山东省县域碳排放演变特征与影响因素分析

崔嘉慧　侯丽娜　袁欣萌　秦金玉　陈夏洋　叶俊兰　程钰

摘要：县域是我国经济转型的基础和载体，深入开展以县域为单位的碳排放研究，对于推动区域经济绿色低碳协调发展具有重要参考价值。文章以山東省137个区县为研究对象，运用GIS空间分析的方法探究县域人均碳排放的时空演变特征，通过面板分位数回归模型探究碳排放的影响因素并得出结论。山东省县域人均碳排放在总体上呈上升态势，从2.36t/人增长到8.51t/人；人均碳排放在空间上呈“东多西少，北多南少”的分布格局，存在明显的空间集聚现象，并具有显著的空间正相关性；人口集聚和政府公共财政支出对人均碳排放抑制作用强烈，经济发展水平和碳排放强度对人均碳排放促进作用显著，第二产业增加值在不同区县的影响方向不同。研究从优化能源消费结构，提高能源利用效率，合理控制人口集聚，稳步推进城镇化进程，实施差异化碳减排政策，完善区域碳减排合作机制的角度提出建议，对山东省绿色低碳发展具有借鉴意义。

关键词：县域碳排放；时空演变；影响因素；山东省

一、引言

在“双碳”目标背景下，如何实现低碳发展，减少温室气体排放已经成为现代社会发展的新方向、新要求。山东省作为能源消耗大省，能源消费结构以煤炭、石油为主，碳排放效率较低。县域是我国经济转型的基础和载体，在未来城市化进程中起着举足轻重的作用。深入开展以县域为单位的碳排放研究，对于推动区域经济绿色低碳协调发展具有重要参考价值。

已有研究从多种视角进行了碳排放时空演变和碳排放影响因素的研究。在碳排放时空演变方面，相关研究主要运用泰尔指数、基尼系数、核密度估计等研究方法测度碳排放的时空差异，部分学者应用Moran’sⅠ指数、空间马尔科夫转移矩阵等方法揭示中国碳排放的空间效应。在碳排放影响机理方面，相关学者主要运用对数平均迪氏指数法和面板回归模型来分析不同视域下区域经济发展对碳排放的作用。

总体而言，当前国内外学者针对低碳研究取得了丰富成果，但现有研究区域多集中在国家宏观层面，对省域尺度研究相对较少，有必要在充分考虑山东省省情与各区域实际发展差异情况基础上，开展山东省低碳对策研究。鉴于此，本文以山东省区县为研究对象，运用GIS空间分析的方法探究县域人均碳排放的时空演变特征，通过面板分位数回归模型探究碳排放的影响因素，为山东省碳减排政策的制定提供理论依据和差异化治理建议。

二、研究方法与数据来源

（一）区域差异测度指数

研究选取基尼系数和变异系数两个区域差异测度指数，探究山东省县域人均碳排放的总体差异程度。基尼系数和变异系数的计算公式为：

式中，N表示研究区域数量；yi表示第i个区县的人均碳排放量；y表示县域人均碳排放的平均值。

（二）STIRPAT模型

由于不同区域间的发展程度有很大差异，研究采用分位数回归方法进行统计分析。选取山东省县域人均碳排放量（PCO2）为被解释变量，以经济发展水平（PGDP）、城镇化水平（P）、财政投入（A）、产业结构（IS）、技术进步（T）五个指标为解释变量，构建面板分位数模型，即：

式中，Yi为县域人均碳排放量；QuantYit（θ｜Xi）表示第θ分位数上的县域人均碳排放；Xit为区i县t在年的外生变量向量；θk表示为第k分位数水平；β（θk）代表估计系数变量；i为区县；t为年份；αi为未观测到的个体效应。

基于STIRPAT模型，本文所运用的公式为：

（三）数据来源

主要来源于2001-2017年的《中国县域统计年鉴》和统计公报，采用插值法对个别年份缺失数据进行补充。山东省137个区县的碳排放数据来源于中国碳核算数据库（CEAD）（https：//www.ceads.net/data/county/）。为消除变量量纲影响，对所有变量取自然对数进行标准化处理。

三、山东省区域碳排放的时空演变特征

（一）县域碳排放时间演变特征分析

从图1中可以看出，2000-2017年，山东省的人均碳排放量整体上呈上升趋势，2000-2017年山东省人均碳排放从2.36t/人增长到8.51t/人。但其呈现出不同的增长速度，大致可以划分为两个阶段：第一是2000-2012年人均碳排放量递增式增长阶段，从2000年的2.36t/人迅猛增长到2012年的8.76t/人，其原因可能是山东省经济持续增长、能源消费结构不合理，导致山东省人均碳排放量呈现大幅增长的趋势；第二表现为2013-2017年人均碳排放量递减式增长阶段，人均碳排放量由8.34t/人增至8.51t/人，且2013年人均碳排放有明显回落，主要原因可能是“十二五”期间，山东省大力推进产业优化和节能降耗，各行业碳减排效果明显。

（二）县域人均碳排放空间分布及聚集特征

为进一步探究山东省县域人均碳排放的时空演变特征，利用GIS空间分析得到山东省县域人均碳排放空间分布图。

山东省县域人均碳排放在空间上呈现“东多西少，北多南少”的分布格局，并且具有较为明显的空间聚集现象。从图2中可以看出，人均碳排放水平高的区县主要集中于东营、青岛、烟台、威海等地区。其可能是经济发达程度的日益提升，造成了资源的高消耗以及温室废气的污染。总体上看，人均碳排放量较大的区县主要集中于省会经济圈和胶东经济圈，沿海的青岛、烟台等城市区位优势明显，经济基础较好；而济南作为山东省的省会城市，经济发展水平较高，能源需求也持续上涨，经济较发达区县的人均碳排放量也呈逐步上涨趋势，故碳排放的空间分布在一定程度上呈现“核心—边缘”结构。

总体而言，山东省县域人均碳排放区域差异明显，高-高聚集与低-低聚集是山东省县域人均碳排放的主要局部空间自相关类型。HH集聚区县主要集中在山东省北部，以东营、滨州等地为代表，LL集聚区主要集中在山东省西南部，以菏泽、临沂等地为代表，山东省内的两极分化现象明显，主要原因是东营等地是山东省重要的能源工业城市，经济高速发展的同时也伴随严重的环境问题。菏泽等地区域发展禀赋不足导致其经济发展长期处于较低水平，从而具有较低的碳排放水平。烟台市的芝罘区一直位于第二象限，表现出明显的空间异质性，即在人均碳排放较低的芝罘区周围分布碳排放较高的区县。

四、山东省县域人均碳排放的影响因素分析

本研究设置Q10、Q25、Q50、Q75、Q90五个分位数来评估各影响因素对县域人均碳排放的影响（见表2）。

人均GDP的面板分位数回归系数为正，在各分位数回归系数较高，且通过显著性检验，说明区域经济发展水平的提高对人均碳排放有显著的促进作用。经济发展水平与人均碳排放之间的关系为倒“U”型曲线，本研究选取的研究区间处于倒“U”型曲线拐点的左侧，产业规模扩大和能源消耗增加促进碳排放量的增长，在以能源产业为主导的地区最为显著，加之现阶段环境治理与保护机制不完善，进一步加剧了资源匮乏和环境压力，致使碳排放水平不断上升。

人口密度的面板分位数回归系数为负，通过了1%置信水平下的显著性检验，且回归系数随分位数增大而递减 ，说明人口的集聚可以有效减少人均碳排放量，人口密度的紧凑化发展利于碳减排目标的实现。与高分位区县相比，中低分位区县的人口密度对于人均碳排放的抑制作用更加明显。城镇化水平的提高致使区县内的人口和资源呈集聚趋势，促进能源的有效配置，致使人均碳排放量有效降低。

碳排放强度的面板分位数回归系数为正，且在不同分位数上均通过了1%置信水平下的显著性检验，说明碳排放强度的提高对人均碳排放有显著的促进作用。碳排放强度的面板分位数回归系数在各分位数上系数均高于其他影响因素，表明技术进步能够显著降低人均碳排放量。

一般公共预算支出的面板分位数回归系数为正，且均通过了1%置信水平下的显著性检验，表明财政投入对县域人均碳排放的抑制作用明显。一般公共预算支出的面板分位数回归系数随着分位数的增大而增大，一般公共预算支出对人均碳排放的促进作用逐渐加强，表明增加一般公共预算支出能够降低人均碳排放量。

第二产业增加值在10th、25th和30th通过1%置信水平下的显著性检验，且回归系数为正，在75th、90th分位上通过5%置信水平下的显著性检验，回归系数为负，表明在低分位区县地区工业发展提高人均碳排放水平，在高分位区县抑制人均碳排放水平。

五、结论和建议

（一）主要结论

研究运用GIS空间分析山东省137个区县的人均碳排放的时探究空演变特征，利用面板分位数回归模型探究县域人均碳排放的主要影响因素，得到结论如下：

第一，山东省县域人均碳排放在总体上呈上升态势，以2012年为转折点划分成较快增长阶段和增速减缓阶段。绝对差异总体上呈下降趋势。

第二，山东省县域人均碳排放在空间上呈现明显的空间差异，总体上呈“东多西少，北多南少”的分布格局，具有明显的集聚现象，并存在显著的空间自相关性，大部分人均碳排放量较大的区县主要位于市中心以及与之相邻的区域。

第三，从县域碳排放影响因素分析来看，人口集聚和政府公共财政支出对人均碳排放呈显著抑制作用，经济发展水平和碳排放强度对山东省县域人均碳排放有显著促进作用，第二产业增加值在不同分位区县的影响方向不同。

（二）对策建议

结合对山东省县域人均碳排放的时空演变及影响因素的研究，提出如下建议：

第一，优化能源消费结构，提高能源利用效率。碳排放强度对人均碳排放有显著的正向作用，且远大于第二产业增加值的影响，通过提升能源的利用效率来降低人均碳排放量比调整单一方面的产业结构更有效。各区县可根据自身的能源禀赋，提出针对性的能源消费优化措施。

第二，合理控制人口集聚，稳步推进城镇化进程。科学、合理地推进人口向城镇集聚，结合区县自身的发展状况，综合全区人口状况、公共服务资源和城市空间结构等因素，有序稳妥地推进新型城镇化。在城镇化进程中因为人口集聚可能会出现一系列环境、人口问题，通过加大政府公共财政支出、调整公共资源配置等方式，降低人均碳排放水平。

第三，实施差异化碳减排政策，完善区域碳减排合作机制。碳排放强度和政府财政支出等因素对不同分位区县的影响程度有所差异，因此各区县结合本地区的发展阶段、资源禀赋、产业发展结构和能源消费结构等因素，探求适合本地区的绿色低碳发展道路。同时各区县间加强区域性碳减排合作，消除区域发展壁垒，形成资源互补和技术联动的区域碳减排合作机制。

参考文献：

[1]Li Y M，Sun X，Bai X S.Differences of Carbon Emission Efficiency in the Belt and Road Initiative Countries[J].Energies，2022，15（04）.

[2]Zhang X D，Liao K C，Zhou X H.Analysis of regional differences and dynamic mechanisms of agricultural carbon emission efficiency in China’s seven agricultural regions[J].Environmental science and pollution research international，2022.

[3]Wang L，Chen Z C，Ma D L.Measuring Carbon Emissions Performance in 123 Countries：Application of Minimum Distance to the Strong Efficiency Frontier Analysis[J].Sustainability，2013，5（12）.

[4]賴文亭，王远，黄琳琳，等.福建省行业碳排放驱动因素分解及其与经济增长脱钩关系[J].应用生态学报，2020，31（10）： 3529-3538.

[5]刘佳骏，史丹，汪川.中国碳排放空间相关与空间溢出效应研究[J].自然资源学报，2015，30（08）：1289-1303.

[6]柴志贤.密度效应、发展水平与中国城市碳排放[J].经济问题，2013，35（03）：25-31.

＊基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目“山东省碳排放时空演变机制与低碳发展路径研究”（编号：202210445005）；山东省社会科学规划研究项目“山东省碳达峰碳中和实现路径与政策体系研究”（22CJJJ06）。

（作者单位：山东师范大学地理与环境学院。程钰为通信作者）