中国土地利用碳排放演变与影响因素分析

冯杰　王涛

摘要：以1989～2013年中国统计数据为基础，借助土地利用碳排放计算方法和STIRPAT模型，分析土地利用碳排放演变与影响因素，结果表明：①土地利用碳排放量呈增加趋势，其中建设用地碳排放量起主导作用。研究时段土地利用碳汇略有增加，但远不能抵消建设用地碳源作用。②土地利用碳排放过程划分为四个阶段，即1989～1996年碳排放量稳定增加、1997～2001年碳排放量缓慢增加、2002～2007年碳排放量急剧增加、2008～2013年碳排放量快速增加阶段。③研究时段内单位GDP碳排放强度减小，人均碳排放强度增加。④土地利用碳排放与人口数量呈负相关关系，与GDP呈正相关关系。

关键词：建设用地；能源消耗；碳排放；STIRPAT；中国

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.05.19

中图分类号：F301.24；F124.5 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2016）05-0087-04

Abstract：This paper analyzed the evolution and influencing factors of land use carbon emission based on Chinese statistics data from 1989 to 2013 by land use carbon emission calculated method， based on the STIRPAT model. Result showed that land use carbon emission was increase， in which builtup land played a leading role. Land use carbon sinks slightly increased but it could not offset the carbon emission by builtup land. The process of land use carbon emission was divided into 4 stages， which were a steady increasing stage from 1989 to 1996， a slowly increasing stage from 1997 to 2001， a sharp increasing stage from 2002 to 2007 and a rapid increasing stage from 2008 to 2013. Carbon emission intensity of per unit of GDP was decrease while carbon emission intensity of per person increase， which all reflect that the consumption style of fossil energy was change from extensive to intensive gradually， and carbon emission intensity was increase gradually induced by the increasing of personal consumption capacity. Land use carbon emission had negative correlation with population while had positive correlation with GDP.

Key words：builtup land； energy consumption； carbon emission； STIRPAT； China

化石能源使用和土地利用变化是全球气候变暖的重要驱动因素，受到社会广泛关注[1，2]。改革开放以来，中国经济发展迅速，能源消耗量日益增大，城市化进程使土地利用发生巨大变化，中国碳排放量已居于全球各国前列[3]。科学认识中国土地利用碳排放演变过程及影响因素，可为中国碳排放减缓和减少提供理论依据。

中国碳排放研究内容包括碳排放核算及空间格局[4]、碳排放影响因素分析[5]、国民经济行业碳排放研究[6]、未来碳排放预测研究[7]，城市化过程[8]和公民个人碳排放研究[9]。土地利用碳排放计算方法中，耕地、林地、草地和建设用地的碳排放主要依据转换系数，将土地利用面积转化为碳排放量，其中建设用地碳排放通过化石能源的使用量转换为碳排放量进行测算[10，11]。STIRPAT模型作为资源环境经济模型，应用较多，为资源环境变化的经济驱动因素分析提供了有效方法[12，13]。本研究以1989～2013年中国统计数据为基础，利用土地利用碳排放计算方法和STIRPAT模型，对土地利用碳排放演变及影响因素进行分析，为土地、化石能源集约利用等提供科学依据。

1 研究方法

1.1 数据来源

数据来源于《中国统计年鉴》（1990～2014年）[14]，包括1989～2013年耕地、草地面积，煤炭、石油、天然气使用量，GDP及其构成和人口数据。森林面积数据来源于中国林业数据库（http：//cfdb.forestry.gov.cn），包括第四次至第八次（1989～2013年）全国森林资源清查数据。

1.2 研究方法

1.2.1 碳排放计算

耕地、林地和草地土地利用碳排放计算公式如下[10～12]：

将公式（5）和公式（6）中lnI作为因变量，lnP和lnA、lnB、lnC、lnD作为自变量，lna为常数项，lnε为残差项，在对原始数据处理的基础上，进行多元线性逐步回归分析。

2 结果分析

2.1 碳排放量分析

由公式（1）和公式（2）计算得到表1，其中耕地和建设用地为碳源，林地和草地为碳汇，碳排放量为碳源和碳汇之和。将碳源、碳汇和碳排放量数据制图，得到图1。

从表1可看出，1989～2013年中国土地利用碳排放量呈持续增加趋势，25年间共增加24.316×108t，增加2.75倍，年均增加0.935×108t，碳源/碳汇值增加137.21%。土地利用类型碳排放中，建设用地碳排放占主导地位，其变化趋势与碳排放量变化趋势一致。此外，耕地碳源作用最大，林地碳汇作用最大。1989～2013年耕地碳排放量呈增加趋势，增加0.130×108t，增加27.24%。林地碳吸收量呈增加趋势，增加0.432×108t，增加55.57%。草地碳吸收量呈减少趋势，减少0.012×108t，减少17.94%。总体上，林地和草地的碳吸收量足以抵消耕地的碳排放量，但远小于建设用地碳排放量。

图1显示，1989～2013年期间，中国碳汇量增加0.420×108t，增加49.73%；碳源量增加24.736×108t，增加2.55倍；碳汇占碳源的比例降低5.03%。中国碳排放缩减途径主要是减少建设用地的碳排放量，即减少煤炭、石油和天然气的使用量，提高化石能源的利用效率，发展清洁能源技术与化石能源集约利用。林地面积提高是辅助途径，对碳排放只能起到较小的减缓作用。

2.2 碳排放演变

结合表1、图1和图2（碳排放距平值图），本研究将土地利用碳排放划分为四个阶段，即第一阶段（1989～1996年）碳排放量稳定增加、第二阶段（1997～2001年）碳排放量缓慢增加、第三阶段（2002～2007年）碳排放量急剧增加、第四阶段（2008～2013年）碳排放量快速增加阶段。

第一阶段（1989～1996年），土地利用碳排放量稳定增加，1996年比1989年增加3.323×108t，增加37.54%。该阶段碳排放量低于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值为57.95%，且呈增加趋势，增加18.57%。该阶段中国经济稳定发展，耕地面积下降，林地和草地面积增加，建设用地规模相对较小，化石能源使用量稳定增加。

第二阶段（1997～2001年），土地利用碳排放量缓慢增加，2001年比1997年增加1.273×108t，增加10.45%。该阶段碳排放量仍低于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值为71.30%，且呈增加趋势，增加7.12%，增加比例低于第一阶段。该阶段中国经济发展进入缓慢时期，耕地、林地面积增加，草地面积稳定，建设用地扩展缓慢，受国有企业改革影响，煤炭、石油和天然气使用量增加缓慢。

第三阶段（2002～2007年），土地利用碳排放量急剧增加，2007年比2002年增加11.245×108t，增加78.50%。该阶段碳排放量高于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值为112.67%，呈急剧增加趋势，增加62.85%，增加比例远高于第一阶段和第二阶段。该阶段中国经济快速发展，耕地和草地面积稳定，林地面积增加，建设用地规模急剧扩大，煤炭、石油和天然气等化石能源使用量急剧增加。

第四阶段（2008～2013年），土地利用碳排放量快速增加，2013年比2008年增加6.851×108t，增加26.04%，高于第一阶段和第二阶段，但低于第三阶段。该阶段碳排放量高于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值为167.31%，高于前三个阶段，且呈增加趋势，增加38.29%，增速高于第一阶段和第二阶段，但低于第三阶段。该阶段中国经济发展速度放缓，但仍是快速发展时期，耕地、林地和草地面积稳定，建设用地规模增速放缓但仍快速增加，煤炭、石油和天然气等化石能源使用量也快速增加。

2.3 碳排放强度分析

1989～2013年中国单位GDP碳排放强度呈减少趋势，而人均碳排放强度呈增加趋势。研究时段内，中国GDP增加55×1012元，增加32.48倍，而同期碳排放量仅增加2.75倍，单位GDP碳排放强度呈下降趋势，减少4625.20kg/万元，减少88.81%，表明中国化石能源利用效率逐渐提高。单位GDP碳排放强度并非完全线性变化过程，划分为1989～1996年急剧下降和1997～2013年缓慢下降阶段。总体上单位GDP碳排放强度的线性递减率为157.71kg×万元×a-1（P<0.001）。1989～1996年线性递减率为545.42kg×万元×a-1（P<0.001），1997～2013年线性递减率为59.91kg×万元×a-1（P<0.001）。单位GDP碳排放强度线性变化趋势通过了0.001显著性水平检验，表明未来一段时间内中国单位GDP碳排放强度仍会呈减少趋势（图3）。

与单位GDP碳排放强度变化趋势相反，人均碳排放强度呈线性增加趋势，2013年比1989年增加1652.18kg/人，增加2.10倍，与同期土地利用碳排放量增加的比例相当，这主要是由于受计划生育政策影响，中国总人口数量增加缓慢，同时经济发展水平不断提高，国民收入也在不断增长，消费水平随之提高，人均碳排放强度也随之增加。人均碳排放强度可划分为1989～2001年缓慢增加和2002～2013年快速增加阶段。两个阶段人均碳排放强度线性递增率分别为23.55kg/人和117.58kg/人，后一阶段是前一阶段的4.99倍。人均碳排放强度线性变化趋势通过了0.001显著性水平检验，表明未来一段时间内人均碳排放强度仍会呈增加趋势（图3）。

1989～2013年中国单位GDP碳排放强度下降，主要是由于中国经济发展逐渐从粗放式化石能源消耗向集约利用方式转变；人均碳排放强度上升，是因为国民收入在不断增加，个人消费能力逐渐提升，引起碳排放量持续增加。由此可知，中国碳排放减缓与减少策略，应从两方面着手，一是加快经济发展转型，从粗放式经济发展向集约式经济发展模式转变，使化石能源集约利用和有效利用，降低化石能源的使用量；二是随着个人消费能力的提高，个人碳排放应纳入碳减排控制范畴，加大宣传力度，提高公民个人素质，倡导绿色、低碳消费的生活方式。目前对前者的关注度较高，而对后者关注程度较低，需引起重视。

2.4 土地利用碳排放影响因素分析

利用STIRPAT模型，分别以lnI为因变量，lnP和lnA为自变量（第一组）和以lnI为因变量，lnP、lnB、lnC和lnD为自变量（第二组）进行回归分析，结果见表2。

第一组多元线性逐步回归分析结果表明，1989～2013年中国土地利用碳排放量（lnI）与人口数量（lnP）、GDP（lnA）关系密切，回归系数分别为-5.986和0.723，通过了0.05显著性水平检验。由回归系数可知，碳排放量与人口数量呈负相关关系，而与GDP呈正相关关系，并且人口数量变量对模型的解释程度高于GDP变量。

为了进一步分析碳排放量与GDP构成的相关关系，进行第二组多元线性逐步回归分析，结果表明，1989～2013年中国土地利用碳排放量（lnI）与人口数量（lnP）呈负相关关系，回归系数为-11.619；与第一（lnB）产业产值呈负相关关系，回归系数为-0.551；与第三（lnD）产业产值呈正相关关系，回归系数为1.272，与第二（lnC）产业产值无关。由回归系数可知，中国土地利用碳排放量与人口数量相关性高于第一产业和第三产业，与第三产业相关性高于第一产业。

3 结论与讨论

基于1989～2013年中国统计数据，采用土地利用碳排放计算方法和STIRPAT模型，分析了中国土地利用碳排放演变及影响因素，结果表明：

（1）1989～2013年中国土地利用碳排放量呈增加趋势，共增加24.316×108t，增加2.75倍。利用煤炭、石油和天然气估算的建设用地碳排放量在土地利用碳排放量中起主导作用，二者变化过程一致。研究时段内中国土地利用碳汇略有增加，但远不能抵消建设用地碳源作用，二者相差甚远。

（2）1989～2013年中国土地利用碳排放过程划分为4个阶段，即第一阶段（1989～1996年）碳排放量稳定增加、第二阶段（1997～2001年）碳排放量缓慢增加、第三阶段（2002～2007年）碳排放量急剧增加、第四阶段（2008～2013年）碳排放量快速增加阶段。其中，第一阶段和第二阶段土地利用碳排放量低于1989～2013年平均水平，第三阶段和第四阶段高于平均水平。

（3）1989～2013年中国单位GDP碳排放强度减小，而人均碳排放强度增加，反映出中国经济发展过程逐步由化石能源的粗放式利用向集约式利用转变，以及国民收入水平提高导致消费能力提高，从而引起个人碳排放水平的逐步增加。

（4）1989～2013年中国土地利用碳排放影响因素分析反映出碳排放与人口数量呈负相关关系，与GDP呈正相关关系。在GDP构成中，中国土地利用碳排放量与第一产业呈负相关关系，与第三产业呈正相关关系，而与第二产业无关。

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（责任编辑：何 彬）