武漢市土地利用結構與能源消費碳排放的關聯測度分析

曾好　董利民

摘要：本文基于武漢市1998～2011年的土地變更數據及能源消耗數據，運用灰色關聯度模型及Pearson相關分析法分別測度土地結構與能源消費碳排放總量、能源消費碳排放強度、人均能源消費碳排放量的關聯度及相關系數。結果表明，土地利用結構與能源消費碳排放總量、能源消費碳排放強度和人均能源碳排放量三者關聯度最高的分別是交通用地（0.884）、耕地（0.735） 和園地（0.894），對應的Pearson相關系數分別為0.923、0.777 和0.915。關聯度及相關系數都處于很高的水平，因此，合理組織土地利用對武漢市實現節能減排具有重要意義。

關鍵詞：碳排放；土地利用結構；關聯度；Pearson相關分析

中圖分類號：F301.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）07-0097-06

AbstractBased on the data of land change and energy consumption in Wuhan City during 1998～2011， the correlation degree and coefficients of land use structure with total carbon emission quantity， carbon emission intensity and per capita carbon emission of energy consumption were analyzed respectively with grey relational degree model and Pearson correlation analysis. The results showed that traffic land （0.884）， farmland （0.735） and garden plot （0.894） had the highest correlation degree with carbon emission quantity， carbon emission intensity and per capita carbon emission of energy consumption respectively with the Pearson correlation coefficients as 0.923， 0.777 and 0.915 respectively. In conclusion， relational utilization of land had important significance to realizing energy conservation and emission reduction in Wuhan City.

Key wordsCarbon emission； Land use structure； Correlation degree； Pearson correlation analysis

近幾十年來，全球變暖的問題已經成為國際性的公共議題，多國政府積極致力于碳減排這一熱點問題的研究。最早的低碳問題研究可以追溯至1992年的《聯合國氣候變化框架公約》以及1997年的《京都議定書》，隨后“低碳經濟”這一概念由英國在2003年的能源白皮書《我們的能源未來：創造低碳經濟》中正式提出。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在評估報告中指出，自1850年以來，全球有1/3的溫室氣體是由土地利用變化導致的；更有研究表明，土地利用/覆被變化成了僅次于化石燃料燃燒的第二大引起溫室氣體增加的因素。土地對碳排放的影響分為直接影響和間接影響，直接影響是指土地利用結構變化或者經營管理變化所引起的碳排放的變化，間接影響是指土地承載的全部人類活動所引起的碳排放。因此，通過對土地利用結構變化的分析以及對土地資源配置的優化，可以在一定程度上控制能源消耗碳排放，從而走上一條低污染、低排放、低能耗和高效能、高效率、高效益的土地可持續利用之路，最終通向經濟效益、生態效益、社會效益協調統一的 “環境友好型”和“資源節約型”社會[1]。

目前國內外許多學者都對碳減排問題進行了研究，但主要偏向于低碳與經濟增長及城市發展關系的研究，如Foxon[2]在國家經濟發展轉變為可持續發展的低碳模式基礎上提出了“共同進化框架”。在土地利用碳排放方面，趙榮欽[3]和趙先超[4]等進行了土地碳排放效應的分析以及基于低碳背景下土地結構的優化研究；黎孔清[5]和張中秋[6]等建立了基于低碳條件下的土地集約利用評價指標體系并進行了土地集約利用評價；藍家程等[7]采用碳排放模型、碳足跡模型等對碳排放量和碳足跡進行核算并進行了分析；張常新[8]和瞿理銅[9]等著重于土地利用模式策略的探討及優化；董祚繼[10]和張姍姍[11]等從土地利用規劃角度提出如何發展低碳經濟，實現碳減排與土地利用規劃的一體化；游和遠等[12]分析了土地利用結構和能源碳消耗的關系。但以往研究多采用單低碳指標即碳排放總量進行分析。本文在前人研究的基礎上，以中部最大城市——武漢為例，采用多低碳指標分析及灰色關聯分析等方法，對武漢市的土地利用結構與能源消費碳排放總量、能源消費碳排放強度（即單位GDP碳排放量）和人均能源消費碳排放量的關系分別進行測度，解釋區域內一定時間范圍內兩者的關聯差異，并從多角度分析其變化特征。依據分析結果對土地利用方式提出建議，為低碳條件下武漢市的經濟社會可持續發展及生態文明建設提供參考。

1研究區域概況及分析方法

1.1區域概況

武漢市位于長江中下游地區，地處東經113°41′～115°05′，北緯29°58′～31°22′，是湖北省的政治、文化、經濟中心，中國中部最大城市及國家區域中心城市，是中部六省唯一的副省級城市。武漢歷來是中國內陸最大的水陸空交通樞紐，同時也是中國重要的教育科研重地。2012年，武漢市實現GDP總值8 003.82億元，按可比價格計算，比上年增長11.4%。其中，第一產業增加值301.21億元，增長4.5%；第二產業增加值3 869.56億元，增長13.2%；第三產業增加值3 833.05億元，增長10.0%。在新一輪的城市總體規劃中，武漢市將著重于在生態建設和可持續發展方面做出創新，并在未來的城市空間土地布局中更注重低碳環保的因素。

1.2數據獲取來源

研究采用的能源消耗數據來自1999～2012版《武漢市統計年鑒》，由于能源的消費主要來自工業部門，所以選取武漢市規模以上工業能源消費量的數據作為能源消耗指標。根據數據的可得性和武漢市能源消費的實際情況，選取了具有代表性的煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油、液化石油氣、煉廠干氣、焦爐煤氣十種能源進行碳排放量的計算。1998～2011年土地利用變更數據采用《武漢市國土規劃年鑒》中的數據并整理武漢市土地信息中心、武漢國土資源網的數據而得。

1.3能源消費碳排放量的核算

IPCC 2006年提供了計算國家溫室氣體排放清單指南，但由于各個國家、地區的能源統計口徑不同，所以在具體估算每個省市的碳排放總量時，需要在IPCC提供的碳排放核算公式基礎上做一些適當修正[13]。

3結論與建議

本研究結果表明，武漢市1998～2011年的能源消費碳排放量與人均能源消費碳排放量隨著近年來經濟的迅速發展及工業化和城市化進程的加快都表現出了迅猛的增勢，能源消費碳排放強度由于生產總值增加速度大于碳排放量增加速度而逐漸減少。本文利用關聯度模型測度土地結構分別與能源消費碳排放總量、能源消費碳排放強度、人均能源消費碳排放量的關聯度，得到關聯度排序首位的分別是交通用地、耕地、園地。說明土地利用結構與碳排放有著密切的聯系，其中，居民點及工礦用地等建設用地承載了大部分的基礎設施及房地產建設，這一過程中必然伴隨著高能耗、高碳排放，進而增大了建設用地的利用對碳排放的貢獻率；園地和林地發揮著最重要的碳匯功能，大量吸收碳排放并伴隨著氧氣的制造，雖然面積有所增加，但也抵不過建設用地的迅速擴展，難以對快速增加的碳排放量起到抑制作用；耕地及未利用地都在一定程度上具有碳匯能力，然而近年來卻逐漸流向建設用地，抑制了其碳匯能力的發揮。

武漢市正處于城市迅速發展時期，同時也是轉變經濟發展方式、實現“兩型社會”的跨越式發展時期，因此調整土地利用結構布局，優化土地資源配置，使土地利用過程中的能源效率提高，實現低碳經濟發展模式就至關重要。針對以上問題，可以嘗試從以下幾方面著手構建低碳排放的土地利用體系：

（1）調整土地利用結構。嚴格控制建設用地規模，嚴禁無節制地以犧牲林地、園地、草地為代價擴張建設用地，建立高效、智能的城市交通系統。同時堅守耕地紅線，加強植樹造林力度，增加公共綠地面積及森林覆蓋率以提高城市的生態功能，增加碳匯。合理開發未利用地、充分利用空閑地，鼓勵人工濕地建設[14]。武漢市是一個水資源極其豐富的城市，具有諸多河流、湖泊，要加大對水域環境的保護，嚴禁填湖造田等。

（2）轉變土地利用方式。對農用地加大技術投入，通過減少農藥的使用、循環利用農業廢棄物、提高復種指數、節約農業投入等提高農用地的利用效率，減少其能源消耗，大力發展低碳農業、循環農業。通過對建設用地的合理布局、挖掘建設用地內部潛力達到建設用地的集約化利用；在建設用地的利用過程中，大力發展節能減排技術，開發新型能源代替傳統能源，打造以低碳清潔環保為特色的工業園區，對占地少、能耗低、效益高的高新技術產業等給予政策上的優惠及資金上的扶持。

（3）合理征收碳稅。對能源消耗大、碳排放量高、污染嚴重的企業征收碳稅，用于治理環境污染、進行生態補償[15]。制定合理的碳稅是保證低碳經濟發展的長效機制，通過經濟杠桿的調節，影響土地布局的合理優化，從而實現土地的低碳化利用。

參考文獻：

[1]蒲春玲，余慧容.新疆低碳與環境友好型土地利用模式探討[J].干旱區資源與環境，2011，25（6）：36-42.

[2]Foxon T J. A coevolutionary framework for analysing a transition to a sustainable low carbon economy [J]. Ecological Economics， 2011，70（12）：2258-2267.

[3]趙榮欽，劉英，郝仕龍，等.低碳土地利用模式研究[J].水土保持研究，2010，17（5）：190-194.

[4]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及時空格局分析[J].環境科學學報，2013，33（3）：941-949.

[5]黎孔清，陳銀蓉.低碳理念下的南京市土地集約利用評價[J].中國土地科學，2013，27（1）：61-66.

[6]張中秋，胡寶清.低碳背景下的區域土地集約利用評價研究——以廣西為例[J].廣西師范學院學報：自然科學版，2012，29（3）：72-79，112.

[7]藍家程，傅瓦利，袁波，等.重慶市不同土地利用碳排放及足跡分析[J].水土保持學報，2012，26（1）：146-150.

[8]張常新，羅雅麗.基于低碳生態理念的城市土地利用模式優化途徑[J].生產力研究，2012（7）：135-136.

[9]瞿理銅.低碳經濟視角下土地利用調控的思路探討[J].中國國土資源經濟，2012（11）：29-30.

[10]董祚繼.低碳概念下的國土規劃[J].城市發展研究，2010，17（7）：1-5.

[11]張姍姍，王群，賈春浩.淺析低碳型土地利用規劃[J].廣東土地科學，2011，10（5）：22-26.

[12]游和遠，吳次芳，沈萍.土地利用結構與能源消耗碳排放的關聯測度及其特征解釋[J].中國土地科學，2011，24（11）：4-9.

[13]趙冠偉，陳健飛，崔海山.1992-2007年廣州市能源消費碳排放研究[J].資源與產業，2010，12（6）：179-184.

[14]余雪振，梅昀.武漢市不同土地利用結構碳排放效益[J].湖北農業科學，2013，52（12）：2751-2756.

[15]黎孔清.低碳經濟導向的區域土地利用評價與結構優化研究[D].武漢：華中農業大學，2013.

1.2數據獲取來源

研究采用的能源消耗數據來自1999～2012版《武漢市統計年鑒》，由于能源的消費主要來自工業部門，所以選取武漢市規模以上工業能源消費量的數據作為能源消耗指標。根據數據的可得性和武漢市能源消費的實際情況，選取了具有代表性的煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油、液化石油氣、煉廠干氣、焦爐煤氣十種能源進行碳排放量的計算。1998～2011年土地利用變更數據采用《武漢市國土規劃年鑒》中的數據并整理武漢市土地信息中心、武漢國土資源網的數據而得。

1.3能源消費碳排放量的核算

IPCC 2006年提供了計算國家溫室氣體排放清單指南，但由于各個國家、地區的能源統計口徑不同，所以在具體估算每個省市的碳排放總量時，需要在IPCC提供的碳排放核算公式基礎上做一些適當修正[13]。

3結論與建議

本研究結果表明，武漢市1998～2011年的能源消費碳排放量與人均能源消費碳排放量隨著近年來經濟的迅速發展及工業化和城市化進程的加快都表現出了迅猛的增勢，能源消費碳排放強度由于生產總值增加速度大于碳排放量增加速度而逐漸減少。本文利用關聯度模型測度土地結構分別與能源消費碳排放總量、能源消費碳排放強度、人均能源消費碳排放量的關聯度，得到關聯度排序首位的分別是交通用地、耕地、園地。說明土地利用結構與碳排放有著密切的聯系，其中，居民點及工礦用地等建設用地承載了大部分的基礎設施及房地產建設，這一過程中必然伴隨著高能耗、高碳排放，進而增大了建設用地的利用對碳排放的貢獻率；園地和林地發揮著最重要的碳匯功能，大量吸收碳排放并伴隨著氧氣的制造，雖然面積有所增加，但也抵不過建設用地的迅速擴展，難以對快速增加的碳排放量起到抑制作用；耕地及未利用地都在一定程度上具有碳匯能力，然而近年來卻逐漸流向建設用地，抑制了其碳匯能力的發揮。

武漢市正處于城市迅速發展時期，同時也是轉變經濟發展方式、實現“兩型社會”的跨越式發展時期，因此調整土地利用結構布局，優化土地資源配置，使土地利用過程中的能源效率提高，實現低碳經濟發展模式就至關重要。針對以上問題，可以嘗試從以下幾方面著手構建低碳排放的土地利用體系：

（1）調整土地利用結構。嚴格控制建設用地規模，嚴禁無節制地以犧牲林地、園地、草地為代價擴張建設用地，建立高效、智能的城市交通系統。同時堅守耕地紅線，加強植樹造林力度，增加公共綠地面積及森林覆蓋率以提高城市的生態功能，增加碳匯。合理開發未利用地、充分利用空閑地，鼓勵人工濕地建設[14]。武漢市是一個水資源極其豐富的城市，具有諸多河流、湖泊，要加大對水域環境的保護，嚴禁填湖造田等。

（2）轉變土地利用方式。對農用地加大技術投入，通過減少農藥的使用、循環利用農業廢棄物、提高復種指數、節約農業投入等提高農用地的利用效率，減少其能源消耗，大力發展低碳農業、循環農業。通過對建設用地的合理布局、挖掘建設用地內部潛力達到建設用地的集約化利用；在建設用地的利用過程中，大力發展節能減排技術，開發新型能源代替傳統能源，打造以低碳清潔環保為特色的工業園區，對占地少、能耗低、效益高的高新技術產業等給予政策上的優惠及資金上的扶持。

（3）合理征收碳稅。對能源消耗大、碳排放量高、污染嚴重的企業征收碳稅，用于治理環境污染、進行生態補償[15]。制定合理的碳稅是保證低碳經濟發展的長效機制，通過經濟杠桿的調節，影響土地布局的合理優化，從而實現土地的低碳化利用。

參考文獻：

[1]蒲春玲，余慧容.新疆低碳與環境友好型土地利用模式探討[J].干旱區資源與環境，2011，25（6）：36-42.

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[3]趙榮欽，劉英，郝仕龍，等.低碳土地利用模式研究[J].水土保持研究，2010，17（5）：190-194.

[4]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及時空格局分析[J].環境科學學報，2013，33（3）：941-949.

[5]黎孔清，陳銀蓉.低碳理念下的南京市土地集約利用評價[J].中國土地科學，2013，27（1）：61-66.

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[7]藍家程，傅瓦利，袁波，等.重慶市不同土地利用碳排放及足跡分析[J].水土保持學報，2012，26（1）：146-150.

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[12]游和遠，吳次芳，沈萍.土地利用結構與能源消耗碳排放的關聯測度及其特征解釋[J].中國土地科學，2011，24（11）：4-9.

[13]趙冠偉，陳健飛，崔海山.1992-2007年廣州市能源消費碳排放研究[J].資源與產業，2010，12（6）：179-184.

[14]余雪振，梅昀.武漢市不同土地利用結構碳排放效益[J].湖北農業科學，2013，52（12）：2751-2756.

[15]黎孔清.低碳經濟導向的區域土地利用評價與結構優化研究[D].武漢：華中農業大學，2013.

1.2數據獲取來源

研究采用的能源消耗數據來自1999～2012版《武漢市統計年鑒》，由于能源的消費主要來自工業部門，所以選取武漢市規模以上工業能源消費量的數據作為能源消耗指標。根據數據的可得性和武漢市能源消費的實際情況，選取了具有代表性的煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油、液化石油氣、煉廠干氣、焦爐煤氣十種能源進行碳排放量的計算。1998～2011年土地利用變更數據采用《武漢市國土規劃年鑒》中的數據并整理武漢市土地信息中心、武漢國土資源網的數據而得。

1.3能源消費碳排放量的核算

IPCC 2006年提供了計算國家溫室氣體排放清單指南，但由于各個國家、地區的能源統計口徑不同，所以在具體估算每個省市的碳排放總量時，需要在IPCC提供的碳排放核算公式基礎上做一些適當修正[13]。

3結論與建議

本研究結果表明，武漢市1998～2011年的能源消費碳排放量與人均能源消費碳排放量隨著近年來經濟的迅速發展及工業化和城市化進程的加快都表現出了迅猛的增勢，能源消費碳排放強度由于生產總值增加速度大于碳排放量增加速度而逐漸減少。本文利用關聯度模型測度土地結構分別與能源消費碳排放總量、能源消費碳排放強度、人均能源消費碳排放量的關聯度，得到關聯度排序首位的分別是交通用地、耕地、園地。說明土地利用結構與碳排放有著密切的聯系，其中，居民點及工礦用地等建設用地承載了大部分的基礎設施及房地產建設，這一過程中必然伴隨著高能耗、高碳排放，進而增大了建設用地的利用對碳排放的貢獻率；園地和林地發揮著最重要的碳匯功能，大量吸收碳排放并伴隨著氧氣的制造，雖然面積有所增加，但也抵不過建設用地的迅速擴展，難以對快速增加的碳排放量起到抑制作用；耕地及未利用地都在一定程度上具有碳匯能力，然而近年來卻逐漸流向建設用地，抑制了其碳匯能力的發揮。

武漢市正處于城市迅速發展時期，同時也是轉變經濟發展方式、實現“兩型社會”的跨越式發展時期，因此調整土地利用結構布局，優化土地資源配置，使土地利用過程中的能源效率提高，實現低碳經濟發展模式就至關重要。針對以上問題，可以嘗試從以下幾方面著手構建低碳排放的土地利用體系：

（1）調整土地利用結構。嚴格控制建設用地規模，嚴禁無節制地以犧牲林地、園地、草地為代價擴張建設用地，建立高效、智能的城市交通系統。同時堅守耕地紅線，加強植樹造林力度，增加公共綠地面積及森林覆蓋率以提高城市的生態功能，增加碳匯。合理開發未利用地、充分利用空閑地，鼓勵人工濕地建設[14]。武漢市是一個水資源極其豐富的城市，具有諸多河流、湖泊，要加大對水域環境的保護，嚴禁填湖造田等。

（2）轉變土地利用方式。對農用地加大技術投入，通過減少農藥的使用、循環利用農業廢棄物、提高復種指數、節約農業投入等提高農用地的利用效率，減少其能源消耗，大力發展低碳農業、循環農業。通過對建設用地的合理布局、挖掘建設用地內部潛力達到建設用地的集約化利用；在建設用地的利用過程中，大力發展節能減排技術，開發新型能源代替傳統能源，打造以低碳清潔環保為特色的工業園區，對占地少、能耗低、效益高的高新技術產業等給予政策上的優惠及資金上的扶持。

（3）合理征收碳稅。對能源消耗大、碳排放量高、污染嚴重的企業征收碳稅，用于治理環境污染、進行生態補償[15]。制定合理的碳稅是保證低碳經濟發展的長效機制，通過經濟杠桿的調節，影響土地布局的合理優化，從而實現土地的低碳化利用。

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[2]Foxon T J. A coevolutionary framework for analysing a transition to a sustainable low carbon economy [J]. Ecological Economics， 2011，70（12）：2258-2267.

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[5]黎孔清，陳銀蓉.低碳理念下的南京市土地集約利用評價[J].中國土地科學，2013，27（1）：61-66.

[6]張中秋，胡寶清.低碳背景下的區域土地集約利用評價研究——以廣西為例[J].廣西師范學院學報：自然科學版，2012，29（3）：72-79，112.

[7]藍家程，傅瓦利，袁波，等.重慶市不同土地利用碳排放及足跡分析[J].水土保持學報，2012，26（1）：146-150.

[8]張常新，羅雅麗.基于低碳生態理念的城市土地利用模式優化途徑[J].生產力研究，2012（7）：135-136.

[9]瞿理銅.低碳經濟視角下土地利用調控的思路探討[J].中國國土資源經濟，2012（11）：29-30.

[10]董祚繼.低碳概念下的國土規劃[J].城市發展研究，2010，17（7）：1-5.

[11]張姍姍，王群，賈春浩.淺析低碳型土地利用規劃[J].廣東土地科學，2011，10（5）：22-26.

[12]游和遠，吳次芳，沈萍.土地利用結構與能源消耗碳排放的關聯測度及其特征解釋[J].中國土地科學，2011，24（11）：4-9.

[13]趙冠偉，陳健飛，崔海山.1992-2007年廣州市能源消費碳排放研究[J].資源與產業，2010，12（6）：179-184.

[14]余雪振，梅昀.武漢市不同土地利用結構碳排放效益[J].湖北農業科學，2013，52（12）：2751-2756.

[15]黎孔清.低碳經濟導向的區域土地利用評價與結構優化研究[D].武漢：華中農業大學，2013.