麒麟菜（Kappaphycus alvarezii）的碳封存与生理状况：迈向印度尼西亚南苏拉威西省塔卡勒马蒂罗巴吉村沿海水域可持续海藻养殖

《Egyptian Journal of Aquatic Research》：Carbon sequestration and physiological conditions of Kappaphycus Alvarezii: Toward sustainable seaweed cultivation in coastal waters of Mattirobaji Village, Takalar, South Sulawesi, Indonesia

　　

麒麟菜（Kappaphycus alvarezii）是印度尼西亚广泛养殖的物种，对基于生物量的碳储存和沿海社会生态系统具有重要贡献。研究人员评估了印度尼西亚南苏拉威西省塔卡勒县马蒂罗巴吉村麒麟菜（K. alvarezii）的生理特征及碳封存情况，每周监测水温、盐度和pH值，每月评估营养盐、生物量和生理性状（每月每样方 n = 9 个藻体）。7 月至 9 月观察到最佳生长和生理表现，叶绿素、类胡萝卜素和光合效率（Fv/Fm = 0.75）达到最大值。生物量稳步增加，10 月达到 430.22 ± 0.53 g 每样方（样方 2），最大碳封存量为 116.10 ± 0.10 g C 每样方。月平均碳封存量与水温呈正相关（r = 0.872，95% CI：0.208–0.986；p = 0.023；n = 6），回归分析解释了 76.1% 的变异（R2= 0.761）。与氮（N）和磷（P）的关系为中等但无实证显著性。结果表明，温度介导的光合性能增强和生物量积累引发了基于生物量的碳封存的变异。研究还阐明了特定站点环境和生理监测的重要性。其本质是支持旨在维持沿海海藻养殖系统生产力和碳封存的循证农场管理。

该研究针对印度尼西亚南苏拉威西省塔卡勒县马蒂罗巴吉村沿海水域麒麟菜（Kappaphycus alvarezii，一种红藻）的碳封存潜力及其对环境因子的生理响应展开。当前全球气候变化主要由大气二氧化碳（CO₂）水平异常升高引起，海洋生态系统作为高效的碳汇，其“蓝碳”封存机制备受关注。海藻养殖因具备碳封存能力与经济潜力成为应对气候变化的战略手段，其中麒麟菜（K. alvarezii）因生长快、产量高、广泛用于卡拉胶（carrageenan）生产而在热带地区（如印尼）大规模种植。然而，目前缺乏将印度尼西亚沿海水域环境变率与麒麟菜生理指标（如光合效率、色素浓度、氧化应激反应）及基于生物量的碳封存结果相联系的实地、特定站点的综合证据，生理健康状况如何调控碳同化与生物量积累的机制尚不清晰，且印尼沿海水文动力学、营养盐体制及养殖实践具有本地特殊性，不能简单套用其他站点结论。因此，研究人员开展此项田间原位研究，旨在明确环境因子与麒麟菜生理条件、生物量积累及碳封存效率的关系，为本地沿海生态系统制定可持续且适应性强的海藻养殖策略提供科学基础。该研究结论明确了水温等关键因子对碳封存的影响路径，强调基于生理监测的适应性管理，对推动以海藻养殖为代表的基于自然的气候减缓组合措施、提升沿海社区气候韧性及经济稳定性具有重要意义。论文发表于《Egyptian Journal of Aquatic Research》。

为开展研究，研究人员于2024年5月至10月在印尼南苏拉威西塔卡勒马蒂罗巴吉村沿海设置3个海岸样方，选用同源健康麒麟菜（K. alvarezii）幼苗进行标准化养殖。环境参数中，水温、盐度、pH值每周监测，氮（N）、磷（P）营养盐每月采用APHA分光光度法测定。生长与生理评估每月进行，生物量测鲜重（FW），色素（叶绿素、类胡萝卜素）经90%丙酮提取后分光光度法定量，光合效率（Fv/Fm）采用脉冲调制（PAM）荧光技术测定，氧化应激指标超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化氢酶（CAT）通过标准分光光度法检测抗氧化酶活性。碳封存评估基于60°C恒重干重（DW）样品，碳含量（%C）由CHN分析仪定量，计算单位样方碳封存量 = 干重生物量 × (%C/100)。数据分析采用双因素方差分析（ANOVA）、Pearson相关与线性回归等统计模型，以样方-月份为复制单元，结果以均值±标准差、相关系数（r）、回归系数（β）、决定系数（R²）及95%置信区间（CI）呈现，p ≤ 0.05为显著。

研究结果如下：

环境参数。养殖期（5–10月）水温27.5–30.2°C，盐度30–33 ppt，pH 7.8–8.3，均处于麒麟菜适宜范围；氮（0.15–0.35 mg/L）与磷（0.02–0.09 mg/L）在8月达峰值（源于陆地径流）。统计显示月均碳封存量与水温呈显著正相关（r = 0.872，95% CI：0.208–0.986；p = 0.023；β = 29.496 g C °C^-1，R²= 0.761），与氮、磷相关性中等但不显著（r = 0.475，p = 0.341），与盐度、pH无显著关联，表明在研究时段及较稳定盐度-pH范围内，水温是主导环境预测因子。

麒麟菜（Kappaphycus alvarezii）的生理状况。色素与光合效率具明显季节动态：7–9月叶绿素与类胡萝卜素持续上升，9月达峰值（分别为0.95 mg/g、0.28 mg/g），光合效率（Fv/Fm）维持高位（≥0.68），8月最高达0.75，对应适宜水温和营养盐峰值，显示低光抑制与高效光系统Ⅱ（PSⅡ）运作。10月Fv/Fm略降至0.69，伴随抗氧化酶（CAT、SOD）活性趋势性上升，反映温度变动与营养盐降低引发适应性氧化应激响应，但仍体现对本地环境波动的可塑性。样方2生长速率最高（7.1 g/天），整体生理指标印证物种在本地沿海水域的适应性与可持续栽培潜力。

碳封存潜力。生物量逐月稳步增长，10月样方2达峰值430.22 ± 0.53 g，碳含量（%C）在8月最高（29.80 ± 0.04%），碳封存量10月样方2达116.10 ± 0.10 g C每样方。统计证实碳封存量与生物量积累呈极显著强相关（n = 18样方-月均值；r = 0.994，95% CI：0.983–0.998；p < 0.001；β = 0.289 g C g^-1生物量，R²= 0.988），表明样方尺度碳封存主要由生物量驱动；水温是月均碳封存显著正向预测因子，氮磷呈中等非显著关联，营养盐效应可能经生理表现与生长介导。结果量化了栽培生物量尺度的碳储存，支撑麒麟菜养殖作为沿海碳管理可测算的基于自然的贡献。

讨论部分总结指出，环境条件（水温27.5–30.2°C、盐度30–33 ppt、pH 7.8–8.3及8–9月氮磷峰值）促升色素合成与光系统Ⅱ功能（高Fv/Fm），增强光合固碳与生物量积累，进而提高基于生物量的碳封存；水温（而非盐度、pH在此范围）是碳封存显著关联的环境驱动因子。麒麟菜的生理可塑性（Fv/Fm、色素、氧化应激指标SOD/CAT动向）能快速响应环境变化，可作为预警指标指导适应性管理（如调整采收期、样方轮作）。研究明确生物量积累是碳封存的直接基础，优化养殖时段（如本地7–9月水温~28.8–30.2°C、盐度30–33 ppt）、常规监测水温/营养盐、利用生理指标早期预警，能维持生产力与碳封存效率，通过社区监测整合实现沿海资源管理，兼顾生态效益与沿海社区生计韧性。

结论部分译文：总之，水温、盐度、pH值和营养盐可用性的季节变化与生长、色素浓度、光合效率和生物量结果的变化有关。养殖中期（7–9月）表现最佳，水温稳定（28.8–30.2°C）、盐度30–33 ppt、光合效率高（Fv/Fm = 0.75）及色素浓度峰值，而10月显示生理胁迫迹象增强。样方2产生最高生物量及观测到最大碳封存量（每样方116.10 ± 0.10 g C；均值±标准差；n = 9）。这阐明站点条件与农场管理对最大化生产力和基于生物量的碳封存的重要性。结果量化了样方尺度栽培生物量中的碳储存，支撑麒麟菜（K. alvarezii）养殖作为沿海碳管理可测算的基于自然的贡献。结合修订统计输出，月均碳封均与水温呈正向关联（r = 0.872；p = 0.023），而与氮、磷的关系在研究期内无统计显著性（p = 0.341）。这为制定支持环境效益与沿海生计的可持续海藻养殖策略提供了实证。未来研究应评估更长周期与多季节养殖，完善营养盐管理策略，测试跨印尼沿海环境的可移植性；综合多营养级水产养殖（IMTA）应通过共养物种（如鱼类、无脊椎动物）溶解营养盐循环支持海藻生长、稳定水质，潜在提升生物量积累与基于生物量的碳封存效率，且须明确碳核算边界（如收获生物量储存 vs 长期归趋路径）以恰当解读封存结果。