碳中和背景下土地利用變化的碳排放效應(yīng)分析
——以慈利縣為例

姚偉 趙晨迪 雷志剛

(湖南省第三測繪院 湖南長沙 410007)

“碳達(dá)峰、碳中和”是我國生態(tài)文明建設(shè)的重要目標(biāo)，被納入整體布局進(jìn)行戰(zhàn)略性的研究部署。深入分析碳排放與土地利用變化的內(nèi)在聯(lián)系，為提出有效的節(jié)能減排措施和制定區(qū)域差別化的碳排放政策以及建設(shè)低碳城市具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義[1]。慈利縣位于湖南省西北部，是國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)。近年來，慈利縣經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，隨著蔣家坪新區(qū)和各旅游景點(diǎn)相繼建設(shè)，土地利用類型變化較大，碳排放的速度明顯增快。因此，本文采用土地利用碳排放風(fēng)險指數(shù)和碳足跡壓力指數(shù)等方法研究國土空間用地布局與碳排放量之間的關(guān)系，從而研究慈利縣碳排放量的時空差異與排放效應(yīng)分析，以期在國土空間規(guī)劃編制中為慈利縣國土空間用地布局優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提出相關(guān)建議。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為了便于更直觀地分析不同土地用途與碳排放量之間的關(guān)系，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2017），將土地用途分為即耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種土地用途[2]。相關(guān)數(shù)據(jù)通過收集慈利縣2014年、2016年、2018年和2020年這4個年份的土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。相關(guān)年度的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自張家界市和慈利縣統(tǒng)計年鑒及國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計公報和IPCC報告以及相關(guān)文獻(xiàn)。

1.2 碳排放量計算

通過查閱相關(guān)權(quán)威文獻(xiàn)關(guān)于各類用地碳排放的研究數(shù)據(jù)，結(jié)合慈利縣實(shí)際情況，確定不同土地利用類型的碳排放系數(shù)，具體如表1所示。

表1 各土地利用類型碳排放系數(shù) （單位：t/hm2）

1.3 碳足跡壓力指數(shù)和土地利用產(chǎn)生的碳排放風(fēng)險

本文通過碳足跡壓力指數(shù)來間接反映人類社會和經(jīng)濟(jì)活動對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響，其表示土地利用碳源與碳匯之比[3]，為了對土地利用產(chǎn)生的碳排放風(fēng)險有更加清晰的認(rèn)識，本文利用土地利用碳排放風(fēng)險指數(shù)對其進(jìn)行測算[4-5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 土地利用變化分析

根據(jù)土地利用變化重要性指數(shù)和土地利用變化面積比重計算結(jié)果，除去草地和未利用地的特殊因素，如表2所示，建設(shè)用地增幅達(dá)到13.5%，土地利用變化面積比重為0.01，土地利用變化重要性指數(shù)為0.06；耕地變化幅度達(dá)到17.03%，土地利用變化面積比重為0.03，土地利用變化重要性指數(shù)為0.09；水域增幅達(dá)到7.83%，土地利用變化重要性指數(shù)為0.04，水域面積增加主要是由于退耕還湖，還有生態(tài)保護(hù)紅線的設(shè)立，大大增加了水域的面積。綜上所述，隨著慈利縣社會經(jīng)濟(jì)的快速增長，新城區(qū)的不斷建設(shè)，張家界旅游東線的不斷發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，土地利用結(jié)構(gòu)變化較大，土地利用的非農(nóng)化較為明顯。

表2 慈利縣2014—2020年土地利用變化表

2.2 土地利用變化碳排放效應(yīng)研究

2.2.1 土地利用變化碳排放效應(yīng)時間變化

將文中涉及的各個用地類型的面積和相應(yīng)的各類用地的碳排放系數(shù)相乘，可以得到慈利縣各類用地的碳排放量。由此可計算出不同時期、不同土地利用類型的碳排放量及其變化情況，結(jié)果如表3所示。

表3 慈利縣各類用地類型碳排放量匯總表

由表3可知，2014年、2016年、2018年和2020年總碳排放量分別為-122 498 t、-115 962 t、-125 201 t 和-130 501 t。慈利縣總碳排放量在研究期內(nèi)為負(fù)數(shù)，碳吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳排放量。

耕地和建設(shè)用地是主要的碳源。其中，耕地碳排放量分別為2014 年、2016 年、2018 年和2020 年分別為31 461.43 t、31 468.29 t、26 850.79 t 和26 104.81t，而建設(shè)用地碳排放量分別為2014年、2016年、2018年和2020年分別為10 677.27 t、10 756.43 t、11 045.98 t和12 118.35 t。

林地、草地、水域和未利用地是碳匯[6]。其中，林地的碳吸收總量2014年、2016年、2018年和2020年分別為163 773 t、157 323 t、162 232 t、167 746 t，因此林地是最主要的碳匯。

由圖1 可以看出，碳足跡壓力指數(shù)整體上呈先上升后下降的趨勢，這表明碳足跡壓力指數(shù)的趨勢跟耕地碳排放量的趨勢具有一致性，耕地數(shù)量的減少引起人為活動量的減少，從而引起碳足跡壓力指數(shù)的減少。因此，退耕還湖、退耕還林、退耕還草和慈利縣“旅游旺縣”發(fā)展戰(zhàn)略等政策對減少碳排放具有重要作用。碳排放風(fēng)險指數(shù)呈先下降后上升的趨勢，這表明建設(shè)用地的碳排放量的增加會引起碳排放風(fēng)險指數(shù)的增加，因此慈利縣的節(jié)能減排、綠色發(fā)展政策對減少碳排放量有一定的效果，但碳排放的風(fēng)險程度仍舊比較高。這主要是由于蔣家坪新城區(qū)的建立、城鎮(zhèn)化的不斷進(jìn)展及工業(yè)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速推進(jìn)，導(dǎo)致建設(shè)用地能源消費(fèi)碳排放量持續(xù)增加，且區(qū)域發(fā)展布局不均衡引起地域間的碳排放量不均衡。

圖1 慈利縣碳足跡壓力指數(shù)和碳排放風(fēng)險指數(shù)圖

2.2.2 土地利用變化碳排放效應(yīng)空間變化

慈利縣中心城區(qū)位于整個縣的中東部，高碳排放主要集中在慈利縣中東部地區(qū)（見圖2）。中心城區(qū)零陽鎮(zhèn)和蔣家坪新區(qū)主要以盆地為主，近年來建設(shè)用地擴(kuò)展迅速，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，是最主要的碳源。低碳排放主要集中在北部和南部地區(qū)，因?yàn)檫@兩個部分地理?xiàng)l件差，交通不便，經(jīng)濟(jì)條件不發(fā)達(dá)，同時森林覆蓋率高，碳吸收能力強(qiáng)，整體碳排放量就少。中部和西部地區(qū)的碳排放量相對較大，較2014年增長較快，主要集中在江埡鎮(zhèn)、三官寺土家族鄉(xiāng)、陽和土家族鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

圖2 慈利縣2014年和2020年碳排放量密度分布圖

3 結(jié)論與討論

3.1 主要結(jié)論

（1）慈利縣總碳排放量在研究期內(nèi)為負(fù)數(shù)，其碳吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳排放量，在“碳中和、碳達(dá)峰”中一直發(fā)揮著積極作用。2014—2020年慈利縣不同土地利用類型面積變化明顯，耕地和未利用地土地面積總體上表現(xiàn)出下降趨勢，下降幅度分別為17.03%和53.70%；林地、草地、水域和建設(shè)用地面積總體上表現(xiàn)出上升的趨勢，上升幅度分別為2.43%、174.75%、7.83%、13.50%，草地面積上升幅度最大，建設(shè)用地次之。草地增加最為明顯，是由于影像分辨率差異導(dǎo)致面積明顯增加；建設(shè)用地的擴(kuò)張是耕地、未利用地面積減少的其他原因。

（2）慈利縣土地利用碳排放風(fēng)險指數(shù)表現(xiàn)出先增后降的變化趨勢，建設(shè)用地碳排放量的增加是由于建設(shè)用地面積增加所致，因此減少建設(shè)用地的比例有利于低碳發(fā)展。說明慈利縣實(shí)行綠色低碳發(fā)展取得了一定的成效，但是碳排放風(fēng)險程度仍然較高，急需進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，構(gòu)建低碳土地利用模式，提高土地生態(tài)系統(tǒng)的固碳減排能力。

（3）從2014—2020年慈利縣整體碳足跡壓力指數(shù)呈先上升后下降的趨勢，碳足跡壓力指數(shù)的趨勢跟耕地碳排放量的趨勢具有一致性，耕地數(shù)量的減少引起人為活動量的減少，從而引起碳足跡壓力指數(shù)的減少。碳排放主要集中在慈利縣中東部地區(qū)，中心城區(qū)零陽鎮(zhèn)和蔣家坪新區(qū)是最主要的碳源；低碳排放主要集中在北部和南部地區(qū)，由于森林覆蓋率高，碳吸收能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)條件不發(fā)達(dá)，整體碳排放量就少；中部和西部地區(qū)的碳排放量相對較大，主要集中在江埡鎮(zhèn)、三官寺土家族鄉(xiāng)、陽和土家族鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。這是由于慈利縣旅游業(yè)的快速發(fā)展，建設(shè)用地的相應(yīng)增加，導(dǎo)致慈利碳排放總量的增加。

3.2 對策及建議

3.2.1 優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、減少碳排放風(fēng)險

慈利縣土地利用類型中，耕地、建設(shè)用地是主要的碳源，林地是主要的碳匯，但建設(shè)用地碳排放量逐年增加。在本輪國土空間規(guī)劃編制過程中，嚴(yán)格執(zhí)行“三區(qū)三線”的基礎(chǔ)上，嚴(yán)控新增建設(shè)用地總量，盤活現(xiàn)有庫存建設(shè)用地，防止因建設(shè)用地擴(kuò)張侵占耕地、林地、草地等。減緩建設(shè)用地的擴(kuò)張速度和增加碳匯等措施來降低慈利縣的碳排放量，有利于“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 加強(qiáng)耕地耕作管理，提高農(nóng)業(yè)技術(shù)

降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量，主要是依靠不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、農(nóng)田耕作方式和有效的管理措施來提高土壤的碳儲存能力，達(dá)到固碳減排，實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)的目標(biāo)，對實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰” 的目標(biāo)具有重要意義。

3.2.3 進(jìn)一步細(xì)分研究碳排放與土地利用的關(guān)系

下一步將結(jié)合國土調(diào)查、空間規(guī)劃、及用地用海分類指南中的分類進(jìn)一步細(xì)化研究碳排放與各地類之間的關(guān)系，比如說建設(shè)用地細(xì)分到農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)用地、居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、商貿(mào)服務(wù)業(yè)用地、工礦用地、倉儲用地、交通運(yùn)輸用地、綠地與開放空間用地和特殊用地。