基于土地利用的江西省碳排放時(shí)空特征及脫鉤關(guān)系研究

鄭思遠(yuǎn)

(上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200335)

碳排放是全球氣溫升高的重要原因，我國(guó)政府主動(dòng)承擔(dān)應(yīng)對(duì)氣候變化的國(guó)際責(zé)任，承諾2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，我國(guó)面臨巨大的碳減排壓力。研究顯示，我國(guó)1950—2005年土地利用變化累計(jì)碳排放占全國(guó)人為碳源排放量的30%[1]。土地利用變化引起碳排碳匯格局變化，影響陸地碳循環(huán)，因此土地利用管理的碳減排研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。苑韶峰等[2]探討了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶土地利用碳排放的空間異質(zhì)性，以推動(dòng)低碳土地利用調(diào)控；楊國(guó)清等[3]研究了廣東省不同土地利用下的碳排放時(shí)空差異，為區(qū)域差異化碳減排政策制定提供基礎(chǔ)。

土地利用碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系也是研究關(guān)注的熱點(diǎn)，以優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推進(jìn)低碳綠色發(fā)展。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)提出的脫鉤理論，指以較低的資源消耗帶來(lái)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[4]，在土地利用碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系研究方面廣泛應(yīng)用。Tapio提出了脫鉤彈性的理論，定義了“脫鉤”、“連接”和“負(fù)脫鉤”關(guān)系[5]。郭子龍[6]研究發(fā)現(xiàn)2002—2012年鄭州市土地利用碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)弱脫鉤關(guān)系，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率仍是今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方向。胡登峰等[7]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶碳排放與經(jīng)濟(jì)規(guī)模為弱脫鉤關(guān)系，與技術(shù)水平為弱負(fù)脫鉤關(guān)系，并提出相應(yīng)碳減排措施。

江西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展在全國(guó)來(lái)說(shuō)處于相對(duì)欠發(fā)達(dá)階段，提升經(jīng)濟(jì)水平是今后發(fā)展的重要目標(biāo)，而工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)必將帶來(lái)土地利用格局的持續(xù)變化，引起碳排放的不斷增加。同時(shí)江西省也是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，具有十分重要的生態(tài)功能區(qū)位，因此如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放的關(guān)系，推動(dòng)低碳綠色發(fā)展具有重要研究意義。本文基于2005—2018年土地利用數(shù)據(jù)和能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，采用碳排放系數(shù)法分析江西省土地利用碳排放時(shí)空特征，引入Tapio脫鉤模型對(duì)碳排放及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤關(guān)系進(jìn)行分析，為低碳土地利用模式和碳減排政策提供建議。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

江西省位于長(zhǎng)江中下游南岸，是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分。全省共11個(gè)地級(jí)市，陸域總面積16.69萬(wàn)km2，地勢(shì)整體由南向北傾斜，地形復(fù)雜，全省東、西、南三面山地環(huán)繞，中部丘陵分布，北部以平原為主，全省地形以山地丘陵為主，山地丘陵區(qū)占全省國(guó)土面積的78%，用地以林地和耕地為主。2018年江西省生產(chǎn)總值21984.8億元，總?cè)丝诔?647萬(wàn)。

1.2 研究方法

1.2.1 碳排放計(jì)算方法

碳排放量為碳源與碳匯的差值，以建設(shè)用地和耕地為碳源，林地、草地、水域和未利用地為碳匯。耕地、林地、草地、水域和未利用地的碳排放(吸收)量采用直接碳排放系數(shù)法進(jìn)行估算[8-10]。

Ci=∑Ai×αi

(1)

式中，Ci為i種土地利用類型的碳排放(吸收)量；Ai為第i種土地利用類型(耕地、林地、草地、水域、未利用地)面積；αi為第i種土地利用類型的碳排放(吸收)系數(shù)。

表1 土地利用碳排放系數(shù)

建設(shè)用地承載了大量人類能源消耗的活動(dòng)，其碳排放量采用間接估算法，主要計(jì)算在建設(shè)用地進(jìn)行的生產(chǎn)生活活動(dòng)所產(chǎn)生的碳排放量[11]。

Cb=∑mi×ni×φi

(2)

式中，Cb為建設(shè)用地碳排放量；mi為能源i的消費(fèi)量；ni為能源i的標(biāo)準(zhǔn)煤換算系數(shù)；φi為能源i的碳排放系數(shù)?；茉凑蹣?biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)主要參考《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南。

表2 能源碳排放計(jì)算參數(shù)

1.2.2 脫鉤關(guān)系分析方法

脫鉤是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間關(guān)系不斷弱化直至消失的理想化過(guò)程，期望在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)降低碳排放量[4]。Tapio提出了脫鉤彈性理論，適用于分析碳排放變化對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的敏感程度，具體計(jì)算方法如下[6]：

(3)

式中，D為脫鉤彈性；ΔC和ΔGDP分別為碳排放和國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值在末期相對(duì)于初期的變化量；Ct1為初期碳排放量；GDPt1為初期國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值。脫鉤彈性劃分為脫鉤、負(fù)脫鉤和連結(jié)3大類，又可細(xì)分為8種類型，分別為弱脫鉤、強(qiáng)脫鉤、衰退型脫鉤、弱負(fù)脫鉤、強(qiáng)負(fù)脫鉤、擴(kuò)張型負(fù)脫鉤、增長(zhǎng)連結(jié)和衰退連結(jié)。

表3 脫鉤彈性與脫鉤狀態(tài)

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究采用的數(shù)據(jù)主要包括2005年、2010年、2015年和2018年江西省土地利用類型圖(1km×1km)，來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)，對(duì)江西省土地利用類型重新分類，分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域和未利用地6大類。能源消耗數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2005年、2010年、2015年和2018年江西省統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳排放時(shí)間變化

2005—2018年江西省土地利用凈碳排放量呈不斷上升趨勢(shì)，從2451.94萬(wàn)t增長(zhǎng)到4850.67萬(wàn)t，增幅達(dá)97.83%。2005—2010年凈碳排放量增長(zhǎng)較快，增幅為64.82%，這期間江西省城鎮(zhèn)化水平大幅度提高，建設(shè)用地面積不斷增加，漲幅約5.17%，同時(shí)能源消費(fèi)量大幅攀升，碳排放總量增長(zhǎng)迅猛。2010—2018年凈碳排放量增長(zhǎng)趨緩，增幅為20.03%，城鎮(zhèn)化水平持續(xù)推進(jìn)，林地與耕地不斷轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地，但隨著南昌、景德鎮(zhèn)、贛州、吉安、撫州等一、二、三批低碳試點(diǎn)城市的建設(shè)推進(jìn)，江西省注重能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)能減排工作取得一定成效。

從土地利用結(jié)構(gòu)分析，建設(shè)用地是主要的碳源，碳排放貢獻(xiàn)率從2005年的92.85%增長(zhǎng)到2018年的96.04%；耕地是另一碳源，但占土地利用總面積比例相對(duì)較低，且耕地面積隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)而減少，耕地的碳排放貢獻(xiàn)率從2005年的7.15%減少到2018年的4.96%。林地是主要的碳匯，2005—2018年碳匯貢獻(xiàn)率均在97%以上，但林地的碳吸收量無(wú)法顯著平衡建設(shè)用地的碳排放量。

表4 2005—2018年江西省土地利用碳排放(吸收)

2.2 碳排放空間格局

根據(jù)2005—2018年江西省各市的碳排放情況，分析江西省碳排放的空間差異。江西省碳排放量和碳排放強(qiáng)度總體呈現(xiàn)西北高東南低的空間分布特征。九江的凈碳排放量高，且呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)；萍鄉(xiāng)和新余的凈碳排放量較高，呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)；南昌市、宜春市、景德鎮(zhèn)市的凈碳排放量處于中等水平，增長(zhǎng)趨勢(shì)較緩；吉安市、上饒市、鷹潭市的凈碳排放量較低，相對(duì)較為穩(wěn)定；撫州和贛州的凈碳排放量最低，贛州2005年、撫州2005—2015年的碳匯量大于碳排放量，13a間凈碳排放量有所增加。

從碳排放強(qiáng)度看，萍鄉(xiāng)和新余最高，但呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)；九江、宜春、景德鎮(zhèn)較高，也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；鷹潭處于中等水平，呈現(xiàn)下降并趨緩態(tài)勢(shì)；南昌、上饒、吉安較低，且逐年下降；撫州和贛州最低，但碳排放強(qiáng)度相對(duì)有所增加。全省來(lái)看，江西省碳排放強(qiáng)度不斷下降，由2005年的0.60t/萬(wàn)元下降到2018年的0.22t/萬(wàn)元。

由此可見，2005—2018年，隨著城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進(jìn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，江西全省及各地市的凈碳排放量不斷上升，但隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、低碳試點(diǎn)城市的建設(shè)及第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，全省和大部分市的碳排放強(qiáng)度不斷下降。新余市、萍鄉(xiāng)市、九江市為傳統(tǒng)工業(yè)城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展依賴石油化工、煤炭和有色冶金等高耗能產(chǎn)業(yè)，碳排放量和碳排放強(qiáng)度均較高，在今后的發(fā)展中要更加注重節(jié)能減排。

圖1 2005—2018年江西省碳排放情況空間特征

2.3 脫鉤關(guān)系分析

2005—2018年江西省各階段碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)均呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，碳排放量也在增長(zhǎng)，但碳排放量的增長(zhǎng)小于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。2005—2010年，脫鉤彈性系數(shù)為0.49，江西省建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，且部分高耗能企業(yè)上位，碳排放量和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)均較快，明顯高于2010—2015年和2015—2018年的脫鉤彈性系數(shù)。2010—2018年脫鉤彈性系數(shù)的下降得益于江西省關(guān)停部分高消耗高污染企業(yè)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和升級(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，江西省低碳試點(diǎn)城市建設(shè)和節(jié)能減排工作取得相應(yīng)成效。

表5 2005—2018年江西省碳排放和國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值脫鉤情況

提升經(jīng)濟(jì)水平是江西省今后較長(zhǎng)期發(fā)展的主要目標(biāo)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)要控制好碳排放量的增長(zhǎng)，繼續(xù)降低碳排放強(qiáng)度，使得碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展向強(qiáng)脫鉤關(guān)系轉(zhuǎn)變。要優(yōu)化土地利用布局，建設(shè)用地是主要的碳源，承載了大部分的能源消耗和工業(yè)生產(chǎn)，林地、水域等是主要的碳匯，土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整能有效促進(jìn)碳減排。控制建設(shè)用地的規(guī)模，科學(xué)合理制定并貫徹土地利用規(guī)劃，合理調(diào)整各行業(yè)的用地布局，同時(shí)通過(guò)加強(qiáng)植樹造林等措施保護(hù)林地、水域等生態(tài)用地，積極發(fā)揮其碳吸收的作用。

當(dāng)前階段建設(shè)用地的碳排量往往遠(yuǎn)大于林地的碳匯量，因此控制建設(shè)用地的碳排量仍是重點(diǎn)。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率是江西省今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方向。通過(guò)實(shí)施產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，升級(jí)產(chǎn)業(yè)技術(shù)，以改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率。尤其要推動(dòng)新余、九江和萍鄉(xiāng)等傳統(tǒng)工業(yè)城市低碳化轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快新興產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展，大力發(fā)展清潔能源與技術(shù)，減少高碳能源的使用，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，提高能源利用效率，以實(shí)現(xiàn)全省低碳綠色協(xié)同發(fā)展。

3 結(jié)論與建議

本研究對(duì)2005—2018年江西省土地利用碳排放時(shí)空特征及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤關(guān)系進(jìn)行分析。江西省土地利用碳排放量呈現(xiàn)前期快速增長(zhǎng)，后期緩速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，由2005年的2451.94萬(wàn)t增長(zhǎng)到2018年的4850.67萬(wàn)t，建設(shè)用地是主要碳源，林地是主要的碳匯。碳排放量和碳排放強(qiáng)度總體呈現(xiàn)西北高東南低的空間分布特征，碳排放強(qiáng)度整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。江西省碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)，建議合理調(diào)控建設(shè)用地和生態(tài)用地，優(yōu)化土地利用布局，并重點(diǎn)通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率來(lái)控制建設(shè)用地的碳排放量，尤其推動(dòng)新余、九江和萍鄉(xiāng)等高碳排的傳統(tǒng)工業(yè)城市低碳化轉(zhuǎn)型升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)全省綠色協(xié)同發(fā)展。