长沙市土地利用变化的碳排放效应及时空差异性*1

周爱芳，贺清云

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙 410081)

长沙市土地利用变化的碳排放效应及时空差异性*1

周爱芳，贺清云

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙 410081)

运用相关统计方法测算并分析了长沙市不同土地利用方式的碳排放效应及时空差异.研究结果表明，2001—2012年，长沙市净碳排放量呈上升趋势，年均增加66.51万t，各区县净碳排放量的空间差异比较明显，单位GDP碳排放强度呈下降趋势.该结果反映了长沙市建设用地和耕地是主要的碳源，针对长沙市的市情提出了关于长沙市土地利用增汇减碳的对策.

土地利用变化；碳排放；长沙市

近几十年来，全球温室效应已引起人类的高度关注和重视.温室效应的因素是多方面的，其主要因素之一便是土地利用方式的变化和土地管理措施[1-2].政府间气候变化委员会(IPCC)的评估报告指出：从19世纪50年代以来，因土地利用变化直接造成的温室气体排放量大约占全世界的1/3.此外，世界自然基金会研究表明：每年因土地利用方式变化所致的碳排放量达10亿t，而且，其碳排放量呈现出随城市化、工业化的快速推进而进一步上升的趋势[3].因此，对于建立土地低碳利用模式的需求呼之欲出，而该模式的构建需建立在深入分析区域土地利用变化的碳排放效应的基础上[4].

相关文献表明，长沙市的土地利用格局随着近年来长沙市城镇化、工业化的快速推进呈现出比较大的改变.2020年将长沙市建设成为长株潭城市群“两型社会”建设综合配套改革试验区的主导城市是长沙市的发展目标之一.笔者以长沙市为例，对因长沙市土地利用变化所造成的碳排放效应加以科学估算，并对其碳排放效应的时空特征进行了分析，为进一步优化土地利用并对长沙市有效发展低碳经济及建设“两型社会”提供参考.

1 研究区域

长沙市为湖南省省会，位于湖南省东部，湘江下游长浏盆地西缘，介于东经111°53′～114°5′、北纬27°51′～28°40′之间，东西长约230 km，南北宽约88 km.截至2013年年末，全市辖长沙市区(芙蓉区、天心区、岳麓区、开福区、雨花区、望城区)及浏阳市、长沙县、宁乡县，共六区一市两县.据长沙市土地利用变更调查，2013年底长沙市土地总面积1 181 962.71 hm2，占湖南省总面积的5.58%.据长沙市国民经济和社会发展统计公报，2013年全年长沙市实现地区生产总值7 153.13亿元，增长率为12.0%；年末常住总人口722.14万人，增长率为1.05%；按常住人口计算，人均GDP达99 570元，增长率为10.8%；城镇化率为70.60%，提高了1.22%.

2 数据来源与研究方法

2.1数据来源

文中所用能源消耗数据主要为长沙市2001—2012年已折算为万t标准煤的能源消耗总量，资料来源于长沙市统计局、长沙市能源局和《长沙市统计年鉴》，长沙市及各区(县)的土地面积数据主要来源于2001—2012年长沙市土地利用变更调查统计数据和长沙市各区(县)2012年的土地利用现状统计数据.

2.2研究方法

土地利用具有碳排放和碳吸收2种功能，不同的土地利用方式可归类为碳源和碳汇[5].其中，牧草地与林地的碳吸收功能较强，主要表现为碳汇作用；而耕地和建设用地则碳排放功能较强，主要表现为碳源作用.对耕地来说，耕地中的农作物虽然能吸收大气中的CO2，但在短期内绝大多数CO2又分解并释放到大气中去，这使得耕地的碳源作用相对于其碳汇作用更突出，基于此，笔者把耕地列为碳源，重点分析建设用地与耕地的碳排放、草地与林地的碳吸收效应[3].

表1 各类能源的碳排放系数

(2) 耕地、林地、草地碳排放效应测算模型.受有关实验数据的限制，文中选择借鉴李颖等[7]提出的基于耕地、林地、草地等用地类型的碳排放(吸收)系数对耕地、林地、草地的碳排放效应进行测算，其测算模型为Ti=Ai·ηi.其中：Ti代表第i种土地利用方式的碳排放量(单位：t)；Ai代表第i种土地利用方式的面积(单位：hm2)；ηi代表第i种土地利用方式的碳排放(吸收)系数(单位：t·hm-2)，负值表示碳吸收.文中将草地、林地、耕地的碳排放系数[8]分别取取值为0.422，-0.644，-0.021 t·hm-2.

3 研究结果与分析

3.1长沙市土地利用变化的净碳排放量分析

(1) 净碳排放量的时序演变分析.根据长沙市2001—2012年土地利用变更数据及能源消耗总量数据，测算出长沙市2001—2012年主要土地利用方式的碳排放量(见表2)，若无注明，文中的碳排放量皆表示碳当量，而不是CO2当量.从表2可以看出，2001—2012年间，长沙市碳排放总量最高的年份为2012年，这主要是由长沙市建设用地面积的增加以及承载于建设用地之上的高耗能产业投资的增长所致；碳源效应的土地利用方式中，由建设用地造成的碳排放量占总碳排放量的比平均达93%以上，且此比例呈逐年增长的趋势；耕地在保持面积相对稳定的情况下，其碳排放量呈现缓慢降低的趋势；碳汇效应的土地利用方式中，林地的碳汇量保持着占总碳汇量的99%以上，而草地的碳汇量在很低的数值中呈现略微增长的趋势，这与长沙市重视林地、草地的生态建设及增加林地面积的功绩密不可分.总体来看，2001—2012年长沙市碳收支极不平衡，净碳排放总量持续上升，从2001年的154.85万t上升到2012年的1 019.48万t，2012年为2001年的6.5倍，增长率达558%.

表2 2001—2012年长沙市土地利用变化的碳排放量

(2) 净碳排放量的空间差异分析.采用IPCC能源消耗碳排放测算模型对2012年长沙市六区一市两县土地利用的碳排量和碳汇量进行科学估算，得到长沙市六区一市两县在2012年的净碳排放总量格局(见图1).从各区县来看，雨花区和芙蓉区的林地稀少，而具有碳源效应的建设用地和耕地的面积占全区总面积的比例很高，分别达到83.56%，91.92%，以致雨花区和芙蓉区的净碳排放量值均较高.长沙县、宁乡县和浏阳市的建设用地面积均较大，然而其林地、草地的面积较高，碳汇效应较强，因此长沙县、宁乡县和浏阳市的净碳排放量处于较高和次高值.具体表现为，雨花区净碳排放量最高(157.35万t)，其次是长沙县(151.22万t)和芙蓉区(139.83万t)较高，宁乡县(127.88万t)和浏阳市(111.38万t)次之，较低值在岳麓区(79.84万t)、望城区(80.68万t)、天心区(82.77万t)和开福区(88.51万t).

图1 长沙市各区县2012年净碳排放总量格局

3.2长沙市土地利用变化的碳排放强度分析

图2 长沙市2001—2012年土地利用的净碳排放强度

碳排放强度指单位GDP所占的净碳排放量(单位：104t/亿元)，可用碳排放强度来衡量城市经济发展的碳排放效益.其值越高则说明能耗越大，城市经济发展的碳排放效益越低；其值越低，则反之.从图2可以看出，2001—2012年间，长沙市土地利用的净碳排放强度呈现出先增后减的趋势，其中，净碳排放强度最高的年份为2004年，从2004年开始到2012年呈现下降趋势，这正显示长沙抓经济建设的同时狠抓生态建设、“两型社会”建设以及低碳经济建设的政策的有效作用.

3.3长沙市土地利用变化的净碳排放量预测

根据《长沙市土地利用总体规划(2006—2020年)大纲》得出的2020年长沙市的各种土地利用方式的面积，以及利用增长系数法对长沙市2020年的GDP进行预测得到2020年长沙的GDP大约为18 057.39亿元，再结合上述各用地类型的碳排放系数，对2020年长沙市主要土地利用方式的碳排放量进行预测(见表3).从预测结果可以看出，长沙市在2020年土地利用类型中，对碳排放总量贡献最大的依然为建设用地.另外，通过预测得到2020年长沙市土地利用的净碳排放强度值为1.4×103t/亿元，与2005年相比下降57.14%，这将达到在哥本哈根气候大会上中国所承诺的在2020年实现国内净碳排放强度比2005年的净碳排放强度下降40%～45%的目标.然而，预测2020年净碳排放量达2 497.06×104t，是2005年的6.44倍，是2012年的2.45倍，这预示长沙市未来的碳减排任务艰巨，为建设低碳长沙，很有必要对土地利用结构加以调整并不断优化，且在长沙市全面推广运用低碳土地利用模式.

表3 长沙市2020年主要土地利用类型的碳排放量预测

4 结论与建议

4.1结论

(1) 2001—2012年长沙市土地利用的净碳排放量逐年上升，从2001年的154.85万t上升到2012年的1 019.48万t，年均增长66.51万t.其中，建设用地和耕地是主要碳源，建设用地对碳排放的贡献率超过93%，且呈现逐年增长的趋势，到2020年建设用地对碳排放的贡献率达到99.54%；林地为主要碳汇，其碳吸收量年均约38.23万t.

(2) 2012年长沙市的净碳排放量格局反映出雨花区、长沙县、芙蓉区的净碳排放量较高，岳麓区、望城区、开福区和天心区的净碳排放量均相对较低.

(3) 2001—2012年间，长沙市土地利用的净碳排放强度呈现先增后减的趋势，2004年达到最高值，从2004年开始到2012年呈现下降趋势，显示长沙生态建设、“两型社会”建设以及大力发展低碳经济的政策的有效作用，表明长沙今后应在这些方向进一步加深推进.

(4) 预测了长沙市2020年单位生产总值净碳排放量相比2005将下降50%以上的碳减排目标.然而，预测2020年净碳排放量将达2 497.06×104t，是2005年的6.44倍，是2012年的2.45倍，预示长沙市面临着巨大的碳减排压力，调整和优化土地利用结构、全面推广低碳土地利用模式势在必行.

4.2建议

(1) 提高长沙市土地利用的碳汇能力，增加碳汇量.首先，应提高土地利用的集约度，有效控制建设用地的增加，从而最终降低建设用地所致的碳排放量.通过对现有和潜在的建设用地进行深入挖掘并加以充分利用，适度提高新增建设用地的准入门槛，科学制定建设用地的碳排放指标等途径，最大限度地降低建设用地的碳排放量.其次，通过造林育林护林等行动增加长沙市各区县林业用地的面积，充分发挥林地的碳吸收作用，整体提高林地的碳汇效应.最后，在确保实现耕地保有量的前提下，有效防治草地、林地等生态用地退化，加强林地、草地等土地利用方式的碳汇功能，增加长沙市整体的碳汇量.

(2) 控制碳排放源，主要是减少建设用地的碳排放.首先，是优化能源结构.立足长沙市现状，改善化石能源结构，控制煤炭消费的过快增长，积极发展风能、太阳能、生物质能等新能源，促使能源结构多元化.其次，实现低碳生产.立足“两型社会”建设背景，大力发展新能源、新材料、生物、节能环保等战略性新兴产业，推进传统产业的低碳化改造，大力发展循环经济.再次，倡导低碳生活.倡导市民改变传统的粗放式生活方式，树立全新的生活质量观，引导人们在饮食、日用品、服饰、建筑、交通、行为等方面拒绝生活陋习和奢侈消费，提倡新型的低碳化的公众出行方式、消费方式和居住方式，减少碳排放.

[1] 佐和隆光.防止全球变暖[M].任 文，译.北京：中国环境科学出版社，1999.

[2] HOUGHTON R A.Temporal Patterns of Land Use Change and Carbon Storage in China and Tropical Asia[J].Science in China Series C,2002,45(1):10-17.

[3] 赵先超，朱 翔，周跃云.湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空格局分析[J].环境科学学报，2013，33(3):941-949.

[4] 董柞继.低碳概念下的国土规划[J].城市发展研究，2010,17(7):1-5.

[5] IPCC.2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[M].Japan:IGES,2006:29-212.

[6] IPCC.2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories Volume Ⅱ[M].Japan:The Institute for Global Environmental Strategies,2008-07-20.

[7] 李 颖，黄贤金，甄 锋.江苏省区域不同土地利用方式的碳排放效应分析[J].农业工程学报，2008，24(2):102-106.

[8] 苏雅丽，张艳芳.陕西省土地利用变化的碳排放效益研究[J].水土保持学报，2011，25(1)：152-156.

(责任编辑 陈炳权)

EffectsofLandUseChangeonCarbonEmissioninChangshaandtheSpatialTemporalPatterns

ZHOU Aifang,HE Qingyun

(College of Resource and Evironment Science,Hunan Normal University,Changsha 410081,China)

According to the relevant statistic data,the effects of land uses on carbon emission and their spatial temporal pattems in Changsha were measured and analyzed.The results showed that the carbon emission showed an rising trend with the average speed of 66.51×104t·a-1from 2001 to 2012 in Changsha,and there were obvious differences in carbon emission between districts and countries in 2012,but the carbon intensity showed a declining trend.In addition,the results reflected that the construction land and farmland were the major carbon sources in Changsha.Accordingly,some suggestions are put forward to reduce the carbon emission through land use optimization in Changsha.

land use change;carbon emission;Changsha

1007-2985(2014)04-0077-04

2014-03-22

周爱芳(1988-)，女，湖南衡阳人，湖南师范大学资源与环境科学学院土地资源管理专业硕士研究生，主要从事土地利用规划与管理研究；贺清云(1955-)，女，湖南湘潭人，湖南师范大学资源与环境科学学院教授，博导，主要从事人文地理、土地资源管理、房地产经济学研究.

X22；F121

A

10.3969/j.issn.1007-2985.2014.04.018