《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Evaluating Bio-Carbon Sequestration in Beibu Gulf Marine Ranching Areas via EwE Modelling and LMDI Analysis
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海洋牧场通过增殖放流和人工礁部署提升碳封存效率，但缺乏系统评估方法。本研究构建整合生态系统碳预算、动态碳循环和物种增强与渔业管理的转移框架，应用于北部湾海洋牧场验证。结果显示人工礁使碳通量和总封存量分别提升2.52倍和3.43倍，"Mytilus+渔业"情景效率达基线2.21倍，LMDI分析表明生物量扩展贡献超90.99%。
魏国|聂峰|王海燕|张振|梁双|张涛|于海林
中国天津市农业大学渔业学院海洋生态与水产养殖重点实验室，天津300384
摘要
海洋牧场是人工构建的近岸生态系统，通过鱼类增殖和人工礁部署等生物修复技术提高了碳封存效率。尽管海洋牧场有助于碳封存，但目前缺乏可靠的评估方法。本文首先通过整合生态系统碳预算、动态碳循环以及物种增殖和渔业管理的影响，开发了一个可用于评估海洋牧场碳封存的通用框架；随后将该框架应用于北部湾，以验证其普适性并确定主要驱动因素。基于实地调查数据，我们为海洋牧场及其邻近对照区建立了生态病理学碳质量模型，并利用Ecosim模型模拟了12种鱼类增殖-渔业组合情景，同时结合了对数平均迪维西亚指数（LMDI）进行分析。结果表明，与对照区相比，当前的人工礁部署使海洋牧场区域的碳通量和总碳封存量分别增加了2.52倍和3.43倍。“贻贝+渔业”情景（在维持现有渔业捕捞的同时释放贻贝）实现了最高的碳封存效率，达到基准情景的2.21倍。LMDI分析显示，在所有情景中，生物量规模的扩大是碳封存的主要驱动因素（贡献率超过90.99%）。鉴于渔业管理需要越来越多地考虑碳封存问题，特别是在海洋牧场和其他沿海生态系统中，本文最后讨论了该框架的优势和潜在局限性，并提出了未来发展的方向。
章节摘录
引言
快速工业化导致大气中二氧化碳（CO2）浓度上升，加剧了气候变化，因此迫切需要有效的碳封存措施（Sierra等人，2021年）。尽管人们对蓝碳的兴趣日益增加（Gruber等人，2023年），但包括海洋牧场在内的管理型海洋生态系统仍未得到充分利用，尽管它们具有较高的生产力和可控性（Beck等人，2003年）。目前仍缺乏定量工具来评估鱼类增殖等管理措施对碳封存的影响。
材料与方法
我们提出了一个综合框架，用于分析海洋牧场及其相邻对照区的碳封存情况（图1）。该框架包含三个核心要素：（1）针对海洋牧场和对照区的碳质量平衡生态病理学模型，用于估算碳承载能力、潜在的碳增量以及不同功能群落的碳通量；（2）Ecosim情景模拟，其中包含了多种鱼类增殖和渔业管理措施。
EwE模型验证与不确定性分析
通过皮尔逊相关性分析（Pearson correlation analysis）研究了两种方法（生态病理学模型和稳定氮同位素分析）在两个研究区域（海洋牧场区：r = 0.838，n = 17，p < 0.001；对照区：r = 0.795，n = 14，p < 0.001）中估计的营养级之间的相关性，结果表明生态病理学模型的构建是一致的。
在CV = 0.05的扰动范围内，海鲷鱼、大型螃蟹、其他虾类、牡蛎和贻贝的种群动态轨迹均位于95%置信区间内。
人工礁建设对碳封存的影响
人工礁通过改变水动力条件来促进碳循环，从而提高碳封存效率。海洋牧场区域的TPP/TR（总初级生产力/呼吸作用）和TPP/TB（总初级生产力/生物量）比值接近1，表明其生态系统已趋于成熟（Odum，1969年）。这种成熟过程得益于人工礁引起的水动力变化，如流速降低、湍流增加等。结论
本研究展示了应用“EwE模型模拟与LMDI分解”综合框架来评估海洋牧场碳封存能力及其驱动因素的可行性。在北部湾海洋牧场中，人工礁建设、战略性鱼类增殖和规范化的渔业活动共同提升了碳封存潜力。这种增益主要来自与人工礁相关的生物（例如滤食性双壳类动物）。
CRediT作者贡献声明
梁双：撰写、审稿与编辑、资源协调、资金筹集。张振：资源协调、调查、资金筹集。于海林：撰写、审稿与编辑、数据整理。张涛：项目监督、行政管理、资金筹集。魏国：初稿撰写、数据分析、概念构思。王海燕：资源协调、调查、资金筹集。聂峰：方法设计、数据整理
未引用文献
Post, 2002; zu Ermgassen等人，2025年。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号2022YFD2401301）、广西壮族自治区重点研发计划（项目编号GuiKe AB21220064）、国家自然科学基金（项目编号42306151）、山东省博士后科学基金（项目编号SDCXZG202301009）以及天津市种子产业创新重大专项（项目编号24ZXZYSN0001）的支持。
