我国濒临海洋面积472.7万km[2],可主张权益的海域约300万km[2],名列世界第9位,但人均海洋面积仅居世界第122位。已探明近海石油资源240亿t,天然气14万亿m[3],在东海和南海有天然气水合物,滨海砂矿31亿t,海洋可再生能源理论蕴量6.3亿kw[1],海洋生物20278种,海洋渔场280万km[2],渔业可持续捕捞量330万t,在太平洋7.5万km[2]的海底开发区储藏多金属结核约5.4亿t[2]。由于目前我国拥有的陆地上的耕地、淡水、能源、矿产等资源已经不能全面满足我国经济社会快速发展的需求,开发利用海洋资源的重要性日益突出,我国政府首次专列章节将海洋资源和海洋经济纳入到国家“十一五”规划之中[3]。今后5年是我国科技发展的重要战略机遇期[4],我们要以邓小平理论、“三个代表”重要思想为指导,全面贯彻落实科学发展观,在分析总结国内外发展经验的基础上,对“十一五”期间发展我国海洋资源科技制定努力目标,选择科技战略,规划科技行动,提出政策建议,为支撑和引领我国海洋产业发展做出贡献。
一、我国海洋资源开发利用的成就和问题
(一)主要成就
1978年后,我国海洋资源开发利用逐步进入了高速发展阶段,海洋经济已经成为沿海地区乃至全国经济的重要增长点。2005年海洋经济总产值达到了16987.2亿元,为1990年的38.8倍[4],海洋产业增加值也由1995年占全国GDP的1.9%上升到2005年的4.0%[5]。1995-2005年我国海洋产业总产值年均增长21.3%,是同期整个国民经济的增长速度的近2倍[6]。海洋资源开发利用正由“鱼盐之利”、“舟楫之便”向能源、淡水、矿物、药物等领域拓展,海洋经济结构得到不断调整和优化。2005年滨海旅游业、海洋渔业、海洋交通运输业占海洋产值的四分之三,海洋油气开采、海洋电力、海水综合利用、海洋药物等新兴海洋产业在海洋经济中的地位逐步提高。2005年海洋一、二、三产结构为25.9:21.8:52.3[6],较1990年的56.6:7.5:35.9和2000年的50.4:16.8:32.8得到明显持续的优化。
(二)存在问题
当前在海洋资源开发利用方面的突出问题一是能源矿产资源开发利用程度和水平低。2005年海洋石油开采量只有3000万t,海洋天然气产量62.8亿m[3],天然气水合物资源量尚未正式勘查,海底多金属结核等矿产基本没有开采,且油气开采也集中于近海区域。二是海洋生物资源衰退严重,大面积海洋生态环境恶化。由于过量捕捞,我国近海鱼虾类资源衰退严重,珊瑚礁、红树林被毁坏约80%;尽管采取多种措施,2005年近海污染面积还有13.9万km[2][7]。三是海洋权益争端尖锐,海洋环境安全形势严峻复杂。周边国家已经在隶属我国管辖的南沙海域发现200多个含油气构造和180个油气田,钻井1000多口,1999年开采石油4043万t、天然气310亿m[3],分别为我国同年海洋石油产量和天然气产量的2.5倍和7倍,致使我国海洋权益受到了严重损害。日本觊觎东海我钓鱼岛及周边海域,朝鲜、韩国、日本和我国存在黄海海域主权争议[8];海面和海岸自然灾害有加重的趋势,石油泄漏、船只事故增多,海盗劫掠事件频繁发生。
二、海洋资源科技发展的成就和差距
(一)主要成就
改革开放以来我国海洋科技发展较快,初步形成了相对完整的学科建设、人才培养和技术开发体系。研究内容紧紧围绕着资源、环境和气候等热点问题而展开,研究范围也从近海逐步地向大洋和极地海域扩展,所取得的突出成就明显发挥了“引领发展、支撑产业”的积极作用。
1.在海洋资源调查、区划和基础研究方面1958-1960年开展了全国第一次近海综合调查;1980-1986年完成了全国海岸带和滩涂资源综合调查;1988-1995年对全国海岛及其周围海域的资源进行了为期8年的大规模综合调查和开发试验;90年代完成了中美海—气联合调查、中日黑潮联合调查;“十五”期间又对近海资源进行了综合调查与评价[9],开展了中韩黄海资源调查研究。在国际海域,我国于20世纪80年代开展了大洋多金属结核资源勘查,1991年3月在联合国登记为大洋国际海底先驱投资者,获15万km[2]的国际海底多金属结核资源开辟区,90年代优选了7.5万km[2]的矿区,并完成了“区域放弃”程序。我国连续20年对南极开展多学科、多领域综合考察,建立了长城站和中山站;组织了2次北极考察,并建立了黄河站。2005年底“大洋一号”完成首次环球大洋科学考察,在麦哲伦海山和中太平洋海山区进行了富钴结壳资源靶区的地质和地球物理初步调查;对海底天然气水合物分布和形成规律、应用前景、找矿标志和勘查方法等进行了探索性研究;启动了深海生物基因资源的探索性研究工作;提出了我国在大洋国际海底区域寻找海底热液硫化物矿的目标靶区[10]。我国提出和开展的“环境基线及其自然变化研究”计划,成为国际海底管理局四大国际合作项目之一[11]。
在资源勘察的基础上,海洋区划工作日益完善。2003年全国划分了11个海洋经济发展综合大区[12],目前已完成全国、省(自治区、直辖市)、市、县四级海洋功能区划,共划分了近12000个功能区。
海洋资源勘察也推动了我国海洋基础研究的发展。我国海洋沉积学、古海洋学、风暴潮数值预报模型、陆架环流理论的研究已达到国际先进或世界领先地位。
2.在海洋资源勘探和开发技术方面 我国已完成的6000m深海彩色数字摄像系统、6000m海底有缆观测采样系统以及“海洋一号”卫星地面应用系统,填补了国内空白;集成深水区长排列大震源油气地震采集和三分量高频海底数字地震仪同步作业的联合探测技术,为我国深水油气地球物理勘探提供了高技术支撑,地震资料的处理技术已达到国际先进;高分辨率的测深侧扫声呐设备、可分辩不同方向回波的多子阵海底自动检测一子空间拟合法等技术发明,为大洋矿产资源调查提供了有效手段[13]。
我国已经能够自主设计建造各种浅海石油平台、深水导管架和浮式储油轮;丛井斜井的钻探技术已跨入国际先进行列。
3.在海洋生物科学技术领域 对虾新品种“黄海1号”、对虾EST数据库、虹蹲鱼细胞株、激光诱导鱼卵细胞融合等方面处于国际领先地位;海葵毒素、鲨鱼软骨蛋白、芋螺毒素、降钙素等药用基因克隆与表达的研究已形成了一定的优势;褐藻胶工业世界第一,紫菜生产世界第二;藻酸双酷钠、人造皮肤等均达到国际先进水平;抗艾滋病新药泼力沙滋、抗脑缺血新药D-聚甘酯、抗肿瘤新药K-001和抗动脉粥样硬化新药916等一类海洋新药已进入二期临床;膜集成技术使每t甘露醇的生产成本降低了1500元以上;深海抗风浪网箱在结构工艺方面达到国际领先水平,成本比国外同类网箱低50%[13]。海洋生物工程、人工养殖海带及对虾增殖、扇贝引种驯化、藻类蛋白提取等技术领域处于国际前沿。
4.在海洋环境监测保护方面 “灾害性海洋环境数值预报资料接收传输及产品业务化系统”通过对各区台配备卫星云图接收机、微机和电视台制作系统,初步实现了海洋预报预警的业务服务;出版了《海洋环境监测规范行业标准》,完成了全国验潮并联网;组建了全国海洋经济信息系统;南沙群岛永署礁的水文气象南沙海洋站具有80年代国际先进水平。
建立的航空遥感多传感器集成与应用技术系统、大洋渔业环境信息应用技术与示范系统、大型海洋环境多层监测的水下仪器水声数据传输系统、二氧化碳光纤化学传感器、坐底式海冰监测声纳样机、极区卫星跟踪水文气象要素探测浮标、船载现场监测系列仪器等关键系统设备的技术指标已接近或达到了国际先进水平;初步建成了东海区域性立体监测系统,“数字海洋”上海示范区建设工作取得较大进展。我国继“海洋一号”卫星发射使用后,正抓紧推动“海洋一号B”卫星的研制以及立项论证“海洋二号”卫星预研[14]。2005年“海监51”等6艘新型海监船舶和2架直升飞机装备海监队伍,使我国海洋执法装备水平有了质的飞跃[15]。
(二)主要差距
1.勘察装备落后,调查研究不够 我国海洋科研技术装备严重落后于发达国家。考察船数少、老化严重;所使用的勘查仪器设备大多进口,对国外核心技术高度依赖[10];没有面向深海的科技基地,没有天然气水合物的专门调查船,只能租用法国的“太阳号”;有缆电视抓斗也才达到6000m的深度,而日本深潜器已经达到10000m以上;美、日、欧盟的海洋专业卫星已经覆盖全球海洋,而我国“海洋一号B”还未上天。海洋油气勘探只限于近海水域,天然气水合物、深海基因资源和热液硫矿的勘探至今仍处于准备阶段;仍未建起大比例的海洋资源图和全方位的海洋环境监测系统。
2.基础研究落后,重大研究薄弱 对海洋生态系统内部以及海洋生态系统与陆地生态系统之间物质循环和能量流动规律、相互作用机制以及良性循环模式的动态模拟和系统研究、海洋资源的合理开发与保护、海洋资源承载力与环境容量、海洋污染物扩散规律和海洋环境灾害形成机理以及海洋环境污染的综合治理等缺乏系统深入的研究。以我国为主的大型国际研究计划只有1项,我国海洋学科的发展滞后世界10-15年。
3.开发技术落后,开发能力较低 我国海洋资源总体开发水平仅相当于国外先进国家20世纪70年代水平。水下深潜作业器具也主要靠国外引进;海水直接利用、海水淡化我国才起步不久,从海水中提取有重大价值的产品较少;我国海上采油平台仅有十几座,在深海采油装置、海底油气传输装置、天然气水合物开采运输设备、南极鳞虾、大洋钴结核和热液矿床的开发以及海底隧道和人工岛建设等方面,我国还是空白。我国海洋油气产量只占世界海洋油气产量的0.1%。发达国家海洋经济的科技贡献率已经达到70%-80%,而我国仅为30%[16]。
4.生态保护和治理技术落后,安全手段较弱 面对近海环境污染严重、海洋生物资源衰竭、海洋安全形势严峻的局面,缺少生态修复技术、油污和化学品分解吸附技术、赤潮生物控制技术,海洋环境监测资料的共享程度不够,海上事故紧急搜索救援处理装备差、能力弱,海洋安全监视系统水平不高、覆盖面小。
(三)落后原因
1.研究历史较短,科技积累不足 我国传统意识中重陆轻海,经济社会发展主要依赖陆地资源,加上建国后的特殊国际环境,导致海洋科学研究起步较晚,科技积累非常有限。这是海洋资源科技落后于发达国家的重要原因。
2.科研人才偏少,创新体系落后 1998年全国海洋科技人才只有13000人[17],2002年左右老专家又集中退休[18],经不断补充,到2003年全国海洋科技力量才达到3万多人[19],只占全国科技人才的0.11%,海洋科技人员知识结构、年龄结构不合理,新手较多,尤其缺乏高级人才和世界级的科学家。科研活动集中在院所之中,企业还没有成为技术创新的主体,知识产权保护制度不完善,市场导向型投入和研发机制尚未形成。
3.科技投入不足,资源配置落后 据报道,“十五”期间我国每年海洋科技投入只有10多亿元[20],约占全国科技投入的0.42%,经费主要是政府拨款,投资渠道比较单一。海洋科技投入规模和投资结构与发达国家差距很大,难以保障我国海洋科技的跨越式发展。
有限的海洋科技资源由于得不到合理配置更进一步降低了科技创新的效率。一是研究机构设置重复,学科专业交叉重叠。中科院和国家海洋局之间、国家和地方之间割裂严重,军民技术研发一半以上重复;传统产业领域研究力量强,新兴产业领域研究力量弱。二是研究机构数量过多、规模小、水平低、科研实力弱[21]。全国海洋科技机构多达306所,但县级以上完全从事海洋研发的只有56个[22],目前只有中科院、国家海洋局和中国海洋大学等十几所研究机构具有一定的规模和水平。三是管理体制陈旧,创新效率不高。部门间利益分割,信息封锁,资源共享不足,科研选题低水平重复,多数研究所经费短缺,大型、先进仪器设备和基础设施无力更新改造,科研条件得不到快速改善[23]。
(四)科技需求
1.海洋资源调查和海洋环境监测技术和装备在海洋资源调查方面我国急需用于深海大洋油气、天然气水合物、多金属结核、海底热矿、深海基因等资源调查所需的海底多参数快速探测技术和装备。关键要在极端条件下的传感器技术,海底信息传输技术、浅海隐蔽油气勘探技术和深水潜器建造方面突破。
在海洋环境监测技术和设备方面,按照发达国家的经验,我国需要在现有监测台站系统的基础上,构建包括海洋气象、海洋生物和海洋环境三位一体、军民共享的海洋立体监视系统。
2.深海采矿技术和装备 包括隐蔽和稠油油田采矿技术和装备;深海钻井平台、天然气水合物采矿与传输技术和装备、海水贵重金属采矿技术和设备、海底基因等活性物质开采技术和装备、多金属结核采矿技术和装备、海底热矿采矿技术和装备。目前我们对大深度水下运载技术,生命维持系统技术,高比能量动力装置技术,高保真采样和信息远程传输技术,深海作业装备制造技术和深海空间站技术的需要最为迫切。急需开展天然气水合物的勘探理论与开发技术,天然气水合物地球物理与地球化学勘探和评价技术、天然气水合物钻井技术和安全开采技术等重点研究。
3.高新海洋生物技术和海洋生态技术 我国急需在海洋农牧化增值养殖、海底生物资源利用和海洋药物方面发展高新海洋生物技术。近期要在转基因海洋新品种培育、海洋生物和海洋活性物质分子设计方面重点突破,力争获取专利技术。海洋生态方面急需在油污和化学污染降解、赤潮控制和红树林、珊瑚礁等生物修复领域取得突破。海洋生物基础研究重点是微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等[24]。
4.海水综合利用技术 包括海水工业冷却技术、沿海地区生活卫生用水技术、海水淡化技术、耐盐植物海水灌溉技术、海水化学元素提取和深加工技术等水平不高,产业化程度弱。我国淡水资源匮乏,海水淡化技术是我国最为急需的。
5.海洋环境安全保障技术 包括灾难、事故、事件的监测和应急处理技术和装备以及海防军事技术和装备。
三、海洋资源科技发展的战略部署
为保障我国食物、能源、淡水、矿产和海洋环境安全,为实现十六大提出的“维护海洋权益和安全、发展海洋经济”的海洋战略,为全面完成国家“十一五”规划要求的海洋产业发展目标,我们必需坚持“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”的工作方针,制定“十一五”海洋资源科技的奋斗目标,对“十一五”期间的海洋资源科技进行总体战略部署。
奋斗目标是:通过5年的努力,打下我国海洋资源科技的雄厚基础。培养造就3万名具有现代意识、国际视野和创新能力的中青年海洋科技人才,强力支持100名国际一流的海洋科学家;整合提高海洋科学研究机构,搭建完善海洋信息平台,在海洋资源开发利用、海洋减灾防灾以及海洋资源保护管理的基础理论研究和技术创新方面取得突破性进展;实施科技兴海示范工程,扶持海洋科技创新企业,保护海洋科技知识产权,促进海洋科技成果转化,使高海洋产业的科技贡献率提高5-10个百分点,到2010年使海洋经济增加值达到国内生产总值的5%。
总体战略部署是在海洋资源科技领域,选择有重大需求、基础较好、可能近期突破的技术群作为优先主题;在优先主题中筛选出若干具有战略意义、关键共性技术或重大建设工程列为重大专项;为了应对未来挑战,引领经济社会发展,还要部署海洋资源科技领域的前沿技术,并希望通过国际合作,发展海洋基础科学和海洋大科学,以提高我国的海洋科技国际影响力。
(一)优先主题
1.海水淡化 重点研究开发海水预处理技术,核能耦合和电水联产热法、膜法低成本淡化技术及关键材料,浓盐水综合利用技术等;开发可规模化应用的海水淡化热能设备、海水淡化装备和多联体耦合关键设备。
2.海洋资源高效开发利用 近期重点是研究开发浅海隐蔽油气藏勘探技术和稠油油田提高采收率综合技术,开发海洋生物资源保护和高效利用技术,发展海水直接利用技术和海水化学资源综合利用技术。
3.海洋生态环境保护 重点是开发海洋生态与环境监测技术和设备,加强海洋生态与环境保护技术研究,发展近海海域生态与环境保护、修复及海上突发事件应急处理技术,开发高精度海洋动态环境数值预报技术。
4.大型海洋工程技术与装备 重点研究开发满足国民经济基础产业发展需求的高性能复合材料及大型、超大型复合结构部件的制备技术,高性能工程塑料,轻质高强金属和无机非金属结构材料,高纯材料,稀土材料,石油化工、精细化工及催化、分离材料,轻纺材料及应用技术,具有环保和健康功能的绿色材料。
(二)重大专项
1.海洋油气田新区开发 向东海、南海腹心和大洋公海进军。要重点研究开发海洋油气资源成矿规律和探矿理论、方法,海底油气资源勘探的新技术、新方法,海底油气资源开发的新技术、新方法,海上油气储运技术和石油泄漏应急处理技术等。
2.海水污染控制与治理 要加强对陆地污水处理技术的研究,加强对生态平衡的海洋生物配置技术、有害金属和有害化学物质快速急剧吸附转化技术、系统受损修补技术、濒危生物保护技术的研究。
3.转基因海洋生物品种培育 重点研究转基因新技术,重点培育高经济效益的海洋藻类、抗病高产优质海洋鱼、虾、蟹、贝类品种,重点培育和分离特定用途海洋微生物新品种。
(三)前沿技术
1.海洋环境立体监测技术 重点研究海洋遥感技术、声学探测技术、浮标技术、岸基远程雷达技术,发展海洋信息处理与应用技术。
2.大洋海底多参数快速探测技术 重点研究异常环境条件下的传感器技术,传感器自动标定技术,海底信息传输技术等。
3.天然气水合物开发技术 研究天然气水合物的勘探理论与开发技术,天然气水合物地球物理与地球化学勘探和评价技术,突破天然气水合物钻井技术和安全开采技术。
4.深海作业技术 研究大深度水下运载技术,生命维持系统技术,高比能量动力装置技术,高保真采样和信息远程传输技术,深海作业装备制造技术和深海空间站技术。
四、政策建议
(一)强化宣传教育
建议对于青少年学生和广大群众要以海洋知识、海洋资源概况的科普教育为主,形成全民热爱海洋、关心海洋、保护海洋的社会氛围。在中小学教材中增加海洋方面的内容,设定国家“海洋节”,举办各种形势的海洋科普活动。建议对于决策层应以海洋专题培训为主,形成海洋科技报告制度,每年2-3次邀请海洋科技专家和战略研究学者给中央和沿海地区领导报告工作进展。建议设立学术假期,方便科学家、工程师的自由交流;电视、报纸等媒体开辟海洋科技专栏,使新思想、新技术加快应用;办好几种外文版海洋刊物,体现我国海洋科技水平,促进国际科技交流。
(二)优化科技力量
一是制定人才战略目标,增强创新实力。到2010年,聚集和培养100名优秀学科带头人,海洋科技人员达到6万人规模,海洋高级技术工人达到100万人规模。二是创新管理体制,优化科技资源。本着“减少数量、扩大规模、提高档次、合理分工”的原则,将分属于科学院、海洋局、农业部、教育部、环保局、国土资源部、水利部等国家部门以及军队、地方、企业的300多家海洋科研机构兼并组成30家左右的研究机构,对新合并组建的研究机构增加设备仪器,改善基础设施,建设创新平台和重点实验室,鼓励、吸引海内外高级海洋人才和知名科学家领衔主持研究工作,建立相关领域研究梯队,依靠集体的力量突破难题。建立研究院所、大学、企业、军队之间的创新层次分工、30家左右研究机构学科分工、沿海和内陆机构区域分工的动态机制。在新的管理运行构架中,逐步实现“寓军于民”的重大机制转变。
(三)加大科技投入
“十一五”期间,要制定倾斜政策,不断增加投入,2010年海洋资源科技投入达到全国科技总投入的1.0%左右,投入总量提高到25-30亿元人民币。鼓励民间力量投资海洋科技,特别是发挥大型涉海企业的资金投入和技术创新作用,在先进船舶制造、海洋工程、海洋化学、海洋装备等方面取得较大进展,在海洋渔业、海洋药物方面跻身世界科技先进行列。
收稿日期:2006-03-28 修回日期:2006-06-28