基于生態系統的海洋空間規劃：研究進展與啟示

胡文佳 陳彬 馬志遠 俞煒煒 肖佳媚 張典

摘要：為滿足新形勢下我國海洋空間規劃的需求，保障我國海洋生態安全，文章系統總結近年來國際上基于生態系統的海洋空間規劃原則、方法和應用進展，并提出展望和啟示。研究結果表明：由部門管理上升至空間管理是基于生態系統的海洋空間規劃的基本特點，在規劃過程中應遵循生態系統管理原則;目前主流的規劃工具包括生態系統服務評估和情景分析、權衡取舍分析、博弈論決策以及空間制圖和系統規劃;將生態系統方法運用于海洋空間規劃，可在維持生態系統服務和功能的前提下實現科學的海域空間分配，從而達成多目標的可持續管理，對我國現階段的海洋空間規劃具有重要的啟示作用。

關鍵詞：海洋空間規劃;基于生態系統的管理;海洋生態保護;陸海統籌

Abstract：In order to meet the demand of marine spatial planning under the new spatial governance system and to maintain marine ecosystem security，the paper reviewed the recent research progress of ecosystem-based marine spatial planning，including the principles，methods，applications and prospects.The research results showed that the change from departmental management to spatial management is the key characteristic of ecosystem-based marine spatial planning.The principles of ecosystem management should be followed during the planning process.The main planning tools include ecosystem service assessment and scenario analysis，trade-off analysis，game theoretical analysis，ecosystem mapping and systematic planning tools.Applying the ecosystem approach to marine spatial planning can achieve scientific marine spatial allocation while maintaining ecosystem services and functions，contributing to multiple sustainable goals.This study has an important enlightenment for China′s current marine spatial planning.

Key words：Marine spatial planning，Ecosystem-based management，Marine conservation，Land and sea coordination

0 引言

在過去的50年里，人類活動對海洋生態系統造成的改變超過歷史上任何時期[1]。人口的增長、技術的革新以及對海洋生態系統產品和服務日益增長的需求，使得人類對海洋資源的利用逐步擴展至更深更廣的海域[2]。水產養殖、能源開采、航運和旅游等各類海洋開發利用活動大大增加了對海洋空間的需求，在部分地區人類對用?？臻g的綜合需求已超過實際可用海洋空間的3倍[3-4]。不同的用海目標出現空間重疊，但并非所有用途都能夠兼容在同一個空間內，這就導致各類用?；顒痈偁幒Ｑ罂臻g，并產生負面的相互影響[5]。除用?；顒幼陨淼臎_突外，當前亟待解決的關鍵問題還在于用?；顒优c海洋環境之間的沖突。海洋資源是有限的，人類在社會經濟發展的前提下對海洋開展競爭性使用，導致捕撈過度、生境喪失、海洋污染和氣候變化等各種問題，已對海洋生態空間和資源造成破壞。

為實現經濟和環境的可持續發展，亟須通過綜合管理和科學有效的空間分配手段來減輕用海活動與海洋環境之間以及用?；顒幼陨淼臎_突。2006年聯合國教科文組織在第一屆海洋空間規劃國際研討會上發布相關報告，將海洋空間規劃的概念定義為“分析并分配三維海洋空間各部分的特定用途，以實現通常通過政治過程達成的生態、經濟和社會目標”[6]。該報告指出，缺乏規劃工具是在海洋空間內實施基于生態系統的管理的主要挑戰，并強調海洋空間規劃正是應對這種挑戰的手段。在過去10年中，作為實現多目標海洋管理的方法，基于生態系統的海洋空間規劃已被廣泛接受。據不完全統計，全球至少有13個國家已批準海洋空間規劃，覆蓋7%的專屬經濟區和領海。預計到2025年，海洋空間規劃能夠在40余個國家得以實施[7]。

本研究全面總結近年來國際上基于生態系統的海洋空間規劃的重要觀點和研究進展，包括基于生態系統的海洋空間規劃的特點和工作原則，系統梳理規劃方法及其應用情況，在此基礎上提出對我國海洋空間規劃的啟示，以期為優化我國海洋空間規劃和促進生態文明建設提供理論借鑒。

1 基于生態系統的海洋空間規劃特點

在海洋管理中，傳統的管理活動通常側重于單一物種、部門或開發活動[8]。而基于生態系統的管理往往以空間或區域為基礎，關注特定的生態系統以及影響該生態系統的一系列活動[9-10]。對空間對象的重視是基于生態系統的管理的關鍵特征，并且與傳統的管理方式有著明顯差異[11]。由部門管理上升至空間管理，意味著不再是各部門管理在某特定空間的特定地點發生的特定活動，而是在確定某特定空間后，針對整個區域的所有開發活動建立起可持續發展的管理策略[12]。從生態系統出發，在區域內進行跨部門的海域空間分配方案評估和決策權衡，從而實現多目標的可持續管理，這是基于生態系統的海洋空間規劃與傳統管理活動的本質區別。

在基于生態系統的海洋空間規劃中，生態系統的理念指導并應用于整個規劃過程。歐洲的2個區域性海洋環境保護委員會（東北大西洋海洋環境保護委員會和波羅的海海洋環境保護委員會）曾共同確立空間用海管理的生態目標[13-14]，即基于生態系統及其動態的最佳科學知識，對人類活動進行全面和綜合管理，以便識別影響海洋生態系統健康的關鍵因子并采取行動，從而實現生態系統產品和服務的可持續利用，并維護生態系統完整性。Foley等[15]總結海洋空間規劃的4項基本生態理念，包括維持本土生物多樣性、維持生境多樣性和異質性、維持關鍵物種種群以及維持生態連通性。可見，基于生態系統的海洋空間規劃已從單純解決人類自身對海洋空間用途的沖突，演變至保護和維持生態系統對人類提供的產品和服務，這對于推動海洋資源的可持續利用具有深遠的意義和價值。

綜上所述，從管理行為和管理理念的角度來看，基于生態系統的海洋空間規劃與傳統的空間用海管理有所不同，其具備2個關鍵特點：①基于生態系統的海洋空間規劃是跨部門的空間管理行為，具備覆蓋整個目標區域的綜合性和全面性;②基于生態系統的海洋空間規劃的出發點是維持生態系統產品和服務，而不僅是解決人類自身的用海沖突，其終點的作用對象是人類活動，尤其是對生態系統產品和服務有重大影響的人類活動。

2 基于生態系統的海洋空間規劃工作原則

基于生態系統的海洋空間規劃本身是管理行為，因此須遵循一定的管理工作原則。目前國際上應用較普遍的生態系統管理原則是《生物多樣性公約》中的“馬拉維原則”[16]。針對海洋空間規劃的特點，有學者提出基于生態系統的海洋空間規劃的工作原則，并應用于若干海洋空間規劃案例的審查和評估[17-19]。

本研究歸納基于生態系統的海洋空間規劃的7項工作原則：①公平性原則，即同等對待社會、經濟和環境價值，公平分配各方利益;②連通性原則，即考慮與規劃區相鄰的生態系統和人類活動，基于水體的連通性進行跨區管理;③生態經濟學原則，即評估生態系統產品和服務的經濟價值，采用經濟手段提出激勵措施;④生態系統優先原則，即規劃開展時應充分描述生態系統的功能和動態，進行定量的生態風險評估和不確定性分析，通過規劃消減人類活動對生態系統的威脅;⑤承載力原則，即規劃的開發活動不能突破生態系統承載力，開展生態預警監測和適應性管理并及時采取預防措施，進行持續的環境評估和監測計劃;⑥管理尺度優化原則，即靈活制定規劃邊界（例如結合使用行政邊界和生態系統邊界），必要時可基于生態連通性擴展管理范圍（例如除海域邊界外也考慮陸地和流域的范圍）;⑦保護與利用平衡原則，即制定從嚴格保護到多用途利用的多級管理措施，靈活采納多種組合的管理方案。

2.1 管理目標的公平性

土地、水和生物等自然資源的管理目標取決于社會選擇，海洋空間規劃在目標設定時應公平分配社會各方的利益。上述利益不僅包括社會和經濟價值，而且包括環境價值。在規劃的過程中應將環境價值、社會價值和經濟價值納入同等考量，并分別對上述3種價值進行識別和空間表征，尤其應根據社會價值和經濟價值評估人類活動對環境的累積影響。

2.2 基于連通性開展跨區管理

由于海洋生態系統具有開放性和連通性，生態系統管理者應考慮其管理行為對相鄰其他生態系統產生或潛在的影響，將與規劃區域相鄰的生態系統和開發活動也納入規劃的考慮，并關注水質等具有連通性特點的跨管理邊界問題。此外，還應充分評估擬實施的海洋空間規劃對鄰近社區的影響，并進行環境影響評估。

2.3 運用生態經濟學方法

在管理行動中，既要獲取直接利益，也應充分了解潛在利益，通常須從經濟價值的角度理解和管理生態系統。管理者應意識到生態系統向人類社會提供的產品和服務也具有經濟價值，運用生態經濟學方法對其價值開展評估并采用經濟手段進行管理，從而將與生物多樣性相關的成本和收益內部化，糾正市場的傾向并提出激勵措施。具體到規劃的過程，應從經濟角度充分識別和估算生態系統提供的產品和服務，并明確納入空間分析。

2.4 以保護生態系統的結構和功能以及維持生態系統服務為優先

基于生態系統的管理的優先任務是保護生態系統的結構和功能以及維持生態系統服務。生態系統的結構和功能是維持生態系統服務的重要基礎，因此保持生物環境和非生物環境之間的動態關系以及消減人類活動對生態系統的威脅是管理中的關鍵問題。在基于生態系統的海洋空間規劃技術體系中，應提供有關生態系統動態的描述，評估生態系統的結構和功能所面臨的威脅，并考慮開展定量風險評估和不確定性分析，通過降低風險促進生態系統結構和功能的恢復。

2.5 關注生態系統自身的承載力

在生態系統結構和功能的承載力范圍內開展空間規劃管理。應限制對生態系統資源的需求，減少開發活動對海洋環境的不利影響，保護生態系統的生產力、結構、功能和多樣性。在該原則的實施過程中，建議采用生態預警監測和適應性管理的方法，以避免或盡可能地減少對海洋環境的潛在不利影響。明確識別不可持續的開發方式，開展持續的環境評估和監測計劃。當預測開發活動有可能超出生態系統承載力時，應及時采取預防措施。

2.6 確定恰當的時空管理尺度

海洋空間規劃應在恰當的時空尺度內應用生態系統方法，固定的行政邊界往往會限制基于生態系統的管理。劃定管理邊界是海洋空間規劃的關鍵步驟[20]，在實際操作過程中往往需要同時考慮社會-生態系統的連通性、自然資源行政管理的現狀以及區域合作/協作的情況。應給予規劃制定者一定的靈活性，綜合考慮并使用行政或生態系統邊界，必要時可為促進生態連通性而擴展管理范圍，如除海域邊界外也考慮陸地和流域的范圍。

2.7 保護與利用的平衡

生態系統方法應在生物多樣性的保護和利用之間尋求平衡。生物多樣性的管理并非只有嚴格保護和非保護2種極端方式，應采取更靈活的方法。在實際規劃過程中，可充分考慮生物多樣性和資源的可持續利用，推廣從嚴格保護到多用途開發的多級措施。多種組合的管理方案可用于實現生物多樣性保護和利用的平衡，在優化生態系統服務供給的同時保護生態環境。

3 基于生態系統的海洋空間規劃方法

從全球來看，海洋空間規劃方法的應用正從特定的部門規劃轉向基于生態系統的多目標規劃，并向更大尺度發展。為協調生態系統背景下的不同空間、時間和社會經濟尺度的用海活動，多目標海洋空間規劃方法和分析工具的開發十分重要[21]，近年來空間分析技術的發展也為更復雜的海洋空間規劃實踐提供可能性[22]。

在這種發展趨勢下，已有大量的海洋空間規劃方法和決策工具被研發并應用[23-25]，但這些方法在實際規劃過程中的成效各不相同。有學者對全球28個海洋空間規劃案例加以總結，將基于生態系統的海洋空間規劃的有效方法歸類為5種用途，即數據收集、經濟分析和評估、情景創建和分析、用海沖突分析和溝通以及管理方案制定[26]，同一個方法有時會應用于多個用途。

本研究系統參考各國的海洋空間規劃案例，將主流方法歸納為4個類型，分別為生態系統服務評估和情景分析、權衡取舍分析、博弈論決策以及空間制圖和系統規劃。生態系統服務評估和情景分析主要用于經濟分析和評估以及情景創建和分析?？臻g制圖和系統規劃主要用于收集數據和制定管理方案。權衡取舍分析和博弈論決策主要用于用海沖突分析和溝通，二者的區別在于：當海域內的多種空間用途均具備正收益時，可通過權衡取舍分析獲得最優收益方案;而當海域內的多種空間用途明顯存在不可協調的沖突時，可通過博弈論決策框架為受損方提供公平的補償。

3.1 生態系統服務評估和情景分析

情景分析下的生態系統服務評估模型可為多目標的海洋空間規劃提供生態、社會和經濟的科學依據。在生態系統服務建模中，通常將人類活動的風險和收益量化為自然生境的結構和功能[22]，再通過生態系統服務功能模擬計算自然生境為人類生計和福祉帶來的收益。通過生態系統服務評估，可獲得區域內生態系統服務的分布，并識別用海沖突區域。此外，通過將多個生態系統服務指標與用海空間情景配對，可對海洋空間規劃的不同備選方案進行比較，從而明確擬選用的海洋空間規劃方案應如何在各類開發活動之間進行協調和平衡。

近10年來，隨著生態系統服務概念的發展，這類方法在海洋空間規劃過程中的應用越來越廣泛，全球范圍均有研究案例。有學者篩選23個可用于海洋空間規劃評估的海洋生態系統服務類型并設計相應的評估指標[27]，目前多數研究案例所采用的海洋生態系統服務類型基本涵蓋在這23個類型內。在生態系統服務評估的支持下，InVEST和Sea Sketch等情景分析工具被應用于評估不同情景下用海目標的達成情況。一系列的研究結果表明，科學可靠的生態系統服務建模和成圖可有效識別空間內的用海需求，并有助于在決策過程中平衡旅游業、可再生能源開發和商業捕撈等的競爭性用海[28-30]。

3.2 權衡取舍分析

權衡取舍分析作為海洋空間規劃工具可更好地平衡海洋空間利用的各種目標，包括水產養殖和風能開發等新興用途，同時最大限度地減少用海對環境的負面影響[31]，這類方法主要用于海洋空間規劃中的用海沖突分析和溝通。利用權衡取舍分析可考慮更多的目標，明確不同空間規劃選項的成本和收益，從而做出較優的管理選擇。

權衡取舍分析來源于經濟學方法，用于在發展的背景下確定最佳決策方案[32]。在經濟學背景下，權衡取舍通常表現為估算機會成本，從而選出最優的替代方案。例如：在資源總量稀缺的情形下，為獲取某些稀缺資源，個人或集體必須放棄另一些稀缺資源[33]。在生態系統背景下，權衡取舍分析往往配合生態系統服務評估使用。在實踐過程中，權衡取舍即通過人為干預，以犧牲一部分生態系統服務為代價，增強另一種服務的產出[34-35]，從而實現空間利用效益的最大化。

權衡取舍分析在用?？臻g緊張和用海沖突較大的區域具有更廣泛的應用前景，該方法已在美國西南部和東北部沿海地區得到較成熟的應用。例如：美國南加州對多種類型近海養殖的空間規劃進行研究[36]，該研究對當地近海海帶養殖場、貽貝養殖場和魚類養殖場3類海水養殖活動的生產率和盈利能力進行預測，并與4個現有養殖類型的空間模型相聯系，評估區域內的捕撈利潤、養殖污染、環境健康、病害風險和海洋景觀影響等指數，對不同類型的海水養殖賦予一定的權重進行權衡取舍分析，最終確定最佳的空間規劃方案。又如：美國馬薩諸塞州的海上風電、商業捕魚和觀鯨旅游3種開發活動分別由3個部門管轄，定量的權衡取舍分析被用于評估區域生態系統為各部門提供的價值及其潛在沖突，在盡可能地減少這些沖突的前提下，最終決定海上風電場的最佳選址;通過權衡取舍分析，可防止漁業和旅游部門遭受超過100萬美元的損失，并可為能源部門帶來超過100億美元的額外價值;該研究還發現，采用權衡取舍分析的海洋空間規劃的區域范圍越大、所考慮的部門越多，其潛在意義和價值越高[37]。

3.3 博弈論決策

當遇到不可協調的目標時，博弈論決策規則有助于提供公平、公正和共贏的空間配置解決方案。這種情況往往出現在保護區與公益性基礎設施項目沖突的前提下，基礎設施建設給保護區帶來的負面影響幾乎是不可避免的，因此也無法通過協調來解決。這時可采取博弈論決策，通過某種形式的補償以解決沖突問題[38]。

在博弈的過程中，利益相關方（如項目開發者和保護區管理者）可通過談判商定生態補償。為使補償為雙方所接受，決策的前提應滿足2個限制條件：①保護區生態系統的損失必須小于基礎設施項目獲得的收益;②補償的結果應優于談判之前雙方的收益，即產生雙贏的結果。在這種決策前提下，不僅可提高效率，而且可實現公平和公正[39]。

博弈論決策的典型應用情景包括在已建海洋保護區中開發海洋可再生能源，通過談判補償保護區由于能源開發活動而導致的未來可能喪失的保護收益。在談判的過程中，往往使用定量的貨幣化方法估算雙贏的解決方案，將來自利益相關方共存/合作的盈利進行公平分配，從而解決沖突。該方法在英國北海Dogger Bank特別保護區有成功的研究案例，即通過在合作博弈論框架內對利益相關方的替代策略和回報進行建模，從而對保護區內的漁業捕撈、自然保護和風電開發活動進行公平的空間劃分[40]。此外，博弈論已被應用于更大尺度的多國海洋空間規劃決策，例如：歐盟海洋戰略框架指令（MSD）要求歐盟各國在制定海洋戰略和劃定海洋保護區時兼顧鄰國的用?；顒雍驼遊38]，漁業和自然保護2種具體用海方式被納入博弈論分析模型，用于判斷和規劃多個國家的多用途海洋保護區的最佳規模。

3.4 空間制圖和系統規劃

戰略性的空間制圖產品可有效輔助多部門和多目標決策，這些產品包括海洋生物多樣性制圖以及空間評估和系統保護規劃制圖等[41-43]。空間制圖往往為基于生態系統的海洋空間規劃提供基礎依據和素材，通過空間制圖可獲取生態系統類型、棲息地邊界、基線物種的組成和分布以及生態過程的完整性等規劃所需信息。在綜合空間制圖中，物理采樣、衛星遙感、飛機航拍和生物觀測等信息被整合起來，在GIS技術的支持下實現數據組織和空間分析[44]。

對基于生態系統的海洋空間規劃最重要的決策輔助制圖產品包括國家海洋生態系統類型分布圖、主要漁業資源產卵場和育幼場分布圖、人類活動分布和強度圖、漁業管理圖（如兼捕分布圖）、現有管理空間分布圖（如海洋保護區）以及反映生態系統威脅狀況和保護水平的地圖等[45-46]。海鳥棲息地制圖、底棲生境制圖和魚類種群分布制圖等已被廣泛應用在世界各地和各尺度的海洋空間規劃中，不論是單個海洋公園還是大范圍海域，空間制圖都為規劃提供充分的生物地理信息[47-50]。配合空間制圖的結果，可采用Marine Map/Sea Sketch、Marxan/Mar Zones、Nature Serve Vista、Zonation和Atlantis等空間決策模型進行進一步的系統規劃分析[51-54]，從而獲得最優規劃方案。

4 對我國海洋空間規劃的啟示

基于生態系統的海洋空間規劃是實現海洋可持續發展的重要工具，由傳統的部門管理上升至區域空間管理是新時期海洋空間規劃的重要特征。基于生態系統的海洋空間規劃可在區域內進行跨部門的海域空間分配方案的評估和決策權衡，從而實現多目標的可持續管理。本研究已總結目前國際通行的各種基于生態系統的海洋空間規劃原則和方法，可為我國海洋空間規劃的實踐提供啟示和借鑒。

4.1 開展基于生態空間的統籌管理

基于生態系統的管理的標志性特點是區域空間管理。由于海洋生態系統具有開放性和連通性的特點，在基于生態系統的海洋空間規劃的工作原則中，原則2和原則6即充分關注跨邊界規劃和管理的問題。這里的跨邊界以生態系統完整性為優先，既包括跨行政區域邊界，也包括跨部門管理邊界。

上述2條原則對我國的海洋空間規劃具有重要的借鑒意義。我國此前“陸海分治”的管理體系導致空間規劃缺乏在復合生態系統和陸海統籌等更高層面的整合和設計。海洋問題的產生具有重要的陸源影響因素，單純的“就海管海”難以充分實現生態系統管理的目標。此外，目前我國的海洋空間規劃普遍受行政邊界的制約，而規劃區域相鄰生態系統的保存狀態和開發活動往往會從外部對規劃區域產生影響，規劃區域內部的生態狀況和開發活動也會對其外部區域產生外溢影響。因此，對相鄰區域的跨界影響及其評估或協調機制亟待在海洋空間規劃中進一步引起重視。

4.2 在規劃過程中充分運用生態系統方法

目前我國的海洋空間規劃從以用海需求引導空間分區的方式（海洋功能區劃），逐漸擴展至以海洋生態系統的基本類型及其特征引導空間規劃的途徑（海洋生態保護紅線），在向基于生態系統的管理轉變方面有重大進展[55-56]。但在規劃的具體技術方法上仍存在一些問題，包括空間決策的基礎信息依據不足以及科學工具和方法的應用不足等。

基于生態系統的海洋空間規劃需要充分的海洋生物地理空間數據支持，但海洋生態系統的特點決定海洋觀測具有困難性和復雜性，這也導致長期以來我國海洋生物地理空間數據相對匱乏：①在國家尺度上，缺乏準確的國家海洋生態系統類型分布圖、國家海洋生物多樣性分布圖、漁業資源分布圖以及海洋生態系統威脅狀況和保護水平分布圖等可用于輔助決策的戰略性數據產品;②在區域尺度上，缺乏長期、連續、標準統一和覆蓋全面的海洋觀測數據。這些基礎信息對于海洋空間規劃的科學決策，尤其是多部門和多目標的復雜決策十分重要，基礎信息的缺乏會導致空間單元邊界模糊不清、保護程度誤判和保護管理目標難以量化等問題。

基礎數據信息的缺乏同時制約基于生態系統的規劃工具和方法的使用，造成目前海洋空間規劃評估方法的科學性不足和分區范圍界定的科學依據不充分等問題[57-58]，直接影響規劃的準確性和可操作性。未來的海洋空間規劃應更充分地運用各種生態系統方法，包括生態系統服務價值評估、人類活動影響程度評估、情景分析和承載力評估等，以提升規劃的科學性和指導性。

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