新疆土地利用碳排放及其影響因素分析

崔軍艦，王 濤

（1.河南能源化工集團新疆投資控股有限公司，新疆烏魯木齊830026；2.西安科技大學測繪科學與技術學院，陜西西安710054）

新疆作為能源大省，其能源消耗和土地利用碳排放受到較多關注。王長建等[1]認為1997～2007年新疆能源消耗碳排放量持續增加，主要集中在能源生產與加工、礦產資源開采與加工行業，落后的工業結構和生產技術是主因。蘇洋等[2]研究表明新疆農用地碳排放均呈明顯的增加過程。王淵剛等[3]分析新疆土地開墾和耕地轉移認為，前者使得區域碳儲量增加，后者導致碳儲量減少，總體上新疆耕地變化使得區域碳儲量增加。土地利用變化方面，楊玉海等[4]認為塔里木河流域土地利用由林、草轉為其他用地類型，引起了土壤碳儲量的減少，反之，則碳儲量增加。陳耀亮等[5]研究表明中亞植樹造林使得森林碳匯增加，而森林采伐等是主要碳源。

已有研究多從某一方面入手，僅考慮能源消耗或土地利用，將其割裂，不利于對土地利用碳排放的綜合認識。本文從土地利用碳排放入手，綜合探討不同土地利用類型及能源消耗碳排放，為科學認識新疆碳排放變化提供支撐，有利于區域碳減排政策的科學制定與實施。

1 研究方法

1.1 數據

研究使用數據為1999～2015年新疆耕地、草地、園地、人口、第一、第二和第三產業產值、全社會固定資產投資額數據，收集自《新疆統計年鑒》和《中國國土資源統計年鑒》。林地收據收集自中國林業數據庫（http：//cfdb.forestry.gov.cn），為第五次至第八次全國森林連續清查數據。新疆能源消耗數據收集自《中國能源統計年鑒》。

1.2 研究方法

（1）土地利用碳排放計算：土地利用碳排放計算采用2種方法，其一，采用單一土地利用類型面積與其土地利用碳排放系數相乘得到，單一土地利用類型碳排放量相加得到土地利用碳排放量總量，包括耕地、園地、林地和草地碳排放計算。根據文獻[6]，耕地、園地、林地和草地的土地利用碳排放系數 分 別取 0.4970t/hm2、-0.7300t/hm2、-0.5810t/hm2和-0.0210t/hm2。其二，建設用地碳排放采用能源消耗碳排放替代，由能源消耗量與對應的碳排放系數相乘得到。由于統計年鑒中已經將煤炭、石油、天然氣等能源消耗量統一折算為標準煤，這里根據文獻[7]確定煤炭碳排放系數為0.7476tC/t標準煤。將計算出的各類土地利用類型碳排放量相加最終得到土地利用凈碳排放量。

（2）影響因素分析方法。影響因素分析采用ST IRPAT模型，該模型是一個非線性的冪函數模型，分析之前需要先將非線性模型轉化為線性模型，即對模型兩側求取自然對數，從而將其轉化為線性模型。具體操作上，將收集到的人口數量、第一、第二、第三產業產值、全社會固定資產投資額及計算得到的土地利用碳排放量數據先求取自然對數，以求取對數之后的數據為基礎，以土地利用碳排放量為因變量，其他變量為自變量，進行多元線性逐步回歸擬合，判斷各自變量與因變量之間的關系。

2 結果分析

2.1 土地利用類型碳排放

表1表明，1999～2015年新疆耕地面積呈增加過程，由398.6×104hm2增加至518.9×104hm2，增加30.2%。王淵剛等[3]研究也表明新疆耕地面積在減少，但新開墾的耕地面積持續增加，二者相加表現為耕地的凈增加。園地面積呈增加過程，由17.9×104hm2增加至62.3×104hm2，增加248.8%。園地增加與城市的發展關系密切，城市范圍擴張是當前我國社會經發展的重要表現形態，大量農業人口轉為城市人口，相應的農業需求也持續增加，引起城市附近區域園地面積的增大。林地面積呈增加過程，由608.5×104hm2增加至1099.7×104hm2，增加80.7%。林地面積的擴張，一是大規模的植樹造林活動，二是隨著全球氣候變暖，內陸高山地區冰川融化速度增加，河流、湖泊水量增加，引起其附近區域植被生長條件改善，促使該區域自然植被恢復。草地面積呈減少過程，由5136.7×104hm2減少至3573.3×104hm2，減少30.4%。草地面積的減少的重要途徑是轉化為耕地。

表1 新疆不同土地利用類型碳排放

與土地利用類型碳排放系數相關，除耕地為土地利用碳排放（系數為正值）外，園地、林地和草地表現為土地利用碳吸收（系數為負值）。1999～2015年，新疆耕地土地利用碳排放量隨面積增加呈增加過程，增加59.8×104t，園地、林地也隨其面積增加，土地利用碳吸收量分別增加59.8×104t和285.4×104t，草地隨面積減少，土地利用碳吸收量也呈減少過程，減少32.8×104t。總體上，1999～2015年新疆土地利用類型碳排放總量為負值，表現為土地利用的碳吸收過程，碳吸收量由276.3×104t增加至 501.6×104t，增加 225.2×104t，增加81.5%。

以上分析表明，從土地利用角度出發，增加園地、林地、草地面積有利于增加碳吸收量，減少碳排放量。同時相對于荒地狀態，開墾為耕地有利于碳排放量的降低。值得注意的是，隨著氣候變暖，新疆作為內陸干旱地區，水分限制和城市擴張是其土地利用變化的重要影響因素。

2.2 能源消耗碳排放

新疆煤炭、石油、天然氣等能源消耗量折算為標準煤后，1999～2015年能源消耗量由3215.0×104t增加至15651×104t，增加386.8%。能源消耗碳排放量從2403.5×104t增加至11700.7×104t，增加9297.2×104t。研究時段內隨著經濟的快速發展，新疆能源消耗量大規模增加，增加3.86倍，同時也伴隨大量的碳排放問題。能源的粗放利用，不利于區域碳減排。

圖1a表明新疆能源消耗碳排放量過程總體呈指數增加過程，指數擬合方程為y=1935.3e0.1052x（R2=0.9879），進一步將研究時段劃分為1999～2009年和2009～2015年，并做線性擬合可知，2個時段均呈顯著的線性增加過程（P＜0.001），其中前一時段的線性遞增率為345.52×104t/a，后一時段的線性遞增率為1104.1×104t/a，反映出新疆2009年之后的能源碳排放量水平是之前的3.20倍（圖1b）。能源消耗碳排放量的增高，從側面反映出新疆2009年之后的經濟發展速度和規模要高于之前（1999～2009年）。

圖1 新疆能源碳排放變化過程

相對于土地利用類型總體表現出來的碳吸收量，能源消耗碳排量過大，1999～2015年土地利用類型碳吸收量占能源消耗碳排放量的比例介于4.29%（2015年）～15.08%（2004年）之間，平均值為7.97%，并隨時間呈下降過程。提高能源集約利用水平，是碳減排的首要途徑，而土地利用類型碳吸收僅為輔助途徑。但是，在沒有外部技術輸入的狀況下，技術水平的提升一般需要較長時間，而短時間內土地利用方面是可以實際操作的內容。

2.3 土地利用凈碳排放

由于土地利用類型碳吸收量與能源消耗碳排放量相差甚遠，新疆1999～2015年土地利用凈碳排放量總體變化趨勢與能源消耗碳排放量相似，呈指數函數形式，擬合方程為y=1671.4e0.1105x（R2=0.9858）（圖2a），也可以2009年為界劃分為1999～2009年和2009～2015年，線性擬合結果表明，2個時段均呈顯著的線性增加過程（P＜0.001），前一時段線性遞增率為304.08×104t/a，后一時段為1107.5×104t/a，后者是前者的3.64倍（圖2b），較前、后時段能源消耗碳排放量比值升高0.42倍。這一結果表明，1999～2009年由于土地利用類型的碳吸收作用，消減了新疆土地利用凈碳排放量水平，而2009年之后，由于社會經濟快速發展，土地利用類型碳吸收的作用是降低的（表1中土地利用類型碳排放總量最大值在2005～2006年，之后呈下降過程），從而在能源消耗量持續增加的過程中，起到了推波助瀾的作用。

圖2 新疆土地利用凈碳排放變化過程

2.4 影響因素分析

基于ST IRPAT模型分析見表2。新疆土地利用凈碳排放量僅與全社會固定資產投資額有關，二者呈顯著正相關關系（表2），即隨著全社會固定資產投資額的增加，新疆土地利用凈碳排放量呈增加趨勢，反映出新疆區域內的固定資產投資主要投往了能源消耗量大的行業，或與能源密切相關的行業。在技術水平一定的情況下，投資能源密切行業資本額越高，則能源消耗量越大，碳排放量也越大。提高能源利用效率，是新疆區域碳減排的重要途徑。

3 結論

（1）土地利用類型碳排放中，耕地碳排放量持續增大，園地和林地碳吸收量持續增加，而草地碳吸收量持續減少。土地利用類型總體表現為碳吸收，研究時段內碳吸收呈現先增加后降低的過程。

表2 新疆土地利用碳排放影響因素分析數據與結果

（2）能源消耗碳排放量是土地利用碳排放的主體，土地利用類型碳吸收量占能源消耗碳排放量的比例介于4.29%（2015年）～15.08%（2004年）之間，平均值為7.97%，并隨時間呈下降過程。土地利用凈碳排放量變化過程與能源消耗碳排放量變化過程一致，均呈指數增加過程，但1999～2009年線性遞增速率小于2009～2015年。

（3）土地利用凈碳排放量與全社會固定資產投資額之間呈顯著的正相關關系，與其他因素的相關性不顯著。