桑沟湾藻类规模化养殖水域生物的碳汇功能资料.doc

桑沟湾藻类规模化养殖水域生物的碳汇功能生物科学专业 胡鹏指导教师 张玉喜摘要：为探讨规模化大型藻类养殖对海-气界面CO2交换通量的影响，选择山东桑沟湾大型藻类养殖水域作为研究区域，根据2013.04.23航次的大面调查获得的pH、总碱度（TA）、叶绿素a等基础数据，分析了该区域表层海水溶解无机碳（DIC）体系各分量的浓度、组成比例及时空变化特征，估算了海-气界面CO2的交换通量结果表明，该区域表层海水DIC、HCO3-、CO32-及CO2的年平均浓度分别为 2024.8 ± 147.0 mmol/L，1842.4 ± 132.1 mmol/L，170.0 ± 42.8 mmol/L 和12.4 ± 2.5 mmol/L养殖区与非养殖区之间DIC、HCO3-浓度差异不显著（P > 0.05），而CO2浓度差异极显著（P < 0.01）表层海水pCO2和海-气界面CO2的交换通量的年平均值分别为287.8 ± 37.9 matm和-32.7 ± 17.2 mmol/（m2·d），养殖区与非养殖区之间、不同季节之间均差异极显著（P < 0.01）大型藻类的养殖活动有利于海洋对大气CO2的吸收。

关键词　　溶解无机碳　pCO2　交换通量　大型藻类The biological carbon sink Capacity of algae scale breeding waters in Sanggou Bay Student majoring in Biological Sciences Hu peng Tutor Zhang yuxiAbstract　In order to the assess the effect of seaweed aquaculture on sea-air CO2 flux, a large-scale seaweed aquaculture area which is located in Sanggou bay, was selected as the investigation area. Based on the investigation data of pH, total alkalinity (TA), chla, etc. during four cruises on 2013.04.23, the spatial and seasonal variations of dissolved inorganic carbon (DIC) system parameters and aqueous pCO2 were analyzed. The results showed that the mean annual concentrations of dissolved inorganic carbon (DIC), HCO3-, CO32- and CO2 were 2024.8 ± 147.0 mmol/L, 1842.4 ± 132.1 mmol/L, 170.0 ± 42.8 mmol/L and 12.4 ± 2.5 mmol/L, respectively. There were no significant differences of the concentrations DIC and HCO3- between aquaculture areas and unaquaculture area (P > 0.05), while the differences for the concentration of CO2 was very significant (P < 0.01). The mean annual values of aqueous pCO2 and sea-air CO2 flux were 287.8 ± 37.9 matm and -32.7 ± 17.2 mmol/m2/d, respectively. There were very significant differences (P < 0.01) for aqueous pCO2 and sea-air CO2 flux not only between different areas, but also between different seasons. Therefore, Seaweed aquaculture is help to the diffusion of CO2 across the sea-air interface.Key words　dissolved inorganic carbon (DIC)　 pCO2　Sea-air flux　Seaweed序言桑沟湾(37°01′—37°09′N,122°24′一122°35′E）位于山东省荣成市境内，是我国北方的典型浚海养殖区域。

其游口朝东，形状类似字母“c”水域面积143．20k㎡，海岸线长74．40km湾内平均水深7-8 m桑沟湾是自然湿地，位于山东半岛最东端，是山东省最开阔的海湾，面积150.3平方公里海湾南角为诸岛等连岛沙坝，北岬为青鱼滩岩岬，湾顶有湾顶沙坝，坝内为泻湖海湾口门宽11公里，水深5-10米，底质主要为沙，局部岩礁突起桑沟湾位于黄海之滨，山东半岛最东端，荣成市区的东南部，因桑沟河从这里入海而得名因地理、水质原因，桑沟湾是中国最为著名的天然养殖良港之一，海产品产量高、品质佳，是山东省海水养殖业的重点海湾据说桑沟湾出产的扇贝，曾作为国宴用品招待过美国前总统尼克松沿岸有芦苇荡、沼泽地、林地等，是国家正式批准的首个国家级城市湿地公园碧海、蓝天、阳光、沙滩、岛礁，构成了桑沟湾自然天成与现代发展融合的美丽与魅力其养殖始于1957年的海带筏式养殖试验，经过不断地扩大与发展，现已成为我国集约化海水养殖的代表区域养殖品种也由刚开始时的单一筏式海带养殖，逐渐发展到以、牡蛎(Grassastrea gigas)、裙带菜(Undaria pinnatifuta)、海带(Laminariajaponi)扇贝(Chlamys如w)、鱼(Haliotis dis—c№han,mi)、海水鱼类等藻、贝、鱼的立体混合养殖。

桑沟湾的养殖活动已经发展成为高效化和规模化的海洋经济活动，充分地利用了海洋资源，成为了海上的“农田区”海湾属不规则半日潮区，最大潮差3.5米左右，涨潮流速一般38.58厘米/秒，方向西南，落潮流速一般为41.15厘米/秒，流向东北海湾受东南风浪的影响甚大湾内北部建有蜊江港，码头水深2米八河港已筑坝拦湾该湾为山东增养殖业的重点海湾与此同时，密集的养殖活动也给海洋生态系统带来了巨大影响，如营养盐排放、养殖生物的逃逸、疾病的传播等人类活动每年排放的CO₂以碳计为66 亿t，其中海洋吸收了人类排放CO₂总量的30%-50%[1]经过多次科学实验证明，海洋的碳含量共计三十九万亿吨，为世界碳含量的百分之九十三，是大气的五十三倍人们生活排放出来的CO₂平均每年数量为五十五亿吨，占比在百分之三十五左右共有二十亿吨的CO₂都被海洋吸收掉，陆地吸收的CO₂仅有七亿吨，所以，海洋独特地资源优势为CO₂提供了一个天然的吸收环境，同时也为渔业发展创造了便利条件在海洋与地球之间产生化学反应的过程中，对于CO₂的研究的前提必须掌握海洋的特性当前在对海洋和二氧化碳进行研究的区域主要是在部分内陆养殖基地和与内海相隔甚远的外远区域。

渔业碳汇有以下两种不同的定义：1.渔业碳汇的定义是在进行渔业生产过程中完成海洋生物吸收CO₂的过程，同时在吸收过程中将用于生物研究的碳分离出海水的过程在整个分离过程中碳汇功能得到充分发挥，事实上也将海洋中的CO₂吸收能力逐渐提升；2.碳汇渔业的定义是指通过多种方式将CO₂吸收到海洋中，不断减少渔业生产作业中的CO₂的含量，比如说在进行渔业养殖、过滤鱼食、海藻生产、鱼礁的规程、水产品的增殖等与渔业生产相关的活动简单来讲，进行渔业生产过程中只要不投放鱼食的活动都会出现生物碳汇,同时也可称它为碳汇渔业碳汇渔业中最重要的部分就是海水养殖，而海水养殖未来的发展趋势也将走向绿色环保，自然生态的新型海洋养殖产业海水养殖对于二氧化碳的排放，促进国家蓝色经济的不断发展等方面都有着非常重要的研究意义在生态系统养殖方面，多营养层次综合养殖将成为生产效率高，环保性较强而且可以不断发展的新型海洋养殖形式 多营养层次综合养殖方式对技术要求比较高，比如说对养殖环境的布置和对海水的循环有着较高的要求，特别是海洋生物中的贝类与藻类的养殖，必须通过固碳方面的研究保证其可以达到正常养殖标准图1 海-气界面CO₂交换通量中国是世界第一水产养殖大国, 海水养殖发展迅速, 全国海水养殖面积达6.65×104 K㎡, 养殖产量约1.25×107 t。

贝类、藻类这些品种是我国海水养殖的重要产品，由于贝类与藻类的养殖范围较广所以对内海的碳循环造成比较严重的影响，演绎成为 “能够分享的碳汇”二OO六年约为三十八万吨的碳都是从内海的海藻养殖场中产生的，九十九万吨的碳来自于内海的贝类养殖场，藻类与贝类养殖场共产生了一百三十六点九万吨的碳特别是分离出来的贝壳中产生了近七十六点四的碳，从而形成了保持时效较长的布满在陆地上生长和种植的森林与树木，它们造成的碳影响时间相对较短，主要是在树木与植被发生腐烂的时候，将碳还原到大气层了但是在海洋中生产的贝壳它们必须通过生物反应才可以将碳还原到大气层中，而且需要的时间较长，一般都是几百万年就算是生长贝壳没在海洋中生活，那么存在它们体内的碳反应到大气中的时间也很长除以以外，一九九七年《京都协议书》对于二氧化碳排放数值估计在150～600$/t C,这样我们就可以知道我国内海的贝类、藻类养殖场每年创造的二氧化碳的经济效益约为一点八至七点二亿美元由此可见，我国内海的贝类、藻类养殖在为人们提供了许多味道鲜美的海洋产品的同时，还为人们的生活创造了良好的环境，为二氧化碳排放的减少做出了巨大贡献，给人们创造了生活资源和空气资源。

在内海生活环境中生存最多的种类就是贝类，它不仅是能量与物质流的创造者，同时对于海洋碳元素的排放也起着非常重要的作用贝类对于碳元素的生长主要有两种方法第一种方法是通过是HCO3-生成氧化钙贝壳，主要公式为： Ca2+ + 2HCO3-= CaCO3 + CO₂+ H2O, 在海洋中生长的贝壳只有一小部分钙是通过海洋的传输流传递到海洋深入，很大部分都是直接在海水中分离出来；第二种方法是利用一些浮游物与海洋中产生的废屑，加快贝类产品的迅速成长在海洋生长环境中养殖的贝类可以直接控制着海水中产生的碳元素的数量主要原因是贝类游动能力较强加上海洋内的植物由于光合作用产生给贝类的生长创造了良好的环境所以，在内海中进行贝类养殖可以将很大一部分碳从海洋中分离碳对于贝类的作用有两种，一种是加速贝类的生长，一种是提升贝类的换代，因此，贝类在生长过程中就将没有利用到的碳元素通过排泄的方式直接传递到海洋深处由于贝类身体的排泄为碳转变成二氧化碳的过程增加了时间所以，贝类 就是直接将二氧化碳传递到海底的搬运工在内海的碳元素分解中，作用最大的就是在内海生长的贝类，贝类的养殖对于海洋布满的形成起到了促进作用由此可见，对类对内海碳元素的形成主要表现在两个方面，一个方面是贝类的呼吸，一类是贝类的钙化，这两项活动都是直接向海洋深入排放二氧化碳的直接因素，所以就形成了贝类不仅是生活碳汇的表现同时还是部分碳源的表现。

在内海进行藻类养殖可以利用藻类的生长过程完成海洋中DIC的吸收据相关数据发现，将贝类和藻类放在一起养殖所创造出来的经济与生态效益要比单纯养殖贝类或者藻类的价值在高很多在二十世纪七十年代就出现了贝类和藻类。