考虑甲烷衰减的亚洲海藻养殖碳足迹

《Journal of Cleaner Production》：Carbon footprints of Asian seaweed cultivation under methane decay

　　

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  五种主要食用养殖海藻的碳足迹范围在28至258 kgCO₂e t^?1之间。
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  锚、聚乙烯绳索和燃料消耗在海藻的气候负担中占据主导地位。
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  用木质锚替换混凝土锚并延长绳索使用寿命，可使碳足迹共同降低53–66%。
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  甲烷的衰减特性夸大了海藻相对于陆生蔬菜的长期气候效益。

引言

农食品系统对全球温室气体（GHG）排放的贡献接近30%（Crippa等，2021）。因此，膳食结构转型被视为减缓气候变化的关键途径（Tilman和Clark，2014；van Selm等，2022；Zhang等，2023；Zhang等，2025；Yuan等，2026）。与陆生化肥密集型农业相比，海藻等海洋蓝色食物无需灌溉和耕地，几乎不需要化肥，因此产生的温室气体排放更少（Poore和Nemecek，2018；Costello等，2020；Gephart等，2021）。证据表明，在蓝色食物中，养殖海藻具有最低的气候负担（Gephart等，2021）。因此，海藻是气候友好的食物选择，同时还能从沿海地区移除营养元素（Xie等，2026），并提供蓝色碳汇（Krumhansl等，2025）。值得注意的是，当前的膳食转型减缓策略通常聚焦于陆生食物（Rokicki和Fayisa，2026），而对海藻等蓝色食物的气候表现缺乏充分量化（Costello等，2020；Li等，2024）。在亚洲，2022年全球97%的海藻生产均在此进行（FAO，2024），但海藻养殖的气候负担很少被量化。

海藻养殖的气候负担不容低估，因为它需要高能耗的材料投入（van Oirschot等，2017；Li等，2023）。在实际操作中，海藻通常通过浮筏和延绳养殖方法培育，依赖塑料（如绳索和浮球）和混凝土投入（如锚）。燃料也被用于日常管理和收获（Li等，2023；Wu等，2025）。然而，亚洲地区的海藻养殖生命周期评估（LCA）仍然缺乏，相比之下，欧洲已有相关研究（Waqas等，2024）。例如，欧洲的LCA研究已评估了海藻养殖与保鲜的环境表现（van Oirschot等，2017；Thomas等，2021）、作为饲料和肥料的替代潜力（Duarte等，2022；Zhang等，2022），以及作为食品添加剂（Slegers等，2021）或生物能源和生物精炼原料（Langlois等，2012；Duarte等，2017；Nilsson等，2022；Tong等，2024）的环境负担。相比之下，亚洲经济体中海藻的LCA研究较为有限。值得注意的是，作为食物使用的海藻在缓解温室气体方面比作为饲料、燃料和化工原料更具成本效益（DeAngelo等，2023；Farghali等，2023）。因此，量化亚洲海藻的碳足迹有利于农食品系统转型，例如通过替代化肥密集型蔬菜。

全球海藻养殖多样化且地域集中。两个物种——昆布属（Saccharina）（35%）和刺胞藻类（Eucheumatoids）（33%）——合计占全球总产量约70%，其次是江蓠属（Gracilaria）（10%）、条斑藻属（Pyropia）（8.3%）和裙带菜属（Undaria）（7.2%）（世界银行，2023）。中国负责全球昆布属产量的70%，印度尼西亚负责刺胞藻类产量的60%。韩国、菲律宾和日本分别占全球总产量的5.1%、4.2%和1.2%（世界银行，2023）。当前的碳足迹LCA在海藻物种间分布不均。例如，昆布属（海带）已被充分记录（Thomas等，2021；Nilsson等，2022；Sun等，2022；Li等，2023），而其他可食物种如条斑藻属、江蓠属和裙带菜属（作为未来食物；Knorr，2019），其量化仍不充分。

碳足迹量化和膳食转型策略受甲烷衰减影响，甲烷在短期内具有更高的增温潜力（del Prado等，2023；IPCC，2019）。例如，短期碳足迹指标能产生更大的总体减排效果；当考虑甲烷的长期效应时，碳定价政策在减少排放方面相较于推广低肉类饮食不那么有效（Pérez-Domínguez等，2021）。因此，多时间尺度的动态碳足迹比单一时间（如100年）的静态碳足迹提供了更多气候负担的细节。然而，关于甲烷的动态碳足迹通常在农业LCA研究中处理（Pérez-Domínguez等，2021；Wang等，2024；Xu等，2021），而在海藻研究中被忽视（如Li等，2023；Nilsson等，2022；Wu等，2025）。这种遗漏可能会扭曲气候友好的饮食政策，例如用海藻替代蔬菜。这是因为时间尺度的选择会显著改变碳足迹评估中关于相对气候优势的结论（Cain等，2019；Cheng等，2024；Lv等，2024）。此外，Jiao等（2025）最近报告称，海藻养殖所固碳的效益在很大程度上被产品加工过程中的排放所抵消，这进一步复杂化了不同时间尺度上海藻的气候优势。因此，在评估海藻作为替代陆生（绿色）食物的蓝色食物的气候效益时，亟需进行时间依赖的碳足迹分析。

本研究采用LCA方法量化海藻的静态和动态碳足迹，使用由Seaweed Insights（https://seaweedinsights.com/）调查的投入产出数据。该调查涵盖六个亚洲国家（即韩国、日本、中国、印度尼西亚、菲律宾和马来西亚）五种食用海藻（即Saccharina、Undaria、Pyropia、Eucheumatoids和Gracilaria）21家海藻养殖场的110次访谈（表S1）。我们进行了敏感性分析以识别影响碳足迹的关键投入，并在此基础上构建了包含锚材料替代和绳索使用寿命延长措施的减排情景。对于基于全球增温潜势（GWP）的动态碳足迹，我们使用17个碳衰减模型跨多个时间尺度以确保方法的稳健性（见第2.3节公式（1）–（8））。然后将海藻的碳足迹与典型化肥密集型蔬菜的碳足迹进行比较。本研究结果有助于了解从陆生（绿色）到海洋（蓝色）食物的膳食转型的气候效益。

章节摘要

目标与边界界定

我们采用"摇篮到大门"的生命周期评估方法，量化并比较五种亚洲食用海藻（即Saccharina、Undaria、Pyropia、Eucheumatoids和Gracilaria）100年的碳足迹。然后，我们引入GWP以评估碳足迹如何随时间变化——即短寿命甲烷如何衰减。在实际操作中，海藻农户按湿重吨计算其经济产出。因此，我们将生命周期分析的功能单位定义为一吨（t）湿重海藻。系统边界如……所示

100年碳足迹

海藻养殖的碳足迹因物种而异（图2a）。Saccharina（均值±标准差：132±33 kgCO₂e t^?1）和Undaria（148±41 kgCO₂e t^?1）表现出相当的气候负担。Pyropia养殖在100年时间尺度上的碳足迹最高（219±43 kgCO₂e t^?1），而Eucheumatoids（34±9 kgCO₂e t^?1）和Gracilaria（72±42 kgCO₂e t^?1）最低。

同一海藻在不同经济体间的气候负担也存在差异。例如，中国的Saccharina具有最低的碳足迹（第10百分位和第90百分位为……）

结论

从陆生绿色蔬菜向蓝色食物（如海藻）的膳食转型通常有利于减缓气候变化。本研究使用Seaweed Insights从亚洲养殖经济体获取的调查数据，量化了五种食用海藻的气候负担。在100年时间尺度上，Saccharina、Undaria和Pyropia的平均碳足迹范围为91至258 kgCO₂e t^?1，Eucheumatoids和Gracilaria为28–107 kgCO₂e t^?1，其中最低值出现在菲律宾的Eucheumatoids上，……

政策意义与展望

我们的发现具有若干政策意义。尽管依赖公共调查数据，本研究仍为可持续海藻养殖提供了见解。就气候效益而言，Eucheumatoids和Gracilaria值得优先考虑种植，因为其碳足迹相对较低，低于Undaria、Pyropia和Saccharina。除了耐用聚乙烯绳索外，在浅水区选择木质锚替代混凝土还可进一步降低海藻的碳足迹。对于蓝色碳管理者而言，我们的物种级别碳足迹量化……

CRediT作者贡献声明

Ling Tang（汤玲）：初稿撰写、可视化、调查、形式化分析、数据整理。Guobao Song（宋国宝）：审阅与编辑、监督、方法论、资金获取、概念构思。Yiting Yang（杨怡婷）：可视化、软件。Fanghua Wei（魏芳华）：可视化、软件。Min Yue（岳敏）：可视化、软件。Shaobin Li（李少斌）：审阅与编辑、资金获取。Huade Zhao（赵华德）：审阅与编辑。Hongbin Xie（谢红宾）：审阅与编辑。Xin Wang（王鑫）：审阅与编辑。

生成式AI使用声明

在准备本作品期间，作者使用了Grammarly AI工具检查并消除语法和拼写问题。使用该工具后，作者按需要审阅并编辑了内容，并对所发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或人际关系，这些利益或关系可能会影响本文所述工作的客观性。

致谢

本研究获得国家自然科学基金委员会资助（52270176；72348004）。我们感谢于昊苗、邹志浩和陈子涵对本稿件的审阅和意见。我们感谢Seaweed Insights（https://seaweedinsights.com/）分享有关亚洲海藻养殖的调查数据。

Ling Tang|Guobao Song|Yiting Yang|Fanghua Wei|Min Yue|Shaobin Li|Huade Zhao|Hongbin Xie|Xin Wang