自然资源学报

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资源利用与管理

中国农田水利管理效率及其农户参与性机制研究——基于随机前沿面的实证分析

张宁, 陆文聪, 董宏纪

2012, 27(3): 353-363. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.001

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为提高中国农业水资源管理效率, 实现灌溉水资源的合理配置, 农田水利管理是实现农业节水用水的必要手段。论文基于随机前沿生产函数对农田水利管理技术效率进行了评估, 运用线性非效率模型和Logistic模型分析了农户参与性机制对农田水利技术效率的影响。结果显示, 中国农田水利管理技术效率还有待于进一步提高, 在经济发展水平和自然地理特征不同地区, 实行不同的农户参与性机制, 农田水利技术效率会有较大差异。扩大农田水利非集体产权结构、建立用水收费制度和提高农户参与式管理将有助于提高中国农业水资源利用效率。研究结果对建立不同地区符合实际情况的农户参与式管理模式, 促进中国农业水资源的可持续利用, 具有重要的实践意义和参考价值。

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资源利用与管理

全球海域风能资源评估及等级区划

郑崇伟, 潘静

2012, 27(3): 364-371. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.002

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利用1988年1月至2009年12月具有高精度、长时间序列的CCMP(Cross-Calibrated, Multi-Platform)风场,对全球海域的风能资源进行评估。综合考虑风能密度大小、能级频率、大风频率、有效风速、风能密度的稳定性等各方面,对风能资源进行系统性研究,并对全球海域的风能资源进行区划,为海上风力发电等风能资源的开发利用提供科学依据。研究发现全球海域蕴藏着丰富的风能资源,大部分海域为风能资源的富集区,尤其富集在南北半球西风带,风能资源的贫乏区主要分布于赤道附近和两极零星海域,可利用区和较丰富区主要分布于低纬度海域、太平洋东部中低纬近岸海域、两极大部分海域。

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资源利用与管理

三工河流域油料作物的农户种植意愿影响因素分析——基于Logistic模型和240户农户微观调查数据

朱慧, 张新焕, 焦广辉, 王哲

2012, 27(3): 372-381. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.003

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论文以新疆三工河流域27个行政村(连队)240户农户的调查数据为基础,通过建立农户种植油料作物意愿和各自变量的Logistic回归计量模型,从家庭特征因素、资源禀赋因素、家庭经济因素和其他因素四大方面分析了农户对油料作物种植意愿的影响因素。研究表明:家庭总人口、对农业技术服务的态度与农户的种植意愿呈正相关关系,且对农业技术服务的态度标准化系数更大,影响更显著;常年从事农业劳动人数、户主文化水平和地块位置与之呈反相关关系,且户主文化水平的标准化系数更大,影响更显著。但是反映土地投入、种地收入以及人均收入没有通过检验,不能得出这几个变量与农户种植油料作物意愿之间的关系。文章最后探讨了兵地差异对农户种植意愿的影响及研究展望。

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资源生态

河网城市不透水面的河流生态系统响应:方法论框架

赵军, 单福征, 许云峰, 钱光人

2012, 27(3): 382-393. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.004

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河网城市不透水面快速扩展,已成为影响河流生态系统健康的主要因素,理解掌握区域不透水面与河流生态系统之间的压力响应关系十分必要。以国外研究为重点,从不透水面的识别技术方法、流域不透水面与河流生态系统状况之间的压力响应关系、不透水面在流域土地利用规划调控和河流管理应用等三个方面,回顾了不透水面研究的主要进展,特别对不透水面影响河流生态系统的阈值效应进行了较细致梳理。从研究区域、研究视角、研究方法、决策应用等四个方面,讨论了当前研究可能存在的问题。结合河网地区较为特殊的水文地貌特点,提出了河网城市开展相关研究的主要任务,认为必须解决的若干关键技术方法问题包括:不透水面实地调查方法及与有效不透水面转换、汇水单元及其多尺度体系、压力响应体系构建,以及数据分析技术方法等。最后以上海地区为案例,分析了河岸带尺度上的不透水面与河流生态系统之间的压力响应关系。这一研究体系框架试图为相关实证研究提供可实际操作的方法论参考。

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资源生态

安徽省会经济圈土地利用变化的碳排放效益

孙贤斌

2012, 27(3): 394-401. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.005

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土地利用变化是影响碳排放的重要因素。利用1997和2007年土地利用类型数据,采用碳排放评价模型,对安徽省会经济圈碳排放效益进行评价,并估算碳排放生态补偿标准。研究结果显示:①1997—2007年间碳排放总量增加1 049.92×10⁴ t,年均增长14.4%;②2007年经济圈内地均建设用地碳排放强度和地均碳排放强度分别为1997年的2.41倍、 2.18倍,1997和2007年,碳排放强度指数值都是合肥市>巢湖市>六安市;③经济圈内各县(区)地均碳排放强度差异显著,建设用地平均碳排放强度前3位的是合肥市区、霍山县、金寨县;④据中国造林成本的价格估算,合肥、巢湖、六安3市的碳汇补偿增加量分别为:21.83×10⁸、 4.31×10⁸、 2.48×10⁸元,县域生态补偿额差异显著;⑤土地利用结构、产业结构与碳排放量存在一定的关系。从碳排放效益和生态补偿的角度,提出减少碳排放的途径。

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资源生态

基于变权的城镇用地扩展生态适宜性空间模糊评价——以江苏省太仓市为例

舒帮荣, 黄琪, 刘友兆, 李彦, 严长清

2012, 27(3): 402-412. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.006

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城镇用地生态适宜性评价有助于引导城镇用地合理扩展。针对传统评价方法的不足及生态适宜性的模糊性,提出基于局部惩罚型变权的空间模糊综合评价方法,并选择7项生态适宜性影响因素,在GIS软件的支持下对江苏省太仓市城镇用地的生态适宜性进行综合评判。结果显示,变权模型可灵活而合理地处理各评价单元各因素的权重值;研究区内适宜、基本适宜、较不适宜和不适宜于城镇扩展的土地分别占土地面积的25.89%、8.35%、37.43%和28.33%,其生态敏感性评价结果及其空间分布与实际相符,通过生态敏感性综合分值的比较可为城镇用地扩展区位选择提供依据。研究表明,基于变权的空间模糊综合评价凸显了"瓶颈"因素的否决作用,更能精确、合理地反映城镇用地扩展的生态适宜性状况。

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资源生态

甘肃省作物布局演变及其对区域气候变暖的响应

王鹤龄, 王润元, 张强, 刘德祥, 蒲金涌

2012, 27(3): 413-421. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.007

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根据甘肃省1985—2005年的气候资料和同时期主要作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变暖背景下甘肃省主要作物的种植格局和种植界限演变情况。结果表明:过去20 a里特别是进入20世纪90年代,在河西地区,玉米和棉花播种范围扩张趋势明显,种植面积比重显著增加,春小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向祁连山浅山区退缩,种植结构的这种调整使玉米和棉花逐渐取代小麦成为河西主要作物,并最终导致该区主要作物种植格局从以小麦为主转变为以玉米和棉花为主;在中部地区,春小麦面积逐年缩小,冬小麦和杂粮种植扩张,玉米的种植比例逐年上升,马铃薯种植逐渐形成规模,形成了以小麦和玉米为主的种植格局;在东南部地区,春小麦和冬小麦面积逐年缩小,玉米、冬油菜和其他喜温的经济作物种植比例逐年上升。相关分析表明,上述作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。

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资源生态

东祁连山土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响

赵锦梅, 张德罡, 刘长仲

2012, 27(3): 422-429. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.008

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为了解祁连山东段天祝高寒地区不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响,研究选取天然草地、退耕自然恢复地、燕麦地和多年生草地4种土地利用方式,研究了不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响。结果表明,不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性影响显著。土壤容重大小依次为退耕自然恢复地(1.104 g/cm³)>多年生草地(1.061 g/cm³)>燕麦地(1.011 g/cm³)>天然草地(0.781 g/cm³);总孔隙度为天然草地(68.196%)>燕麦地(60.606%)>多年生草地(58.93%)>退耕自然恢复地(57.5%);土壤最大持水量和土壤稳渗速率天然草地最大(681.966 t/hm²和3.02 mm/min),退耕自然恢复地最小(575.005 t/hm²和1.004 mm/min)。从土壤持水性能和入渗性能来看,4种土地利用方式中天然草地最好,退耕自然恢复地最差,燕麦地和多年生草地土壤持水能力和渗透性能优于退耕自然恢复地。

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资源生态

小流域土壤有机碳的分布和积累及土壤水分的影响

邹俊亮, 郭胜利, 李泽, 张芳, 张彦军, 周小刚, 南雅芳

2012, 27(3): 430-439. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.009

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地形和土地利用决定的土壤水分和土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布格局为研究水碳关系提供了重要的线索,但土壤水分的强变异性和SOC的相对稳定性对土壤水碳关系的研究提出了挑战。研究基于陆地水量平衡角度,选择雨季后土壤水分恢复期在晋西黄土丘陵小流域尺度进行了重复采样,按照3种地貌类型(沟底、沟坡、峁坡)和3种土地利用方式(农地、林地、草地)共布置37个样点,采集0~100 cm土壤样品测定土壤水分和SOC,探讨土壤水分与SOC分布特征及其相互关系。结果表明:同一土地利用方式下,土壤水分和SOC总体上沟底>沟坡>峁坡;同一地貌类型下,土壤水分农地>草地>林地,SOC农地<草地<林地。SOC与土壤水分呈现正相关关系,二者符合指数增长(y=y₀+log a×a^x,y为SOC,x为土壤水分)关系,因地貌部位和土地利用方式的不同决定系数在7%~37%之间变化。这一结果为基于土壤水分变化预测SOC积累和分布提供了参考。

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资源生态

不同灌溉量条件下乔木状沙拐枣蒸腾耗水特性的研究

单立山, 李毅, 张希明, 王蕙

2012, 27(3): 440-449. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.010

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利用Flow32热平衡式茎流计,对塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉量条件下(每次每株灌水17.5、 28和35 kg)乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)的水分生理进行研究,结果表明:茎干液流日变化随着灌溉量的不同而有所不同,灌溉量每株每次35和28 kg,其日变化曲线呈"单峰型",液流速率较高;灌溉量每株每次17.5 kg,日变化曲线为"双峰型",且液流速率较低,其生长受到胁迫。相同时间不同灌溉量条件下,随着灌溉量的减少,其清晨和午后水势逐渐降低,且气候条件越严酷灌溉量越少,水势降低更显著;整个生长季7月水势最低。相同时间不同灌溉量条件下,单株日耗水量也随灌溉量的减少而减少,整个生长季7月各处理单株日耗水量均最高。可以看出,在塔克拉玛干沙漠腹地乔木沙拐枣可通过协调水分平衡来适应其环境,但从防护林的稳定及水资源的角度考虑,应降低塔里木沙漠公路防护林现行的灌溉量,但不能低于每次每株17.5 kg,这既满足了沙拐枣对水分的需求,同时也维护了防护林稳定性。

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资源生态

利用蒸散比和气温模拟藏北高寒草甸的光能利用效率

付刚, 沈振西, 张宪洲, 石培礼, 何永涛, 孙维, 武建双, 周宇庭

2012, 27(3): 450-459. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.011

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光能利用效率(light use efficiency,LUE)是指初级生产力与植被冠层吸收的光合有效辐射(absorbed photosynthetically active radiation,APAR)之比,对LUE的准确定量化模拟是定量化模拟初级生产力的基础。研究利用一个基于通量观测的LUE模型(EC-LUE)模拟了2004—2005年藏北高寒草甸的LUE,该模型的参数只有蒸散比(Evaporative Fraction,EF)和气温(air temperature,T_a),EF和T_a分别为最大光能利用效率(maximum light use efficiency,LUE_max)的水分和温度胁迫因子,在研究中LUE_max取0.85 g C/MJ。EF和T_a对LUE_max的胁迫作用存在两种方式:连乘方式和最小限制因子方式,这两种方式模拟的光能利用效率分别记为LUE_multipEC和LUE_minEC,并与通量观测数据估算的LUE(LUE_EC)进行了比较。结果表明,LUE_minEC显著高估了LUE_EC,而LUE_EC和LUE_{multipEC差异不显著;LUE_{multipEC和LUE_{minEC分别解释了89%以上LUE_EC的季节变化;EF显著地解释了土壤表层含水量、比湿,且在一定程度上解释了相对湿度的季节变化;相对于水分胁迫因子,温度胁迫因子更能够解释LUE_EC的季节变化。因此,EC-LUE模型可以定量化高寒草甸LUE的季节变化,同时EF可以定量化高寒草甸生态系统水分状况的季节变化。}}}

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资源评价

农用地集约利用评价的新模型研究

贺三维, 潘鹏, 诸云强, 陈鹏飞

2012, 27(3): 460-467. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.012

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作为农业大国,中国面临着农用地利用效率低下,耕地数量锐减的现状。如何缓解人地关系、提高农用地集约利用效率是目前中国解决农用地问题的迫切需要。因此,开展农用地集约利用评价具有十分重大的意义。论文以陕西省为例,提出基于动态模糊神经网络的农用地集约利用评价模型,以克服传统方法学习过程慢,易造成规则灾难、过度拟合等问题。为了提高评价的准确性,采用定性与定量相结合的方法挑选评价指标体系,剔除冗余程度高的评价指标:耕地平衡指数和单位面积劳动力人数。对动态模糊神经网络模型进行训练和测试,模型收敛结果良好,误差均不超过3×10^-16。为了便于分析评价结果,采用K-means方法将评价分值聚为四类,并与陕西省农用地集约度的空间分异(陕北、关中、陕南)实际情况对比。结果表明,采用新模型的评价结果与陕西省各地级市的实际情况相符,杨凌示范区的集约程度最高。最后,通过逐步回归分析得出,农用地集约度与农民人均纯收入呈显著正相关,其相关系数为0.74,高于人均GDP、城市化水平,农民人均纯收入是影响农用地集约度的主要因素。

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资源评价

基于SWAT-WEAP联合模型的西辽河支流水资源脆弱性研究

郝璐, 王静爱

2012, 27(3): 468-479. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.013

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气候变化与人类活动对水循环及水资源安全的影响是近代水科学面临的主要科学问题。以西辽河支流老哈河流域为研究区,探索了一种水文模型耦合方法(SWAT-WEAP),以水短缺量为指标,同等考虑水资源供给端与需求端,对气候变化与不同人类利用情景下水资源系统脆弱性进行定量分析,结果表明:①暖干化气候情景比暖湿化气候情景明显加剧了老哈河流域水资源系统的脆弱性,降水减少10%导致的水短缺量比降水导致10%所缓解的短缺量要多31.17%;②气候变化对流域农业灌溉用水影响最大,对城乡生活用水和工业用水影响相对很小;③老哈河流域水资源系统脆弱性的主要驱动力之一源自农业不合理灌溉,发展畜牧业、改变种植结构与高效节水灌溉是缓解水短缺、降低水资源系统脆弱性最为有效的措施,也是应对气候变化最为有效的方式;④基于供水端的措施(如水库)在暖干化气候时由于水资源供给来源受限,其缓解作用有所减弱。

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资源评价

腾格里沙漠南缘沙层含水量与水分平衡研究

赵景波, 邢闪, 邵天杰, 董治宝, 郁科科, 岳应利, 陈宝群

2012, 27(3): 480-488. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.014

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为了揭示腾格里沙漠沙层含水量和水分运移及平衡等科学问题,对甘肃民勤和宁夏中卫不同沙丘进行了含水量研究。结果显示,腾格里沙漠南缘沙层含水量空间变化明显,在垂向上分层清楚,水平方向上流动沙丘的含水量高于半固定和固定沙丘, 沙漠东南缘沙层含水量明显高于西南缘。甘肃民勤沙层含水量高值层段出现在剖面中上部;宁夏中卫毛管水带之上沙层含水量较高,指示沙层水分来自大气降水。研究区沙层水分主要以薄膜水的形式存在,在降水较多的沙漠东南缘出现了沙漠区极少出现的高含量薄膜水。该区沙层水分具正平衡特点,属于沙层水理性质决定的沙漠地区特殊的水分正平衡,这能够较好地解释极端干旱的沙漠区湖泊较多和地下水资源较为丰富的原因。论文还提出了研究区水分运移的两种模式。

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资源评价

山区城市土地利用动态空间分布特征——以贵州省六盘水市为例

马士彬, 张勇荣, 安裕伦

2012, 27(3): 489-496. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.015

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运用地形位指数和分布指数,借助遥感和地理信息系统技术,对贵州省六盘水市区1990—2010年间土地利用变化空间特征进行定量分析。结果表明:①20 a间土地利用空间分布结构发生了一定的改变,建设用地在低地形位的优势性增强且有向高地形位扩展的趋势,水田的优势分布范围缩小,但在低地形位优势增强,建设用地、水田在低地形位的优势增强导致旱地、灌木林地优势分布区间上移并收缩;②研究时段内工作区土地利用变化的空间分布未出现明显的分化,各类型相间分布,未形成明显的以建设用地为中心的带状分布格局;③1990年研究区各土地利用类型在地形位梯度上的分布已经分异成高、中、低三段式格局且20 a间未发生明显改变,各土地利用类型的地形适应弹性已经被拉大。

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资源研究方法

基于GECM与CA+ANN模型的土地资源优化配置与模拟

郑荣宝, 董玉祥, 陈梅英

2012, 27(3): 497-509. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.016

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土地资源优化配置是土地科学研究的热点。论文在前人研究成果的基础上,以多目标动态规划方法中的逐步宽容约束(GECM)方法为基础,以社会、经济和生态效益为系统目标,设置8个方面的GECM约束条件,对广州市花都区2020年土地利用结构进行优化配置研究,并将土地利用结构优化配置结果作为约束条件,结合人工神经网络与元胞自动机(ANN+CA)模型对研究区土地利用空间布局进行模拟。研究结果表明:①GECM是一种较好的土地利用结构优化方法,花都区2008年建设用地规模(23 097 hm²)接近于2020年的合理用地水平(28 800 hm²);②ANN+CA可以实现土地资源的空间配置与模拟,通过GECM与ANN+CA的耦合进行土地资源优化配置的结果比较符合花都区的实际情况,模拟的方案更具合理性,能实现区域土地资源优化配置的时间与空间的统一。

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资源研究方法

黑河流域水汽输送及收支特征

陆桂华, 徐栋, 何海

2012, 27(3): 510-521. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.017

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利用NCEP/NCAR逐日再分析资料对黑河流域的水汽输送和收支特征进行了计算分析,结果表明:西风环流使得源于大西洋和北冰洋的水汽成为黑河流域空中水汽的主要来源,流域内水汽输送以自西向东的纬向输送为主,东边界输出强度强于西边界输入强度,纬向净输入量为负;经向输送为自北向南且在强度上不及纬向输送,北边界输入强度强于南边界输出强度,经向净输入量为正。700 hPa气层流域南部的水汽辐合辐散特征随季节变化显著,冬季为水汽辐散区,夏季为水汽辐合区;流域北部没有明显的水汽辐合辐散特征。全流域多年平均水汽输入量为997.3 km³,输出量为1 046.1 km³,净输入量-48.8 km³,20世纪60年代中期以后流域水汽净输入量呈现增加趋势。黑河流域北部荒漠区年内各季均为水汽输出期,中低层大气(地面~500 hPa)为主要的水汽输出层;南部山区年内6—9月为水汽输入期,低层大气(地面~700 hPa)为水汽输入层,中高层大气(700~300 hPa)为水汽输出层。据大气水平衡原理,黑河流域多年平均蒸发量约为84 km³。

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专题论坛

渔业配额制度的起源、特点及展望

白洋

2012, 27(3): 522-528. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.03.018

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渔业配额制度是在渔业资源过度捕捞所导致的渔业危机和传统的投入控制管理失效的历史背景下,基于渔业资源生态特性而构建的一种产出控制的渔业管理模式。它是在总可捕量基础上发展起来的,并在冰岛、新西兰等国家得以成功实施。该制度具有专属性、可转让性、激励性等外在法律特征。学者对于配额制度的法律特性持不同观点,认同其准物权的特性是主流观点。资源的生物特性以及制度的实质内涵告诉我们,无论是国际配额还是国内配额,制度要想取得实效,必须牢牢遵循不得超越总可捕量的共同义务这一要旨,通过落实有限准入、加强监管等多种手段来保障这种共同义务的履行,才能实现资源的永续利用。

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