西安市土地利用變化的碳排放量研究

2019-12-04 04:12:21劉歡

價值工程 2019年32期

Study on Carbon Emissions of Land Use Change in Xi'an City

LIU Huan

摘要：本文運用以面積為標準的碳排放/碳吸收量計算模型，研究陜西省西安市土地利用變化的碳排放量，探索土地利用節能減排的途徑。經研究發現，2008年至2017年西安市碳排放量增長近一倍，與碳吸收關聯度最大的土地利用類型為林地，碳排放總量和碳排放強度最大的為建設用地。建議從轉變土地利用方式、提高土地集約利用水平、保護林地等方面入手，促進土地的低碳利用，控制碳排放總量。

Abstract： This paper uses the standard carbon emission/carbon absorption calculation model to study the carbon emissions of land use change in Xi'an and explore ways to save energy for land use. According to the study， the carbon emissions of Xi'an increased nearly double from 2008 to 2017. The land use type with the greatest correlation degree with carbon absorption was woodland， and the construction land had the greatest total carbon emissions and carbon emission intensity. This paper suggested that changing the land use pattern， improving the level of intensive land use and protecting forest land to promote low-carbon land use and control the total carbon emissions.

關鍵詞：土地利用;碳排放;碳排放強度;西安

Key words： land use;carbon emissions;carbon emissions intensity;Xi'an

中圖分類號：X87;F301.24? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）32-0233-03

0? 引言

人類社會伴隨著能源的開發和利用，社會經濟文化得到了長足的發展，從原始的農耕文明走向現代化的工業文明。然而隨著全球人口數量的上升和經濟規模的不斷增長，人類燃燒石油煤炭等向大氣中排放了越來越多的二氧化碳等溫室氣體，帶來了溫室效應、環境污染、能源利用率低等一系列問題，化石能源等常規能源的使用造成的環境問題及后果不斷地為人們所認識，人類提出了節能減排發展低碳經濟，嘗試推進以高能效、低排放為核心的“低碳革命”，實現社會可持續發展。

中國是目前世界上最大的能源生產國和消費國，面臨巨大的節能減排壓力。我國已將減排目標納入政府五年規劃，制定出臺相關政策，大力發展循環經濟。開展土地利用與碳排放研究，對于土地利用總體規劃、產業結構升級、節能減排、發展低碳經濟、深化供給側改革、確保國家能源安全、實現社會經濟的可持續發展等方面具有重大意義。

土地是人類進行生產活動的載體，也是陸地生態系統碳吸收、碳排放的載體。工農業生產、原材料的生產運輸與消耗、供給側改革等都與土地利用有較大關系，可以運用土地利用數據推斷碳排放與吸收情況。國內外學者對土地利用碳排放做了一些研究，主要有涉及碳排放機理、碳排放效應、碳排放核算等方面，其中碳排放核算主要有模型估算、樣本調查、遙感和地圖估算等方法[1-3]。賴力基于ARC/INFO的1km-Grid碳排放評估模型，構建了中國土地利用對陸地生態系統循環的評估模型框架[4];蘇雅麗等在回歸分析、IDW插值的基礎上，把Hopfield神經網絡聚類分析引入到土地利用碳排放效益的模擬研究中[5];徐國泉[7]等采用對數平均權重Divisia分解法，構建了我國人均碳排放分解模型[6];曲福田等[8]在研究土地利用變化碳排放作用機制及內涵的基礎上，對土地利用變化對碳排放的影響進行了綜述探討[7]。碳排放量受不同用途土地面積變化影響較大[1-3]，曾鵬、王金艷、孫賢斌等人以面積為標準的碳排放量計算模型，分別探討分別遼寧大連市[9]、貴州銅仁市[1]、安徽省[2]土地利用結構與能源消耗碳排放的關系。前人對碳排放量計算進行研究，選取的樣本時間較短，且關于對西安市的土地利用碳排放研究較少。

本文在查閱相關文獻資料的基礎上，從不同土地利用方式的碳排放/碳吸收入手，研究西安市自2008年至2017年十年間不同土地利用方式的碳排放量變化情況，從土地利用方式的角度，探討土地低碳利用的途徑和方式，啟迪合理利用土地的理論意義和實用價值，為西安市土地利用規劃與經濟發展提供思路。

1? 研究區概況

西安市位于渭河流域中部關中盆地，東經107.40度～109.49度和北緯33.42度～34.45度之間，北部為沖積平原，南部為剝蝕山地。大體地勢是東南高，西北與西南低，呈一簸箕狀。秦嶺山脈橫旦于西安以南，山脊海拔2000～2800米，是我國地理上北方與南方的重要分界。西安是陜西省會、關中平原城市群核心城市，是“一帶一路”核心區、中國西部地區重要的中心城市，國家中心城市、國際性綜合交通樞紐。下轄11區2縣并代管西咸新區，面積10752km2，2018年末常住人口1000.37萬人，常住人口城鎮化率74.01%，全年地區生產總值8349.86億元，比上年增長8.2%。其中，第一產業258.82億元，增長3.3%;第二產業2925.61億元，增長8.5%;第三產業5165.43億元;增長8.3%。西安市GDP占陜西省約1/3強，第二三產業較為發達，城市化水平較高，研究西安市土地利用類型的碳排放具有一定的典型意義。

2? 數據來源與研究方法

2.1 數據源

本文以《陜西省統計年鑒》（2008-2018）、《西安市統計年鑒》（2008-2018）為數據源，提取歷年耕地、林地、建設用地等相關基礎數據，以陜西省年度能源消耗總量與GDP數據計算單位GDP能耗系數，然后以西安市GDP計算年度能源消耗總量以及碳排放量。

2.2 研究方法

2.2.1 碳排放量計算

土地利用碳排放是指人類在土地及土地上的生產要素進行改造的過程中產生的碳排放過程。不同土地利用類型對碳排放/碳吸收的影響不同，主要受投入強度、利用方式、空間布局合理度等影響。其中，建設用地、耕地等是碳排放的主要來源，林地、園地主要是碳吸收的主力軍。

根據人類利用土地進行生產生活的情況，碳排放包括直接碳排放和間接碳排放。直接碳排放是人類直接利用耕地等土地而產生的碳排放;間接碳排放是指人類在土地上進行的經濟活動而產生的碳排放，如人類在建設用地上進行的能源消耗等[10]。

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會2006年發布的《IPCC溫室氣體指南》以及前人研究成果[3-6]，耕地等碳排放變化系數取0.422t/hm2。

公式（1）中，E為碳排放總量;Ti為不同土地類型面積;di為各土地類型的碳排放變化系數。

建設用地碳排放量采用年度能源消耗總量（噸標準煤）轉換、計算取得。根據前人研究成果[3-6]，建設用地碳排放系數在0.702～0.756（C）/t之間，本文區平均值0.733t（C）/t。

公式（2）中，E為建設用地碳排放量;M為能源消耗總量（噸標準煤）;f為能源消耗碳排放量轉換系數。

2.2.2 碳吸收量計算

碳吸收主要是指林地、園地等土地上附著的植被進行光合作用等所吸收的碳;耕地的碳吸收主要是指農作物進行光合作用吸收的碳，以及土壤中微生物的固碳作用所吸收固定的碳。

根據前人的研究成果，林地、園地的碳吸收系數[5]分別取-0.644t/hm2、-0.020t/hm2;同時耕地也在一定程度上充當碳吸收的載體，其吸收系數[5]取-0.50t/hm2。計算公式同公式（1）。

2.2.3 碳排放強度計算

碳排放強度是指單位面積土地上的碳排放量，計算公式如下：

公式（3）中，Cp為單位土地面積碳排放量（t/hm2）;Si為相應的土地類型面積（hm2）;Cti為各種土地利用類型的碳排放量（t）。

3? 結果分析

3.1 土地利用變化情況

根據統計數據分析，2008年至2017年十年間西安市土地總面積變化較小，從10108km2減少為10096.81km2，變化量僅為11.19km2。建設用地面積增加了為268.76km2，年均增長率為2.73%，其中在2013-2014年建設用地面積增加較大，增長量分別為41.81km2、35.28km2，年增長率在3%以上，主要是受城市發展快速擴張的影響，如閻良區臨潼區等區域的快速發展;園地面積增加215.03km2，年增長率23.38%，是面積變化最大的用地類型，其中在2010年至2016年間增速逐步變小，2017年增速急劇上升，增長率為36.44%，這與西安市近年來大力倡導建設生態園林城市息息相關;耕地面積減少108.80km2，年變化率為0.42%，因2018年西安市統計年鑒包括西咸新區耕地面積，所以2017年度西安市耕地面積比2016年略有增加，即增長了184.33km2;林地面積減少278.50km2，年變化率為0.55%（見圖1），主要是受各項經濟活動占用林地所致。

3.2 碳排放/碳吸收量分析

從圖1、圖2、圖3可知，自2008年至2017年十年間西安市各類用地類型中，建設用地是的碳排放量的主角，占碳排放量的99.5%，這與建設用地上進行的工業生產等主要經濟活動有極大關系;西安市碳排放量遠大于碳吸收量，約為碳吸收量的30倍以上，因此西安市為純碳源區，十年間碳排放量增長量為1161.29×104t，年均增量為116×104t，近些年來，西安市加快調整優化產業結構，加大節能減排力度，大力發展循環經濟，加強煤炭清潔高效利用，采取了煤改電、煤改氣、煤改熱或清潔能源替代等措施;加快節能減排技術的推廣應用，有序發展太陽能、地熱能等可再生能源，2008年至2017年十年間西安市GDP增量為5153.75億元，而單位GDP能耗由0.768噸標準煤/萬元降低為0.380噸標準煤/萬元，采取得了單位GDP能耗顯著降低的成績。

3.3 碳排放強度分析

從表1可知，西安市在2008年至2017年間碳排放總量由1578.43×104t增長為3175.33×104t，年均增長率為10.12%，總量增長近一倍，在2017年碳排放總量出現了降低趨勢，比上年度減少13.72%。2008年至2016年地均建設用地碳排放強度、人均碳排放強度處于逐漸上升狀態。由于近年來西安市工業生產低位增長和鐵腕治霾工作推進力度的不斷加大，西安市工業能耗由增轉降，同時西安市人才引進措施不斷出臺，城市人口的快速增長，2017年西安市常住人口增加78.46萬人，因此碳排放總量、地均建設用地碳排放強度、人均碳排放強度則在2017年迅速降低。

3.4 土地利用類型與碳吸收/碳排放關系

從圖2、圖3可知，各類土地利用類型中碳吸收總量大小關系為：林地>耕地>園地;與碳吸收關聯度最大的土地利用類型為林地，林地是陸地生態系統的主體，以其植被的高覆蓋度，運用光合作用吸收二氧化碳，是吸收碳源、凈化自然的有效方式;耕地因其具有一定的固碳能力，既能進行碳排放也能進行碳吸收。土地利用類型與碳排放總量的關系為：建設用地>耕地。碳排放強度最大的土地類型也為建設用地，這與人類在建設用地上進行的工業生產、發電供暖、交通運輸等大規模耗能活動有關，這也是節能減排、發展循環經濟的關鍵所在。

4? 結論

通過研究可知，西安市土地利用結構與碳排放總量關系最為密切的為建設用地，也是碳排放強度最高的土地利用類型;而林地、園地等是吸收碳源的主力;2008年至2017年十年間，西安市碳排放總量也不斷上升，這也是經濟高速發展的時期。西安市“2018綠色發展示范城市”和“2018首批生態型城市”稱號，對土地的低碳節能利用刻不容緩。建議從以下幾個方面入手，促進土地的低碳節能：①嚴格控制建設用地規模，提高土地集約利用水平。落實最嚴格的土地管理制度，集約高效和嚴格控制建設用地規模，加大批后監管力度，嚴格落實用地責任;轉變土地利用方式，提高產業用地準入門檻和土地利用效率;②淘汰高耗能產業，加快節能技術創新。加快推動創新驅動發展、經濟轉型升級，大力推進節能技術創新，提高能源利用率;③增加城市綠化，提高森林覆蓋率。抓好林地保護，推行林地占補平衡政策，積極開展城市綠化，加大開展造林綠化力度，增強“地球之肺”固碳能力。

參考文獻：

[1]王金艷，王雅敬.銅仁市土地利用變化的碳排放量及生態補償研究[J].地理、環境科學，2019，37（3）：42-47.

[2]孫賢斌.安徽省會經濟圈土地利用變化的碳排放效益[J].自然資源學報，2012，27（3）：394-400.

[3]張秀梅，李升峰.江蘇省1996年至2007年碳排放效應及時空格局分析[J].資源科學，2010，32（4）：768-775.

[4]賴力.中國土地利用的碳排放效應研究[D].南京：南京大學博士學位論文，2010.

[5]蘇雅麗，張艷芳.陜西省土地利用變化的碳排放效益研究[J].水土保持學報，2011，25（1）：152-156.

[6]徐國泉，劉則淵，姜照華.中國碳排放的因素分解模型及實證分析：1995-2004[J].中國人口·資源與環境，2006，16（6）：158-161.

[7]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，2010（11）：5-10.

[8]曲福田，盧娜，馮淑怡.土地利用變化對碳排放的影響[J].中國人口·資源與環境，2011：22（10）：76-83.

[9]曾鵬，王晶.濱海城市土地利用模式與碳排放關系研究—以大連市為例[J].天津大學學報（社會科學版），2014，16（3）：199-204.

[10]孟梅，崔雪瑩，王志強.烏魯木齊市土地利用結構與碳排放的關聯測度研究[J].水土保持通報，2018：38（2）：178-183.

[11]李小康，王曉鳴，華虹強.土地利用結構變化對碳排放的影響關系及機理研究[J].生態經濟，2018：34（1）：14-19.