城市建设用地扩展及其碳排放研究

刘海波　张裕广

摘要：

城市建设用地扩展是区域土地利用变化的一部分，是全球变化研究的重要组成部分。但近年来，城市建设用地的无节制扩展致使土地资源使用与保护之间矛盾重重。

关键词：城市建设用地；扩展；碳排放；研究

人类活动是导致碳排放增加、气候变暖的重要因素，主要表现在两个方面：一是化石燃料燃烧、水泥生产等能源和工业过程产生的碳排放；二是土地利用变化产生的碳排放。为此，深入了解城市土地利用与碳排放的关系对于缓解碳排放量和气候变暖有着十分重要的意义。

一、城市建设用地扩展

工业化和城市化作为城市的显著特征，是任何一个国家或地区在建设现代化过程中必须经历的过程，而城市建设用地的快速扩展始终贯穿于整个建设过程。近年来，随着我国现代化进程的不断加快，城市发展的盲目性、规划的无序性、扩张侵占自然林地和湖泊水域造成的生态问题等日渐突出。目前，对于城市建设用地扩展的相关研究主要集中在其驱动力上，通常利用时间序列数据或面板数据找出各个影响因素的驱动方向和驱动力度。

（一）城市建设用地扩展的变量选取

为了确保数据的可连续性和获得性，在选取城市建设用地扩展的模型变量时，应从以下四个方面入手：第一，CONL建设用地面积。该变量为被解释变量，一般情况下把城市建成区面积作为衡量建设用地面积的指标，主要包括城市行政区内实际已开发建设、市政公用设施和公共设施基本具备的区域；第二，土地利用效率。它是由土地利用量和利用方式来决定的；第三，经济发展：PE（元），人均GDP在诸多衡量经济发展的指标中是最能够反映社会经济发展和人民生活水平提高的指标；四是人口规模：POP（万人），它是衡量人口规模的重要指标，在一定程度上反映了城市建设用地的承载能力。

（二）城市建设用地扩展模型

城市建设用地的扩展模型有分形模型、动力学模型、神经网络模型和元胞自动机模型等，每个模型在研究上都存在一定的优势。随着网络化和信息化的社会发展趋势，人们通常将多智能体（MAS）与元胞自动机（CA）模型、GIS相结合的方式用于城市建设用地扩展模拟研究中，也就是把土地利用的空间、时间变化相结合，对有效地预测土地利用变化趋势、调整、优化土地利用、合理而高效地利用有限土地资源具有重要意义。

二、城市建设用地扩展的碳排放

（一）草地、林地、湿地等土地利用类型转换碳排放

国内外研究者对林地、草地、湿地等土地类型进行了多方面实验，发现该类土地类型的转变通常引起区域碳储量的减少。通过估算中国6大行政区林地、耕地和草地之间的对应转换面积，土壤有机碳密度的变化率不难发现，深度为30m和100m的土壤有机碳蓄积量都发生了损失。

（二）建设用地和农业生产系统碳排放

由于城市化进程的加快、人口的迅速增长和各类建设用地面积的快速增长，导致了土地利用变化动态的逐渐提高。同时，耕地由大面积的森林和草原转变得到，而耕地又被破坏改建为城市建设用地，整个过程导致了大量碳素从植物残体中释放出来，从而使土壤失去了农植被的保护，另外，水土流失的加剧、耕作的不当、沙漠化的严重等都促使土壤有机碳进行了大量释放。

（三）土地利用管理碳排放

土地利用管理涉及的内容很广，主要包括治理休耕、恢复水土流失、盐碱化等退化土地、改良土壤、秸秆还田等，这些管理措施都可以有效地提高土壤的有机碳含量。但部分区域的土地管理会加剧土地的利用，导致湿地、荒草地面积大量减少，碳排放量也会随之升高。除此之外，土地利用结构与布局同样会影响土地利用系统之间的生态环境，从而导致碳排放增加或减少，如用地结构的不合理将使生物栖息地破碎，会破坏生物多样性，进而使土地生态系统出现退化，降低了碳汇能力。

三、 城市建设用地扩展及其碳排放研究的问题与措施

（一）存在问题

截至目前，人们在城市建设用地扩展及其碳排放研究方面取得了显著成效，但在实际研究过程中仍然存在一些问题，主要表现在以下几个方面：一是早期的建设用地规模预测模型具有空间信息表达不够完整、时间信息不足、缺乏随机性、城市扩展过程的模拟简单等不足，元胞自动机模型虽然能通过自下而上的思路表达城市空间的自组织性，但其具有不可移动性，对人为活动对建设用地变化影响考虑不足；二是大多数基于元胞自动机的土地利用模型在进行土地利用变化模拟与预测时，针对各种土地利用类型的相互转变均考虑相同的影响要素，如草地转变为林地、林地转变为建设用地的影响因素被认为是相同的，这显然与事实不符；三是建设用地是重要的碳源，需要将土地利用变化的自然过程和社会经济发展过程统筹起来全面考虑其碳排放效应。但目前国内对于建设用地碳排放的研究主要集中在能源消费的碳排放核算方面，较少同时考虑土地利用变化产生的碳排放研究。

（二）优化措施

建设用地包含居民地、工矿用地、交通用地等，不同的产业结构对建设用地碳强度产生的影响具有较大的差异。其中，第二产业用地，如工业用地是能源消耗的主体，第三产业用地相对来说耗能较少，因此，地方政府在进行节能减排规划时多采用调整产业结构、以第三产业替代第二产业的方法。产业碳强度是建设用地碳强度的主要影响因素，产业结构调整时根据区域特点要采用不同的策略，如在实施“退二进三”策略时，首要考虑地区的重点产业发展以及在产业转移过程中承担角色。要降低建设用地的碳强度，产业转移区就必须侧重降低产业碳强度，特别是第二产业碳强度，产业承接区应侧重提高产业准入门槛，淘汰落后的高污染、高耗能、高排放产业，这样能在一定程度上提高产业的清洁生产水平。

四、结语

综上所述，在城市建设步伐不断加快的大环境中，只有不断优化建设用地的利用结构，提高能源利用效率，优化产业结构，才能有效降低城市建设用地扩展过程中产生碳排放量。

【参考文献】

[1]李亚丽.城市建设用地扩展及其碳排放研究[D].河南大学，2013

[2]黎孔清.低碳经济导向的区域土地利用评价与结构优化研究[D].华中农业大学，2013

[3]李昶.我国特大城市建设用地变化特征及其影响因素研究[D].重庆大学，2013

【作者单位：河南郑州】