海洋渔业与水产养殖的隐形代价，全年排放多少碳、氮、磷？
全球每年有超过8000万人从事渔业和水产养殖工作，供应了全球8%的动物蛋白，然而，我们在利用海洋资源的同时，也在无意中改变着海洋的化学成分。最近，一项研究指出，渔业和水产养殖正在显著扰动海洋的碳、氮、磷循环，甚至可能影响全球气候。
全球水产养殖的温室气体排放
你觉得水产养殖真的比养牛、养猪更环保吗？一项2020年发表在《Nature》上的研究给出了答案。这项研究由苏格兰农村学院（SRUC）和联合国粮农组织（FAO）的科学家共同完成，他们收集了全球93%的水产养殖数据，计算了从饲料生产到养殖全过程的碳排放。
那水产养殖到底排放多少碳呢？哪些养殖方式最环保呢？研究发现，2017年全球水产养殖总共排放了2.63亿吨二氧化碳当量，相当于全球人为排放的0.49%。
水产养殖哪些环节排放最多？进一步分析发现，水产养殖的碳排放主要来自三个方面，饲料生产占比57%，排名第一，包括种植大豆、玉米等作物以及鱼粉加工等；养殖场能源使用占比20%，如水泵、增氧机、照明等耗电设备；水体中的氧化亚氮占比15%，主要来自鱼类排泄物和残饵的分解。
而且，不同养殖方式的碳排放差异巨大。最环保的是贝类养殖，因为它们不依赖人工饲料，靠过滤海水中的浮游生物生长，碳排放仅为0.5-1 kgCO₂e/kg；最不环保的是对虾养殖，排放高达10-15 kgCO₂e/kg，因为虾池需要持续增氧和换水，能耗极高；普通鱼类如罗非鱼、鲑鱼等的排放居中，约为4-6 kgCO₂e/kg。（二氧化碳当量都是以可食用部分计量）
那为什么水产养殖比养牛更低碳呢？首先，鱼类几乎不排放甲烷，而牛、羊等反刍动物在消化时，胃里的微生物会产生大量甲烷；此外，水产养殖饲料转化率更高，可以吃较少的饲料长1公斤的肉，鱼的FCR通常为1.2-1.5，而牛高达6-10，也就是说，养牛需要消耗更多的粮食，间接增加了碳排放。
图：1961 年至 2017年世界捕捞渔业、水产养殖业以及猪、鸡和牛肉产量🔽
海洋渔业如何改变地球的化学循环
渔业和水产养殖如何影响海洋的化学平衡，这些影响会带来哪些环境问题，为了探究这些问题，研究团队综合了渔业统计、全球拖网影响研究、养殖排泄物数据等，分析了不同渔业和养殖类型的生物地球化学扰动，如CO₂释放、N₂O排放等。
研究估算，全球海洋捕捞每年移除约14.8Tg C、3.5 ± 1.4 Tg N和0.76 ± 0.39 TgP（1Tg = 百万吨）。除了直接捕捞带走生物量导致移除碳、氮、磷外，底拖网渔业还会强烈扰动海底沉积物，这些沉积物中储存了大量的有机碳，拖网就像一把巨大的“铲子”把这些碳翻出来，让它们更容易被微生物分解，最终变成CO₂释放到水中。
研究发现，每年因拖网扰动释放的CO₂高达160~400Tg C，其中约90~100Tg C随后会进入大气。如果算上这部分CO₂排放，拖网捕捞的鱼类碳足迹可能增加大大增加。这意味着，拖网渔业的真实环境影响可能远超我们过去的认知。
此外，渔业不仅通过捕捞影响海洋化学，渔船本身也消耗大量燃料。研究显示，全球渔业每年燃烧燃料排放的CO₂约为1.79亿吨，这部分排放主要来自大型工业渔船，而小型渔船的碳足迹相对较低。
除了海洋捕捞之外，水产养殖也是改变地球化学循环的重要方面。水产养殖的基本流程为是投喂饲料 → 鱼类生长 → 收获，但鱼类并不能100%利用这些饲料，未被利用的部分会进入水体，研究估算，全球水产养殖每年向海洋排放约6.5Tg N和1.2Tg P。
水产养殖除了营养盐，水产养殖还会释放两种强效温室气体：一氧化二氮和甲烷。研究估计，水产养殖的N₂O排放占其总温室气体排放的22.5%，水产养殖的CH₄每年释放约5.9Tg。
近年来，大型海藻养殖被认为是一种潜在的“蓝色碳汇”，因为海藻在生长过程中会吸收CO₂。但实际情况复杂得多，比如海藻在腐烂时会释放CO₂，大型藻类养殖产生的颗粒碳和溶解碳通量在当地和全球范围内都很难量化，但总体而言，还是净吸收。
图：海洋生物地球化学循环和过程🔽
海洋中主要的碳（橙色）、氮（绿色）和磷（紫色）库，以及控制它们在库间转化和转移的过程（黑色箭头）。渔业或水产养殖对一个营养库或生物地球化学过程的干扰会反馈到其他库和过程。CH 4，甲烷；CO 2，二氧化碳；DIC，溶解无机碳；DIN，溶解无机氮；DIP，溶解无机磷；DOC，溶解有机碳；DON，溶解有机氮；DOP，溶解有机磷；N 2，氮气；N 2 O，一氧化二氮；POC，颗粒有机碳；PON，颗粒有机氮；POP，颗粒有机磷。
海洋的化学平衡是地球生命支持系统的重要组成部分，而渔业和水产养殖正在无意中改变它，在评估海洋资源的利用时，不能只看产量和经济效益，还要关注其对全球生物地球化学循环的长期影响。
参考文献：Nicholas E. Ray, Stefano Bonaglia, Emma L. Cavan, Fernanda G. Sampaio, Jessica A. Gephart, Jenny R. Hillman, Sara Hornborg, Sarah Paradis, Colleen M. Petrik, Justin Tiano & Junji Yuan ，Biogeochemical consequences of marine fisheries and aquaculture. Nature Reviews Earth & Environment (2025)，doi：10.1038/s43017-024-00633-y