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基于生态系统的海湾综合管理框架及调控策略

熊兰兰 黄小平 张景平 张凌 江志坚

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基于生态系统的海湾综合管理框架及调控策略

    作者简介: 熊兰兰(1986-), 女, 湖北松滋人, 博士研究生, 主要研究海洋生态环境与海洋综合管理, E-mail:290836778@qq.com;
    通讯作者: 黄小平(1965-), 男, 研究员, 博士生导师, 主要从事海洋生态环境研究, E-mail:xphuang@scsio.ac.cn
  • 基金项目: 国家973计划项目(2015CB452905);广东省海洋渔业科技推广科技攻关与研发项目(A201700D08)
  • 中图分类号: X32

Ecosystem-based management of bay: integrated framework and control strategies

  • 摘要: 海湾是相对独立、完整的生态系统,具有优越的区位和资源优势,面临巨大的开发利用需求,开发与保护问题突出。基于生态系统的综合管理(ecosystem-based management,EBM)是当前国际资源与环境综合管理的主流范式,为解决生态环境危机提供了理论和方法支持。文章在分析海湾生态系统特征和面临的生态环境问题的基础上,根据EBM相关理论和实践,提出基于生态系统的海湾综合管理应该遵循的原则、目标、综合管理框架,以及开展陆海统筹的流域-海湾空间规划,开展基于陆域土地利用的流域-海湾污染物控制,维护海湾水动力条件和保护关键生境,开展流域-海岸-海湾尺度的生态修复,建立海湾综合管理体制机制等具体调控策略,以期为我国海湾综合开发与保护提供参考。
  • 图 1  基于生态系统的海湾整体认知示意图(改自文献[17])

    Figure 1.  Schematic diagram of ecosystem-based overall cognition of bay(adapted from reference[17])

    图 2  基于生态系统的海湾综合管理框架

    Figure 2.  Ecosystem-based integrated management framework of bay

    表 1  基于生态系统的海湾综合管理目标指标体系

    Table 1.  Goal indicator system of BEBM

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-28
  • 录用日期:  2019-01-21
  • 刊出日期:  2020-04-20

基于生态系统的海湾综合管理框架及调控策略

    作者简介:熊兰兰(1986-), 女, 湖北松滋人, 博士研究生, 主要研究海洋生态环境与海洋综合管理, E-mail:290836778@qq.com
    通讯作者: 黄小平(1965-), 男, 研究员, 博士生导师, 主要从事海洋生态环境研究, E-mail:xphuang@scsio.ac.cn
  • 1. 中科院南海海洋研究所 热带海洋生物资源与生态重点实验室, 广东 广州 510301
  • 2. 广东省海洋发展规划研究中心, 广东 广州 510220
  • 3. 中国科学院大学, 北京 100049
基金项目: 国家973计划项目(2015CB452905);广东省海洋渔业科技推广科技攻关与研发项目(A201700D08)

摘要: 海湾是相对独立、完整的生态系统,具有优越的区位和资源优势,面临巨大的开发利用需求,开发与保护问题突出。基于生态系统的综合管理(ecosystem-based management,EBM)是当前国际资源与环境综合管理的主流范式,为解决生态环境危机提供了理论和方法支持。文章在分析海湾生态系统特征和面临的生态环境问题的基础上,根据EBM相关理论和实践,提出基于生态系统的海湾综合管理应该遵循的原则、目标、综合管理框架,以及开展陆海统筹的流域-海湾空间规划,开展基于陆域土地利用的流域-海湾污染物控制,维护海湾水动力条件和保护关键生境,开展流域-海岸-海湾尺度的生态修复,建立海湾综合管理体制机制等具体调控策略,以期为我国海湾综合开发与保护提供参考。

English Abstract

  • 海湾拥有区位、环境、资源等诸多优势,成为海陆交通枢纽、临海工业基地、重要城市中心和海洋生物摇篮,在国家经济建设与社会发展中具有极其重要的战略地位。海湾也是海洋受人类活动影响最大的区域,陆源排污、围填海、过度捕捞等多种过程不断累积导致海湾面积和自然岸线减少、泥沙严重淤积、环境恶化,海洋生态系统结构和功能发生改变,恢复力受到损害,严重威胁到沿海地区经济和社会的可持续发展[1-2]。长期以来我国海湾既有海洋管理体制机制不健全,法律法规不完善带来的普遍问题,如条块分割、各自为阵、海陆脱节、综合协调能力差等,也未充分考虑海湾生态系统的整体性和独特性,缺乏生态系统全局观。在国家大力推进生态文明建设形势下,迫切需要转变传统的管理方式,以全局的眼光采用综合的方法对海湾进行管理。

    基于生态系统的海洋管理(marine ecosystem-based management,MEBM)是协调海洋资源开发与保护,解决海洋生态环境危机的新理念和模式,其基本内涵是在充分考虑海洋生态系统的整体性和内在关联性,在科学认知海洋生态系统结构和功能的基础上,对海洋开发活动进行全面管理,以保护海洋健康,维护其生态系统服务功能,实现海洋资源的可持续利用和海洋经济的可持续发展。MEBM自20世纪80年代产生以来,得到了国际海洋学术界和海洋管理部门普遍认可[3]。任何特定生态系统的管理都要与生态系统特点相一致[4],基于海湾在我国社会经济发展的重要地位以及面临的资源环境问题,开展基于生态系统水平的海湾生态环境综合治理理论研究和实践,是迫切需要研究的前沿科学问题,也是国家的战略需求[5]。事实上,海湾典型的社会-经济-自然复合生态系统特征,以及相对完整的地理单元,使其成为实施EBM管理研究和实践的最佳区域之一,但目前开展的基于生态系统的海湾综合管理研究和实践较少,也未形成清晰的综合管理策略体系。本文在分析国内外海湾生态系统特征及面临的生态环境问题的基础上,提出海湾管理的原则、目标、综合管理框架和策略体系,以期为我国海湾管理提供较为全面、针对性的管理策略方案。

    • 海湾是海或洋深入陆地形成明显水曲的海域[6],通过湾口与外海进行水体交换,一般相对封闭。一方面为海洋开发活动提供了相对隐蔽的掩护条件而成为开发利用的先行地,另一方面水体交换率低,更新周期长。例如,大亚湾冬季海水平均更新时间为86 d,夏季上层海水更新时间为10 d,下层为62 d[7],东京湾水体夏季平均滞留时间是28 d,冬季是79 d[8]

    • 海湾被陆地环抱,湾内较外海平静,且常伴有河口输入营养物质,具有适宜的海洋生物栖息生境,单位面积生物生产力大,是人类利用生物资源的重要基地。海湾是海陆交汇的复杂生境交错带,分布多种生境类型,多样化的生境孕育了海洋生物多样性,为人类生存和发展提供了多方面的服务功能。

    • 海湾同时受到海、陆、气相互作用及人为干扰,是地球上物质循环、能量流动和信息交换频繁和集中的区域,是环境变化的敏感区和生态系统脆弱区,固有脆弱性和特殊脆弱性共存。同时,入海河流将内陆流域和海湾联系起来,河流携带泥沙及陆源污染物入海,对海湾生态环境特征起着重要作用。

    • 海湾是整个海洋与人类关系最密切的部分,也是人为干扰作用的强烈承受区域。自古以来为人类提供优良的生存空间,较之平直海岸,海湾往往产业发达,城市密集,经济繁荣,从古代舟楫渔盐之利,到现代建港口、滨海新城、旅游开发等,已成为现代人类全方位社会经济活动的中心。日益频繁的开发活动使得海湾生态系统包含了人口、社会、经济、资源、环境多个子系统的多个层次和方面,成为内部关系错综复杂,系统内外交流频繁的典型社会-经济-自然复合开放式巨系统,是海岸带管理的焦点[9]

    • 陆源营养物质的过量输入,加上封闭半封闭海湾较弱的水体交换特征导致的水体富营养化是海湾面临的最重要的生态环境问题之一。美国切萨皮克湾、日本东京湾都曾经饱受富营养化问题困扰,导致低层水体缺氧,生物群落结构改变,经济物种产量下降,传统海洋渔业遭受致命打击[10-11],东京湾海底多年来沉积相当厚的受到污染的沉积物,至今仍然污染着海水[12]。随着沿海城镇和工业发展,我国香港吐露港、胶州湾也正经历着水质恶化、富营养,并导致生物群落结构的改变[13-14]

    • 围填海导致海湾面积减小,水动力条件改变,污染物难以扩散,加重富营养化,同时,围填海占用重要滨海湿地等关键生境,导致生态系统服务价值大幅降低。东京湾1960—2000年间围垦致使内湾水体面积减少20%,滩涂及潮间带几乎全部丧失[11]。厦门湾1959—2000年间总纳潮面积减少50%,导致港口航道淤积,红树林等重要生镜几乎丧失,中华白海豚栖息生境大大缩小[15]。海湾面临的生态环境问题往往由多重压力引起,并呈现明显的累积效应[16]

    • 海湾是陆海开发与保护矛盾集中突出的区域,统筹海湾陆域和海域开发保护具有现实迫切性。在开发利用上,要综合考虑海湾资源及社会经济发展的需求确定产业和城市发展方向;在生态环境保护上,要以海湾生态环境容量确定陆域产业和城市规模、空间布局、开发强度及开发时序,使其与海湾资源环境承载能力相匹配,强化海湾资源环境刚性约束。《中国海湾志》指出:可将海湾视为由海水、水盆、周边和空域共同组成的综合地貌体,除了包含规定水域外,还应该包括水域周围的一定范围陆域部分,根据海岸带陆海相互作用(LOICZ)研究成果,流域与近海是统一的整体,在管理范围上,应将影响海湾生态环境的流域纳入管理范围,即针对流域-海湾作为区域单元进行整体的、系统的管理(图 1),对范围内的土地、河流、滩涂湿地、海域海岛空间、生物等进行区域统筹。

      图  1  基于生态系统的海湾整体认知示意图(改自文献[17])

      Figure 1.  Schematic diagram of ecosystem-based overall cognition of bay(adapted from reference[17])

    • 海湾是典型的社会-经济-生态复合开放生态系统,陆-海-气生态敏感交错带,必须对其进行整体的、综合的认识。要采取跨学科的知识,认识系统内部生物与生物、生物与环境之间的关系,陆地、流域与海湾之间的物质交换、能量流动和信息传递,人类多重压力对海湾生态系统的影响机理,辨析人类活动压力和自然变化对系统的影响程度(图 1)。在整体认知的基础上,考虑各海湾地区社会经济发展水平,资源禀赋和区域特色,以解决海湾面临的突出生态环境问题为重点,因湾施策。

    • 生态系统方法强调目标驱动的管理,建立和细化特定生态系统的管理目标体系是逐步把“生态系统管理”从纯哲学概念转化为方法体系的必然途径,明确、有效的目标是成功的管理计划的直接驱动力[18],科学合理的目标还可以用以评估管理绩效[19]。在现阶段海湾生态环境普遍遭受破坏的情况下,应遵循生态优先的原则。

    • 基于生态系统的海湾综合管理要以公平促进海湾地区人们生产生活质量改善、增强民生福祉为前提,充分考虑利益相关者的诉求,加强公共服务建设,提升地区防灾减灾能力,促进人与自然和谐发展。构建海湾综合开发与保护长效管理体制机制是保障,要明确管理职责,形成专家、社会团体、利益相关者全过程参与的工作格局,实现共建共治共享。

    • 管理目标的确定是实施海湾综合管理的基础和重要驱动力,海湾典型的社会-经济-生态复合生态系统决定了必须综合考虑社会、经济、生态多个方面,寻求其自然功能和社会功能的协调和均衡发展,以海湾自然功能的可持续利用保障人类经济社会的可持续性。在统筹流域-海湾、陆域和海域社会经济及生态环境目标的基础上,提出定性与定量相结合,包含生产、生活、生态3方面18个具体的实施综合管理前的目标指标体系。其中,生产目标指单位面积陆域GDP稳步提升,单位海岸线生产总值稳步提升,传统产业转型升级加快,海洋战略性新兴产业快速发展,海陆产业空间布局合理,海陆产业协同发展;生活目标指人们生活水平稳步提高,社会公众亲海需求得到满足,公众保护海洋意识显著提高,海洋文化得以传承,滨海城镇、特色渔村建设卓有成效,形成宜居宜游的优质海湾;生态目标指海陆资源利用集约高效,单位能耗稳步降低,杜绝“三高”产业在海湾地区布局,主要污染物排放总量减少,受损生态系统得以修复,海湾生态系统结构完整性、物种多样性和生态系统服务功能得以维持。各定量指标见表 1

      表 1  基于生态系统的海湾综合管理目标指标体系

      Table 1.  Goal indicator system of BEBM

    • 基于海湾生态系统特征,普遍存在的生态环境问题及上述BEBM原则、目标,构建海湾目标-调控-压力-机制-状态(GCPMS, goal, control, pressure, mechanism, state)综合管理概念框架,为管理者应用生态系统方法应对海湾生态环境问题提供直观认识和管理工具(图 2)。

      图  2  基于生态系统的海湾综合管理框架

      Figure 2.  Ecosystem-based integrated management framework of bay

      综合管理框架采用压力-状态-响应(PSR, pressure-state-response)模型分析海湾生态环境问题的产生与应对逻辑关系。其中压力即导致海湾生态系统状况改变的驱动力,主要描述自然和人类生产生活给海湾生态环境带来的干扰和胁迫,其产生与社会经济发展水平、政策导向等密切相关;状态是指生态系统与自然环境的现状,反映压力条件下生态环境要素的变化,同时体现调控措施的目标;响应指社会或个人为了停止、减轻、预防或恢复不利于生产与发展的环境变化而采取的法律、政策、规划等干预措施。根据千年生态系统评估分析框架,我国海湾生态系统面临的间接驱动力主要是沿海地区经济发展、人口增长以及城镇化进程,直接驱动力则包括陆域土地资源紧缺、港口航运业发展导致大规模围填海,城市工业向海聚集使得海湾承载了更多污染物,农业、化肥、杀虫剂等大量使用导致氮、磷、大量输入海湾,还有过渡渔业捕捞等。在上述压力作用下,海湾普遍呈现水环境质量下降,生态灾害加剧,滨海湿地等关键生境丧失等问题,加上传统单一管理模式导致资源过渡开发和粗放低效利用并存,最终导致海湾环境污染,资源衰竭,生态系统退化,服务功能下降,反过来制约海湾地区社会经济发展。

      在PSR模型基础上,综合管理框架提出目标驱动调控策略,一方面可从宏观整体权衡海湾社会经济发展和资源环境保护,避免仅从压力和问题出发采取片面缓解措施,另一方面可变被动环境末端治理为主动统筹谋划,使之符合地区发展定位,融入国家发展大局,体现了基于生态系统管理关于从整体综合考虑、目标要全面长远明确、利用与保护相协调等要求。海湾既是鱼虾贝藻和鸟类的育幼场和关键生境,又拥有沙滩、岛屿等自然景观,既具有保护堤岸和净化水质的功能,也能为工业和城市发展提供空间,因此,BEBM的关键在于平衡,即有效平衡海湾开发与生态环境保护之间的关系,以及各种开发活动之间的矛盾,实现多目标协同发展。

      综合管理框架强调对自然变化和人类活动压力下海湾生态环境变化机制层面的认识,在此基础上明晰管理目标与生态系统结构和功能维护之间的结合点,制定针对性的管理措施,提高策略的科学性,体现了基于生态系统管理关于加强科学研究指导管理实践及维护生态系统结构和功能等原则。人类开发利用活动导致的海湾生态环境效应作用机制复杂,且各压力之间密切联系,如大量营养物质以多种形态参与各种生物地球化学循环,影响海洋生物生产过程,引起生物群落结构变异,最终导致生态系统功能退化,而围填海一方面直接占用了滨海湿地等关键生境,另一方面改变水动力环境,降低了海湾水体自净能力,加剧污染。与开阔海域相比,海湾相对封闭的水动力环境和较低的水交换速率使得生态环境容量有限,水体污染等问题更加突出。目前,多种压力下海湾生态环境响应机制机理的认识研究还有待进一步加深。

      在调控策略中,始终以流域-海湾自然地理单位为主体,坚持目标导向和问题导向相结合,陆海统筹、生态优先的理念,以陆海资源的合理利用,追根溯源的污染防控、维护海湾水动力条件和保护关键生境为重点,强调对受损生态系统的修复以及综合管理体制机制建设,提出开展陆海统筹的海湾空间规划等综合调控策略。

    • 空间规划是对国土空间利用、行业政策协调和政府土地管治进行超前性的调配和安排,海洋作为蓝色国土,海洋空间规划也是实施MEBM的重要手段和工具[20]。目前我国海湾地区同时存在土地利用规划、城市规划等多项陆地规划及海洋功能区划等多项海洋规划,各规划之间不仅存在海陆不统筹、不协调,海洋规划之间也存在内容重叠、涉海规划部门众多、海洋空间事权分散等问题,规划实施过程中互为掣肘,造成空间资源利用碎片化及管控混乱的局面,加剧生态环境问题。

      陆海统筹、多规合一是新形势下空间规划的要求,充分体现了EBM要求。海湾空间规划应以流域-海湾为单元,以陆海统筹的海湾发展目标为引领,以生态优先为首要原则,以优化资源配置为首要目标,以全覆盖、可操作、兼顾协调为基本要求,全面实行空间管控。规划要以海岸线和河流生态交错带为核心,使海域与相邻陆域功能相协调,河流水体功能与周边土地功能相协调,维持海岸线与河流两侧流通及缓冲功能。

      空间分类体系整合是海湾地区实现陆海统筹、多规合一的关键。在海湾空间规划中,可采用生产、生活、生态“三生空间”统筹陆海空间的总体架构,以陆海空间主导功能为依据,充分考虑与土地利用现状分类、城市规划用地分类、海洋功能区分类等,进一步细化分类,做到功能明晰,空间协调。在生态优先的原则下,规划还应明确海陆生态保护红线、环境质量底线、资源利用上限,划定海陆生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界等底线,构建陆海一体的“空间分类+底线管控”开发与保护格局。

    • 针对陆源入海污染物,国外已形成“排海污染物浓度控制-排海污染物总量控制-排海污水生物毒性控制”相结合的技术体系,《海洋环境保护法》第三条规定:国家建立并实施重点海域排污总量控制制度。我国重点海域排污总量控制研究多以封闭、半封闭海湾为对象,但所提出的陆源排污总量控制与分配方案仅涉及各类污染源的入海口。随着点源污染治理和控制能力的提高,非点源污染的严重性逐渐表现出来,非点源污染受土地利用、气候、土壤等多种因素影响,具有时空范围大,不确定性突出、成分和产生过程复杂的特点,我国目前尚缺乏非点源污染针对性治理手段,开展海湾地区污染源尤其是非点源估算及调控策略研究是实施海湾污染总量控制的基础。

      土地是人类赖以生存和发展的重要资源和物质保障,在“人口-资源-环境-发展(PRED)”复合系统中,土地资源处于基础地位。治湾先治河,治河先治陆,生态系统最大的威胁在于土地利用方式的改变,合理预测土地利用变化对沿海地区污染的影响,对调控海湾地区污染输入具有重要的理论和实践意义[21]。根据流域人类活动-土地利用变化-非点源污染产生这一链式驱动过程,不同利用类型的土地承载的社会经济活动不相同,如工业生产活动、城镇居民生活排污绝大多数分布在城镇用地和其他建设用地上,农业生产活动化肥的施用主要分布在耕地、园林地,畜禽养殖、农村居民生活排污绝大多数分布在农村建设用地上,利用GIS等可视化工具分析不同土地类型承载的污染负荷。开展不同土地利用类型污染负荷情境分析,不同农业种植结构情境分析,进行海湾地区土地利用方式及农业种植结构优化方案设计,可为流域土地高效利用,河流、海湾水资源和水环境保护提供科学参考。

    • 针对围填海等严重破坏海湾生态环境的开发活动,从维护海湾水动力冲淤条件,保护关键生境出发,提出调控措施。一是开展围填海影响海湾水动力及冲淤条件数值模拟,综合考虑累积效应对海湾围填海进行整体规划,实行总量控制;禁止在严重影响水体交换的区域围填海,明确不可围填区域;改变沿海岸大面积围填方式,采用人工岛、水道分割手段等维持水体交换。二是禁止在红树林、海草床、盐沼、珊瑚礁、重要河口等滨海湿地、珍稀濒危物种集中分布区、重要鱼虾蟹贝藻类栖息地及重要渔业资源“三场一通道”围填海。对于闲置围填海,加快利用进程,提高利用率。

      此外,开展围填海生态评估,实施生态补偿,对于造成严重生态损失的围填海工程,采取“谁破坏,谁修复”,或缴纳生态补偿金由政府统一组织开展修复。这方面荷兰和韩国有可供借鉴的经验,荷兰1990年制定的《自然政策计划》在新形成的土地上建设湿地系统,修复、恢复自然岸线,韩国对于必须进行填埋的湿地,根据填埋面积、生态损失、经济损失等方面综合考虑损失效益,经过科学论证,通过异地建设人工湿地弥补围填海带来的损失。

    • 针对海湾面临的生态环境问题,应以流域-海岸-海湾作为控制单元编制生态修复总体规划,以恢复滨海湿地生态系统服务功能,建设海岸生态景观,改善海湾水体环境恢复海洋生物资源为重点,制定明确具体的目标,开展立体综合的生态修复,并进行评估考核。

      流域生态修复主要针对入湾河流及流域土地的修复。针对流域输送氮、磷等过量营养盐,可借鉴切萨皮克湾流域治理面源污染,增加流域土地森林覆被,沿河岸种植林草作为缓冲过滤带,同时起到稳定河岸、抑制侵蚀的作用。

      海岸生态修复指针对受损岸线(带)的修复。以沟通陆海物质和能量通道,恢复缓冲、贮存等多种生态系统服务功能,提升景观价值为重点,加强滨海湿地保护,人工优化受人类活动干扰的湿地,实施破堤还海、退耕还湿、退养还海,恢复重建海草床、红树林、盐沼等重要湿地;针对基岩海岸,实施生态护岸、岸体绿化带工程;针对围填海等形成的人工海岸,开展岸线海堤绿植化、生态化、景观化建设。

      海湾生态修复主要指针对海湾水体及生物资源的修复。通过在海湾内建立海洋自然保护区、海洋特别保护区、海洋公园、湿地公园以保护和恢复生物资源及其生境,辅以种植海藻场或海草床、投放人工鱼礁、增殖放流关键物种、建设海洋牧场、划定禁捕限捕区等手段改善海水质量,恢复生物资源。

    • 构建“湾长制”管理体制机制,通过立法、政策、规划等统筹推进海湾资源利用、污染防治和生态保护修复。在现有“湾长制”要求基础上,还应注意以下方面:(1)建立流域-海湾尺度的综合组织协调机制,统筹协调跨行政管理目标指标分配,调控策略的协同实施、河流上下游及左右岸的管理措施的衔接;(2)从立法层面构建“湾长制”长效管理机制,明确法定责任,落实资金保障;(3)海湾生态环境治理要与国家和地区社会经济发展水平相适应,循序渐进制定近、中、远期目标。

      加强海湾基础科学研究,开展常态化监视监测与评估,进行适应性管理是基于生态系统综合管理的基本要求。在海湾综合管理中,要加强海湾监视监测系统能力建设,建立典型海湾环境实时在线监控系统,获取海湾生态环境长期变化数据并建设共享平台;定期开展生态系统健康评价和预测,及时调整策略,应对不确定性。

      公众参与是国外MEBM管理成功实施的重要经验,我国在这方面尚有一定欠缺。要加强宣传教育,通过电视、广播、报刊、网络等媒体,广泛宣传保护海湾资源可持续利用的重要性和必要性、海湾生态环境保护知识、法律法规和政策;建立公众全过程参与海湾综合管理制度,维护环湾民众的切身利益。

    • 综合以上分析,可将BEBM定义为:以流域-海湾为管理对象,以生产发展、生活富裕、生态健康为目标,以维持海湾生态系统结构完整和功能稳定为底线,以综合协调管理体制机制为保障,采用立法、政策、规划、执法及行政监督等多种手段,统筹海陆资源、环境、社会、经济管理,最终实现环湾地区社会经济高质量可持续发展。

      随着我国海湾发展战略的提出,以及统一山水林田湖草保护修复的要求,BEBM可为海湾地区资源环境管理提供综合的理论和方法工具。未来还应从以下几方面努力:一是加强海湾生态系统对人类活动及自然变化的响应机理、海湾生态环境容量及海湾资源环境承载力等基础科学研究,为基于生态系统的海湾综合调控策略制定提供科学支持;二是开展基于生态系统的海湾综合管理实践,选取典型海湾开展试点,跟踪评估实施成效,总结经验教训。

参考文献 (21)

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