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海洋是地球上最大的活跃碳库，其碳储量是大气中的50多倍，在全球碳循环中，每年约有90Pg CO2通过海洋循环，而且人类活动排放碳总量的30%以上被海洋吸收，这有效延缓了人类活动排放的CO2对全球气候的影响。海洋生物在海洋碳循环中发挥着至关重要的作用，海洋吸收的CO2通过一系列的生物转化过程最终变成有机碳或者碳酸盐的形式储存于海底。但是随着全球气温的升高，海洋中CO2趋于饱和，海洋的缓冲作用和吸收CO2的能力削弱，通过碳汇渔业将海洋中的碳移除水体，可以促进海洋对CO2的吸收。因此，充分了解海洋生物在整个海洋碳汇中起到的的作用和功能，有效地推动和发展碳汇渔业将是降低大气中CO2浓度的有效手段。刺参（Stichopus japonicus）是我国北方沿海海珍品增殖型海洋牧场中最主要的增殖品种，牡蛎则是海洋牧场中增殖礁体上最普遍的附着生物，研究刺参和附着牡蛎在海洋牧场中的固碳作用，分析了海洋牧场中增殖刺参的固碳机理，估算了增殖礁附着牡蛎的固碳量，有利于科学评价我国海洋牧场碳汇能力及其开发潜力，有助于我国海洋牧场碳源汇收支模型的建立，对科学、有序放流海洋牧场区增殖品种，增加海洋移碳、固碳能力提供科学指导。本文中第一章综述了海洋牧场的固碳机制，并以此提出了几种提高海洋牧场碳汇能力的途径和方法；第二章综述了国内外海洋生物固碳的研究现状；第三章阐述了海洋牧场中刺参和附着牡蛎的固碳机制及固碳作用，并借鉴国内对牡蛎和海参的固碳量估算公式得出了本文的估算公式；第四章对海洋牧场中不同规格不同温度刺参的摄食、生长、排泄生理过程进行试验，得出了不同温度下不同规格的刺参碳收支方程，分析了刺参生长碳与呼吸代谢碳的比值；第五章通过对莱州湾增殖礁取样调查，分析了礁体附着优势种褶牡蛎（Ostrea plicatula）壳干重、总湿重和附着厚度的季节变化和礁龄差异，并估算了礁区的总固碳量。所得主要结果如下：1、通过实验测定，刺参粪便碳（51.63～72.83%）和呼吸代谢碳（24.27～44.54%）占摄食碳的绝大部分，用于生长的碳范围仅为2.9～6.01%。在不同温度各规格刺参的碳收支方程如下：温度10℃时，S（5.0±1.0g）规格：100C=2.90G+72.83F+24.27R；M （10.0±1.6g）规格：100C=3.00G+71.02F+25.98R； L （25.0±4.5g）规格：100C=3.55G+59.34F+37.11R；XL（50.0±8.5g）规格：100C=4.79G+58.47F+36.74R。14℃时，S规格：100C=4.94G+60.41F+34.65R；M规格：100C=5.31G+58.36F+36.33R；L规格：100C=5.92G+55.61F+38.47R；XL100C=6.01G+54.69F+39.30R。18℃时，S规格：100C=5.59G+60.74F+33.67R；M规格：100C=4.80G+54.68F+40.52R；L规格：100C=4.69G+51.63F+43.68R；XL规格：100C=3.64G+51.82F+44.54R。各规格刺参在最适生长温度时同化储碳效率最高，此时生长碳（G）与呼吸代谢碳（R）的比值最大。超过和低于最适温度时同化储碳率和G/R值都降低。规格为S的刺参的最适温度高，在18℃时有较高的同化储碳率和较高的G/R值，M和L规格的刺参最适温度在14℃左右，XL规格刺参最适温度在10℃左右。因此，为了增加海洋牧场中刺参移碳收益，放流5g左右规格较小的刺参益在夏初水温较高时，10g以上较大规格的刺参益在秋季海水温度下降后，夏季水温达到刺参夏眠温度临界前尽快将达到上市规格的刺参采收移除水体，这样可以保证具有一定的经济收益，也可避免刺参在海洋中代谢更多的CO2。2、增殖礁礁体附着褶牡蛎壳干重和总湿重均呈现明显的季节性变化（P＜0.001），4月份最低，12月份最高。增殖礁礁龄对附着褶牡蛎壳干重、总湿重和附着厚度影响显著（P＜0.001），均随礁龄的增加呈递增趋势。莱州湾增殖礁附着牡蛎壳干重具有显著的季节性变化，不同季节对增殖礁礁体上附着牡蛎的固碳量进行估算得到的结果也会不同，同年中12月份礁体上附着牡蛎固碳量最大。莱州湾圆管型增殖礁礁龄5年、4年和3年的礁体附着牡蛎固碳量分别为17.61kg·m-3、16.33kg·m-3、10.45kg·m-3。自2009年至2013年，莱州湾金城海域64.25hm2海洋牧场圆管型增殖礁礁体上附着牡蛎总固碳量约297.5t C，相当于封存了1071t二氧化碳（CO2），封存固定这些CO2所需费用约1.6×105～6.4×105美元。调查礁区附着褶牡蛎软体部总储碳量为11.259t C，换算为二氧化碳（CO2），相当于封存了40.53t二氧化碳气体（CO2），礁体附着牡蛎软体部储存的碳，一部分被海星等天敌摄食后进入食物链，一部分死亡后被分解重新进入海洋碳生物地球化学循环。因此，增殖礁附着牡蛎具有巨大的生态效益和社会效益，有必要增大增殖礁建设的投入力度，扩大投礁海域面积。本试验中只研究了礁体附着牡蛎壳体固碳量，没有考虑礁体附着牡蛎生物沉积的固碳作用，以及牡蛎滤食水体中悬浮物及藻类等对投礁海区碳汇潜力的影响，若考虑这些增殖礁体附着牡蛎实际固碳作用更大。