西安市土地利用变化的碳排放量研究

2019-12-04刘欢

价值工程 2019年32期

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

LIU Huan

摘要：本文运用以面积为标准的碳排放/碳吸收量计算模型，研究陕西省西安市土地利用变化的碳排放量，探索土地利用节能减排的途径。经研究发现，2008年至2017年西安市碳排放量增长近一倍，与碳吸收关联度最大的土地利用类型为林地，碳排放总量和碳排放强度最大的为建设用地。建议从转变土地利用方式、提高土地集约利用水平、保护林地等方面入手，促进土地的低碳利用，控制碳排放总量。

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.

关键词：土地利用;碳排放;碳排放强度;西安

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

中圖分类号：X87;F301.24 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）32-0233-03

0 引言

人类社会伴随着能源的开发和利用，社会经济文化得到了长足的发展，从原始的农耕文明走向现代化的工业文明。然而随着全球人口数量的上升和经济规模的不断增长，人类燃烧石油煤炭等向大气中排放了越来越多的二氧化碳等温室气体，带来了温室效应、环境污染、能源利用率低等一系列问题，化石能源等常规能源的使用造成的环境问题及后果不断地为人们所认识，人类提出了节能减排发展低碳经济，尝试推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”，实现社会可持续发展。

中国是目前世界上最大的能源生产国和消费国，面临巨大的节能减排压力。我国已将减排目标纳入政府五年规划，制定出台相关政策，大力发展循环经济。开展土地利用与碳排放研究，对于土地利用总体规划、产业结构升级、节能减排、发展低碳经济、深化供给侧改革、确保国家能源安全、实现社会经济的可持续发展等方面具有重大意义。

土地是人类进行生产活动的载体，也是陆地生态系统碳吸收、碳排放的载体。工农业生产、原材料的生产运输与消耗、供给侧改革等都与土地利用有较大关系，可以运用土地利用数据推断碳排放与吸收情况。国内外学者对土地利用碳排放做了一些研究，主要有涉及碳排放机理、碳排放效应、碳排放核算等方面，其中碳排放核算主要有模型估算、样本调查、遥感和地图估算等方法[1-3]。赖力基于ARC/INFO的1km-Grid碳排放评估模型，构建了中国土地利用对陆地生态系统循环的评估模型框架[4];苏雅丽等在回归分析、IDW插值的基础上，把Hopfield神经网络聚类分析引入到土地利用碳排放效益的模拟研究中[5];徐国泉[7]等采用对数平均权重Divisia分解法，构建了我国人均碳排放分解模型[6];曲福田等[8]在研究土地利用变化碳排放作用机制及内涵的基础上，对土地利用变化对碳排放的影响进行了综述探讨[7]。碳排放量受不同用途土地面积变化影响较大[1-3]，曾鹏、王金艳、孙贤斌等人以面积为标准的碳排放量计算模型，分别探讨分别辽宁大连市[9]、贵州铜仁市[1]、安徽省[2]土地利用结构与能源消耗碳排放的关系。前人对碳排放量计算进行研究，选取的样本时间较短，且关于对西安市的土地利用碳排放研究较少。

本文在查阅相关文献资料的基础上，从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年十年间不同土地利用方式的碳排放量变化情况，从土地利用方式的角度，探讨土地低碳利用的途径和方式，启迪合理利用土地的理论意义和实用价值，为西安市土地利用规划与经济发展提供思路。

1 研究区概况

西安市位于渭河流域中部关中盆地，东经107.40度～109.49度和北纬33.42度～34.45度之间，北部为冲积平原，南部为剥蚀山地。大体地势是东南高，西北与西南低，呈一簸箕状。秦岭山脉横旦于西安以南，山脊海拔2000～2800米，是我国地理上北方与南方的重要分界。西安是陕西省会、关中平原城市群核心城市，是“一带一路”核心区、中国西部地区重要的中心城市，国家中心城市、国际性综合交通枢纽。下辖11区2县并代管西咸新区，面积10752km2，2018年末常住人口1000.37万人，常住人口城镇化率74.01%，全年地区生产总值8349.86亿元，比上年增长8.2%。其中，第一产业258.82亿元，增长3.3%;第二产业2925.61亿元，增长8.5%;第三产业5165.43亿元;增长8.3%。西安市GDP占陕西省约1/3强，第二三产业较为发达，城市化水平较高，研究西安市土地利用类型的碳排放具有一定的典型意义。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据源

本文以《陕西省统计年鉴》（2008-2018）、《西安市统计年鉴》（2008-2018）为数据源，提取历年耕地、林地、建设用地等相关基础数据，以陕西省年度能源消耗总量与GDP数据计算单位GDP能耗系数，然后以西安市GDP计算年度能源消耗总量以及碳排放量。

2.2 研究方法

2.2.1 碳排放量计算

土地利用碳排放是指人类在土地及土地上的生产要素进行改造的过程中产生的碳排放过程。不同土地利用类型对碳排放/碳吸收的影响不同，主要受投入强度、利用方式、空间布局合理度等影响。其中，建设用地、耕地等是碳排放的主要来源，林地、园地主要是碳吸收的主力军。

根据人类利用土地进行生产生活的情况，碳排放包括直接碳排放和间接碳排放。直接碳排放是人类直接利用耕地等土地而产生的碳排放;间接碳排放是指人类在土地上进行的经济活动而产生的碳排放，如人类在建设用地上进行的能源消耗等[10]。

根据联合国政府间气候变化专门委员会2006年發布的《IPCC温室气体指南》以及前人研究成果[3-6]，耕地等碳排放变化系数取0.422t/hm2。

公式（1）中，E为碳排放总量;Ti为不同土地类型面积;di为各土地类型的碳排放变化系数。

建设用地碳排放量采用年度能源消耗总量（吨标准煤）转换、计算取得。根据前人研究成果[3-6]，建设用地碳排放系数在0.702～0.756（C）/t之间，本文区平均值0.733t（C）/t。

公式（2）中，E为建设用地碳排放量;M为能源消耗总量（吨标准煤）;f为能源消耗碳排放量转换系数。

2.2.2 碳吸收量计算

碳吸收主要是指林地、园地等土地上附着的植被进行光合作用等所吸收的碳;耕地的碳吸收主要是指农作物进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。

根据前人的研究成果，林地、园地的碳吸收系数[5]分别取-0.644t/hm2、-0.020t/hm2;同时耕地也在一定程度上充当碳吸收的载体，其吸收系数[5]取-0.50t/hm2。计算公式同公式（1）。

2.2.3 碳排放强度计算

碳排放强度是指单位面积土地上的碳排放量，计算公式如下：

公式（3）中，Cp为单位土地面积碳排放量（t/hm2）;Si为相应的土地类型面积（hm2）;Cti为各种土地利用类型的碳排放量（t）。

3 结果分析

3.1 土地利用变化情况

根据统计数据分析，2008年至2017年十年间西安市土地总面积变化较小，从10108km2减少为10096.81km2，变化量仅为11.19km2。建设用地面积增加了为268.76km2，年均增长率为2.73%，其中在2013-2014年建设用地面积增加较大，增长量分别为41.81km2、35.28km2，年增长率在3%以上，主要是受城市发展快速扩张的影响，如阎良区临潼区等区域的快速发展;园地面积增加215.03km2，年增长率23.38%，是面积变化最大的用地类型，其中在2010年至2016年间增速逐步变小，2017年增速急剧上升，增长率为36.44%，这与西安市近年来大力倡导建设生态园林城市息息相关;耕地面积减少108.80km2，年变化率为0.42%，因2018年西安市统计年鉴包括西咸新区耕地面积，所以2017年度西安市耕地面积比2016年略有增加，即增长了184.33km2;林地面积减少278.50km2，年变化率为0.55%（见图1），主要是受各项经济活动占用林地所致。

3.2 碳排放/碳吸收量分析

从图1、图2、图3可知，自2008年至2017年十年间西安市各类用地类型中，建设用地是的碳排放量的主角，占碳排放量的99.5%，这与建设用地上进行的工业生产等主要经济活动有极大关系;西安市碳排放量远大于碳吸收量，约为碳吸收量的30倍以上，因此西安市为纯碳源区，十年间碳排放量增长量为1161.29×104t，年均增量为116×104t，近些年来，西安市加快调整优化产业结构，加大节能减排力度，大力发展循环经济，加强煤炭清洁高效利用，采取了煤改电、煤改气、煤改热或清洁能源替代等措施;加快节能减排技术的推广应用，有序发展太阳能、地热能等可再生能源，2008年至2017年十年间西安市GDP增量为5153.75亿元，而单位GDP能耗由0.768吨标准煤/万元降低为0.380吨标准煤/万元，采取得了单位GDP能耗显著降低的成绩。

3.3 碳排放强度分析

从表1可知，西安市在2008年至2017年间碳排放总量由1578.43×104t增长为3175.33×104t，年均增长率为10.12%，总量增长近一倍，在2017年碳排放总量出现了降低趋势，比上年度减少13.72%。2008年至2016年地均建设用地碳排放强度、人均碳排放强度处于逐渐上升状态。由于近年来西安市工业生产低位增长和铁腕治霾工作推进力度的不断加大，西安市工业能耗由增转降，同时西安市人才引进措施不断出台，城市人口的快速增长，2017年西安市常住人口增加78.46万人，因此碳排放总量、地均建设用地碳排放强度、人均碳排放强度则在2017年迅速降低。

3.4 土地利用类型与碳吸收/碳排放关系

从图2、图3可知，各类土地利用类型中碳吸收总量大小关系为：林地>耕地>园地;与碳吸收关联度最大的土地利用类型为林地，林地是陆地生态系统的主体，以其植被的高覆盖度，运用光合作用吸收二氧化碳，是吸收碳源、净化自然的有效方式;耕地因其具有一定的固碳能力，既能进行碳排放也能进行碳吸收。土地利用类型与碳排放总量的关系为：建设用地>耕地。碳排放强度最大的土地类型也为建设用地，这与人类在建设用地上进行的工业生产、发电供暖、交通运输等大规模耗能活动有关，这也是节能减排、发展循环经济的关键所在。

4 结论

通过研究可知，西安市土地利用结构与碳排放总量关系最为密切的为建设用地，也是碳排放强度最高的土地利用类型;而林地、园地等是吸收碳源的主力;2008年至2017年十年间，西安市碳排放总量也不断上升，这也是经济高速发展的时期。西安市“2018绿色发展示范城市”和“2018首批生态型城市”称号，对土地的低碳节能利用刻不容缓。建议从以下几个方面入手，促进土地的低碳节能：①严格控制建设用地规模，提高土地集约利用水平。落实最严格的土地管理制度，集约高效和严格控制建设用地规模，加大批后监管力度，严格落实用地责任;转变土地利用方式，提高产业用地准入门槛和土地利用效率;②淘汰高耗能产业，加快节能技术创新。加快推动创新驱动发展、经济转型升级，大力推进节能技术创新，提高能源利用率;③增加城市绿化，提高森林覆盖率。抓好林地保护，推行林地占补平衡政策，积极开展城市绿化，加大开展造林绿化力度，增强“地球之肺”固碳能力。

参考文献：

[1]王金艳，王雅敬.铜仁市土地利用变化的碳排放量及生态补偿研究[J].地理、环境科学，2019，37（3）：42-47.

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[4]赖力.中国土地利用的碳排放效应研究[D].南京：南京大学博士学位论文，2010.

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