杭州市縣域土地碳收支與經(jīng)濟發(fā)展關系研究

郎 青

(伊犁師范大學生物與地理科學學院 新疆 伊寧 835000)

目前國內外學者對土地利用碳排放的研究主要集中在土地利用碳排放核算、機理、效應和影響因素等方面[1-7]。而基于縣域單元的具體化碳收支研究相對較少，同時縣域作為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎單元，開展土地利用碳收支研究有助于細化評估區(qū)域碳減排壓力，促進區(qū)域經(jīng)濟低碳發(fā)展。本文以杭州市為研究案例，基于縣域空間視角，探索土地利用碳收支的空間特征。

一、數(shù)據(jù)來源

地區(qū)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)來源于《杭州統(tǒng)計年鑒2016》，能源消耗數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《杭州統(tǒng)計年鑒2016》。杭州市土地利用類型數(shù)據(jù)來源于2015年TM遙感影像解譯，將土地利用類型分為建設用地、耕地、林地、草地、水域和未利用地6種，利用ArcGIS10.2軟件統(tǒng)計各用地類型的面積。

二、研究方法

(一)土地利用強度

根據(jù)土地利用類型及其面積，計算土地利用強度。應用馬勁松的南京市土地利用強度指數(shù)異質性研究方法將未利用地、林草水域用地、耕地、建設用地分別取1、2、3、4。

(二)碳收支核算

1.碳排放與碳吸收核算

根據(jù)《浙江省市縣溫室氣體清單編制指南》提供的方法，即《IPCC國家溫室氣體清單指南》中的優(yōu)良方法二對碳排放進行測算，通過各縣域單元三次產(chǎn)業(yè)GDP占全市三次產(chǎn)業(yè)GDP的比值乘以全市碳排放量來求得各縣域單元碳排放量。第一產(chǎn)業(yè)碳排放除了生產(chǎn)中投入的化石能源消耗造成的碳排放，還包括稻田甲烷排放、動物腸道發(fā)酵甲烷排放、動物糞便管理甲烷排放和動物糞便管理氧化亞氮排放。

2.碳排放經(jīng)濟貢獻及碳吸收補償

利用碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)、碳吸收補償系數(shù)及碳生態(tài)承載系數(shù)分別用來表示縣域單元在研究區(qū)內的碳排放經(jīng)濟效率(ECCi大于1表明該縣域單元的碳排放經(jīng)濟效率較高，小于1表明該縣域單元的碳排放經(jīng)濟效率較低)、碳吸收能力的大小及碳吸收能力的相對大小(ESCi大于1表示該縣域單元的碳吸收能力較強，對全市的碳排放具有積極的吸收作用，ESCi小于1則表示該縣域單元吸收能力較弱，對全市碳排放的吸收具有負面作用)。

三、結果與討論

(一)杭州市碳源碳匯土地利用狀況

研究結果表明，杭州市碳源面積為4097.09km2與碳匯面積為12606.45，分別占土地總面積的24.53%、75.47%。碳源用地以耕地為主，建設用地次之。其中耕地面積2941.57km2，建設用地1155.53km2，分別占土地總面積的17.61%、6.92%。碳匯用地以林地為主，水域、草地、未利用地次之，其中，林地面積11356.05km2，占土地總面積的67.97%，水域、草地和未利用地面積分別為865.35km2、379.16km2、5.89km2，占土地總面積的比例分別為5.2%、2.3%、0.35%?？傊?，杭州市的碳匯面積大于碳源，林地占土地總面積的比例最高，具有很高的碳匯能力和開發(fā)潛力。

杭州市縣域單元碳源碳匯用地空間分異明顯，杭州市東北部與西南部區(qū)域的碳源面積都大于碳匯面積。各縣域單元的建設用地面積為16.7km2-261.26km2，耕地面積為0.87km2-715.14km2，林地面積為4.21km2-3447.34km2，水域面積為0.3km2-457.93km2，草地面積為0.18km2-139.68km2，未利用地面積為0.06km2-2.71km2，分別占土地總面積的0.87%-96.1%、2.9%-51.9%、0%-84.28%、0.53%-18.14%、0%-4.15%、0%-0.44%。

(二)杭州市土地利用強度分析

杭州市土地利用強度較大，各縣域單元的土地利用強度的空間差異大，呈現(xiàn)東北高西南低的分布特征。2015年，杭州市全市的土地利用強度為2.31，各縣域單元的土地利用強度為2.08-3.95，中心城區(qū)土地利用強度最高，為3.28-3.95，周圍城區(qū)的土地利用強度次之，為2.33-2.89，西南部土地利用強度最小，為2.09-2.21。

土地利用強度及其變化的空間分布特征受到自然、社會和政策等多方面因素的影響，杭州市東北部為沿海平原，具有地形交通等方面的優(yōu)勢，社會發(fā)展條件優(yōu)越，中心城區(qū)如上城區(qū)、下城區(qū)、江干區(qū)、濱江區(qū)和拱墅區(qū)是杭州市的政治、經(jīng)濟、文化中心，勞動力和資本等生產(chǎn)要素高度集中，且這些縣域單元的面積較小，土地資源緊缺，因此開發(fā)強度高，碳源面積大于碳匯面積。中心城區(qū)周圍的余杭區(qū)、蕭山區(qū)、富陽區(qū)等受中心城區(qū)輻射，土地利用強度及碳源面積比例也比較高。杭州市西南部主要是山地河谷地貌，是主要的糧食及經(jīng)濟作物產(chǎn)區(qū)和自然保護區(qū)，碳匯林地比例很高，土地利用強度較低，碳匯面積比例較高。

(三)杭州市土地利用碳收支、碳補償和碳經(jīng)濟貢獻空間特征

1.杭州市土地利用碳收支

研究顯示，杭州市凈碳排放總量為3.91×107t，其中碳源排放量為4.19×107t，碳匯吸收量為2.76×106t，碳補償率為6.6%，碳源排放遠遠多于碳匯吸收。從碳源碳匯用地類型的組成來看，建設用地碳排放4.43×107t，耕地碳排放1.75×106t，分別占總排放量的96.21%、3.79%，建設用地碳排放遠遠多于耕地碳排放。林地碳吸收2.68×106t，占碳匯總量的96.73%，其他碳匯用地吸收較少?？傊?，杭州市碳匯吸收補償率低，碳源排放主要為建設用地，碳匯吸收主要為林地。

杭州市凈碳排放量呈現(xiàn)東北高、中心城區(qū)及西南低的空間特征，單位土地碳排放呈現(xiàn)東北高西南低，中心城區(qū)最高的空間特征，與凈碳排放量的空間格局略有不同，主要表現(xiàn)在中心城區(qū)的凈碳排放量相對較少而單位土地碳排放最高，這說明中心城區(qū)如下城區(qū)、拱墅區(qū)和江干區(qū)在其自身土地資源條件下的碳排放已經(jīng)達到飽和狀態(tài)，城市擴張和經(jīng)濟要素的集中主要在土地資源相對較多、土地開發(fā)強度相對較低和區(qū)位條件相對較好的余杭區(qū)、蕭山區(qū)、濱江區(qū)等縣域單元進行。

2.杭州市縣域空間碳補償和碳排放經(jīng)濟貢獻

杭州市全市的縣域空間碳吸收補償系數(shù)和碳生態(tài)承載系數(shù)都呈現(xiàn)西南高、東北低的空間特征。其中，杭州市縣域碳吸收補償系數(shù)在0.000018-0.73之間，碳生態(tài)承載系數(shù)在0.00027-11.12之間，說明杭州市縣域碳吸收補償系數(shù)和生態(tài)承載系數(shù)的空間差異很大。淳安縣的碳吸收補償系數(shù)和碳生態(tài)承載系數(shù)最高，原因在于淳安縣的林地、水域等碳匯用地面積大，占土地總面積的比例高，碳匯能力強，碳源能力最強的建設用地面積較小，占土地總面積的比例低，碳源能力相對不強，并且以旅游業(yè)、林業(yè)等低碳產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結構也使其碳吸收補償率和生態(tài)承載力較高。下城區(qū)的碳吸收補償系數(shù)和生態(tài)承載系數(shù)最低，原因在于下城區(qū)的土地利用強度大，碳源能力最強的建設用地占土地總面積的比例最高，林地、水域、草地等碳匯用地占土地總面積的比例很小。

杭州市縣域單元的碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)呈現(xiàn)東北中心城區(qū)和西南高，其他縣域單元較低的空間特征，中心城區(qū)的下城區(qū)、江干區(qū)、拱墅區(qū)、西湖區(qū)和西南的淳安縣的碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)大于1，其縣域單元小于1，說明下城區(qū)、江干區(qū)、拱墅區(qū)、西湖區(qū)和淳安縣的碳排放經(jīng)濟效益高，其他縣域單元的碳排放經(jīng)濟效益較低。

根據(jù)碳排放的經(jīng)濟貢獻系數(shù)和碳生態(tài)承載系數(shù)的關系，將杭州市分為4種區(qū)域。

區(qū)域類型碳排放生態(tài)承載力碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)一區(qū)﹥1﹥1二區(qū)﹥1﹤1三區(qū)﹤1﹥1四區(qū)<1﹤1

一區(qū)為淳安縣。淳安縣對全市的碳匯貢獻最大，同時碳排放的經(jīng)濟效率也較高，說明淳安縣在碳匯用地保護和低碳經(jīng)濟發(fā)展方面成效明顯。淳安縣的林地、水域和草地的面積很大，占土地總面積的比例高，具有很強的碳匯能力。淳安縣定位旅游城市，旅游業(yè)的發(fā)展依托境內良好的自然生態(tài)環(huán)境，具有一定的低碳經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢。因此，淳安縣應在保持較強碳匯能力的基礎上，繼續(xù)推動低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二區(qū)包括富陽區(qū)、桐廬縣、建德市和臨安區(qū)。這類區(qū)域雖然碳生態(tài)承載力較高，但碳排放的經(jīng)濟貢獻較低，區(qū)域內的主導產(chǎn)業(yè)具有高碳排放的特征，因此，如何推動經(jīng)濟發(fā)展低碳化，發(fā)揮碳匯資源的最大減排價值，使得碳匯資源與經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調，是這一區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展低碳化的關鍵。

三區(qū)包括下城區(qū)、江干區(qū)、拱墅區(qū)和西湖區(qū)。這類區(qū)域雖然碳生態(tài)承載力較低，但碳排放經(jīng)濟貢獻較高，區(qū)域以高新技術產(chǎn)業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)等低碳排、高產(chǎn)出的產(chǎn)業(yè)為主，如何通過自身的低碳產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢帶動周圍縣域單元經(jīng)濟發(fā)展低碳化是這一區(qū)域以后發(fā)展的目標和任務。

四區(qū)包括上城區(qū)、蕭山區(qū)、濱江區(qū)和余杭區(qū)。這類區(qū)域碳排放的經(jīng)濟效益和碳生態(tài)承載力均較低，蕭山區(qū)、余杭區(qū)等是杭州市的主要工業(yè)區(qū)，建設用地面積大，占土地總面積比例大，土地利用強度大，因此既要保護碳匯資源，也要積極進行技術革新，推動產(chǎn)業(yè)結構升級，吸引高新技術產(chǎn)業(yè)入駐，發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等，促進經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展。

四、結論

杭州市碳匯面積大于碳源面積，碳匯面積占土地總面積的75.47%，其中林地面積最大，占土地總面積的67.97%，碳源面積占總面積的24.53%，其中耕地面積最大，占土地總面積的17.61%，建設用地次之。杭州市碳源碳匯用地空間分異明顯，西南山地碳匯用地比例高，東北平原碳源用地比例高。杭州市土地利用強度較大，區(qū)域差異明顯，表現(xiàn)為東北土地利用強度大，西南土地利用強度小。

杭州市碳排放量大，碳吸收補償率低，碳源用地以建設用地為主，碳匯用地以林地為主。各縣域單元碳排放呈現(xiàn)東北高、西南低的空間特征。杭州市的碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)呈現(xiàn)東北中心城區(qū)和西南高，其他縣域單元較低的空間特征。根據(jù)碳經(jīng)濟補償系數(shù)和碳生態(tài)承載力將杭州市分為四類區(qū)域，并提出不同的低碳發(fā)展建議。