海藻养殖对社会生态影响的经验证据
斯科特·斯皮利亚斯 ，雷切尔·凯利，理查德·科特雷尔，凯瑟琳·奥布莱恩，尹冉英，金智允，雷川，梁伟淑，松叶美佐子，朱莉安娜·阿尔巴诺·雷斯，佐藤洋一，凯森佩特，夏娃·麦克唐纳-马登
发布时间：1 年 2023 月
抽象
人们普遍预计海藻养殖将改变我们实现可持续发展的方式，特别是在“蓝色经济”的背景下。然而，许多关于海藻养殖的社会和生态效益的说法在经验基础有限或背景薄弱。在这里，我们系统地回顾了四种语言的相关出版物，以形成全球海藻养殖观察到的（而不是理论上的）社会和环境影响的全面图片。我们表明，虽然一些影响，如改善水质和沿海生计，一直被报道，但其他公布的效益因种植环境而异，或者没有经验证实。对一些社区来说，对海藻养殖的日益依赖可能会改善或恶化文化结构及其对经济和环境冲击的脆弱性。海藻养殖影响的经验证据在地理上也受到限制，主要是东亚和东南亚，以及分类学上的。海藻养殖具有促进可持续发展目标的巨大潜力，但与扩大全球生产相关的社会和生态风险仍然只是肤浅的了解。这些风险需要得到更多关注，以确保公正、公平和可持续的海藻产业得以实现。
作者摘要
在本次系统综述中，我们对海洋海藻养殖的社会和环境影响的证据进行了全面调查。了解海藻养殖如何影响海洋环境和实践它的社区非常重要，因为政府、私营企业和研究人员对开发世界海洋的兴趣日益浓厚。在这里，我们表明，虽然我们对海藻养殖的一些好处有很好的了解，例如对水质和生计的好处，但还有其他影响，记录不太一致或不存在，包括对海洋生物多样性和社区文化的影响。此外，这些影响的大部分证据来自少数几个区域，而对一些海藻分类群知之甚少。鉴于养殖海洋的巨大潜力以及海藻生产促进全球和地方可持续发展的巨大潜力，进一步调查这些风险以避免或管理它们是扩大海藻生产之前的重要一步。
引文： Spillias S， Kelly R， Cottrell RS， O'Brien KR， Im R-Y， Kim JY， et al. （2023） 海藻养殖对社会生态影响的经验证据。PLOS Sustain Transform2（2）： e0000042. https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000042
编辑 器： 纳齐鲁尔·伊斯兰·萨克，内江师范大学，中国
收到： 4月 2022， 21;接受： 2022月 1， 2023;发表： <>月 <>， <>
版权所有： ? 2023 斯皮利亚斯等人。这是一篇根据知识共享署名许可条款分发的开放获取文章，该许可允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制，前提是注明原作者和来源。
数据可用性： 所有相关数据都在手稿及其支持信息文件中。
资金： SS得到了澳大利亚政府研究培训计划奖学金的支持。EMM得到了ARC未来奖学金的支持。资助者在研究设计、数据收集和分析、发表决定或手稿准备方面没有任何作用。
竞争利益： 我已经阅读了该期刊的政策，这篇手稿的作者有以下竞争利益： RSC宣布与Biomar Group A/S建立关系，其中包括资助。作者YS受雇于理研食品株式会社。所有其他作者声明没有竞争利益。
介绍
不断增长的材料、食物和能源需求[1，2]以及用于扩大陆地农业的可用、未经修改的土地供应减少[3，4]，促使人们开始研究未来食物[5]和能源[6]的新来源。海藻就是这样一种解决方案，可以解决粮食安全[7，8]，气候变化[9]，人类健康[10]，富营养化修复[11]，荒漠化[12]，农村贫困[13]和性别不平等[14]。与此同时，人们越来越认识到海藻生物质的多样化用途[15]，以及海藻养殖和产品的相应商业潜力[16]。例如，一些海藻，如Solieriaceae和Gracilariaceae家族的海藻，代表了全球海藻生产的快速增长部分，主要用于生产工业上有用的嗜水胶体，如角叉菜胶和琼脂，并且通常在热带的浅潮间带养殖[17]。其他的，如海带科和Bangiaceae家族中的那些，更常被用作食物，并且在东亚广泛生产，通常在浮筏和绳索上[17]。
从历史上看，海藻种植主要局限于亚洲国家[17]，但在最近的见解的刺激下，世界上许多国家都对自己的海藻产业表现出兴趣并开始启动[18-20]。其中一些行业增长将发生在种植设施或淡水系统中的土地上[21]。然而，作为新兴蓝色经济战略的一部分，大部分将发生在沿海或海洋水域;即旨在通过海洋部门的可持续发展扩大经济增长的战略[22，23]。鉴于可供开发的海洋空间面积广阔，可能的好处是巨大的——然而，相反，为社会的物质需求做出可观的贡献也需要大量的海洋空间[7，8，24-26]。很可能，这不仅会导致与蓝色经济中其他快速扩张的部门的竞争或整合需求[27]，而且，正如我们在快速增长的棕榈油行业[28-30]中看到的那样，它还可能改变农场发展的社会和生态系统。认识到潜在的利益和危害，以及在确定这些规范性观点时需要考虑的权力动态和道德问题，鉴于该部门合理的全球增长轨迹，迫切需要询问我们对海藻养殖的社会和生态影响的了解。
海藻养殖固有地嵌入到多样化和复杂的社会生态系统中（例如[31，32]）。社会生态系统的概念强调“自然中的人”的整合[33]。它表明这两个部分（即社会系统和生态系统）同等重要，它们的功能是耦合和相互依存的。因此，要了解海藻养殖的社会生态影响，应同时探讨自然科学和社会科学的组成部分和观点。本文通过对文献中记录的这些影响的调查，将社会和环境影响结合在一起。
多项研究概述了水产养殖总体上[34，35]和海藻养殖[9，18，36-42]提供的环境影响和生态系统服务。然而，这些审查与海藻部门发展的相关性有限。首先，在研究中评估的一系列影响方面缺乏一致性，阻碍了对海藻养殖增长将如何影响生态系统和人类的全面、系统的理解;此外，关于海藻养殖的环境和社会影响的知识很少被整合或给予同等的重视。其次，这些研究严重依赖天然海藻生态系统的证据来推断海藻种植预期提供的服务和影响，并且在很大程度上忽略了野生和养殖系统之间可能存在的许多物理，生物化学和社会差异。第三，这些评估没有深入研究物种多样性或耕作技术的细节[43，44]，这可能会掩盖不同栽培环境之间影响的差异[19]。最后，以前的评论主要限于英文出版物。由于历史上的海藻种植和大多数大规模应用都基于东亚[45]，因此纳入和调查该地区的非英语文献对于获取所有当前知识至关重要[45，46]。
在这里，我们对海洋系统中海藻养殖场的社会生态影响（正面和负面：由论文本身的观点区分和确定的规范观点）的经验证据进行了全面，系统的回顾。我们系统地审查和综合了四种语言（中文、日语、韩语和英语）的同行评审文献，以确定我们对海藻养殖社会生态影响的认识的证据强度，并确定其中的差距;强调海藻养殖对社会生态系统的可能威胁和机遇;并确定对新兴海藻养殖系统进行更全面调查的未来方向。
结果
观察到的海藻养殖的社会和生态维度
我们确定了186项研究，描述了海藻养殖观察到的各种社会生态影响（n = 553）（S1表）。其中，132项调查了环境影响，涵盖了354项独特的影响观察结果，我们将其分为11类。199项研究调查了社会（包括经济）影响，在九个类别中进行了1项独特的影响观察（图1）。只有两项研究（1%）同时调查了社会和环境影响（见S2图）。这些跨学科研究强调了海藻养殖的社会和环境影响如何在复杂的社会生态系统中内在地交织在一起，如图<>所示。因此，迄今为止，相对于社会影响，海藻养殖对环境的影响几乎是研究关注的两倍，很少有研究试图评估环境和社会层面之间的相互作用。此外，每个影响类别的证据程度差异很大，从既定的益处或可变结果到微不足道的影响和有害影响。
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图1. 我们的系统评价确定了海藻养殖的二十个社会和环境影响类别。
基于可用数据的冲击极性由每个圆圈的颜色表示。对于具有多个观测值的影响类别，我们要么报告极性，大多数观测值支持极性（>50%），要么报告“变量”影响。对于只有一个观测值的影响类别，我们报告“数据不足”。置信度分数基于累积概率二项式检验，即已识别的影响不正确（中：0.05 > p > 0.005;最高 p < 0.005）。括号中的数字是指每个影响类别的观测值数量。
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图2. 印度尼西亚Tanimbar Kai海藻养殖的相互关联的社会生态影响。
在这个社区，海藻养殖的增加带来了收入的增加，从而提高了生活水平，并使妇女有更多的机会获得教育、医疗服务和生计。相反，这也导致家庭成员花更多的时间出门，准备健康膳食或向年轻人传授文化知识的时间更少。对海藻养殖的日益依赖和对收入的提高也使以前的生计活动，如椰干生产和鲨鱼捕捞，变得不那么有吸引力，使得这些活动更难“后退”，因为海藻产量因全球市场价格下跌而减少，以及由于过度开发环境资源而导致作物歉收。最后，海藻养殖减少了捕捞努力，使更严格的捕捞法规更容易采用。蓝色箭头表示正反馈，红色箭头表示负反馈，双向红色箭头表示节点之间的平衡循环。基于Steenbergen等人的案例研究，2017[47]。图标来自 OpenClipArt 或由 DALLE2 生成。
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既定影响
海藻养殖的许多已颁布的社会和生态效益具有强大的实证基础。例如，99/143（70%）的水质观测报告了与海藻养殖相关的改善，特别是在减少养分（氮和磷），在综合多营养水产养殖（IMTAs）中从共栽品种中封存有机颗粒以及增加溶解氧方面[48-53].还有大量证据表明，海藻养殖场可以在局部范围内推动碳循环，扩大海藻养殖将允许捕获大量碳（例如[49，53-59]）或导致从空气到海洋的碳通量增加[60，61]。后者可能导致长期封存，因为站立的生物质会侵蚀并最终进入顽固的溶解有机碳（DOC）池[62]。在生物安全性方面，虽然有证据表明一些基因从养殖海藻种群流向野生海藻种群[63，64]，但总的来说，海藻养殖很少或没有导致非本地海藻的传播或对野生海藻种群的负面影响[65-70]。尽管入侵海藻种群的持久性有据可查[71-73]，这可能反映了大多数海藻的入侵潜力较低，近年来生物安全措施有所改善，或者只是缺乏记录入侵的可用数据。同样，虽然有限的现场证据表明海藻养殖场抑制水华形成微藻[74，75]，但有大量证据表明，如果管理不善，海藻养殖场可以使害虫大型藻类物种大量繁殖[76-85]。
对于从事海藻养殖的当地人和社区来说，衍生的收入供应和生计机会总体上（占纳入社会研究的87%）对沿海社区有益（例如[86-91]）。调查性别分配利益的工作较少，但在调查性别分配的研究中，88%表明女性是海藻养殖的主要从业者和受益者（例如[86，92-94]）。农业使许多妇女能够独立获得资金，并在父权制文化中赋予她们权力[89，94]。其中许多研究，特别是那些位于全球南方的研究，描述了收入增加对生活水平的持续效益，包括更大的家庭粮食安全和富裕，以及增加获得教育和物质产品的机会（例如[47，92，95]）。在许多社区，由于社区团体和集体被建立为共享资源的一种方式，包括设备、孢子体（生殖材料）和海藻养殖作业的劳动力（例如[87，88，95-97]），社会凝聚力得到了改善。
尽管如此，背景的重要性对于实现这些好处至关重要。例如，如果强烈的季节性豆类（例如季节性季风和当地洋流的豆类是营养物浓度的关键决定因素）或海藻生产规模小或短暂（例如中国象山湾）[98]，则水质效益可能微不足道。此外，在海藻养殖迅速或高度工业化的地方，家庭养殖传统和社区管理已经减少，取而代之的是私有化的固定地点农业，这削弱了社会凝聚力并导致人口流离失所[99，47-100]。因此，虽然本综述支持海藻养殖的好处，但负面影响也越来越明显。
结果多变
尽管有大量的研究关注，但海藻养殖对大多数其他类别（9/20）的作用尚无定论。例如，对海洋生物多样性的影响已得到大量研究，但在生物分类群之间和生物分类群内部差异很大（图3）。移动食草鱼类从海藻养殖场的激增中获益最多，这可能是由于放牧机会和栖息地的增加[103-106]。但浮游生物群落的益处，包括改善群落多样性和稳定性，在很大程度上取决于正在养殖的海藻物种[99，107-112];底栖无脊椎动物和海草的结果更常见，它们尤其因“离底”耕作技术而遭受栖息地破坏[113-116]。
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图3. 海藻养殖对生物多样性影响的观测次数：海洋哺乳动物、浮游生物、海草、无脊椎动物和鱼类。
如果海藻养殖与这些生物多样性指标中的任何一项的惠益有关，则其影响被归类为有益。如果海藻养殖与生物多样性指标负相关，其影响被定义为有害的。其他情况被定义为中性（既没有积极的影响也没有消极影响）或混合（积极和消极的影响）。“无影响”是指海藻养殖场对生物多样性指标没有影响的观测结果。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000042.g003
生物地球化学和水动力结果也是变化最大的。许多研究发现，与参考地点相比，海藻养殖场的pH值升高[117-123]，而其他研究报告称没有统计学上明确的影响[98，111，124]，一项记录显示pH值降低[125]。海藻养殖场下方和附近的沉积物经历了各种变化，包括底栖生物的酸性挥发性硫化物含量增加[126]，沉积物中细菌产量和氮含量的减少[127]，有机物含量的减少[128]以及细粒和粗粒沉积物的重新分布[114，129，130]，其中许多变化与动物群落的明显变化有关[114，126，127，130]。沉积群落的变化也可能与海藻养殖场改变水流的流体动力学有关[131-134]。在某些情况下，这可以捕获沉积物，从而保护珊瑚[135]，增加具有商业价值的幼年双壳类的沉降[136]，或降低浑浊度[134]。虽然这种浊度的降低可以增加光的穿透力[134]，但在其他情况下，海藻养殖场的物理存在也会物理地阻止到达底栖层的光合有效辐射量[42，137]。这些变化是有益还是损害现有的生物群将取决于物种组合和影响它们的限制压力的性质。
对于以海藻养殖为重要生计的社区来说，人类健康、传统做法、对冲击的脆弱性和整体复原力的结果并不一致。有证据表明，海藻养殖可以带来更好的医疗保健（例如[89，94，138]）。然而，海藻养殖的体力需求可能对从业者的福祉有害;据报道，一系列疾病包括艰苦体力劳动引起的肌肉骨骼疼痛、照料过程中接触海洋寄生虫以及干燥过程中蒸气排出引起的呼吸问题[90，95，100，139-141]。同样，对一些人来说，海藻养殖提供了可靠的收入来源;与渔业部门相比，相对于野生采集创造更一致的质量海藻，并在面对有害藻华时更安全的生产[142]。然而，相比之下，在一些热带地区，海藻养殖容易受到环境介导的疾病的影响，例如“冰冰”和其他害虫[138]，使得越来越依赖海藻养殖的社区长期容易受到气候驱动的疾病负担的影响[143，144]。经济背景可能会使情况更加复杂;依附于不发达的当地市场和不公平的供应链的农民可能难以谈判提高工资，并且随着全球商品价格的波动，他们可能变得越来越脆弱[47，92，139，145，146]。面对这些冲击，一些社区也很难恢复以前的生计活动，要么是由于基础设施的丧失[47]，要么是由于文化知识的传播中断[47]。因此，了解海藻养殖如何以及在何处可以加强当地传统文化[147]并从当前成功案例（例如[148]）中实现生计多样化，对于提高该行业的社区复原力至关重要。
预测影响类别的可持续性结果将需要仔细考虑海藻养殖已经或将要嵌入的普遍环境和社会条件。例如，来自一系列国家的几项研究表明，只有当周边地区在结构和生态复杂性方面已经较低时，海藻养殖场的生物多样性才能比周边地区更高;如果海藻养殖场位于生物多样性相对丰富或结构复杂的地区，与附近的比较地点相比，它们最终具有相似或更低的生物多样性[104，105，149]。同样，阻碍某些地方农业的全球经济波动也没有影响其他地区的农民，例如印度，当地对海藻产品的需求很高，出口水平相对较低[86，150]。此外，来自韩国的案例研究表明，从手工养殖到工业化养殖的转变会削弱社区关系并导致传统管理实践的丧失[101，102，151]，这表明生产规模也将是确保可持续海藻水产养殖的重要中介因素。
经验证据分布的差距
支持我们对所确定的环境或社会影响类别的理解的证据程度非常不平衡（图4）。例如，以水质为重点的观测占生态和社会维度所有观测的40%，而两个影响类别各只包含一项研究。我们发现了一项关于大型海藻养殖场产生大量碘基颗粒的潜力的观察结果，这可能对当地天气模式和/或全球气候产生影响[152]，另一项观察结果研究了海藻养殖场基础设施（例如塑料绳索和浮子）对全球海洋微塑料库的贡献[153].同样，虽然我们发现了来自16属和14个科的证据，但没有一个科在所有影响类型中得到全面研究，其中Soliariaceae和Gracilariaceae家族在类别中提供了最广泛的分布（图4）。
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图4. 对所研究的每个海藻家族的特定环境影响的观察频率。一项研究可能包括多个观察结果。
每个框中的填充强度对应于该族的指定影响内的观测值数。例如，在Gracilariaceae中，有许多关于对生物多样性、水质和碳的有益影响的观察结果，很少有酸化和藻华的有益影响，在其他影响类别中也没有观察到。对于同一家族，有一些观测结果或混合/中性影响，一些没有观察到影响的情况，以及一个光受到负面影响的例子。x 轴上的彩色条显示每个家庭属于哪个更广泛的群体（棕色、红色和绿色藻类）。带点的框表示仅在非英语文献中可用的独特观测值。n = 553。
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我们发现世界上没有一个地区对所有20个影响类别进行了全面调查。研究工作最多的地区（东亚、东非、南亚和东南亚）也是观察到更大范围撞击类型和撞击极性的地区，以及较低比例的撞击是有益的地区（图5）。这与当前的全球生产分布一致[18]，但强调了对该行业增长的新地区进行更多研究的必要性，以及考虑非英语文献发现的重要性，以突出新兴的英语话语中缺乏的看不见的机会和威胁海藻养殖的可持续性。
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图5. a）每种撞击类型（环境和社会）的区域分布，其中“未研究”表明没有证据表明该地区的单个撞击类型，以及b）影响的极性。
在 b） 中，饼图的大小表示 n，即来自该区域的观测值数。根据自然地球的“次区域”名称将国家分配给区域[154]。
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讨论
这项综合综述发现了一致的证据表明海藻养殖对社会生态产生了有益的影响，包括对水质、碳管理、生计产生、性别平等和生活水平的积极影响，有害地促进了藻华繁殖，以及在入侵性方面产生了良性影响（图1）。缺乏一致的数据来确定海藻养殖在本综述出现的几个类别中是否具有总体负面、积极或中性影响，包括生物多样性、酸化、流体动力学、人类健康以及社区文化和复原力。局部环境和条件在调解这种变异性中起着重要作用（图1）。这些结果支持了Gentry等人（2019）的结论，即海藻养殖可以提供多种生态系统服务[35]，但也强调了Campbell等人（2019，[36]）强调的风险。无论如何，这项审查清楚地表明，海藻养殖将改变其引入的社会和生态系统，这种转变的具体结果将在很大程度上取决于养殖场的开发和管理方式。
海藻养殖益处的证据表明，正如蓝色经济的许多支持者所建议的那样，这种转变可能是经济发展的重要途径，可以帮助许多沿海国家在实现联合国可持续发展目标（SDG）方面取得进展[155]。然而，我们发现极性和幅度存在高度不确定性的众多影响表明，这些好处可能会带来其他可持续发展目标的权衡。这些已确定的影响凸显了蓝色经济背景下产生负面结果的可能性;例如，在农场管理和发展设计不当的情况下，可能危及社会生态系统的稳定。正如我们在这里所展示的，某些社会生态环境可能比其他环境更能获得海藻养殖的回报，尽管这些好处可能伴随着可能或可能不会破坏利益总体价值的成本。根据当地情况，在充分了解不确定性和风险接受程度的情况下，进行全面的社会和生态影响和风险评估，将使决策者和从业人员能够清楚地沟通和管理海藻养殖的好处和权衡。
东亚已经建立的海藻产业为这些权衡如何发挥作用提供了一个窗口。例如，Steenbergen等人（2017）强调了过去几十年海藻养殖的兴起，在全球对亲水胶体需求的刺激下，导致印度尼西亚Tanimbar Kei社区的物质财富大幅增加，以及这种初步的成功如何导致养殖海藻的浅海湾过度拥挤，并导致环境健康和农场生产力普遍下降[47]（方框1）。在韩国，工业化海藻养殖的快速扩张正在加速传统社区规则的丧失，这些规则为确保当地海洋资源的可持续利用而得以维持（例如，海藻养殖地点的定期轮换和社区清洁[151]。避免这些不良结果可能需要重新定位行业增长的条件，从由外部因素驱动的自上而下的方法转向由社区对海藻可以提供的解决方案的需求驱动的自下而上的方法[156]。在蓝色经济的背景下，这可能具有挑战性，蓝色经济已经产生了社会和生态后果。保障海藻养殖业的可持续性需要通过跨学科的努力，利用不同的学科专业知识以及传统和经验知识，理解并将社会和生态组成部分结合在一起[27]。
然而，鉴于世界许多地方海藻养殖相对起步，其影响高度依赖环境，需要更有针对性的研究来更好地了解海藻养殖场将如何改变社会生态系统。虽然我们的综述捕获的16属海藻占全球栽培生物量的99%以上[18]，但它们仅占全球收获或栽培的19个海藻属的84%[44]。随着海藻种植的扩大，我们对它们的实用性有了更多的了解，鲜为人知的物种可能会被识别并优先进行大规模种植[157]。此外，随着海藻养殖在世界各地变得越来越成熟，由于驯化和优化生产而导致的生理学、生物化学和播种/收获制度的变化将使我们已经知道的大部分内容复杂化[158]。同样，文献中也讨论了一些影响，但缺乏支持或反驳这些影响的经验证据。例如，据推测，海藻养殖场可能有助于沿海保护[9，159-162]，虽然有证据表明自然系统[163-165]和支持这一观点的模型[132，133，166，167]有这种影响，但我们没有发现任何经验证据可以证实这种影响。
同样，我们没有发现关于海藻养殖对非有鳍鱼类巨型动物的影响的研究;目前尚不清楚这是否反映了缺乏这种影响或缺乏报告或研究，但无论哪种情况，证明巨型动物无害的实证研究对于开发新农场非常重要，特别是在受威胁和濒危物种的关键栖息地附近。最后，文献中提出了许多海藻如何潜在封存碳的途径[0-168]，然而，除了将碳汇入顽固的DOC池[170]之外，我们发现几乎没有证据表明农场能够在原位的情况下直接促进长期碳封存。 农场。鉴于这种特殊影响一直是广大公众眼中最有吸引力的卖点之一[62，171]，我们理解上的这一差距尤为重要。
棕榈油行业在解决环境和社会问题方面的持续失败为新兴的海藻行业提供了宝贵的警告。棕榈油生产曾经被誉为“消除农村贫困的工具”，提供有价值的食品和非食品产品，并减少温室气体排放[173]，现在棕榈油生产受到与其在加速森林砍伐和生物多样性丧失方面的作用及其对当地社区社会结构的负面影响[28-30]的困扰，即使是最近的可持续性认证计划也未能解决[174].这篇评论强调，我们应该以务实的态度看待可能的成本来缓和我们对海藻养殖效益的期望。与棕榈油或其他新兴产业类似，随着海藻养殖与其他蓝色产业一起扩大，将有许多机会改变社会生态系统的可持续性。只有通过适当核算和考虑当地环境和社会成本的范围，才能实现这些收益。
方法
我们对四种语言（中文、日文、韩文和英文）的同行评审文献进行了系统综述，根据一组特定的标准筛选了每篇文章，然后使用所得论文对海藻养殖的环境和社会影响进行了分类和分析。在这里，我们将“影响”定义为海藻种植对社会或环境系统产生的直接后果，无论是有益的还是有害的。
搜索和筛选
我们对科学文献进行了定量系统综述[175]，该文献随时发表在同行评审的期刊上，该期刊报告和分析了现有商业或实验性海藻养殖的经验证据。我们排除了主要针对恢复目的的栽培的研究（例如[176]），因为这项研究侧重于不断增长的商业海藻产业将产生的影响。由于纯英语评论可能会排除其他语言的重要见解[45]，我们组建了一个由八人组成的多语种团队，其中包括至少两名精通四种目标语言（中文、日语、韩语和英语）的审稿人。之所以选择这些语言，是因为它们代表了历史上拥有发达的海藻养殖业[177]和发达的科学界的国家。
我们设计了检索词来识别与海洋和沿海海藻养殖相关的所有英文文章，每个语言的审稿人团队将这些词翻译成各自的语言。这些术语分别于2019年2021月和2年5月分别输入到每种语言的至少两个相关科学数据库中（所用数据库和检索词见S634表）。这些搜索可能遗漏了没有具体确定海藻为正在养殖的生物的水产养殖和海水养殖研究。这些初始文献检索的结果产生了1，878个独特的英文标题，4，158个独特的中文标题，4，680个独特的日语标题和1，<>个独特的韩语标题（S<>图）。然后，每位审稿人阅读每个标题并根据他们是否（i）专注于海洋或沿海背景下的海藻养殖（不包括对淡水，水箱或其他封闭系统的研究）以及（ii）可能包含对海藻养殖的环境或社会影响的评估来筛选论文。
每种语言的两名审稿人独立主持筛选，并纳入至少一名审稿人包含的任何标题。阅读了其余论文的摘要，仅包括符合以下所有标准的论文：（i）不是综述，（ii）关于在开放海洋环境中养殖海藻的研究，（iii）包含对环境或社会影响的评估，（iv）研究的海藻种植不是为了海藻恢复。同样，两名审稿人进行了独立筛选，并且至少一名审稿人接受的论文被纳入下一步。在这一阶段，论文分为两类，一类是调查环境或社会经济影响。最后，审稿人通读了每篇论文的全文，并根据上述标准再次评估论文是否适合收录。
数据提取
总结了所选出版物的环境和社会影响，以及以下信息：（i）一般研究细节，（ii）栽培背景，（iii）影响类型和（iv）影响极性（即影响通常是有益的，有害的，混合的还是中性的）（工作表见S1文本）。我们根据文献作者在描述其论文结果和讨论中的影响时对极性类别的描述来区分这些极性类别。因此，例如，以有利条件描述或需要促进的影响被指定为“有益”，被描述为负面或需要避免的影响被指定为“有害”，被报告为可能是一种或另一种的影响被指定为“混合”，那些没有主观性描述的影响被指定为“中性”。由于记录社会和生态影响的论文结构不同，我们采用了略有不同的方法来从每种论文中提取数据。对于环境影响，审稿人记录了影响，如论文中所述，所有论文没有指导，然后根据事后类型合并这些影响类别。在一些同时调查多个影响类别或物种的研究中，每个记录的影响和物种都被视为单独的观察结果，这意味着可能从单个研究中得出了多个观察结果。在多篇论文检查来自一个系统的单个事件的情况下，例如石莼属的有害水华。从中国海藻养殖场（例如[178]），记录了<>个观察结果。虽然有几篇论文研究了在栽培海藻上生长的附生植物的生长速率和群落特征，除非记录了对养殖场以外的生态系统的影响，否则这些研究不包括在内。
对于社会影响，两名审稿人独立阅读了20篇论文，然后他们确定并商定了影响类别。然后，这些用于创建一个工作表，指导其余论文的数据提取，其中每项研究被记录为一个独特的观察结果。在审查阶段，发现大多数研究都集中在海藻生物质出口的社区，这些社区往往出口到全球水胶体市场;此主题已添加到提取工作表中。
一种评估冲击极性的半定性方法
对于 20 个社会和环境影响类别（性别、碳同化等）中的每一个，我们评估了海藻养殖影响的极性，即报告的海藻养殖影响是否始终是正面、负面、可变或可忽略不计。我们在图6中详细描述了指定冲击极性的过程。对于每个影响类别，如果统计上明确的大多数观测结果（>50%）支持该结论，则影响的极性报告为有益、有害或可忽略（见图6）。气溶胶和海洋塑料类别被排除在本次分析之外，因为每个类别只有一个观察结果;所有其他类别至少有八项观测结果。如果没有统计上明确的多数，我们会报告变量影响。
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图6. 对每个影响类别进行极性的半定性分配。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000042.g006
对于特征为有益、有害或可忽略的影响类别，置信度分数是从具有二项分布的假设检验得出的。原假设是，对该类别中有益和有害影响的观察结果同样可能。然后计算有益或有害观测值发生的概率。在原假设被拒绝的情况下，假阳性的可能性（即在原假设为真的情况下拒绝原假设）用于分配定性置信度分数（中：0.05 > p > 0.005;最高 p < 0.005）。如果无法否定原假设，我们将类别重新分配为变量。
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