我国水产养殖与捕捞业“双碳”目标及实现路径
李雪等
基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（2022A006）；湖州师范学院“两山”理念研究院2022年度重点专项（LSZ2203）；浙江省淡水水产研究所部省级重点实验室开放课题重大项目（ZJK202206）；世界自然基金会项目（PO4543）2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出，中国将提高国家自主贡献（nationallydeterminedcontribution，NDC）力度，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。当前，各行各业都在进行碳达峰、碳中和（“双碳”）目标的研究与实践。
渔业以水产养殖与捕捞为主要产业形式，具有碳源和碳汇双重属性，既在水生生物生长代谢环节和人类生产作业过程中排放碳，也通过水生生物吸收和利用水体中碳元素形成碳汇，并以捕获水产品的方式从水体中移除水生生物汇集的碳，提高水域生态系统吸收和存储碳的能力。探索水产养殖与捕捞业“双碳”目标及路径既是行业现实需求，亦是主动作为。在国家“双碳”政策大背景下，大力推进水产养殖与捕捞业的减排增汇具有重要的现实意义。本文基于碳排放和碳汇核算方法，对水产养殖与捕捞业“双碳”进行深入研究，明晰其碳平衡现状，合理设定符合行业特色的“双碳”目标，并提出可行路径，对推进水产养殖与捕捞业由粗放、低效、高耗能向集约、高效、绿色产业转型升级，实现高质量可持续发展、促进富民增收具有重要意义，可助力践行我国“双碳”战略。
1水产养殖与捕捞业“双碳”简介
2水产养殖与捕捞业双碳核算情况
综合考虑水产养殖与捕捞业现实，从碳源、碳汇主要环节入手，设置碳核算框架，分析核算参数，基于核算结果分析我国水产养殖和捕捞业的双碳情况。
2.1水产养殖与捕捞业碳核算框架
碳源核算方面，确定水产养殖与捕捞业的碳源主体为饲料投喂、养殖设备用电、机动渔船用油3部分，以它们碳排放量总计作为水产养殖与捕捞业碳排放总量。其测算方法如下：饲料投喂碳排放核算方面，由于缺乏水生物自身代谢碳排放及残饵氧化反应等数据，以水产饲料中碳元素完全氧化的排碳量为依据进行估算，等于水产饲料各营养成分的碳含量系数和二氧化碳折算系数积的加总；养殖设备用电碳排放核算方面，考虑到用电环节主要为池塘和工厂化养殖增氧、换气、换水等，重点测算海水、淡水的池塘及工厂化养殖方式的耗电总量，并以电力碳排放系数进行折算；机动渔船用油碳排放，依据捕捞及养殖渔船主机功率及一般耗油情况测算渔船用油量，并依据所用油碳排放系数折算得到机动渔船用油环节的碳排放量。
碳汇核算方面，参考唐启升有关碳汇的概念和岳冬冬等、解绶启等关于渔业碳汇测算的研究，以水产品的碳移出量为表征，即以每年捕获水产品的产量、碳含量系数及碳元素和二氧化碳分子式折算系数的乘积作为水产养殖与捕捞业碳汇总量。
净碳排放量为水产养殖与捕捞业碳排放总量与碳汇总量的差，根据碳中和含义，当该行业净碳排放量≤0，则认为其实现了碳中和。
2.2核算参数及数据
①水产饲料营养成分参数。水产饲料的营养成分大致分为蛋白质、脂肪、糖类和其他4类，其中蛋白质、脂肪、糖类是主要的含碳成分，质量分数如表1所示。蛋白质的基础组成元素通常包含50.60%~54.50%的碳元素，此处取平均值为52.55%；脂肪通常包含76.50%的碳元素，碳水化合物中通常包含40.00%~44.00%的碳元素，多数碳水化合物含40.00%碳元素。
表1水产饲料主要营养成分的质量分数
②机动渔船用油参数。根据我国渔船主机总功率数据及《国内机动渔船油价补助用油量测算参考标准》中的渔船补助用油系数（表2），确定我国机动渔船耗油总量，并根据渔船主要用油种类，柴油的碳排放系数3.0959kgCO2·kg-1，测算机动渔船环节的碳排放量。
表2我国国内机动渔船油价用油量参数（t·kWh-1）
③养殖设备用电参数。参考徐皓等的研究，设定海水、淡水的池塘和工厂化养殖主要设备能耗系数（表3）；参考2019年度减排项目中国区域电网基准线排放因子核算用电碳排放量。
表3水产养殖设备主要能耗参数
表4淡水水产品碳汇系数
2.3水产养殖与捕捞业“双碳”核算结果分析
2.3.1近10年水产养殖与捕捞业碳排放总体上升2011—2020年水产养殖与捕捞业碳排放测算结果见图1，可以看出，碳排放趋势与其生产状况基本吻合，呈现如下3个特征。
一是近10年水产养殖与捕捞业碳排放量总体波动上升，2011—2020年平均年增长率1.59%。除2013、2019和2020年略有下降外，其余年份均较上一年有所增加，2020年碳排放总量达到6407.51万t。水产养殖与捕捞业碳排放总量的增长趋势与我国水产品总量逐年增长及养殖水产品占比持续增加的产业现实基本吻合。
表5海水贝类碳汇系数测算参数
注：其他包括蛏、蚶、螺、鲍、江珧等贝类。
表6主要藻类的碳汇系数
图1水产养殖与捕捞业碳排放总量
图22011—2020年我国水产养殖与捕捞业碳排放强度
2.3.2近10年水产养殖与捕捞业碳汇情况
2011—2020年水产养殖与捕捞业碳汇测算结果如图3所示，可得如下4个方面特征。
①我国水产养殖与捕捞业碳汇量总体呈波动上升趋势。2011—2020年，水产养殖与捕捞业碳汇量增加了416.61万t，年平均增幅1.71%。分阶段来看，2011—2015年碳汇量持续上升，2015年达到3017.72万t，受近海捕捞减量的结构性影响，2016年减少91.60万t，随后缓慢增加至2020年的2951.18万t。碳汇量总体增加的趋势符合水产品产量持续增长的产业发展现实。
图32011—2020年水产养殖与捕捞业碳汇总量与结构
③分品类看，碳汇量由高到低依次为鱼类、贝类、甲壳类、藻类。鱼类产品碳汇量最多，约占水产养殖与捕捞业总碳汇量的60%，但占比持续下降，由2011年的64.32%降至2020年的58.99%（图4），尤其是2015年以来下降明显。贝类产品碳汇量除2016年略有下降外均不断提高，2020年达到505.49万t，年均增速2.34%，占总碳汇比例增至17.13%。甲壳类产品碳汇量持续增加，特别是2016年以来增势明显，研究期间年均增速3.85%；占碳汇总量比重不断提高，由2011年的9.12%提高至2020年的11.00%，主要得益于养殖规模扩大。藻类展现出了较高的碳汇潜力，碳汇量年均增幅5.61%，每年通过收获藻类产品从水中移出的碳相当于吸收的CO2由2011年的186.86万t快速增加至2020年的305.51万t，增幅达63.50%。
图4不同品类水产品碳汇量对比
④优化水产品生产结构可增加碳汇总量。随着鱼类产品近6年来产量的不断下降，其碳汇量也呈明显的下降趋势，但由于产量基数大，仍贡献了水产养殖与捕捞业碳汇总量的60%左右；随着碳含量高、碳汇能力更强的藻类水产品产量的快速提升，其在水产养殖与捕捞业碳汇中的作用越来越突出；贝类、甲壳类水产品产量不断增加，对提高整体碳汇量的贡献度也有相应增长。
3水产养殖与捕捞业“双碳”目标分析
3.1水产养殖与捕捞业碳达峰目标分析
3.1.1水产养殖与捕捞业碳达峰进程总体上，2011—2020年间我国水产养殖与捕捞业碳排放总量呈现不断上升的趋势，虽然2018—2020年碳排放总量有所下降，但由于期限较短，究竟处于平台期还是下降期，仍有待进一步观察。
碳达峰。
3.1.2水产养殖与捕捞业碳达峰的分项情景假设水产养殖与捕捞业的总体碳达峰状态取决于3个碳源环节的权重及变化幅度，通过3项均实现碳达峰的极端情景系统地考察未来碳达峰的有关因素及可能性。
①机动渔船用油环节维持碳达峰状态压力较小。2015年开始，机动渔船用油碳排放量以平均每年2.76%的速度下降。机动渔船用油环节中，以捕捞渔船用油的碳排放量最高，2020年占机动渔船耗油总碳排放82.42%，2015—2019年碳排放减少152.39万t，年均降速1.52%。根据重点水域禁捕政策以及海洋捕捞“双控”管理政策等现实情况，未来捕捞渔船及其油耗仍将继续减少，预计机动渔船用油的碳排放也将进一步下降，则该环节碳达峰状态得以稳定。
图5不同的单位产量投饲量降幅水平下饲料投喂环节碳排放量线性估计
表7养殖设备用电环节碳达峰的情景预测
3.1.3水产养殖与捕捞业碳达峰目标以上是3个环节均实现碳达峰的情景，则其叠加也必然是碳达峰，即未来10年内机动渔船用油以2.76%及以上的速度持续减少、单位产量平均投饲量年均减少1.81%、养殖用电强度保持现阶段增长水平的前提下我国电网碳排放因子年均降幅达到3.04%，水产养殖与捕捞业必然也可实现碳达峰。
然而，在现有生产技术水平下，同时实现以上3个目标的压力较大。一是渔船能耗，受捕捞资源养护、减船减量、转产转业等政策影响，机动渔船及其用油排放将稳定或继续趋降，有利于实现总体碳达峰。二是保供压力，“保供给”要求水产品产量将进一步增加，而单位投饲量降低的潜力有限，总体投饲量很可能增加；虽然绿色健康养殖、尾水治理等措施可能会降低碳排放强度，但需要长期的政策及技术推动，短期内该因素仍不利于碳达峰。三是养殖用电，随着水产养殖的工厂化、现代化、智能化，未来我国水产养殖设备用电碳排放将延续增势，清洁电力发展是影响该环节碳排放量未来趋势的关键因素，但清洁电力技术对传统电力的替代仍需要较长周期，故养殖用电增加短期内将不利于碳达峰。
3.2水产养殖与捕捞业的碳中和目标分析
3.2.1水产养殖与捕捞业净碳排放及其结构
图6为我国水产养殖与捕捞业净碳排放量，分析可得如下结论。
图62011—2020年我国水产养殖与捕捞业净碳排放量
首先，我国水产养殖与捕捞业净碳排放总量较大、总体呈波动上升。2011—2020年，我国水产养殖与捕捞业净碳排放量呈波动上升趋势，由3023.33万增加至3456.33万t，除2013、2015、2019和2020年下降外，其他年份均增加。各年份碳汇总量与碳排放总量的比均不足50%（44%~49%），没有明显的增加势头。据此趋势，如果不进行生产方式的重大改变，我国水产养殖与捕捞业不能实现碳中和，这与其偏重于碳源属性的行业事实基本一致。
其次，各生产方式净碳排放量均呈增加态势。一是海洋捕捞业净碳排放量最多，且在研究期间内持续增加，至2016年达到峰值1646.22万t，近4年保持波动平稳，约为1670万t。二是淡水养殖净碳排放量总体呈波动上升趋势，年均增速2.12%，到2018年达到峰值（1238.91万t），2020年净碳排放量减至1113.47万t，仅次于海洋捕捞净碳排放。三是海水养殖净碳排放量在研究期间内波动上升，近2年有显著下降趋势，2011—2018年波动上升至696.39万t，2019、2020年同比下降4.79%、3.85%。四是淡水捕捞净碳排放量最小，且自2016年以来大幅减少，到2020年仅为25.65万t。
最后，净碳排放量由大到小依次为海洋捕捞、淡水养殖、海水养殖、淡水捕捞。各生产方式净碳排放量占比有所变化，但相对位置没有变化。海洋捕捞占比波动平稳，一直居首，平均约为49%；其次为淡水养殖，占比由30%上升至32%；海水养殖占由14%升至18%；淡水捕捞最小，占比由4%下降至1%以下。
3.2.2水产养殖与捕捞业碳中和目标以上分析结果显示，水产养殖与捕捞业具有碳汇生态功能，但更偏向于碳源属性。除淡水捕捞净碳排放量有所下降外，其他生产方式下净碳排放量总体均呈增加趋势，2020年仍有约3456万t的碳未实现中和，是当年碳汇量的1倍以上。
根据王宇光等研究结果，为改善国民膳食结构，至2035年，我国仍需要增加约1300万t的水产品供应，其潜力主要在养殖。而渔业智能化、现代化的发展趋势对能源特别是电力的需求强劲，同时养殖投饲量也将大概率保持增长。因此，在未发生重大生产方式变革的前提下，水产养殖与捕捞业在2035年之前实现行业系统内部碳中和的可能性较小。但为推动渔业高质量发展和现代渔业进程，可结合产业现实，合理设定符合行业特色的碳中和目标——推进净碳零排放进程：在2025年水产养殖与捕捞业碳达峰基础上，进一步减少碳源、扩大碳汇；至2030年，其净碳排放量将由2020年的3500万减少至2500万t；至2060年，净碳排放量将减少至1000万t以下。
4实现水产养殖与捕捞业“双碳”目标的路径
4.1推进重点环节减排
4.2扩大渔业增汇能力
根据近海捕捞约束的现实，重点应通过发展绿色健康养殖模式及优化调整养殖结构，增强渔业碳汇能力。一是结合已有探索经验，推广多层次立体混养（integratedmulti-trophicaquaculture,IMTA）模式、大水面生态养殖模式、稻鱼（虾、蟹）综合种养等生态养殖模式以提高养殖效率，发挥水产养殖与捕捞业在加速碳沉淀、碳循环方面的作用。二是调整和优化养殖结构，在明晰深远海及内陆湖泊宜渔水域及宜养品种的前提下，因水制宜，合理扩大碳汇系数更大的贝藻类水产品养殖，科学增加滤食性鱼类投放，以及积极探索生态养殖增汇新品种、新模式、新技术。三是加强海洋牧场建设与增加增殖放流活动。适当加大天然水域人工增殖放流，拓展深远海宜养资源，推进人工鱼礁、海洋牧场建设及海草床、海藻场修复，促进水生生物恢复与保护；推进与“蓝碳”新技术的合开发与应用，如水产品增养殖区的人工上升流与下降流、传统养殖区的负排放技术、滨海湿地修复与保护、人工渔礁/海洋牧场+海上风力或光伏发电等。
4.3探索渔业碳汇交易机制
4.4强化政策支持引导
水产养殖与捕捞业增汇减排的外部性及交易所需的额外性条件都需要政策支持，特别是资金的投入。一是积极争取国家碳资金支持，在加强基础研究的基础上，应积极争取国家碳汇专项资金、碳基金支持，充分利用国家碳达峰、碳中和财税金融政策，为水产养殖与捕捞业，尤其是关键环节节能减排提供政策引导与资金支持。
二是统筹燃油补贴资金，合理统筹涉农、涉渔特别是燃油补贴资金，支持引导涉渔主体采取增汇减排技术及行动，如可统筹燃油补贴以碳汇的生态效应名义支持新水域（深远海）水产养殖、增殖型海洋牧场、养殖绿色健康升级、退出捕捞权、自主休禁渔、渔船用能清洁化、大水面生态化等。此外，充分利用新型产业支持资金，重点倾斜海水产品养殖与人工上升流/下降流的融合，优先支持海上风电+海洋牧场的产业模式发展等。三是导引社会资本参与，通过财税信贷优惠，调动具有社会责任的企业，特别是重点控排企业，以及生态环境保护组织及各类非政府组织等主体的积极性，引导其主动参与增汇减排项目和交易示范探索行动。
5结语
水产养殖与捕捞业具有碳源、碳汇双重属性，参考已有方法评估分析了2011—2020年我国水产养殖与捕捞业碳排放及碳汇总量，在此基础上较系统地探索了水产养殖与捕捞业“双碳”目标及路径，发现受近年来我国水产养殖与捕捞业产业发展及产量规模扩大的影响，我国水产养殖与捕捞业碳排放总量显著增加，目前饲料投喂环节为第一碳源，碳达峰与否仍有待观察；碳汇总量同期波动上升，水产养殖碳汇贡献显著，但始终无法完全中和碳源，2020年净碳排放量达近3500万t。基于产业现实，认为我国水产养殖与捕捞业有望在2025年实现碳达峰，约为6600万~6800万t，至2030年净碳排放量降至2500万t左右，至2060年降至1000万t以下，为实现该目标需多方面应用减排增汇产业技术以及建立配套市场机制、强化政府政策支持引导。