中國(guó)、韓國(guó)、日本、印度尼西亞、印度、馬來(lái)西亞、菲律賓、越南等亞太地區(qū)栽培大型海藻的國(guó)家減排?2.87×106 t CO2，碳市場(chǎng)價(jià)值?2880?萬(wàn)美元。

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　　解決近海海洋環(huán)境問(wèn)題的潛力

　　大型海藻通過(guò)光合作用吸收海水?CO2，增加海洋碳匯，促進(jìn)并加速大氣?CO2?向海水?dāng)U散，在增加海洋碳匯方面具有重要的生態(tài)環(huán)境作用。收獲的大型海藻用作醫(yī)藥、化工、食品及動(dòng)物飼料、農(nóng)業(yè)肥料等原料。此外，大型海藻在解決海洋酸化、低氧、富營(yíng)養(yǎng)化、有害藻華等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題方面具有重要的作用。

　　海洋酸化和低氧

　　進(jìn)入到大氣中的?CO2?經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)期最終會(huì)與海洋達(dá)到平衡。模擬研究發(fā)現(xiàn)，若將?1?095 mol?的?CO2?加到大氣中，1?000?年后大氣?CO2?將會(huì)降低至?15 mol，海洋中增加的無(wú)機(jī)碳（985 mol）大部分以碳酸鹽或碳酸氫鹽等無(wú)機(jī)碳形態(tài)存在。自工業(yè)革命以來(lái)，人為排放成了大氣?CO2?的主要來(lái)源，大氣?CO2?濃度一直穩(wěn)步上升，近幾十年已達(dá)到?0.04%。200?多年間，人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)排放的?CO2?中大約?1/3?被海洋吸收，從而導(dǎo)致海洋環(huán)境產(chǎn)生巨大變化。

　　到?21?世紀(jì)末，CO2?排放將使海洋表層平均?pH?值從?8.2?降低到?7.8。日益嚴(yán)重的海洋酸化現(xiàn)象正成為嚴(yán)峻的全球生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。據(jù)預(yù)測(cè)，海洋對(duì)?CO2?持續(xù)吸收將導(dǎo)致未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)海洋的?pH?值下降幅度超過(guò)過(guò)去?3?億年，將對(duì)海洋生物產(chǎn)生重大影響。海洋溶解氧（DO）含量將在?100?年內(nèi)下降?1%—7%，并將在?1?000?年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步下降。低氧區(qū)?CO2?更易被海水吸收，這無(wú)疑將加劇海洋酸化。增加海區(qū)大型海藻栽培面積和產(chǎn)量能提高海水?pH?值和?DO，有效防止海洋酸化，遏制近海低氧。據(jù)估算，2015?年全球大型海藻栽培至少向海水中凈釋放了2.42×106 t O2，提高了栽培海域及其鄰近區(qū)域?DO，減輕低氧區(qū)不利影響，在相當(dāng)程度上能遏制低氧區(qū)擴(kuò)大。

　　海水富營(yíng)養(yǎng)化和有害藻華

　　人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)加劇所產(chǎn)生的大量?N、P?被輸送到海洋；N、P?等營(yíng)養(yǎng)鹽在海水中的過(guò)度增加，不僅是營(yíng)養(yǎng)鹽絕對(duì)數(shù)量上的升高，而且也導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和比例變化，并引發(fā)海洋生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)質(zhì)增多、低氧區(qū)形成、藻華爆發(fā)等過(guò)程。大型海藻具有良好的營(yíng)養(yǎng)鹽吸收能力，其規(guī)模栽培能緩解近海富營(yíng)養(yǎng)化。據(jù)估算，2015?年中國(guó)栽培的大型海藻去除海域中?7.56×104 t N?和0.96×104 t P，封存?5.40×105 t C，吸收?1.98×106 t CO2，釋放?1.44×106 t O2。1 hm2?大型海藻栽培可去除?17.8 hm2 海域的?N?和?126.7 hm2 海域的?P，以此推斷，增加?17?倍或?1.5?倍大型海藻栽培面積就可?100%?去除中國(guó)沿海輸入的?N?或?P，能有效解決近海富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

　　有害藻華頻發(fā)在全球?yàn)?zāi)害性的影響急劇擴(kuò)展，其頻繁發(fā)生是海洋生態(tài)系統(tǒng)受損與退化的警示，且局部海域富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出。研究發(fā)現(xiàn)大型海藻龍須菜和浮游植物間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，可通過(guò)?N、P?營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)和他感作用抑制浮游植物生長(zhǎng)。大型海藻栽培能抑制浮游植物生長(zhǎng)，不僅因?yàn)榇笮秃Ｔ逶谂c浮游植物營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)，還因其對(duì)浮游植物具有較強(qiáng)的化感作用。研究表明龍須菜對(duì)錐狀斯氏藻、海洋原甲藻、杜氏鹽藻具有很強(qiáng)的抑制作用。大型海藻規(guī)模栽培是防治有害藻華發(fā)生的生態(tài)環(huán)保模式。

　　中國(guó)海水養(yǎng)殖產(chǎn)量多年位居世界第一，經(jīng)濟(jì)魚(yú)、貝的比例多年占?90%?左右。以經(jīng)濟(jì)魚(yú)、貝類(lèi)養(yǎng)殖為主的海水養(yǎng)殖模式在迅猛發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)了諸如養(yǎng)殖水域生境退化、富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重、有害藻華頻發(fā)等一系列環(huán)境問(wèn)題。研究表明以龍須菜為代表的大型海藻通過(guò)規(guī)模栽培及與魚(yú)、貝復(fù)合養(yǎng)殖，可有效修復(fù)養(yǎng)殖環(huán)境、優(yōu)化養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能，養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物等漁業(yè)資源，可實(shí)現(xiàn)海水養(yǎng)殖的綠色生產(chǎn)（圖?2）。

　　

　　圖2 基于大型海藻規(guī)模栽培的海水養(yǎng)殖綠色生產(chǎn)理論

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　　龍須菜產(chǎn)業(yè)鏈的跨越式發(fā)展為大型海藻規(guī)模栽培提供了成功范例

　　2000?年以前，我國(guó)近海尚未開(kāi)展大型海藻龍須菜人工栽培。龍須菜規(guī)模栽培始于汕頭南澳。南澳龍須菜栽培面積從?2000?年的?1?畝發(fā)展到現(xiàn)在的?2?萬(wàn)多畝，產(chǎn)量從?2000?年?0.3 t?增長(zhǎng)到?2018?年?46700 t（干重）。到?2018?年，全國(guó)以龍須菜為主要栽培種類(lèi)的江蘺栽培面積超過(guò)?14?萬(wàn)畝，總產(chǎn)量超過(guò)?3×105 t（干重），栽培產(chǎn)量居全國(guó)大型海藻栽培總產(chǎn)量的第二位（海帶位居第一）。在?20?年內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了如此之大的歷史性跨越，是我國(guó)大型海藻規(guī)模栽培從無(wú)到有的成功范例。

　　目前，龍須菜栽培已形成了從基礎(chǔ)研究到技術(shù)研發(fā)、栽培推廣與產(chǎn)品研制的產(chǎn)業(yè)鏈。龍須菜栽培的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著。本文以汕頭南澳海域龍須菜栽培為例，對(duì)南澳?2017—2018?年龍須菜的綜合效益進(jìn)行了分析。

　　龍須菜栽培直接經(jīng)濟(jì)效益分析

　　根據(jù)汕頭市統(tǒng)計(jì)年鑒，2017?年和?2018?年南澳龍須菜產(chǎn)量（干重）分別為?47?983 t?和?46?700 t；按平均銷(xiāo)售價(jià)格?7?000?元/t（干重）計(jì)算，2017?年和?2018?年龍須菜銷(xiāo)售額分別為?3.36?億元和?3.27?億元，總價(jià)值為?6.63?億元。

　　龍須菜高值化應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益

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　　瓊膠生產(chǎn)效益

　　2017—2018?年，汕頭市澄海區(qū)瓊膠廠利用龍須菜等江蘺屬大型海藻為原料，生產(chǎn)瓊膠產(chǎn)品，2?年新增產(chǎn)值?9476?萬(wàn)元。大型海藻作為瓊膠生產(chǎn)原料具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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　　大型海藻規(guī)模栽培與鮑生態(tài)養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益

　　2017—2018?年，汕頭南澳海域開(kāi)展了大型海藻龍須菜、脆江蘺與鮑生態(tài)養(yǎng)殖。大型海藻與鮑混養(yǎng)，能有效改善鮑養(yǎng)殖區(qū)的生態(tài)環(huán)境，收獲的大型海藻又可作為鮑的飼料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，南澳海域養(yǎng)殖鮑產(chǎn)量?100 t?以上；按平均銷(xiāo)售價(jià)格?12?萬(wàn)元/t?計(jì)算，每年鮑養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益為?1?200?萬(wàn)元以上。大型海藻-鮑生態(tài)養(yǎng)殖海區(qū)水質(zhì)良好，該生態(tài)養(yǎng)殖模式具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，為漁業(yè)資源可持續(xù)利用提供了新模式，值得推廣應(yīng)用。

　　龍須菜環(huán)境效益分析

　　依據(jù)汕頭市統(tǒng)計(jì)年鑒和相關(guān)數(shù)據(jù)與價(jià)值評(píng)估方法，對(duì)南澳海域?2017—2018?年龍須菜環(huán)境效益進(jìn)行了評(píng)估。

　　1

　　固碳制氧價(jià)值

　　2017?年南澳海域龍須菜栽培固碳制氧的總價(jià)值為?4?523.49?萬(wàn)元，2018?年固碳制氧的總價(jià)值為?4402.53?萬(wàn)元，2017—2018?年固碳制氧總價(jià)值為?8926.02?萬(wàn)元。

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　　生物棲息地價(jià)值

　　2017—2018?年南澳龍須菜年平均栽培面積為?1500?公頃。2017—2018?年南澳龍須菜生物棲息地總價(jià)值為?638.4?萬(wàn)元。

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　　水質(zhì)凈化價(jià)值

　　2017?年龍須菜水質(zhì)凈化價(jià)值為?362.25?萬(wàn)元，2018?年龍須菜水質(zhì)凈化價(jià)值為?352.45?萬(wàn)元，2017—2018?年南澳龍須菜栽培水質(zhì)凈化總價(jià)值為?714.7?萬(wàn)元。

　　社會(huì)效益分析

　　龍須菜規(guī)模栽培可為當(dāng)?shù)卦黾泳蜆I(yè)崗位。2017—2018?年，每年從事大型海藻產(chǎn)業(yè)人員大約為?1000—2000?人；與大型海藻有關(guān)的交通、旅游、銷(xiāo)售等相關(guān)人員?1000—2000人。通過(guò)龍須菜栽培，人們的海洋環(huán)境保護(hù)意識(shí)得到普遍提升，促進(jìn)了海洋生態(tài)文明建設(shè)。龍須菜栽培的社會(huì)效益顯著。

　　綜上所述，我國(guó)龍須菜規(guī)模栽培在短短?20?年里實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的歷史性跨越，以龍須菜為代表的大型海藻栽培業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著。大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)值得在沿海大力推廣。

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　　對(duì)策與建議

　　開(kāi)展大型海藻規(guī)模栽培示范和推廣，實(shí)施養(yǎng)殖海域綜合負(fù)排放工程

　　以往的碳增匯主要靠陸地植樹(shù)造林。由于農(nóng)田稀缺和未來(lái)人口增長(zhǎng)對(duì)糧食的需求矛盾不斷凸顯，單靠陸地植被增匯已無(wú)法滿(mǎn)足我國(guó)碳中和需求。我國(guó)擁有世界上最大的海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，是海洋經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。

　　目前，我國(guó)近海僅在約?0.3%?的海域面積開(kāi)展了大型海藻栽培，大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展空間。大型海藻與魚(yú)、貝類(lèi)單位價(jià)格相比，經(jīng)濟(jì)價(jià)值相對(duì)較低，影響了漁民發(fā)展大規(guī)模栽培大型海藻的積極性。

　　由于大型海藻在海洋碳匯及解決近海環(huán)境問(wèn)題方面的重要生態(tài)作用，可采用國(guó)家生態(tài)補(bǔ)償措施，由國(guó)家補(bǔ)償漁民部分資金，以進(jìn)一步提高大型海藻栽培規(guī)模。利用大型海藻在增加海洋碳匯、防治富營(yíng)養(yǎng)化、低氧、酸化和有害藻華爆發(fā)方面的生態(tài)功能，發(fā)展大型海藻與魚(yú)、貝等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物復(fù)合養(yǎng)殖，是一種值得推薦的低碳綠色海水養(yǎng)殖模式?；诖笮秃Ｔ逶耘嗟暮ＫB(yǎng)殖模式會(huì)增強(qiáng)海水增養(yǎng)殖的“負(fù)碳”效果。

　　提高大型海藻綜合利用效率，實(shí)施大型海藻陸海統(tǒng)籌生態(tài)農(nóng)業(yè)工程

　　陸源營(yíng)養(yǎng)鹽大量輸入近海，導(dǎo)致近海環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化、引發(fā)赤潮等生態(tài)災(zāi)害。在富營(yíng)養(yǎng)化海區(qū)，規(guī)模栽培大型海藻，收獲后的大型海藻可飼養(yǎng)牛、羊、豬，發(fā)展大型海藻生態(tài)農(nóng)業(yè)。

　　澳大利亞科學(xué)家與肉牛養(yǎng)殖企業(yè)合作，用大型海藻（Asparagopsis sp.）飼養(yǎng)肉牛，肉牛食用?0.1%?和?0.2%（有機(jī)質(zhì)含量）大型海藻后，能降低奶牛?40%?和?98%?的甲烷氣體排放，實(shí)現(xiàn)肉牛養(yǎng)殖業(yè)碳中和。

　　目前，我國(guó)大型海藻的規(guī)模栽培主要局限于?20米?以淺海域，栽培模式比較單一。根據(jù)大型海藻生態(tài)習(xí)性，可考慮在灘頭及陸基池塘、海島發(fā)展大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)，以充分發(fā)揮大型海藻的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　國(guó)家要從戰(zhàn)略高度規(guī)劃和支持大型海藻栽培業(yè)發(fā)展，擴(kuò)增海洋碳匯，為解決全球海洋環(huán)境問(wèn)題提出中國(guó)方案。因此，探索陸海統(tǒng)籌大型海藻增匯和資源養(yǎng)護(hù)與綜合利用新模式，有益于海洋環(huán)境與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，是海洋經(jīng)濟(jì)的新業(yè)態(tài)，可支撐海-陸經(jīng)濟(jì)一體化可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，可借鑒澳大利亞的經(jīng)驗(yàn)，利用大型海藻規(guī)模栽培開(kāi)展陸海統(tǒng)籌減排增匯，這是一項(xiàng)成本低、效益高的碳中和有效途徑。

　　實(shí)施產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)補(bǔ)償制度，保障大型海藻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

　　以海帶、紫菜、龍須菜為代表的大型海藻，在我國(guó)已形成了從基礎(chǔ)研究、技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)的工廠化育苗、海上規(guī)模栽培、機(jī)械化或半機(jī)械化收獲、產(chǎn)品加工和銷(xiāo)售的產(chǎn)業(yè)鏈，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。盡管大型海藻綜合效益良好，但在大型海藻產(chǎn)業(yè)鏈中還有些技術(shù)壁壘有待攻克。

　　例如，我國(guó)大型海藻采收和加工設(shè)備的自動(dòng)化程度不高，少數(shù)大型海藻產(chǎn)品（如瓊膠）生產(chǎn)工序還存在排污不達(dá)標(biāo)等難題。

　　國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)政策引領(lǐng)和技術(shù)改造，加大對(duì)海藻生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備機(jī)械研發(fā)的支持力度或通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈前期大型海藻碳匯購(gòu)買(mǎi)服務(wù)，落實(shí)大型海藻產(chǎn)業(yè)鏈定量化生態(tài)補(bǔ)償。此外，還應(yīng)通過(guò)構(gòu)建“專(zhuān)家+當(dāng)?shù)卣?#43;漁業(yè)鄉(xiāng)土人才”服務(wù)模式，常態(tài)化為漁民提供技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)，打通大型海藻科技成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)推廣的“最后一公里”，實(shí)現(xiàn)大型海藻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈碳中和。

　　系統(tǒng)研究大型海藻生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能，完善大型海藻生態(tài)價(jià)值評(píng)估體系

　　應(yīng)借鑒林業(yè)碳匯核算理論與方法，在已有的元素測(cè)定法、光合反應(yīng)方程式法中做出科學(xué)判斷，構(gòu)建藻類(lèi)碳匯核算理論體系，形成大型海藻碳匯核算標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，綜合評(píng)估大型海藻生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能。大型海藻除具有重要的海洋碳匯功能外，還對(duì)解決海洋酸化、低氧、富營(yíng)養(yǎng)化、有害藻華防控等海洋環(huán)境問(wèn)題具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和作用。

　　此外，大型海藻還具有水質(zhì)和底棲環(huán)境改善、生物資源養(yǎng)護(hù)等生態(tài)功能。通過(guò)大型海藻生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的深入研究，為大型海藻栽培生態(tài)價(jià)值核算與生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建立奠定基礎(chǔ)和提供科學(xué)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立我國(guó)大型海藻生態(tài)價(jià)值指數(shù)等信息發(fā)布制度，為政府和企業(yè)開(kāi)展生態(tài)補(bǔ)償和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

　　加強(qiáng)涉海領(lǐng)域不同學(xué)科的交叉綜合研究，支撐沿海低碳經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

　　相比陸地碳匯研究的廣度和深度，海洋碳匯的研究尚存在較大差距。目前，我國(guó)海洋碳匯監(jiān)測(cè)體系尚未形成。針對(duì)這一現(xiàn)狀，應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)展海洋碳匯核查技術(shù)體系研究，解析碳匯構(gòu)成、溯源碳匯成因，鏈接無(wú)機(jī)碳與有機(jī)碳庫(kù)、生命與地球化學(xué)過(guò)程；查明主要碳匯生物族譜，按照碳匯效應(yīng)分級(jí)建檔，并在此基礎(chǔ)上形成系統(tǒng)的海洋碳匯核查理論、監(jiān)測(cè)指標(biāo)和評(píng)估方法。

　　中國(guó)碳市場(chǎng)是全球配額成交量第二大市場(chǎng)，但海洋碳匯標(biāo)準(zhǔn)體系仍是空白。因此，需要組織與海洋領(lǐng)域相關(guān)的海洋科學(xué)、生物學(xué)、漁業(yè)科學(xué)、生態(tài)環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等學(xué)科的科學(xué)家聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)展交叉研究，加快海洋碳中和核算機(jī)制與方法學(xué)研究，建立海洋碳指紋、碳足跡、碳標(biāo)識(shí)相應(yīng)的方法與技術(shù)、CO2?地質(zhì)封存、計(jì)量步驟與操作規(guī)范、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立健全海洋碳匯交易體系。在此基礎(chǔ)上，基于海洋環(huán)境承載力和低碳經(jīng)濟(jì)原理和技術(shù)，推廣基于陸海統(tǒng)籌的藻、貝、魚(yú)和陸地畜禽復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)，形成多層次、立體化、低碳生態(tài)的海陸復(fù)合養(yǎng)殖新模式，保障沿海經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

　　加強(qiáng)國(guó)際合作，共同應(yīng)對(duì)全球氣候和環(huán)境問(wèn)題

　　不同國(guó)家科技發(fā)展水平不同，需解決的環(huán)境問(wèn)題有很大差異。通過(guò)國(guó)際合作，可以共享節(jié)能減排技術(shù)，從而促進(jìn)人類(lèi)對(duì)氣候和環(huán)境問(wèn)題的有效解決。基于大型海藻在?CO2?捕獲過(guò)程的高效性及在經(jīng)濟(jì)和碳匯中的重要作用，韓國(guó)學(xué)者?Ik Kyo Chung?聯(lián)合中國(guó)、印度、印度尼西亞等學(xué)者組建了“亞洲藻類(lèi)碳匯網(wǎng)絡(luò)”（Asian Network for using Algae as a CO2 sink）；通過(guò)藻類(lèi)碳匯國(guó)際合作計(jì)劃的實(shí)施，增加大型海藻栽培面積和新品種，提升了海洋碳匯潛力，為解決全球和區(qū)域性碳減排問(wèn)題和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)提供了典范。

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　　結(jié) 論

　　發(fā)展大型海藻碳匯，是緩解全球氣候變暖、減少?CO2?等溫室氣體、發(fā)展海洋低碳經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)碳中和的重要路徑，值得全球沿海國(guó)家協(xié)作并推廣應(yīng)用。大型海藻規(guī)模栽培在增加海洋碳匯、環(huán)境修復(fù)和資源養(yǎng)護(hù)方面具有重要作用。推廣基于大型海藻規(guī)模栽培的海洋負(fù)排放模式，是我國(guó)近海實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的有效途徑。

　　楊宇峰暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。主要從事海洋環(huán)境和水生生物研究和教學(xué)工作。近年來(lái)，主持科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上基金?10?多項(xiàng)。在大型海藻生物修復(fù)與浮游生物生態(tài)學(xué)方面取得了較系統(tǒng)的研究成果，獲國(guó)家和省部級(jí)科研獎(jiǎng)勵(lì)?4?次。發(fā)表論文?180?篇，出版專(zhuān)著?2?部。

　　總監(jiān)制：楊柳春

　　責(zé)任編輯：張帆

　　助理編輯、校對(duì)：PAN

　　排版：立夏

　　

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　　信息來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院院刊

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