全球渔业碳足迹的跨部门动态：基于“共同但有区别的责任”原则的多区域投入产出分析

《Frontiers in Marine Science》：Inter-sectoral dynamics of the global fisheries carbon footprint: a multi-regional input-output analysis within the principle of common but differentiated responsibilities

全球海鲜生产、消费及碳排放时空特征分析，基于Eora26与FABIO多区域投入产出模型，揭示亚洲（尤其是中国）主导生产并贡献显著碳排放，鱼 meal和鱼油作为关键中间产品具有跨行业碳泄漏效应，需通过CBDR原则实现差异化责任分配与供应链减排。

　　全球渔业是数以十亿计人口获取动物蛋白的重要来源，然而随着水产养殖业的迅速发展，其对人工投入的依赖日益加深，这引发了对相关二氧化碳排放的担忧。本研究利用Eora26和食品与农业生物量投入产出（FABIO）多区域投入产出数据库，对2015年至2020年间全球水产品生产、消费及其相关的碳排放进行了空间分布与时间趋势的分析，特别关注鱼粉和鱼油在不同经济部门中的碳足迹。研究发现，亚洲，尤其是中国，在全球水产品生产中占据主导地位，贡献了39.2%的产量，并在渔业相关排放的空间差异中发挥关键作用。在此期间，全球水产品相关的碳排放增加了31.6%，其中东亚地区在基于国内、消费和生产核算的碳排放中始终处于最高水平。南美洲则逐渐成为主要出口国，满足全球水产品需求的上升趋势。

鱼粉和鱼油主要用于渔业、畜牧业、猪业和乳制品行业。中国是最大的接收国，而挪威、秘鲁、智利和美国则是主要生产国。这些中间产品的碳足迹表现出规模效应的特征，反映出其供应链的复杂性和跨国界特性。本研究揭示了水产品相关碳排放的空间与行业特征，并强调需要更具体、更有针对性的减排策略。同时，研究也突出了在全球渔业系统中应用“共同但有区别的责任”（CBDR）原则的重要性，以确保在减排方面实现区域间的公平性。

随着水产养殖业的扩张，其环境影响已成为全球关注的焦点。温室气体（GHG）排放是其环境影响的重要组成部分，特别是在一些大量消费水产品的国家中。预测显示，到2030年，水产养殖将占全球鱼类消费的近三分之二。尽管水产品通常被认为比陆地蛋白质更具碳效率，因其较短的食物链和较高的饲料转化效率，但这些评估往往忽略了上游和下游过程中的排放，如饲料生产、加工和跨国贸易。随着水产养殖供应链日益复杂和全球化，间接排放的重要性正在上升，但目前的评估体系尚未充分考虑这些因素，这成为可持续发展研究和气候政策中的关键空白。

在水产品排放源中，鱼粉和鱼油是碳密集度最高且最不为人知的部分。以往关于水产品相关温室气体排放的研究主要集中在捕捞渔业，研究了诸如燃料消耗、捕鱼工具和排放相关政策等因素。相比之下，水产养殖涉及更广泛的排放源，包括饲料生产（尤其是鱼粉和鱼油）、增氧系统、农场能源消耗、加工和远距离运输。最近的估计显示，水产养殖约占全球温室气体排放的0.49%，其中饲料生产占39%，饲料生产加上运输则占57%。当包括上游和下游饲料相关排放时，它们甚至可能代表水产养殖总碳足迹的90%。这些数据强调了对饲料供应链进行更细致和全面评估的迫切需求，尤其是鱼粉和鱼油的碳足迹。

鱼粉和鱼油不仅是水产养殖的重要组成部分，也是连接水产养殖与其它农业部门的关键纽带，但它们在跨部门中的碳影响仍缺乏系统研究。这些海洋资源被广泛用于猪和家禽养殖，以提高饲料效率和动物健康。例如，中国预计在2030年前仍是全球最大的鱼粉进口国，其中约35%的进口鱼粉用于畜牧业。尽管鱼粉和鱼油的成本上涨和植物、昆虫等替代品的出现，它们依然因其营养和经济价值而占据重要地位。然而，其在水产养殖和畜牧业中的双重使用意味着排放分布在两个部门之间。忽视这些共享排放会掩盖海洋饲料的真实环境成本，阻碍有效、跨部门减排策略的制定。

现有的碳足迹评估工具在捕捉水产养殖的跨部门和国际环境影响方面仍显不足。生命周期评估（LCA）虽然被广泛使用，但受限于其地点特定性，无法建模全球供应链或贸易相关的排放。相比之下，多区域投入产出（MRIO）模型提供了一个系统性的视角，追踪碳和资源在各国和部门间的流动。MRIO方法已被广泛应用于水资源、土地利用和碳排放的研究，但在水产养殖领域尚未系统应用。这种方法论上的空白限制了我们对水产养殖环境足迹如何与全球贸易及其他部门如农业和畜牧业相互作用的理解。

此外，评估水产养殖的排放还必须从公平性的角度出发，应用CBDR原则。这一原则在联合国气候变化框架公约（UNFCCC）、京都议定书和《巴黎协定》中被正式确立，认为虽然所有国家都对气候缓解负有责任，但义务应根据历史排放和国家发展能力有所不同。这一原则对水产养殖尤为重要，因为水产养殖是许多低收入和中等收入国家的重要食物和收入来源。忽视分配公平性可能给最不具减排能力的国家带来不成比例的负担。

为了解决这些关键空白，本研究采用全球MRIO方法，评估水产养殖的碳足迹，特别关注鱼粉和鱼油在不同部门和地区的碳影响。使用Eora26和FABIO多区域投入产出数据库，追踪了20个聚合世界区域和190个国家的碳流动。识别了水产养殖饲料供应链中的碳热点，并分析了水产养殖、畜牧业和农业之间的相互依赖关系。通过这种方式，本研究旨在提供更全面的水产养殖环境足迹理解，并为更公平和有针对性的减排策略提供依据。

本研究的核心问题包括：如何利用投入产出模型系统量化和分析水产养殖在全球供应链和贸易区域中的碳排放特征？如何通过鱼粉和鱼油的角度来刻画水产养殖与其他农业部门（如渔业、畜牧业和农田）之间的物质流动和潜在碳足迹？如何在CBDR框架下，基于实证数据分配碳排放责任？通过将MRIO分析与鱼粉和鱼油的焦点相结合，本研究为水产养殖的环境外部性提供了一个新的视角，并为跨部门的减排策略、碳核算和政策建议提供了一条实现可持续和公平的未来路径。

研究区域的定义采用了联合国粮食及农业组织（FAO）的区域分类框架，将全球超过190个国家和区域划分为20个标准化的FAO区域，其中19个被用于本研究（排除了一个无法识别的实体）。这些区域为分析全球水产品生产、贸易流动和碳排放提供了统一的空间基础。为了支持区域层面的分析，所有国家都被分配到对应的FAO区域，确保数据聚合和比较在空间上的一致性。

研究数据主要来源于Eora26和FABIO数据库，时间范围为2015年至2020年。此外，还使用了同期的人口数据来衡量人均碳足迹。Eora26覆盖了全球190个国家和26个经济部门，时间跨度从1990年至2022年，使其在跨国和区域分析中具有高度有效性。目前，Eora26在碳足迹分析、供应链研究和环境政策建模中被广泛使用。Eora环境卫星账户包含了多个温室气体排放数据源，如EDGAR、CDIAC和PRIMAPHIST。PRIMAPHIST实际上整合了EDGAR和CDIAC数据，必要时进行插值和平滑处理。国家层面的报告被优先考虑，并在气候谈判中被广泛接受。因此，本研究采用PRIMAPHISTv2.4总排放属性作为碳排放的数据字段。

FABIO提供了一个覆盖全球农业和林业的多区域投入产出表，包括191个国家和区域、121个生产过程和130种产品，时间范围从1986年至2013年。FABIO从FAOSTAT、IEA、EIA、Comtrade和BACI等来源收集基础数据，然后通过数据组织、填补空白和整合生成CBS、BTD和价格表。这些数据随后用于构建供需表、多供需表和MRIO，从而实现对全球物质流动的全面分析。

Eora26和FABIO模型都是MRIO数据库，但在范围、部门细节和重点上存在差异，影响其在水产养殖相关碳足迹分析中的适用性。Eora26将全球经济划分为26个部门，覆盖190个国家，提供广泛的经济活动和环境扩展数据，如二氧化碳排放和能源使用。其主要优势在于能够进行全球范围内的碳排放流动追踪和贸易相关排放分析。然而，其较粗的部门分辨率限制了对水产养殖特定过程如鱼粉和鱼油生产的识别，因为这些过程被归类到较宽泛的农业或食品制造类别中。

相比之下，FABIO专门针对农业食品系统，提供超过130种食品和生物质商品的高部门细分，包括鱼粉和鱼油，覆盖192个国家。这使其特别适合追踪物质流动和分析水产养殖、畜牧业和农业之间的相互联系。其精细的部门细节对于研究上游饲料输入和跨部门互动非常理想。然而，FABIO缺乏货币流动数据，且环境指标有限（如没有能源或非温室气体排放数据），限制了其进行全面经济碳归属或生命周期评估的能力。

在本研究中，我们利用了这两种模型的互补优势。Eora26用于追踪全球温室气体排放和贸易相关的碳足迹，而FABIO则提供了对鱼粉和鱼油在不同部门中物质流动的详细见解。两者的结合为研究提供了更全面的框架：Eora26使我们能够进行宏观层面的排放核算，而FABIO则捕捉了理解水产养殖间接环境影响的关键部门动态。

基于Eora26投入产出表，本研究首先采用MRIO方法评估了渔业部门在20个全球区域的碳排放。该方法包括数据提取、排放分类、时间序列分析、碳流动映射和责任分配。首先提取和标准化渔业相关的投入产出数据、贸易流动和碳扩展数据，以确保区域和时间的一致性。随后，碳排放被分为国内排放（DOS）、基于消费的排放（CBA）和基于生产的排放（PBA）。DOS关注的是一个国家自身资源使用和生产活动所产生的排放，无论这些产品是用于国内消费还是出口，突显了国家供应链的内部环境负担。CBA将碳排放归因于最终消费者，无论排放发生在何处，包括进口中的排放，但排除出口中的排放，提供了一种需求侧的环境影响视角。PBA则将排放归因于生产地，反映生产过程中因外部需求产生的排放。

在CBA中，排放被视为从生产地区（如地区j）“进口”到消费地区（如地区i）。而在PBA中，无论产品是出口还是消费，排放都留在生产地区i。最后，我们对2015年至最新年度渔业部门的DOS、CBA和PBA排放进行了长期追踪，以分析趋势并识别区域间排放轨迹的差异。

基于FABIO投入产出表，本研究进一步估计了鱼粉和鱼油在20个全球区域的碳足迹，关注渔业部门的上下游联系。物质流动数据与不同渔业类型（如捕捞和水产养殖）的排放系数相结合，以计算鱼粉和鱼油的碳足迹。作为上游消费者，渔业部门依赖农业投入以进行饲料生产。作为生产者，它向包括水产养殖和畜牧业在内的下游行业供应鱼粉和鱼油，如猪、家禽、牛和乳制品行业。该分析通过捕捉鱼粉和鱼油生产中的跨部门和跨区域流动，进一步细化了部门碳足迹。

研究结果显示，全球水产品生产呈现出明显的空间和时间差异。这些差异受到自然资源可得性、生产能力以及消费偏好的影响。2015年至2020年间，水产品生产高度集中于亚洲，特别是东亚和东南亚。中国是最大的生产国，2020年的产量达到8393万吨，占全球产量的39.23%。其他主要生产国包括印度尼西亚、印度、越南和秘鲁。一些非洲国家如尼日利亚和埃及也经历了快速的生产增长。

水产养殖生产更为集中，2020年，全球水产养殖产量前五名的国家是中国、印度尼西亚、印度、越南和孟加拉国，合计占全球水产养殖产量的82.53%。中国单独贡献了57.52%。水产养殖的份额从2000年的31.21%上升到2020年的57.28%，显示出其在全球水产品供应中的重要性。然而，水产养殖的增长速度有所放缓，2020年的年增长率仅为2.32%，表明现有生产体系面临新的挑战。

进一步分析显示，16个区域的DOS和CBA排放总体呈上升趋势，从153,151吨增加到191,404吨。尽管存在局部下降，但全球空间格局基本保持稳定。东亚、东欧、南美和北美在排放总量上始终居于前列，而南亚、中亚、东非和北非的排放增长最为显著，分别达到353.29%、158.36%、137.22%和545.61%。这些增长趋势揭示了区域间生产扩张和贸易整合的差异。

分析显示，DOS和CBA排放之间的平衡反映了区域间生产、消费和贸易活动的空间错配。亚洲和非洲的高排放主要归因于生产活动，反映出其作为水产品主要供应国的角色。相比之下，欧洲和北美地区虽然国内排放较低，但CBA值较高，显示出其对进口水产品的依赖。这种空间解耦使得消费密集地区能够将碳责任外包，削弱了责任归属并掩盖了排放的真实驱动因素。因此，政策制定必须进化，以包括基于消费的指标，这些指标能更准确地捕捉全供应链中的环境责任，并有助于激励向低碳贸易路径的转变。

从中间产品视角分析还揭示了渔业相关排放的结构。鱼粉和鱼油的生产占嵌入排放的很大一部分，其中中国单独承担了这些中间产品的全球排放的近三分之一。这种集中不仅源于中国的生产规模，还因其在国内外水产养殖和畜牧业中的关键供应角色。与直接消费或捕捞相比，鱼粉和鱼油的加工和运输相关排放往往更高，凸显了全球农业贸易中隐藏但重大的环境成本。

本研究强调，基于领土的碳足迹分配不足以反映渔业相关排放的复杂性。相反，应采用基于CBDR原则的共享责任框架，如联合国气候变化框架公约（UNFCCC）、京都议定书和《巴黎协定》所认可的。发达国家和发展中国家都参与并受益于渔业贸易，因此必须通过技术转移、可持续饲料替代和公平的碳治理协同减少排放。

研究结果还表明，渔业相关碳排放在全球区域间增长不均，对公平的气候治理提出了紧迫的挑战。复合年增长率（CAGR）预测显示，2020年至2030年间，渔业部门的碳排放将在中美洲、撒哈拉以南非洲、北非和西非地区大幅增长，某些地区的年增长率可能超过10.19%，甚至高达34.44%。与此同时，南非、北欧、东欧和大洋洲预计会减少人均排放量11.45%-37.23%。这些差异反映了全球南方国家的水产品需求增长和经济发展，特别是在历史排放较低的背景下。

这种差异进一步强化了CBDR原则的重要性，这一原则在UNFCCC、京都议定书和《巴黎协定》中被正式确立。根据这一框架，减排义务应反映各国的历史排放、发展能力和社会经济优先事项。中美洲和撒哈拉以南非洲的最不发达国家（LDCs）和小岛屿发展中国家（SIDS）应被允许制定符合其独特发展背景的国家适当减排策略。UNFCCC第4条要求发达国家为这些地区提供财政和技术支持，为公平的气候行动奠定了基础。

即使在全球南方，也需要进行区分。例如，中国虽然是发展中国家，但其水产养殖和饲料的生产规模巨大，对全球渔业相关排放的贡献显著，尤其是在鱼粉和鱼油供应链中。因此，中国一方面可以利用其发展中国家的身份，通过南北合作获得技术转让和财政支持，如寻求发达国家的技术合作或资金支持，以实施循环水产养殖系统和碳封存导向的水产养殖技术。另一方面，它也可以通过南南合作和“一带一路”倡议（BRI）向其他发展中国家提供技术支持和财政援助。

鱼粉和鱼油在全球供应链中的集中碳足迹，尤其是在中国、秘鲁、挪威和美国，突显了全球农业供应链中的关键压力点。需要针对生产与消费制定定制化的政策，如推广可持续饲料替代品、提高生产效率以及引入需求端措施如碳标签。不同部门之间的差异，如中国在多个部门中的主导地位和美国对水产养殖的专注，也要求针对性的解决方案。

近年来，中国已逐步将绿色标准纳入“一带一路”倡议，旨在确保由中国资助的项目符合气候和环境标准，并促进绿色技术的转移。通过同时敦促发达国家履行其CBDR承诺，并通过示范性技术转让计划促进发展中国家之间的合作，中国为渔业部门的差异化碳减排路径提供了可能。这一方法不仅反映了全球南方国家在减排能力和发展需求上的异质性，也有助于在国际层面制度化和扩大差异化责任的原则。

最后，发达国家必须履行其气候承诺，为发展中国家提供强有力的支持。这包括推进低碳水产养殖技术、改善冷链物流以及在水产品供应链中实施碳核算。随着全球水产品贸易的加剧，碳排放责任正越来越分布在生产、消费和中间产品流动中。这些跨国联系的日益复杂要求超越领土排放的强有力、合作性的治理方法。在当前的气候体系中，促进国际合作、加速绿色技术部署以及强化基于CBDR框架的政策是实现渔业部门低碳可持续发展的关键。