中国水产养殖中的碳排放减少与清除：评估、路径及情景分析

《Aquaculture》：Carbon reduction and removal in China's aquaculture: Evaluation, pathways, and scenario analysis

中国水产养殖碳减排与碳汇增强的时空特征及协同路径研究，通过省级系统评估、TOE框架动态QCA分析及随机森林情景预测，揭示其碳减排与碳汇增强的时空演变规律、驱动路径及未来趋势，提出产业升级、技术创新与政策协同是关键。

　　

贾文汉|胡秋光

宁波大学商学院，中国宁波315000

摘要

水产养殖具有双重碳源-汇的特性，这种双向碳调节功能对于确保渔业经济的可持续发展和促进渔业部门的低碳转型具有重要意义。本研究将减少碳排放和增强碳去除作为水产养殖发展的核心目标。基于省级尺度的碳排放和碳去除系统测量，揭示了它们的时间演变和空间差异模式。利用TOE框架识别关键条件变量，采用动态QCA分析碳减少和去除增强的多维驱动路径。结合随机森林机器学习算法，通过多情景预测不同发展路径下的碳减少和去除增强潜力。主要发现如下：（1）2002年至2023年间，中国水产养殖的碳减少和去除增强水平呈现波动但总体上升的趋势，表明取得了显著成就。（2）中国水产养殖的碳减少和去除增强效果存在明显的空间异质性，从东南沿海地区逐渐向西北内陆地区减弱，其中福建省的效果最为显著。（3）水生苗种的培育是促进中国水产养殖碳减少和去除增强的关键基础和关键环节。在此基础上，必须通过三个协同路径实现系统性的进步：调控驱动、技术驱动和产业结构升级。（4）未来，中国水产养殖的碳减少和去除增强效果预计将趋于稳定，区域差异将逐渐缩小。以产业重组和技术创新为驱动的模型将在促进水产养殖碳循环向更高水平均衡过渡方面展现出明显的系统优势。

引言

水产养殖是全球食品生产的重要支柱，在现代农业和可持续发展中发挥着重要作用（Subasinghe等人，2009年）。作为世界上最大的水产养殖生产国，中国通过水产养殖生产的总水产品量占比超过80%，对国家粮食安全和农村发展做出了重大贡献（Cao等人，2015年）。然而，大规模集约化养殖不仅产量高，也产生了大量的碳排放，这已成为制约渔业部门绿色转型的重要瓶颈。值得注意的是，鉴于减排与增强的过程同质性、时空互动和功能协同性，该行业可以通过优化养殖模式、技术创新和监管激励，在生产系统中实现碳源的闭环调节和去除（Li等人，2024年）。在碳中和目标的背景下，科学量化水产养殖的减排和增强效果并探索可行的路径，不仅对行业的绿色转型至关重要，也对全球气候治理和生态平衡具有重要意义。

作为一种典型的综合碳源-汇系统，水产养殖通过水生生物的代谢过程和生产活动释放碳，同时通过水生生物对水体中碳元素的吸收和利用来去除碳（Ahmed和Glaser，2016年；Jia等人，2023年）。现有研究往往孤立地讨论碳源或碳去除，忽视了两者之间的协同性和相互关联性，这限制了水产养殖低碳转型路径的总体设计。因此，促进碳源和去除的动态平衡和协调调节已成为实现水产养殖绿色和低碳转型的关键方向（Hammer等人，2022年）。此外，养殖模式的转变和智能技术的创新正在系统地重塑该行业的碳循环动态（Vecchio等人，2023年）。例如，低碳蛋白质饲料结合AI喂养系统可以减少饲料浪费，同时增强藻类碳封存（Leng和Ding，2025年）。节能纳米气泡充氧器和喂养设备在节能和增加贝类产量方面具有双重效益（Alsaleh等人，2025年）。循环水产养殖系统（RAS）和综合多营养级水产养殖（IMTA）通过生态互补性创建了生态闭环，在减排和汇增强方面取得了显著进展（Zimmermann等人，2023年）。然而，水产养殖中的碳缓解和去除并非由单一因素驱动，而是由多个元素的动态耦合和系统相互作用结果（Loite等人，2026年）。为了有效推进水产养殖中的碳减少和去除增强，需要开发一个超越单一元素和静态结构视角的综合多因素分析框架。这样的框架应系统阐明在不同条件下的关键机制和综合路径，从而为水产养殖绿色发展的系统设计提供新的理论视角和实用工具。

基于此，本文将碳减少和去除增强作为统一目标纳入水产养殖的绿色转型过程。从TOE多维因素配置出发，重点关注以下三个核心问题：中国水产养殖中碳减少和去除增强效果的空间时间模式特征是什么？在多种技术、组织和环境条件下，实现高水平碳减少和去除增强的具体路径是什么？在不同未来发展情景下，中国水产养殖行业的碳减少和去除增强潜力和演变趋势将如何发展？首先，基于省级评估，计算了中国30个省份的水产养殖碳排放和碳去除情况，分析了碳缓解和去除增强效果的空间时间演变特征。其次，利用TOE框架整合技术、组织和环境维度，采用动态QCA识别碳减少和去除增强的配置路径。最后，利用这些配置，应用基于Python的随机森林模型预测中国水产养殖未来的碳缓解和去除增强潜力（图1）。本研究的主要创新和贡献体现在以下几个方面：（1）将碳减少和去除增强纳入行业发展目标，突破了传统研究范式中对排放和去除的孤立处理。通过构建动态源-去除平衡系统，可以为实现中国的碳中和目标提供重要支持。（2）利用TOE框架，定量研究中国水产养殖中的碳减少和去除增强路径。通过技术-组织-环境系统识别条件变量，克服了传统定性分析在解释多因素协同机制和动态路径方面的局限性。这将促进水产养殖碳排放减少研究从碎片化归因向综合系统设计的转变。（3）构建了定量评估、路径识别和情景预测的三方研究框架，系统阐明了中国水产养殖中碳缓解和去除增强背后的机制和实施路径。这对于在“双碳”目标下实现可持续水产养殖发展具有重要的实际价值。

文献综述

文献综述

从目标、过程和路径的维度出发，系统回顾现有关于水产养殖中碳减少和去除增强的研究，可以为后续研究提供理论基础。首先阐述了水产养殖绿色发展的碳减少目标和转型趋势。其次，重点关注核心过程，包括碳排放和去除的核算机制及其影响因素。

水产养殖碳减少和去除指数

为了科学表征不断演变的水产养殖系统中碳减排和去除增强的综合效果，本研究主要借鉴了与碳平衡和碳缓解与去除相关的现有研究（Li等人，2022年；Xia和Yang，2022年）。基于标准化碳去除与碳排放的比率，我们构建了水产养殖碳减少和去除指数（ACRRI）。该指数旨在控制省级尺度的差异

中国水产养殖中碳减少和去除增强的时间特征

如图2和表4所示，2002年至2023年间，中国各省的水产养殖碳减少和去除增强水平总体呈现波动但上升的趋势，表明减排和去除增强效果逐渐显现。这些观察表明，中国的水产养殖行业正在逐步向绿色和低碳发展模式转型。然而，区域差异仍然明显

结论

本研究重点关注中国水产养殖中碳减少和去除增强的有效性，旨在探索可行的路径并模拟多种未来的发展情景以减少和增强排放。主要结论如下：

(1)

2002年至2023年间，中国水产养殖的碳减少和去除增强水平总体呈现波动但上升的趋势，表明行业正从规模扩张向绿色转型

CRediT作者贡献声明

贾文汉：撰写——原始草稿、可视化、验证、方法论、正式分析。胡秋光：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。

作者声明

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未引用的参考文献

HY/T0305-2021, 2021

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。