《Sustainability》：Life-Cycle Assessment of Mariculture: Methodological Challenges and Priorities for Sustainable Blue Food Systems
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海水养殖被期望支持可持续食品系统和沿海经济，但其环境绩效在不同生产系统之间差异显著。生命周期评估（LCA）将养殖场运营与上游和下游过程联系起来，但功能单位、系统边界、分配规则、影响类别和生态过程核算的不一致限制了跨研究比较。本研究对通过Web of Scien
海水养殖被期望支持可持续食品系统和沿海经济，但其环境绩效在不同生产系统之间差异显著。生命周期评估（LCA）将养殖场运营与上游和下游过程联系起来，但功能单位、系统边界、分配规则、影响类别和生态过程核算的不一致限制了跨研究比较。本研究对通过Web of Science核心合集系统检索、并在结构化相关性筛选和全文验证后保留的83项研究进行了叙述性综合。主要发现如下：投喂型有鳍鱼类和虾类系统主要受饲料供应链、养殖场能源使用、成活率和营养物排放的影响。双壳类和海藻系统则将关注点转向苗种培育、基础设施、船舶、产量、采后处理以及碳或营养物核算。综合系统和新兴技术显示出缓解潜力，但其效益取决于吸收效率、电力结构、基础设施寿命和分配选择。总体而言，证据支持从孤立的产品足迹转向透明、区域化和前瞻性的评估。未来研究应优先考虑库存透明度、区域化影响评估、营养敏感型功能单位、将生态系统服务与传统环境负担分开报告，以及明确环境声明的边界。
1. 引言
全球食品系统面临日益增长的压力，海水养殖被期望在减少气候、营养物、土地、水和生物多样性压力的同时提供营养蛋白。蓝色食品可以多样化饮食并缓解陆基生产压力，但这取决于所考虑的生产系统。海水养殖包括投喂型有鳍鱼类和虾类生产，以及双壳类和大型藻类养殖。这些群体在营养级、饲料需求、技术路径、能源依赖、基础设施强度、生态相互作用和采后处理方面存在差异。因此，可持续海水养殖的环境意义不能仅从生产规模、养殖地点或物种类别推断。生命周期评估（LCA）已成为量化这些多样化海水养殖供应链环境负担的主导框架，其价值在于将养殖场置于从饲料、苗种、能源、设备和辅助投入到净化、冷冻、运输、加工、零售、制备和废物管理的完整链条中。然而，文献的扩展带来了可比性挑战：功能单位和系统边界不同，分配规则和影响评估方法不同，电力结构、基础设施寿命和饲料数据集不同，以及生态系统服务的处理方式不同。碳足迹结果若以养殖场门口活鱼每公斤、市售加工海产品每公斤、可食用蛋白每公斤或年度养殖产量为基准，彼此并不等价。本研究对通过Web of Science核心合集系统检索获得的834条记录进行结构化筛选和全文验证，最终保留2009年至2026年间发表的83项研究作为证据基础，按生产系统、生命周期阶段和方法学问题进行叙述性综合。与以往聚焦特定产品环境绩效或碳足迹的综述不同，本研究综合了生命周期评估的方法学发展和报告特征，重点关注功能单位选择、系统边界定义、饲料和能源清单、分配程序、碳和营养物流、影响类别选择以及生态系统服务处理，并提出海水养殖特定的报告和研究优先框架。
2. 方法
2.1 研究设计与审查问题
本研究采用叙述性综合方法，对通过Web of Science核心合集系统检索的文献进行解释性分析，以识别不同生产系统、生命周期阶段和方法学问题中的共同模式、异质性来源及跨研究比较的局限。由于纳入研究在物种、生产系统、地理背景、功能单位、系统边界、清单假设、分配程序和影响评估方法上差异显著，结果不足以进行定量合并，因此未进行正式的meta分析。审查围绕四个问题展开：海水养殖生命周期评估覆盖的物种、生产系统、地理区域和技术配置；不同系统的主要环境热点、影响路径和缓解方向；方法学选择（如功能单位、系统边界、分配方法、碳核算、营养核算、生物多样性和不确定性分析）如何影响跨研究可比性；以及未来如何提高透明度、可比性和政策相关性。基本术语和解释原则遵循ISO 14040和ISO 14044框架。
2.2 文献检索策略
文献检索在Web of Science核心合集进行，主题字段检索标题、摘要、作者关键词和Keywords Plus。检索式结合了生命周期评估、碳足迹、环境足迹等术语与海水养殖、海洋水产养殖、近海养殖、鱼虾贝藻等关键词，并包含NEAR邻近运算符。索引日期限制在2006年1月1日至2026年7月31日，共检索到834条记录。经过结构化筛选和全文验证，最终保留83项研究。纳入标准要求研究涉及海洋或沿海水产养殖，应用生命周期评估、碳足迹分析或密切相关方法，并报告方法学信息或环境影响结果。排除标准包括不涉及海洋水产养殖、未应用生命周期方法、与生产供应链无关或相关性不足的研究。数据提取按物种或生产系统、生命周期边界和方法学特征进行。
3. 结果
3.1 证据基础与系统类型分布
纳入研究构成异质性证据基础，涵盖七个主要类别：投喂型海洋有鳍鱼类和鲑科、虾类甲壳类、双壳类、海藻和大型藻类、综合多用途系统、其他海洋无脊椎动物以及跨系统或方法学研究。所有83项研究均使用基于ISO 14040/14044原则的11项方法学报告完整性清单进行评估，覆盖目标与范围、功能单位、系统边界、清单数据与来源、基础设施处理、分配或系统扩展、影响评估方法、影响类别、敏感性分析、不确定性分析和研究局限性。平均报告完整性得分为74.2%，中位数为77.3%。报告缺口最大的是分配或系统扩展、敏感性分析、不确定性分析和明确的研究局限性。地理分布集中在中国（21项）、意大利（7项）、挪威（5项）、西班牙（3项）和美国（3项），另有四项多国比较和九项区域、全球或地点未指定案例。
3.2 投喂型海洋鱼类和虾类
投喂型海水养殖系统在生命周期评估文献中占据核心地位。鲑鱼、海鲈、海鲷、大黄鱼、金枪鱼、虾类等的案例表明，饲料链决定上游负担，饲料转化率（FCR）和成活率决定投入效率，养殖场能源影响气候和空气污染结果。例如，鲑鱼案例中饲料贡献了全球变暖潜势（GWP）的83.8%，而有机废物贡献了富营养化影响的82.2%。大黄鱼案例显示，深水抗风浪网箱与传统板式网箱的二氧化碳排放比约为1:7.16，传统网箱中柴油燃烧占碳足迹的88.03%。虾类系统中，循环水养殖系统（RAS）、生物絮团技术和高位池的比较表明，每吨活虾的GWP分别为4424.2、4657.2和4965.6 kg CO?-eq，排名取决于电力、废水和饲料的共同作用。总体而言，投喂系统的环境改善需要协调饲料链负担、FCR、成活率、能源结构、废水管理、疾病控制和基础设施。
3.3 双壳类、海藻和其他低营养级系统
双壳类因无需外部饲料且可过滤颗粒和营养物而被视为低影响蓝色食品，但生命周期评估显示其对边界设置、基础设施、船舶运营、净化、加工、包装和碳核算敏感。大连太平洋牡蛎供应链案例中，养殖阶段贡献了总环境足迹的88.9%，在酸化、富营养化、全球变暖、人体毒性、海洋生态毒性、光化学氧化和陆地生态毒性等类别中占比84%至92%。牡蛎壳碳核算存在争议，涉及钙化释放二氧化碳与壳和软组织储存碳的不同时间尺度。海藻系统无需配合饲料、不占用耕地，且可吸收溶解营养物和无机碳，但对产量、收获方式和采后处理高度敏感。格陵兰北极海带案例显示，在较低观测产量下，每公斤湿重海带的气候变化影响显著增加，基础设施和区域间运输主导负担。宁德多产品海水养殖研究显示，大黄鱼、海参、鲍鱼、海带、龙须菜和紫菜的累积火用需求分别为106、65、126、0.25、1.55和0.98 GJ-eq/t活重，海藻产品的热点集中在养殖燃料，贡献了总火用需求的83%至99%。
3.4 综合系统、可再生能源和基础设施创新
综合多营养级养殖（IMTA）、鱼菜共生和多物种系统旨在通过营养循环提高资源效率，但其环境效益取决于生物吸收、副产品分配和额外基础设施与能源需求。红鼓鱼-海参IMTA案例显示，红鼓鱼单养和IMTA的气候影响分别为22.8和23.0 kg CO?-eq/kg可食用蛋白，差异很小；在当前海参放养密度下，共养仅减少约0.73%的净颗粒废物负荷。可再生能源是重要创新路径，但并非零负担投入；情景分析需报告电力结构、基础设施和利用率。牡蛎壳处理案例比较了多种途径，电力驱动的CaCO?转化路径碳足迹为729.9 kg CO?-eq/t，其中91.7%来自电力；煤基CaO路径因避免传统CaO生产而报告为25.12 kg CO?-eq/t，表明循环利用途径并非天然低碳。牡蛎材料替代情景显示，用回收塑料浮筒替代泡沫浮筒可减少48.75%的温室气体排放，具体类别的最大减排潜力在14.72%至95.05%之间。
4. 讨论
4.1 定量证据与热点解释
海水养殖生命周期评估的热点不仅受物种影响，还受系统边界、功能单位、分配方法、区域能源结构和生态过程表征的影响。定量证据用于阐明数量级、主导机制和决策优先级，而非产生简单的跨物种排名。典型案例包括鲑鱼饲料贡献GWP 83.8%，大黄鱼传统网箱柴油贡献88.03%，海带绳索贡献累积能源需求52%，牡蛎养殖阶段贡献总足迹88.9%等。这些数值表明，不同系统的热点机制差异显著，缓解方法需要针对主导贡献者设计。
4.2 方法学挑战
功能单位、系统边界、分配方法和影响类别是相互依赖的选择。基于活重、可食用重、蛋白质、omega-3含量或材料服务功能的比较回答不同问题。边界选择决定系统是表现为养殖场过程、海产品供应链还是多功能沿海生产系统。分配规则（质量、经济、物理或避免负担）可导致不同结论。影响类别选择同样重要，许多海水养殖压力是局部和生态性的，如营养物排放导致缺氧、海底占用改变栖息地、海虱和疾病影响野生种群、逃逸产生遗传风险、饲料渔业产生营养级效应以及渔具丢失造成海洋垃圾。碳和营养盐核算需要区分临时生物吸收、持久储存、避免排放和营养服务。
4.3 热点缓解路径
缓解路径可分为六类：饲料优化、能源脱碳和效率提升、生产效率改进、基础设施设计、综合循环生产以及产品/供应链/市场设计。优先次序应基于贡献率逻辑：若饲料贡献GWP超过80%或综合影响的45%至90%，应优先处理饲料清单、FCR、成活率和成分替代；若燃料或船上设备贡献资源使用或碳足迹的一半以上，则重点转向泵送、船舶运营、电力结构和设备效率；若材料情景可减少特定影响类别14.72%至95.05%，则须测试材料寿命、更换负担和报废处理。
4.4 未来研究方向与报告标准
未来海水养殖生命周期评估需要提高库存透明度，标准化补充清单应报告饲料、能源、燃料、材料、苗种、化学品、产量、死亡率和排放。低营养级系统还应报告设施寿命、采后处理、壳或生物碳归宿以及营养服务假设。需要制定海水养殖特定报告指南，明确边界和功能单位定义、清单报告方式以及生物碳、营养核算、不确定性和生态系统服务处理。未来的工作应扩展区域化影响评估，纳入营养和食品系统功能，结合前瞻性和回顾性评估新兴技术，并将环境生命周期评估与经济、社会和治理评估相连接。
4.5 局限性
本综述仅基于Web of Science核心合集，可能遗漏Scopus或其他数据库收录的相关研究，造成数据库选择偏差。纳入研究的地理分布不均，中国和部分欧洲案例较多，热点和缓解优先级可能不适用于其他地区。研究选择和报告完整性编码涉及评审者判断，尽管使用了预定标准和结构化清单。纳入研究在物种、生产系统、功能单位、边界、清单数据、分配程序、影响评估方法和生态系统服务处理方面差异显著，阻碍了正式meta分析并限制直接数值比较。结论应视为对现有证据的结构化综合，而非所有海水养殖系统环境绩效的穷尽或统计汇总估计。
5. 结论
海水养殖生命周期评估已从零散的产品足迹研究发展为涵盖投喂系统、低营养级养殖、综合生产、可再生能源、基础设施、生物多样性、碳核算和海产品供应链决策的领域。83项案例研究表明，热点部分稳定但始终受生产系统和方法选择介导。投喂型鱼类和虾类受饲料链、生长效率、能源和营养物排放塑造；双壳类和海藻将注意力转向基础设施、物流、产量、加工、生态系统服务和碳或营养核算。综合和新兴系统可以减轻负担，但其效益必须根据实际产量、能源需求、分配规则和市场功能假设进行检验。未来的海水养殖生命周期评估应强调标准化报告、透明清单、区域化生态解释、营养敏感功能单位、滚动文献更新以及传统负担、生态系统服务信用和环境声明之间的严格区分。只有这样，生命周期评估才能更可信地支持清洁生产、认证、投资、养殖管理、沿海规划、海产品供应链治理和可持续蓝色食品消费。
