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中国自然资源报:当心!高位海水养殖可加剧温室气体排放
发布时间:2020年10月28日 点击数:

本报记者鄂歆奕

近年来,滨海湿地在固碳、减缓气候变暖等方面的作用受到全球性的广泛关注。然而,已有研究证实,湿地土壤是二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体的潜在排放源,这意味着湿地土壤可能扮演着加剧气候变暖的角色。

日前,自然资源部第三海洋研究所(下称“海洋三所”)海洋保护生态学研究团队副研究员陈光程等,在滨海湿地全球气候变化生态学研究方面取得重要进展,发现高位养殖池塘排放的清塘废水导致富含营养物质的底泥在潮间带沉降,并引起土壤氧化亚氮的剧烈排放。相关研究结果以“虾塘清塘废水排放增加潮间带土壤氧化亚氮排放”为题发表于《环境研究简报》。

陈光程表示,由于氧化亚氮在百年尺度内的增温效应接近等质量二氧化碳的300倍,养殖清塘废水排放引起氧化亚氮增排效应产生的大气增温问题不容忽视。

海水养殖业迅猛发展,带来红树林面积减少等生态问题

随着全球人口的快速增长,大多数野生渔业资源已经达到可持续开发的最大限度。但是,人类对海洋食品的需求有增无减,这刺激了水产养殖业特别是海水养殖业的迅猛发展。

高位海水养殖是海水养殖的一种主要类型,指在海边滩涂或陆地上人工建造虾池、鱼池,再将符合养殖标准的海水抽到池内养殖虾苗、鱼苗。

联合国粮食及农业组织今年发布的报告指出,2018年全球海水养殖产量达到0.308亿吨,占全球水产养殖产量的37.5%,其中约82%的海水养殖集中在亚洲国家。过去20年间,中国水产养殖产量在全球的比重从1995年的59.9%下降至2018年的57.9%,但依然是全球养殖产量最大的国家。与此同时,尼日利亚、印度、印度尼西亚、越南、孟加拉等国家的养殖产量逐渐增加。海虾养殖是沿海地区最主要的海水养殖类型,甚至是亚洲和拉丁美洲发展中国家外汇的重要来源。

据海洋三所海洋保护生态学研究团队的学术带头人陈彬研究员介绍,海水养殖业中,建设密集养殖池需占用大量土地,并可能会破坏红树林等滨海湿地。海水养殖被认为是导致全球红树林面积减少的最主要原因。20世纪80年代至本世纪初,我国南方地区所减少的红树林,绝大多数是为建设养殖池塘而被破坏。

“海水养殖引起的另一个生态环境问题是养殖废弃物引发的环境污染。”陈彬告诉本报记者,在密集高位养殖过程中,养殖者为了获得高收益,往往采用集约化方式进行养殖,投入的饲料通常仅有少部分被利用。

“其直接影响是,大量含有氮、磷等营养物质的残余饵料和代谢物以各种形式进入水体或者是沉积在养殖池底泥中。在整个养殖的过程中,为了保证良好的水质,养殖池需要多次换水。在一轮养殖结束时需要冲洗养殖池底泥,产生的富含营养物质的清塘废水大多未经任何处理直接被排放到临近的水体或滨海湿地环境中,引起不利的环境和生态影响。”陈彬说。

高位养殖清塘废水的排放可引起潮间带土壤氧化亚氮气体增排,进而增强大气增温潜力

研究证实,养殖池塘的上覆水排入红树林后能改变土壤中的微生物群落结构以及碳和氮的代谢过程。相比养殖池塘的外排水,清塘废水中携带着更多的营养物质,进入潮间带湿地后可能造成更为不利的生态和环境效应。

温室气体的排放通量与土壤中的有机碳和营养水平密切相关。随着养殖清塘废水排放,大量的营养物质进入湿地土壤,将如何影响土壤的温室气体排放?将产生什么样的负面效应?

为解答上述问题,海洋三所海洋保护生态学研究团队、厦门大学叶勇教授的研究团队和香港城市大学谭凤仪教授合作,在我国南方某地开展研究。研究人员在该地跟踪了两次养殖清塘废水排放事件,在排污后连续开展了20天左右的连续调查,比较纳污区和没有受废水直排影响的对照区湿地土壤中甲烷和氧化亚氮两种温室气体的排放通量。

该研究结果发现,清塘废水的排入,短期内就改变了红树林土壤的营养水平。陈光程告诉记者,纳污的红树林表层土壤具有更高的总氮、总磷和氨氮含量,其中氨氮含量受到的影响更为明显,其含量约为对照区的25倍。富含氨氮的清塘废水排放至红树林后促进了土壤的氧化亚氮排放,纳污区的气体通量甚至可达到对照区的30倍。尽管如此,土壤排放的氧化亚氮通量很快就发生衰减,在排污的第二天即下降到较低的水平。与氧化亚氮不同,这两次研究中未发现土壤甲烷气体的排放受到废水排放的影响。

研究也发现,清塘废水排放对土壤氨氮含量和氧化亚氮通量的影响与废水排放当天的潮汐特征有关。小潮日期间红树林地潮水浸淹时间短,排放废水后纳污区土壤氨氮含量高于大潮日,产生氧化亚氮增排作用的维持时间也更长;而大潮日排放废水则可能造成营养物质随潮汐输送至毗邻的非直排区域,加剧非直排区域土壤的氧化亚氮排放。

厦门大学叶勇教授认为,相比滨海湿地固碳的作用,湿地土壤排放温室气体产生增温效应这一负面作用还未引起足够的重视。“本研究中,清塘废水排放第一天,每公顷湿地土壤排放的氧化亚氮超过1千克,产生的增温效应与310千克二氧化碳相当。”叶勇说。

厦门大学和海洋三所的另一项研究发现该地红树林生态修复后,在植被达到成熟状态前(林龄小于24年前),每公顷红树林湿地每年约固定19吨二氧化碳,而在成熟后则只有4吨二氧化碳。“这意味着,如果只考虑废水排放后第一天产生的氧化亚氮排放,每年仅需往红树林排入几十次养殖清塘废水,引起的氧化亚氮增排作用所产生的增温效应就可以抵消红树林生态修复产生的固碳效益。因此需要加强对沿海地区海水养殖废水的管理,以减少温室气体的排放。”叶勇说。

应重视滨海湿地土壤温室气体排放带来的负面效应

滨海湿地分布于潮间带,间歇性的潮水浸没导致其土壤环境交替变换于有氧和缺氧的状态,为二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体的产生提供了适应的条件。

据陈光程介绍,近年来,海洋三所在红树林等滨海湿地土壤温室气体通量的分布特征和产生机制、湿地减缓温室效应作用及其对近岸污染的响应等领域开展了一系列研究,证实了人类活动因素会影响土壤温室气体的排放特征,甚至会加剧增温效应,红树林土壤排放温室气体产生的增温效应一定程度抵消了植被吸收二氧化碳的对大气增温的减缓效应。“因此,在认识红树林等滨海湿地固碳和减缓大气变暖作用的同时,也应充分考虑土壤温室气体排放带来的负面作用。”陈光程说。

在诸多人类影响因素中,废水排放和水体富营养化常会造成滨海湿地土壤温室气体的加剧排放。陈光程表示,今后应重视人类活动影响下,尤其是近岸污染下滨海湿地土壤温室气体排放量、响应特征、产生机制及减排措施等方面研究。“尽管红树林土壤排放的甲烷和氧化亚氮的通量远低于二氧化碳,但它们具有比二氧化碳更强的大气增温潜力,应加强对这两种温室气体气体的关注和研究。”陈光程说。

原载于《中国资源报》2020年10月22日第668期,原文链接如下:http://share.591adb.com/sharearticle/article/article_id/3409138/app_key/4d4a51c4445c24e032a09c163a2e4f6d

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