河北省不同土地利用方式的碳排放效益分析

摘 要：土地利用是造區(qū)域成碳排放的主要原因，為了分析土地利用方式的碳排放效應(yīng)，以河北省為例，分別計算了1990-2005年間河北省主要土地利用方式的碳排放（吸收）量。結(jié)果表明，建設(shè)用地和耕地為碳排放的主要來源，建設(shè)用地利用碳排放每年可達(dá)1.15×108t，占到總碳排量的97%以上，耕地每年碳排量可達(dá)2.71×106t，而建設(shè)用地碳排放量中91%以上來源于工礦企業(yè)交通水利能源消耗的碳排量；林地為主要的碳匯，對碳排放量的吸收每年可達(dá)2.53×107t。同時對2010年和2020年不同土地利用類型的碳排放進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果表明，2010年和2020年碳排放總量有一定降低，但是面臨的碳減排任務(wù)還十分嚴(yán)峻。并根據(jù)研究結(jié)果，論文結(jié)尾從節(jié)能減排角度提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：土地利用方式；碳排放（吸收）；節(jié)能減排

隨著工業(yè)文明的大跨步發(fā)展，人類對自然資源的開發(fā)和利用極具猛增：大片森林和濕地的破壞、化石燃料無節(jié)制開發(fā)和利用、土地利用方式的改變等，造成大氣中CO2濃度持續(xù)增高，并可能是氣候變暖的直接原因。據(jù)統(tǒng)計，全球CO2濃度已比工業(yè)革命前增加了約25%，并以每年約0.5%的速度持續(xù)上升。而中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，對自然資源的需求量巨大，據(jù)統(tǒng)計，截止2005年，中國能源活動產(chǎn)生的碳排放量為7219.2Mt，明顯高于第二名的美國為6963.8 Mt，占到全球碳排放總量的19.12%，是世界上碳排放量最大的國家，中國節(jié)能減排工作尤為重要。非持久性的土地利用變化對大氣碳素循環(huán)平衡的影響，僅次于能源消耗，是造成全球碳排放量持續(xù)猛增的主要原因之一。目前針對土地利用變化碳排放量引起了廣泛的關(guān)注和深入研究，但相關(guān)研究主要集中在碳排放的宏觀層面，對人類活動造成的碳排放影響的區(qū)域分析，尤其是區(qū)域碳排放主要來源——土地利用方式變化對碳排放的影響還待深化。本文以河北省為例，研究討論不同利用方式對碳排放的影響，從而為深入開展碳排放的區(qū)域分析提供參考。

1 研究區(qū)域概況

河北省地處華北、渤海之濱，位于東經(jīng)113°04'～119°53'，北緯36°01'～42°37'之間，與魯豫晉蒙遼五省接壤，是中國重要的棉糧產(chǎn)區(qū)和工業(yè)園區(qū)。全省地勢由西北向東南傾斜，西北部為山區(qū)、丘陵和高原，其間分布有盆地和谷地，中部和東南部為廣闊的平原，是中國唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海濱的省份。全省面積18.88 萬平方千米，占全國土地總面積1.97%，總?cè)丝诩s7240萬，人口密度較大。全省轄11個地級市，工業(yè)化、城市化水平較高，又毗鄰北京和天津，人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)的影響較大，從而土地利用的變化對碳排放的影響較為顯著，因此，分析該區(qū)域土地利用變化的碳排放效應(yīng)具有一定的典型性意義。

2 研究方法和研究數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

土地利用方式對碳排放的影響，可以分為直接碳排放和間接碳排放，直接碳排放是指土地利用類型轉(zhuǎn)變和保持帶來的碳排放，間接碳排放主要指各類土地利用方式中人類活動對象承載的碳排放，包括土地承載、工礦用地消耗能源承載、交通水利承載和居民生活承載。受相關(guān)數(shù)據(jù)的限制，本文只考慮土地利用間接碳排放：耕地、林地和草地碳排放（匯），建設(shè)用地中居民生活能源消耗碳排放，建設(shè)用地中工礦交通水利等能源消耗碳排放。各類型碳排放（匯）系數(shù)主要依據(jù)已有研究所得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：其中耕地利用碳排放系數(shù)考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放系數(shù)和本身對碳排放的吸收系數(shù)，進(jìn)行差值，得出碳凈排放系數(shù)；而建業(yè)用地排放系數(shù)考慮了生產(chǎn)生活對不同能源消耗，包括煤炭、石油、天然氣等，綜合碳排放系數(shù)[5-8]。

碳排放估算公式： （1）

其中：E——碳排放總量，g；ei——研究區(qū)i類土地利用方式碳排放量，g；Ti——i類碳排放系數(shù)，排放為正，吸收為負(fù)；各類土地利用面積，m2。

各類土地利用方式碳排放經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表1。

2.2 研究數(shù)據(jù)來源

采用河北省國土資源廳1990～2005年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，1990～2005年河北省能源消耗數(shù)據(jù)，河北省土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）以及部分來自《河北省統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果分析

根據(jù)已有1990-2005年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)以及相對應(yīng)的能源消耗數(shù)據(jù)，基于各指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，利用碳排放估算公式，求算出河北省歷年不同土地利用方式的碳排量（見圖1）：（1）1900～2005年河北省歷年碳排放總量呈現(xiàn)明顯的上漲趨勢，尤其是從2000年開始，由于土地利用類型由農(nóng)轉(zhuǎn)非、由林轉(zhuǎn)工步伐加快，加之工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)生活對能源的消耗量急速增加，造成2000年后全省碳排放總量年漲幅率變大；（2）建設(shè)用地歷年碳排放量在各種土地利用方式中所占比例最大，并呈逐年大幅增大趨勢，碳排量3551.9～11504.9萬t（1990～2005年），所占總排放量比例為92.1%～97.7%（1990～2005年）；（3）工礦、交通、水利用地碳排放量占建設(shè)用地總碳排放量份額達(dá)到91%左右，其余9%左右碳排放量來源于居民日常生活；（4）各種土地利用方式中，碳排放第二來源為耕地，由于耕地面積的逐年減少，耕地碳排放量也在逐年遞減，碳排量304.76～ 271.88 萬t（1990～2005年），在總碳排放量中所占份額也逐年降低，6.9%～2.3%（1990～2005年）；（5）林地作為主要的碳排放吸收源，由于1990～2005年間，全省植樹造林、退更換林和綠化城鎮(zhèn)政策的加快實(shí)施，林地面積363.36～439.29萬hm2（1990～2005年），碳吸收量呈逐年增大趨勢2096.59～2534.70 萬t（1990～2005年），但由于建設(shè)用地碳排放強(qiáng)度明顯增大，導(dǎo)致林地吸收碳量占總碳排放量的比例從54.4%降至21.5%。

1990～2005年期間，建設(shè)用地面積逐年增加，相對于耕地面積逐年減少，建設(shè)用地面積僅有耕地面積的22.2%～26.9% ，但由于建設(shè)用地使用對象和特點(diǎn)，其對碳排放影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過耕地，在所有土地利用方式中與碳排放相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.976，而耕地僅有0.231（見表2）。

從各類主要用地方式中碳排放和碳吸收強(qiáng)度來看：建設(shè)用地的碳排放強(qiáng)度最大，每增加1 km2 建設(shè)用地，會增加6.30t碳排量；林地碳吸收強(qiáng)度接近于建設(shè)用地碳排放強(qiáng)度，每增加1 km2的林地，可吸收5.77t的排放碳，相當(dāng)于92%左右的建設(shè)用地碳排放，而耕地排放量不是很明顯，1 km2耕地碳排放量為0.042t。

根據(jù)各類型用地所占的面積不同，參照各類土地利用碳排放量，估算各類用地碳源（匯）的邊際變化，即各類土地利用面積每變化1%所對應(yīng)的碳排放量（吸收量）的變化情況，見表4：土地利用方式變化中對碳源（匯）最敏感的是建設(shè)用地，其次為林地，而草地對碳排放的影響程度最遲鈍；林地作為碳吸收對象，碳吸收變化程度僅為建設(shè)用地的6.10%，而耕地的邊際變化僅為建設(shè)用地的1.29%，可見建設(shè)用地變化是碳排放量增加的主要因素，而作為最主要的碳匯工具，林地面積的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能抵消建設(shè)用地增加帶來的碳排放量的增加。

3.2 河北省2010年和2020年碳排放預(yù)測

根據(jù)河北省土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）：耕地得到有效保護(hù)，農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力不斷提高；土地利用結(jié)構(gòu)更趨合理，布局不斷優(yōu)化；節(jié)約集約用地水平不斷提高，科學(xué)發(fā)展用地得到保障；土地生態(tài)環(huán)境逐步改善，京津冀生態(tài)屏障基本建立。依據(jù)各類土地利用碳源（匯）邊際變化和個土地利用方式碳排放（吸收）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對河北省2010年和2020年碳排放總量進(jìn)行預(yù)測，見表4：2010年和220年全省碳排放總量較2005年分別降低了16.8%和14.6%；根據(jù)總體規(guī)劃，2010年和2020年河北省林地面積較2005年分別增加43.03和131.75萬hm2，這對碳排放的吸收具有很大作用；雖然建設(shè)用地面積在逐年增加，但是增幅緩慢，所以碳排放量增幅相對較低；而耕地、草地面積保持在一個相對穩(wěn)定的級別，所以碳排放（吸收）量沒有太大變化。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

（1）根據(jù)以上分析結(jié)果表明，在所有土地利用方式中，建設(shè)用地和耕地是主要碳源，以2005年為據(jù)，河北省建設(shè)用地利用所產(chǎn)生的碳排放每年可達(dá)1.15×108 t，占到總碳排量的97%以上，耕地每年碳排量可達(dá)2.71×106 t，而建設(shè)用地碳排放量中91%以上來源于工礦企業(yè)交通水利能源消耗的碳排量；林地為主要的碳匯，對碳排放量的吸收每年可達(dá)2.53×107t，所以擴(kuò)大林地面積對碳排放的吸收是很有必要的。

（2）在所有土地利用類型中，建設(shè)用地與碳排放量的相關(guān)系數(shù)最高，而根據(jù)1990～2005年歷年碳排放量計算可得，每增加1km2的建設(shè)用地，將會產(chǎn)生6.3t的碳排放，而每增加1km2的林地，將會吸收5.77t的碳排放，所以林地在碳排放吸收中起到主導(dǎo)作用；基于土地利用對碳影響的邊際變化分析， 林地作為碳吸收對象，碳吸收變化程度僅為建設(shè)用地的6.10%，所以就碳平衡來說，目前河北省林地面積和建設(shè)用地面積極不平衡，需要采取嚴(yán)格措施，保證生態(tài)平衡。

（3）通過對2010年和2020年土地利用碳排放的預(yù)測，可見2010年和2020年基于2005年碳排放量有明顯降低，雖然碳減排有所成效，但碳排放總量還處于一個很高的水平，所以要繼續(xù)做好節(jié)能減排工作，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)的平衡。

4.2 調(diào)整土地利用方式降低碳排量的建議

21世紀(jì)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，也是資源環(huán)境約束加劇的矛盾凸顯期，土地利用結(jié)構(gòu)不合理，土地利用不充分，從而加劇了人地矛盾。因此，必須建立低碳排、消除人地矛盾的土地利用結(jié)構(gòu)。

（1）在嚴(yán)格保護(hù)耕地的基礎(chǔ)上，節(jié)約集約用地，統(tǒng)籌各類用地。穩(wěn)定耕地數(shù)量，不斷提高耕地質(zhì)量和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力；轉(zhuǎn)變土地利用方式，推進(jìn)土地節(jié)約集約利用，加強(qiáng)建設(shè)用地空間管制，促進(jìn)城鄉(xiāng)用地統(tǒng)籌，不斷提高土地利用效率與效益。

（2） 加強(qiáng)土地生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)。合理進(jìn)行植樹造林活動，統(tǒng)籌安排生產(chǎn)、生活和生態(tài)用地，加強(qiáng)各類自然保護(hù)區(qū)、森林公園、濕地保護(hù)與建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境不斷改善。

（3）嚴(yán)格控制建設(shè)用地規(guī)模，促進(jìn)建設(shè)用地節(jié)約集約利用。嚴(yán)格執(zhí)行國家和省各類建設(shè)項(xiàng)目投資強(qiáng)度、容積率、建筑密度、人均用地、生產(chǎn)用地比重、綠化率等控制指標(biāo)，挖掘已有建設(shè)用地潛能，尤其是工礦企業(yè)用地，推進(jìn)建設(shè)用地集約利用。

（4）提高能源利用率，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。不斷科技創(chuàng)新，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)減排。同時，加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展清潔能源和低碳排放替代能源。

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作者簡介

石巖（1987-），女，助教，主要從研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理。