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，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。結果表明，建設用地和耕地為碳排放的主要來源，建設用地利用碳排放每年可達1.15×108t，占到總碳排量的97%以上，耕地每年碳排量可達2.71×106t，而建設用地碳排放量中91%以上來源于工礦企業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2.53×107t。同時對2010年和2020年不同土地利用類型的碳排放進行了預測，結果表明，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還十分嚴峻。并根據研究結果，論文結尾從節能減排角度提出了相關建議。

關鍵詞：土地利用方式；碳排放（吸收）；節能減排

隨著工業文明的大跨步發展，人類對自然資源的開發和利用極具猛增：大片森林和濕地的破壞、化石燃料無節制開發和利用、土地利用方式的改變等，造成大氣中CO2濃度持續增高，并可能是氣候變暖的直接原因。據統計，全球CO2濃度已比工業革命前增加了約25%，并以每年約0.5%的速度持續上升。而中國作為世界上最大的發展中國家，對自然資源的需求量巨大，據統計，截止2005年，中國能源活動產生的碳排放量為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平衡的影響，僅次于能源消耗，是造成全球碳排放量持續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注和深入研究，但相關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域分析，尤其是區域碳排放主要來源——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域分析提供參考。

1 研究區域概況

河北省地處華北、渤海之濱，位于東經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區和工業園區。全省地勢由西北向東南傾斜，西北部為山區、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%，總人口約7240萬，人口密度較大。全省轄11個地級市，工業化、城市化水平較高，又毗鄰北京和天津，人類活動對土地生態系統的影響較大，從而土地利用的變化對碳排放的影響較為顯著，因此，分析該區域土地利用變化的碳排放效應具有一定的典型性意義。

2 研究方法和研究數據來源

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。受相關數據的限制，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），建設用地中居民生活能源消耗碳排放，建設用地中工礦交通水利等能源消耗碳排放。各類型碳排放（匯）系數主要依據已有研究所得經驗數據：其中耕地利用碳排放系數考慮農業生產碳排放系數和本身對碳排放的吸收系數，進行差值，得出碳凈排放系數；而建業用地排放系數考慮了生產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[5-8]。

碳排放估算公式： （1）

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

各類土地利用方式碳排放經驗系數，見表1。

2.2 研究數據來源

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

3 結果分析

根據已有1990-2005年土地利用現狀數據以及相對應的能源消耗數據，基于各指標的經驗系數，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轉非、由林轉工步伐加快，加之工業化、城市化進程的加快，生產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用地總碳排放量份額達到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政策的加快實施，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），但由于建設用地碳排放強度明顯增大，導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，建設用地面積逐年增加，相對于耕地面積逐年減少，建設用地面積僅有耕地面積的22.2%～26.9% ，但由于建設用地使用對象和特點，其對碳排放影響遠遠超過耕地，在所有土地利用方式中與碳排放相關系數最大，達到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度來看：建設用地的碳排放強度最大，每增加1 km2 建設用地，會增加6.30t碳排量；林地碳吸收強度接近于建設用地碳排放強度，每增加1 km2的林地，可吸收5.77t的排放碳，相當于92%左右的建設用地碳排放，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用地的6.10%，而耕地的邊際變化僅為建設用地的1.29%，可見建設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，林地面積的增加遠遠不能抵消建設用地增加帶來的碳排放量的增加。

3.2 河北省2010年和2020年碳排放預測

根據河北省土地利用總體規劃（2006—2020）：耕地得到有效保護，農業綜合生產能力不斷提高；土地利用結構更趨合理，布局不斷優化；節約集約用地水平不斷提高，科學發展用地得到保障；土地生態環境逐步改善，京津冀生態屏障基本建立。依據各類土地利用碳源（匯）邊際變化和個土地利用方式碳排放（吸收）經驗系數，對河北省2010年和2020年碳排放總量進行預測，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%；根據總體規劃，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定的級別，所以碳排放（吸收）量沒有太大變化。

4 結論與討論

4.1 結論

（1）根據以上分析結果表明，在所有土地利用方式中，建設用地和耕地是主要碳源，以2005年為據，河北省建設用地利用所產生的碳排放每年可達1.15×108 t，占到總碳排量的97%以上，耕地每年碳排量可達2.71×106 t，而建設用地碳排放量中91%以上來源于工礦企業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2.53×107t，所以擴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，建設用地與碳排放量的相關系數最高，而根據1990～2005年歷年碳排放量計算可得，每增加1km2的建設用地，將會產生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用地面積極不平衡，需要采取嚴格措施，保證生態平衡。

（3）通過對2010年和2020年土地利用碳排放的預測，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，所以要繼續做好節能減排工作，調整土地利用結構的平衡。

4.2 調整土地利用方式降低碳排量的建議

21世紀是經濟社會發展的重要戰略機遇期，也是資源環境約束加劇的矛盾凸顯期，土地利用結構不合理，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構。

（1）在嚴格保護耕地的基礎上，節約集約用地，統籌各類用地。穩定耕地數量，不斷提高耕地質量和農業綜合生產能力；轉變土地利用方式，推進土地節約集約利用，加強建設用地空間管制，促進城鄉用地統籌，不斷提高土地利用效率與效益。

（2） 加強土地生態環境保護與建設。合理進行植樹造林活動，統籌安排生產、生活和生態用地，加強各類自然保護區、森林公園、濕地保護與建設，促進生態環境不斷改善。

（3）嚴格控制建設用地規模，促進建設用地節約集約利用。嚴格執行國家和省各類建設項目投資強度、容積率、建筑密度、人均用地、生產用地比重、綠化率等控制指標，挖掘已有建設用地潛能，尤其是工礦企業用地，推進建設用地集約利用。

（4）提高能源利用率，調整能源結構。不斷科技創新，提高能源利用率，實現減排。同時，加快能源結構調整，大力發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，主要從研究方向為土地資源管理。