摘要
小型养殖池塘在全球范围内普遍存在，但其碳温室气体排放量却难以量化。在这项研究中，我们使用碳预算方法评估了中国东南部三个土制养殖池塘养殖期间白腿虾（凡纳滨对虾）的气候足迹。池塘的主要碳输入是浮游初级生产（58.5–61.8%），其次是商业饲料（31.9–35.3%），而主要的碳输出是通过浮游呼吸（44.0–53.6%）和沉积（18.0–21.7%）产生的。碳温室气体（CO2和CH4）的水对空气排放仅占碳流量的一小部分（0.8–1.6%），基于全球升温潜能值20，总二氧化碳当量排放量为528.4±193.3 mg二氧化碳当量m−2 h−1。
我们还观察到三个池塘之间碳温室气体的显著时空变化，这可能归因于叶绿素a和碳基质供应的变化。尽管如此，这些池塘的CH4排放量仍然高于其他一些农业生态系统。此外，我们发现只有21%的多余有机碳转化为虾的生物量，而另外20%最终进入沉积物。我们的研究结果表明，降低饲料转化率和定期清除底部沉积物有助于提高生产效率，减少富含碳的碎屑的过度积累，并将水产养殖生产对气候变暖的影响降至最低。
1.简介
自工业革命以来，二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）这两种主要温室气体的大气浓度分别增加了约44%和156%，在2022年分别达到419 ppm和1.909 ppm（NOAA，2022）。水生栖息地是全球二氧化碳和甲烷排放的重要来源（Bastviken等人，2011年，Li等人，2018年，Tranvik等人，2009年，Yang等人，2011）；因此，了解这些栖息地的碳-温室气体动力学将有助于缓解全球变暖及其对生态系统的相关影响（Yang et al.，2020）。
全球粮食需求的增加导致了世界范围内水产养殖的快速扩张，尤其是小型养殖池塘（粮农组织，2018，Ren等人，2019），引发了人们对其环境影响的担忧，包括温室气体排放（Datta等人，2009年，Frei等人，2007年，Yuan等人，2019年）。尽管小型养殖池塘体积小，但由于其高生产力和浅水深度，其水对空气的CO2和CH4排放量可能很高（MacLeod et al.，2020，Yuan et al.，2019）。尽管已经做出了一些努力来表征水产养殖池塘中水-空气界面上的CO2和CH4通量及其驱动变量（例如，Bhattacharyya et al.，2013；Chanda et al.，2019；Soares和Henry Silva，2019），但中国的相关数据仍然很少，其中，小孔养殖池塘分布广泛，但研究较少（Hu等人，2020年，Hu等，2016年，Ma等人，2018年，Yuan等人，2019年，Youn等人，2021，Zhang等人，2020a）。
池塘排水是许多小型养殖池塘的常见做法，可能会将碳转移到下游。另一方面，沉积物中的碳固存可能抵消水产养殖池塘的“气候足迹”（Boyd et al.，2010）。因此，对水产养殖池塘的碳温室气体排放和全球变暖潜力进行适当评估需要考虑碳投入和碳产出。然而，这种质量平衡方法很少用于水产养殖池塘研究（Zhang et al.，2020b）。
在目前的研究中，我们确定了中国东南部亚热带河口内三个凡纳滨对虾土养殖池塘的不同碳输入和输出成分。主要研究目标是：（1）评估土虾池的碳预算，（2）量化CO2和CH4排放对总碳产量的贡献，以及（3）评估水产养殖池在推动全球变暖中的作用。我们假设二氧化碳和甲烷的排放是一个主要的碳损失，虾池的全球变暖效应与其他粮食生产系统不相上下。根据研究结果，我们提出了提高对虾养殖生产效率和最大限度减少气候足迹的建议。