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申请/专利权人：中国水产科学研究院南海水产研究所

摘要：本发明一种海水贝藻养殖驱动的渔业碳汇计量方法及碳汇评估方法，该计量方法采用的碳汇计量模型公式为Ca＝Cb+Cs+Cr，式中，Ca为大气碳的年溶入量，单位为ta‑1，Cb为沉积物碳的年埋藏量，单位为ta‑1，Cs为贝壳碳的年钙化量，单位为ta‑1，Cr为海水碳的年储存量，单位为ta‑1。通过公式计算得出海水碳的年储存量，作为养殖活动是碳汇或碳源的判定依据。本发明同时公开了采用碳汇计量结果进行碳汇评估的方法。

主权项：1.一种海水贝藻养殖驱动的渔业碳汇计量方法，该计量方法需要在如下两个前提条件下执行：1不考虑海湾自然环境因素影响，自然环境因素包括陆地径流、湾内外水体交换和地下水释放；2不考虑存在争议的生物碳，利用相邻年间海湾贝藻的年产量近似的特点，将当年返回陆地的消费型生物碳视为已与前一年的大气CO2中和抵消，当年研究的海-气界面CO2通量相当于扣除了收获贝藻释放的CO2情况下，将海水生态系统视作一个黑箱，通过研究黑箱外的作为输入的溶入碳和作为输出的埋藏碳、钙化碳、储存碳的分量，来计量获得储存碳，用于解析黑箱的碳源或者碳汇格局；该计量方法采用的碳汇计量模型公式为公式①：Ca＝Cb+Cs+Cr公式①式中，Ca为大气碳的年溶入量，单位为ta-1，Cb为沉积物碳的年埋藏量，单位为ta-1，Cs为贝壳碳的年钙化量，单位为ta-1，Cr为海水碳的年储存量，单位为ta-1；通过公式①计算得出海水碳的年储存量；该计量方法根据养殖种类划分不同的区域，包括贝类养殖区、藻类养殖区、贝藻混养区和外海无养殖区，布设≥12个采样点，完全覆盖了以上4个区域；选取一年的1月、4月、7月和10月中的2-3天进行出海调查采样；所述的海-气界面CO2通量的计算通过如下步骤获得：在养殖海湾的不同区域现场测定表层海水的温度和盐度，测定表层海水的pH值，表层海水指水下0.5m的海水；采集表层海水，抽取50mL表层海水，预处理的WhatmanGFF滤膜缓慢过滤至预处理的棕色玻璃瓶中，迅速滴加5μL饱和HgCl2溶液，密封，4℃下避光保存，24h内完成总碱度TA测定；结合温度、盐度、pH值和TA数据，计算表层海水域CO2分压；海-气界面CO2通量通过公式②计算，FCO2＝k×α×ΔpCO2公式②式中，FCO2为海-气界面CO2通量，单位为mmolm-2d-1，k是海-气界面CO2传输速度，单位为cmh-1，α为CO2在海水中的溶解度系数，单位为molkg-1，ΔpCO2是海、气CO2分压差，大气pCO2数据可从美国国家海洋和大气管理局网站下载获得；海-气界面CO2传输速度k通过公式③计算，k＝0.251×u102Sc660-12公式③式中，u10是距海面10m处的风速，单位为ms-1，可从世界气象组织网站下载，Sc是CO2在海水中的施密特数，可通过公式④计算获得，Sc＝2073.1-125.62×T+3.6276×T2-0.043219×T3公式④式中，T为海水温度，单位为℃；根据下列公式⑤计算大气碳的年溶入量， 式中，Ca为大气碳的年溶入量，单位为ta-1，Fj为海湾第j个区域的海-气界面CO2通量，单位为mmolm-2d-1，Sj为海湾第j个区域的面积，单位为km2，通过现场GPS走航与ArcGIS软件相结合测定，90为一个季度时间，单位为d，12为碳的摩尔质量，单位为gmol-1，为第i个季度大气碳的溶入量，单位为t；沉积物碳埋藏通量通过沉积物中的碳沉积通量减去沉积物-上覆水界面的碳扩散通量获得，即公式⑥，Fb＝Fs-Fd公式⑥式中，Fb为沉积物碳埋藏通量，单位为gm-2d-1，Fs为沉积物碳沉积通量，单位为gm-2d-1，Fd为沉积物碳扩散量，单位为gm-2d-1，沉积物碳包括沉积物有机碳OC或沉积物无机碳IC；所述的沉积物碳沉积通量Fs通过公式⑦和公式⑧计算获得：Fs＝Ci×SR×ρd公式⑦ 式中，Ci为沉积物有机碳或者沉积物无机碳含量，单位为mgg-1，SR为沉积物沉积速率，单位为mmd-1，ρd为沉积物干密度，单位为gcm-3，WC为沉积物含水率，单位为％，ρsed为沉积物密度，取值2.56gcm-3，ρwater为间隙水密度，取值1.026gcm-3；所述的沉积物沉积速率SR通过以下方式获得：在海湾不同区域，采集柱状沉积物，带回实验室，沉积物自下而上，分别在0-5cm段处以厚度1cm切割、5-15cm段处以厚度3cm切割、15cm至末端处以厚度5cm切割，获得沉积物样品，沉积物样品-20℃保存直至分析；在实验室内依次进行分层沉积物样品混匀、冷冻干燥、研磨粉碎、100-μm过筛；将样品密封于10mL样品管中，并记录密封样品高度和质量，随后放置21天，待226Ra和222Rn达到平衡后测量210Pb的比活度；沉积速率采用公式⑨计算， 式中，H为深度，单位为cm，λ为210Pb的衰变常数，取值0.3114a-1，Ih为深度h处的210Pb放射性活度，单位为BqKg，I0为柱状沉积物表层的210Pb放射性活度，单位为BqKg；所述的沉积物有机碳OC和沉积物无机碳IC含量、含水率通过以下方式获得：采集水下深度为0-2.5cm的表层沉积物，再用预处理的圆柱形铝盒垂直插入沉积物并装满，其余表层沉积物装入50mL离心管中；铝盒装沉积物称湿重后，对沉积物样品冷冻干燥，再次称干重，通过公式⑩计算沉积物含水率， 式中，WC为沉积物含水率，单位为％，Mw和Md分别为沉积物湿重和干重，单位为g；将干燥好的沉积物样品研磨，100-μm过筛后，一部分样品用于沉积物总碳TC含量的测定，另一部分样品加入1molL-1HCl混合，直到没有气体产生，以去除无机碳，用去离子水冲洗，直到滤液pH呈中性，再次冷冻干燥、研磨后，用于沉积物有机碳OC含量的测定，沉积物总碳TC和沉积物有机碳OC样品用元素分析仪检测碳含量，沉积物总碳TC含量与沉积物有机碳OC含量间的差值即为沉积物无机碳IC含量；所述的沉积物碳扩散通量Cd通过以下方式获得：在离沉积物表面20-50cm处用采水器缓慢取上覆水；将上述装入50mL离心管的沉积物于离心机离心获取间隙水，离心机离心时长15分钟，转速5000rmin；上覆水和间隙水获得后立即用预处理的WhatmanGFF滤膜过滤；滤液转入50mL预处理的棕色玻璃瓶中，加入5μL饱和HgCl2溶液，密封，4℃下避光保存；保存的样品测得上覆水或间隙水总碳TC和上覆水或间隙水无机碳IC浓度；上覆水或间隙水总碳TC与上覆水或间隙水无机碳IC之浓度差值，即为上覆水或间隙水有机碳OC浓度；利用Fick第一扩散定律，对沉积物与其上覆水界面的沉积物有机碳OC和沉积物无机碳IC扩散通量进行计算，计算公式如下： 式中，Fd为沉积物-水界面的沉积物有机碳OC或沉积物无机碳IC释放通量，单位为mgm-2d-1；φ为沉积物孔隙度，单位为％；ΔCΔX为沉积物间隙水和上覆水Xcm间的沉积物有机碳OC或沉积物无机碳IC浓度梯度，单位为μgcm-3cm；Dsed为沉积物有机碳OC或沉积物无机碳IC的扩散系数，其中沉积物有机碳OC扩散系数为1.22×10-6cm2s-1，沉积物无机碳IC扩散系数为6.32×10-6cm2s-1；所述的沉积物孔隙度通过公式计算， 式中，φ为沉积物孔隙度，单位为％，WC为沉积物含水率，单位为％，ρsed为表层沉积物平均密度，取值2.56gcm-3，ρwater为表层沉积物间隙水平均密度，取值1.026gcm-3；根据公式计算模型中沉积物碳的年埋藏量， 式中，Cb为沉积物碳的年埋藏量，单位为ta-1，Fbj为海湾第j个区域的沉积物碳的埋藏通量，单位为gm-2d-1，Sj为海湾第j个区域的面积，单位为km2，90为一个季度时间，单位为d，为第i个季度沉积物碳的埋藏量，单位为t；所述贝壳碳的年钙化量通过公式计算，Cs＝P×S×Cshell公式式中，Cs为贝壳碳的年钙化量，单位为ta-1，P为养殖贝类年产量，单位为t，通过当地海洋渔业局统计获得，S为壳干质量占比，单位为％，Cshell为贝壳碳含量，单位为mgg-1；壳干质量占比S的获得：随机取30-50只收获的贝壳生物，去掉表面污损生物后测量湿重，于100℃蒸10min，将软体和贝壳分开，贝壳于60℃烘干，称重，通过公式计算， 式中，Mshell为贝壳干重，单位为g，Morganism为贝类生物湿重，单位为g；随后贝壳研磨粉碎，100-μm过筛，测定贝壳碳含量Cshell；在已获得的大气碳的年溶入量Ca，沉积物碳的年埋藏量Cb和贝壳碳的年钙化量Cs数据基础上，通过贝藻养殖的碳汇计量模型公式①计算获得海水碳的年储存量Cr。

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