長(zhǎng)沙市土地利用變化的碳排放效應(yīng)及時(shí)空差異性*1

周愛芳，賀清云

(湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081)

長(zhǎng)沙市土地利用變化的碳排放效應(yīng)及時(shí)空差異性*1

周愛芳，賀清云

(湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081)

運(yùn)用相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法測(cè)算并分析了長(zhǎng)沙市不同土地利用方式的碳排放效應(yīng)及時(shí)空差異.研究結(jié)果表明，2001—2012年，長(zhǎng)沙市凈碳排放量呈上升趨勢(shì)，年均增加66.51萬(wàn)t，各區(qū)縣凈碳排放量的空間差異比較明顯，單位GDP碳排放強(qiáng)度呈下降趨勢(shì).該結(jié)果反映了長(zhǎng)沙市建設(shè)用地和耕地是主要的碳源，針對(duì)長(zhǎng)沙市的市情提出了關(guān)于長(zhǎng)沙市土地利用增匯減碳的對(duì)策.

土地利用變化；碳排放；長(zhǎng)沙市

近幾十年來，全球溫室效應(yīng)已引起人類的高度關(guān)注和重視.溫室效應(yīng)的因素是多方面的，其主要因素之一便是土地利用方式的變化和土地管理措施[1-2].政府間氣候變化委員會(huì)(IPCC)的評(píng)估報(bào)告指出：從19世紀(jì)50年代以來，因土地利用變化直接造成的溫室氣體排放量大約占全世界的1/3.此外，世界自然基金會(huì)研究表明：每年因土地利用方式變化所致的碳排放量達(dá)10億t，而且，其碳排放量呈現(xiàn)出隨城市化、工業(yè)化的快速推進(jìn)而進(jìn)一步上升的趨勢(shì)[3].因此，對(duì)于建立土地低碳利用模式的需求呼之欲出，而該模式的構(gòu)建需建立在深入分析區(qū)域土地利用變化的碳排放效應(yīng)的基礎(chǔ)上[4].

相關(guān)文獻(xiàn)表明，長(zhǎng)沙市的土地利用格局隨著近年來長(zhǎng)沙市城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速推進(jìn)呈現(xiàn)出比較大的改變.2020年將長(zhǎng)沙市建設(shè)成為長(zhǎng)株潭城市群“兩型社會(huì)”建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)的主導(dǎo)城市是長(zhǎng)沙市的發(fā)展目標(biāo)之一.筆者以長(zhǎng)沙市為例，對(duì)因長(zhǎng)沙市土地利用變化所造成的碳排放效應(yīng)加以科學(xué)估算，并對(duì)其碳排放效應(yīng)的時(shí)空特征進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步優(yōu)化土地利用并對(duì)長(zhǎng)沙市有效發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)及建設(shè)“兩型社會(huì)”提供參考.

1 研究區(qū)域

長(zhǎng)沙市為湖南省省會(huì)，位于湖南省東部，湘江下游長(zhǎng)瀏盆地西緣，介于東經(jīng)111°53′～114°5′、北緯27°51′～28°40′之間，東西長(zhǎng)約230 km，南北寬約88 km.截至2013年年末，全市轄長(zhǎng)沙市區(qū)(芙蓉區(qū)、天心區(qū)、岳麓區(qū)、開福區(qū)、雨花區(qū)、望城區(qū))及瀏陽(yáng)市、長(zhǎng)沙縣、寧鄉(xiāng)縣，共六區(qū)一市兩縣.據(jù)長(zhǎng)沙市土地利用變更調(diào)查，2013年底長(zhǎng)沙市土地總面積1 181 962.71 hm2，占湖南省總面積的5.58%.據(jù)長(zhǎng)沙市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，2013年全年長(zhǎng)沙市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值7 153.13億元，增長(zhǎng)率為12.0%；年末常住總?cè)丝?22.14萬(wàn)人，增長(zhǎng)率為1.05%；按常住人口計(jì)算，人均GDP達(dá)99 570元，增長(zhǎng)率為10.8%；城鎮(zhèn)化率為70.60%，提高了1.22%.

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

文中所用能源消耗數(shù)據(jù)主要為長(zhǎng)沙市2001—2012年已折算為萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤的能源消耗總量，資料來源于長(zhǎng)沙市統(tǒng)計(jì)局、長(zhǎng)沙市能源局和《長(zhǎng)沙市統(tǒng)計(jì)年鑒》，長(zhǎng)沙市及各區(qū)(縣)的土地面積數(shù)據(jù)主要來源于2001—2012年長(zhǎng)沙市土地利用變更調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和長(zhǎng)沙市各區(qū)(縣)2012年的土地利用現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).

2.2研究方法

土地利用具有碳排放和碳吸收2種功能，不同的土地利用方式可歸類為碳源和碳匯[5].其中，牧草地與林地的碳吸收功能較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為碳匯作用；而耕地和建設(shè)用地則碳排放功能較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為碳源作用.對(duì)耕地來說，耕地中的農(nóng)作物雖然能吸收大氣中的CO2，但在短期內(nèi)絕大多數(shù)CO2又分解并釋放到大氣中去，這使得耕地的碳源作用相對(duì)于其碳匯作用更突出，基于此，筆者把耕地列為碳源，重點(diǎn)分析建設(shè)用地與耕地的碳排放、草地與林地的碳吸收效應(yīng)[3].

表1 各類能源的碳排放系數(shù)

(2) 耕地、林地、草地碳排放效應(yīng)測(cè)算模型.受有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的限制，文中選擇借鑒李穎等[7]提出的基于耕地、林地、草地等用地類型的碳排放(吸收)系數(shù)對(duì)耕地、林地、草地的碳排放效應(yīng)進(jìn)行測(cè)算，其測(cè)算模型為Ti=Ai·ηi.其中：Ti代表第i種土地利用方式的碳排放量(單位：t)；Ai代表第i種土地利用方式的面積(單位：hm2)；ηi代表第i種土地利用方式的碳排放(吸收)系數(shù)(單位：t·hm-2)，負(fù)值表示碳吸收.文中將草地、林地、耕地的碳排放系數(shù)[8]分別取取值為0.422，-0.644，-0.021 t·hm-2.

3 研究結(jié)果與分析

3.1長(zhǎng)沙市土地利用變化的凈碳排放量分析

(1) 凈碳排放量的時(shí)序演變分析.根據(jù)長(zhǎng)沙市2001—2012年土地利用變更數(shù)據(jù)及能源消耗總量數(shù)據(jù)，測(cè)算出長(zhǎng)沙市2001—2012年主要土地利用方式的碳排放量(見表2)，若無(wú)注明，文中的碳排放量皆表示碳當(dāng)量，而不是CO2當(dāng)量.從表2可以看出，2001—2012年間，長(zhǎng)沙市碳排放總量最高的年份為2012年，這主要是由長(zhǎng)沙市建設(shè)用地面積的增加以及承載于建設(shè)用地之上的高耗能產(chǎn)業(yè)投資的增長(zhǎng)所致；碳源效應(yīng)的土地利用方式中，由建設(shè)用地造成的碳排放量占總碳排放量的比平均達(dá)93%以上，且此比例呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)；耕地在保持面積相對(duì)穩(wěn)定的情況下，其碳排放量呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢(shì)；碳匯效應(yīng)的土地利用方式中，林地的碳匯量保持著占總碳匯量的99%以上，而草地的碳匯量在很低的數(shù)值中呈現(xiàn)略微增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這與長(zhǎng)沙市重視林地、草地的生態(tài)建設(shè)及增加林地面積的功績(jī)密不可分.總體來看，2001—2012年長(zhǎng)沙市碳收支極不平衡，凈碳排放總量持續(xù)上升，從2001年的154.85萬(wàn)t上升到2012年的1 019.48萬(wàn)t，2012年為2001年的6.5倍，增長(zhǎng)率達(dá)558%.

表2 2001—2012年長(zhǎng)沙市土地利用變化的碳排放量

(2) 凈碳排放量的空間差異分析.采用IPCC能源消耗碳排放測(cè)算模型對(duì)2012年長(zhǎng)沙市六區(qū)一市兩縣土地利用的碳排量和碳匯量進(jìn)行科學(xué)估算，得到長(zhǎng)沙市六區(qū)一市兩縣在2012年的凈碳排放總量格局(見圖1).從各區(qū)縣來看，雨花區(qū)和芙蓉區(qū)的林地稀少，而具有碳源效應(yīng)的建設(shè)用地和耕地的面積占全區(qū)總面積的比例很高，分別達(dá)到83.56%，91.92%，以致雨花區(qū)和芙蓉區(qū)的凈碳排放量值均較高.長(zhǎng)沙縣、寧鄉(xiāng)縣和瀏陽(yáng)市的建設(shè)用地面積均較大，然而其林地、草地的面積較高，碳匯效應(yīng)較強(qiáng)，因此長(zhǎng)沙縣、寧鄉(xiāng)縣和瀏陽(yáng)市的凈碳排放量處于較高和次高值.具體表現(xiàn)為，雨花區(qū)凈碳排放量最高(157.35萬(wàn)t)，其次是長(zhǎng)沙縣(151.22萬(wàn)t)和芙蓉區(qū)(139.83萬(wàn)t)較高，寧鄉(xiāng)縣(127.88萬(wàn)t)和瀏陽(yáng)市(111.38萬(wàn)t)次之，較低值在岳麓區(qū)(79.84萬(wàn)t)、望城區(qū)(80.68萬(wàn)t)、天心區(qū)(82.77萬(wàn)t)和開福區(qū)(88.51萬(wàn)t).

圖1 長(zhǎng)沙市各區(qū)縣2012年凈碳排放總量格局

3.2長(zhǎng)沙市土地利用變化的碳排放強(qiáng)度分析

圖2 長(zhǎng)沙市2001—2012年土地利用的凈碳排放強(qiáng)度

碳排放強(qiáng)度指單位GDP所占的凈碳排放量(單位：104t/億元)，可用碳排放強(qiáng)度來衡量城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的碳排放效益.其值越高則說明能耗越大，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的碳排放效益越低；其值越低，則反之.從圖2可以看出，2001—2012年間，長(zhǎng)沙市土地利用的凈碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)，其中，凈碳排放強(qiáng)度最高的年份為2004年，從2004年開始到2012年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這正顯示長(zhǎng)沙抓經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)狠抓生態(tài)建設(shè)、“兩型社會(huì)”建設(shè)以及低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)的政策的有效作用.

3.3長(zhǎng)沙市土地利用變化的凈碳排放量預(yù)測(cè)

根據(jù)《長(zhǎng)沙市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)大綱》得出的2020年長(zhǎng)沙市的各種土地利用方式的面積，以及利用增長(zhǎng)系數(shù)法對(duì)長(zhǎng)沙市2020年的GDP進(jìn)行預(yù)測(cè)得到2020年長(zhǎng)沙的GDP大約為18 057.39億元，再結(jié)合上述各用地類型的碳排放系數(shù)，對(duì)2020年長(zhǎng)沙市主要土地利用方式的碳排放量進(jìn)行預(yù)測(cè)(見表3).從預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，長(zhǎng)沙市在2020年土地利用類型中，對(duì)碳排放總量貢獻(xiàn)最大的依然為建設(shè)用地.另外，通過預(yù)測(cè)得到2020年長(zhǎng)沙市土地利用的凈碳排放強(qiáng)度值為1.4×103t/億元，與2005年相比下降57.14%，這將達(dá)到在哥本哈根氣候大會(huì)上中國(guó)所承諾的在2020年實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)凈碳排放強(qiáng)度比2005年的凈碳排放強(qiáng)度下降40%～45%的目標(biāo).然而，預(yù)測(cè)2020年凈碳排放量達(dá)2 497.06×104t，是2005年的6.44倍，是2012年的2.45倍，這預(yù)示長(zhǎng)沙市未來的碳減排任務(wù)艱巨，為建設(shè)低碳長(zhǎng)沙，很有必要對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)加以調(diào)整并不斷優(yōu)化，且在長(zhǎng)沙市全面推廣運(yùn)用低碳土地利用模式.

表3 長(zhǎng)沙市2020年主要土地利用類型的碳排放量預(yù)測(cè)

4 結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

(1) 2001—2012年長(zhǎng)沙市土地利用的凈碳排放量逐年上升，從2001年的154.85萬(wàn)t上升到2012年的1 019.48萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)66.51萬(wàn)t.其中，建設(shè)用地和耕地是主要碳源，建設(shè)用地對(duì)碳排放的貢獻(xiàn)率超過93%，且呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，到2020年建設(shè)用地對(duì)碳排放的貢獻(xiàn)率達(dá)到99.54%；林地為主要碳匯，其碳吸收量年均約38.23萬(wàn)t.

(2) 2012年長(zhǎng)沙市的凈碳排放量格局反映出雨花區(qū)、長(zhǎng)沙縣、芙蓉區(qū)的凈碳排放量較高，岳麓區(qū)、望城區(qū)、開福區(qū)和天心區(qū)的凈碳排放量均相對(duì)較低.

(3) 2001—2012年間，長(zhǎng)沙市土地利用的凈碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，2004年達(dá)到最高值，從2004年開始到2012年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，顯示長(zhǎng)沙生態(tài)建設(shè)、“兩型社會(huì)”建設(shè)以及大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的政策的有效作用，表明長(zhǎng)沙今后應(yīng)在這些方向進(jìn)一步加深推進(jìn).

(4) 預(yù)測(cè)了長(zhǎng)沙市2020年單位生產(chǎn)總值凈碳排放量相比2005將下降50%以上的碳減排目標(biāo).然而，預(yù)測(cè)2020年凈碳排放量將達(dá)2 497.06×104t，是2005年的6.44倍，是2012年的2.45倍，預(yù)示長(zhǎng)沙市面臨著巨大的碳減排壓力，調(diào)整和優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、全面推廣低碳土地利用模式勢(shì)在必行.

4.2建議

(1) 提高長(zhǎng)沙市土地利用的碳匯能力，增加碳匯量.首先，應(yīng)提高土地利用的集約度，有效控制建設(shè)用地的增加，從而最終降低建設(shè)用地所致的碳排放量.通過對(duì)現(xiàn)有和潛在的建設(shè)用地進(jìn)行深入挖掘并加以充分利用，適度提高新增建設(shè)用地的準(zhǔn)入門檻，科學(xué)制定建設(shè)用地的碳排放指標(biāo)等途徑，最大限度地降低建設(shè)用地的碳排放量.其次，通過造林育林護(hù)林等行動(dòng)增加長(zhǎng)沙市各區(qū)縣林業(yè)用地的面積，充分發(fā)揮林地的碳吸收作用，整體提高林地的碳匯效應(yīng).最后，在確保實(shí)現(xiàn)耕地保有量的前提下，有效防治草地、林地等生態(tài)用地退化，加強(qiáng)林地、草地等土地利用方式的碳匯功能，增加長(zhǎng)沙市整體的碳匯量.

(2) 控制碳排放源，主要是減少建設(shè)用地的碳排放.首先，是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu).立足長(zhǎng)沙市現(xiàn)狀，改善化石能源結(jié)構(gòu)，控制煤炭消費(fèi)的過快增長(zhǎng)，積極發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等新能源，促使能源結(jié)構(gòu)多元化.其次，實(shí)現(xiàn)低碳生產(chǎn).立足“兩型社會(huì)”建設(shè)背景，大力發(fā)展新能源、新材料、生物、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的低碳化改造，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì).再次，倡導(dǎo)低碳生活.倡導(dǎo)市民改變傳統(tǒng)的粗放式生活方式，樹立全新的生活質(zhì)量觀，引導(dǎo)人們?cè)陲嬍?、日用品、服飾、建筑、交通、行為等方面拒絕生活陋習(xí)和奢侈消費(fèi)，提倡新型的低碳化的公眾出行方式、消費(fèi)方式和居住方式，減少碳排放.

[1] 佐和隆光.防止全球變暖[M].任 文，譯.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1999.

[2] HOUGHTON R A.Temporal Patterns of Land Use Change and Carbon Storage in China and Tropical Asia[J].Science in China Series C,2002,45(1):10-17.

[3] 趙先超，朱 翔，周躍云.湖南省不同土地利用方式的碳排放效應(yīng)及時(shí)空格局分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，33(3):941-949.

[4] 董柞繼.低碳概念下的國(guó)土規(guī)劃[J].城市發(fā)展研究，2010,17(7):1-5.

[5] IPCC.2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[M].Japan:IGES,2006:29-212.

[6] IPCC.2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories Volume Ⅱ[M].Japan:The Institute for Global Environmental Strategies,2008-07-20.

[7] 李 穎，黃賢金，甄 鋒.江蘇省區(qū)域不同土地利用方式的碳排放效應(yīng)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(2):102-106.

[8] 蘇雅麗，張艷芳.陜西省土地利用變化的碳排放效益研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2011，25(1)：152-156.

(責(zé)任編輯 陳炳權(quán))

EffectsofLandUseChangeonCarbonEmissioninChangshaandtheSpatialTemporalPatterns

ZHOU Aifang,HE Qingyun

(College of Resource and Evironment Science,Hunan Normal University,Changsha 410081,China)

According to the relevant statistic data,the effects of land uses on carbon emission and their spatial temporal pattems in Changsha were measured and analyzed.The results showed that the carbon emission showed an rising trend with the average speed of 66.51×104t·a-1from 2001 to 2012 in Changsha,and there were obvious differences in carbon emission between districts and countries in 2012,but the carbon intensity showed a declining trend.In addition,the results reflected that the construction land and farmland were the major carbon sources in Changsha.Accordingly,some suggestions are put forward to reduce the carbon emission through land use optimization in Changsha.

land use change;carbon emission;Changsha

1007-2985(2014)04-0077-04

2014-03-22

周愛芳(1988-)，女，湖南衡陽(yáng)人，湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院土地資源管理專業(yè)碩士研究生，主要從事土地利用規(guī)劃與管理研究；賀清云(1955-)，女，湖南湘潭人，湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授，博導(dǎo)，主要從事人文地理、土地資源管理、房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究.

X22；F121

A

10.3969/j.issn.1007-2985.2014.04.018