碳中和视角下广东省主体功能区特征与优化策略研究

吴健宇， 袁 涛,2*， 李 洁， 徐冬梅

(1. 中国地质大学(北京)土地科学技术学院， 北京 100083； 2. 自然资源部土地整治重点实验室， 北京 100034)

主体功能区规划是从资源环境承载力、现有开发密度和未来发展潜力等角度出发，将区域划分为具有特定主体功能定位的不同空间单元[1-2]。实施主体功能区战略、形成主体功能区布局是优化国土空间格局的战略重点[3]，而碳达峰、碳中和作为优化国土空间格局的目标导向[4]，对完善和优化主体功能区规划具有重要的指导意义。

通过构建的主体功能区战略和制度可为政府绩效考核体系建构[5-6]、乡村振兴发展评价[7-8]和土地利用评价[9-10]等方面提供重要的技术支持和制度保障。而更重要的是对于主体功能区规划而言，构建合理有效的评价指标更有利于主体功能区的长效发展。学者们最初关于主体功能区的评价主要围绕经济评价[11-12]和土地利用效益评价[13-14]等方面，更多的是从资源经济的角度对主体功能区进行评价。随着生态环境保护的日益重视，关于主体功能区的生态效益评价[15-16]得到不断的丰富和完善。学者们指出现行的主体功能区已经实施了若干年，无论是评价过去的实践效果效益或探讨未来工作的开展，都需要建立相应的评价指标体系，特别强调评价指标体系应体现新发展理念和新发展战略，加强资源环境承载能力评价和国土开发适宜性评价[17-18]。2012年，《广东省主体功能区规划》[19]明确指出“需建立健全符合科学发展观并有利于推进形成主体功能区的绩效考核评价体系”，该评价体系包括资源环境承载能力和碳耗等相关指标。目前关于广东省主体功能区的评价主要围绕经济发展评价[20]、土地生态安全评价[21-22]和碳排放量核算评价[23-25]方面，关于广东省主体功能区的生态绩效评价只体现在碳排放量核算评价，且仅围绕单一指标(碳排放量)的变化分析，评价尺度也没有细化至主体功能区县。

因此，本研究以《广东省主体功能区规划》所明确的广东省121个主体功能区县为研究单元，采用与碳中和测算相关的评价指标，包括碳排放量、碳吸收量、净碳排放量和单位GDP碳排放量等，对2010—2017年的各类主体功能区的评价结果进行时空对比分析，并结合现行主体功能区规划和国土空间规划对各类主体功能区提出空间低碳优化策略，以期有助于实现经济发展和生态环境保护相协调。

1 研究区概况、数据来源和研究方法

1.1 研究区概况

广东省位于中国大陆最南部，地貌类型复杂多样，有山地、丘陵、台地和平原，地势总体北高南低，北部多为山地和高丘陵，山地和丘陵面积占全省土地总面积的58.6%[19]。广东省下辖21个地级市，共计121个县(市、区)，根据其地理位置与经济的总体差异，分为珠三角、粤东、粤西、粤北地区。其中，珠三角地区包括广州、佛山、肇庆、深圳、东莞、惠州、珠海、中山、江门市，粤东地区包括汕头、汕尾、潮州、揭阳市，粤西地区包括湛江、茂名、阳江市，粤北地区包括韶关、河源、梅州、清远、云浮市[26]。2017年，广东省土地总面积为178 130.7 km2，其中，林地、耕地、园地、草地、建设用地分别占总面积的56.2%、14.6%、7.1%、1.8%、11.2%[27]。广东省主体功能区按开发内容分为优化开发区、重点开发区、农产品主产区、重点生态功能区，且均以县域为划分单元，其中包含34个优化开发区县、39个重点开发区县、22个农产品主产区县和26个重点生态功能区县[19]，如图1所示。

图1 广东省主体功能区的空间分布

1.2 数据来源

本研究涉及的数据主要包括全国碳排放量数据、土地利用数据和社会经济数据。其中：全国碳排放量数据来源于“中国碳核算数据库”(CEADs(Carbon Emission Accounts & Datasets)，https:∥www.ceads.net.cn/)；土地利用数据是指2010—2017年的广东省土地利用现状面积统计数据，来源于广东省第二次全国土地调查及广东省年度土地变更调查[28]；社会经济数据主要包括各县区的农作物产量和国民生产总值，来源于各年份的广东省各地级市、县(市、区)的统计年鉴以及《广东统计年鉴》。

1.3 碳排放量和碳吸收量测算

本研究的碳排放量数据来源于“中国碳核算数据库”，碳吸收量主要包括耕地、草地、林地和园地的碳吸收量。其中，草地、林地和园地的碳吸收量采用碳吸收系数法计算，计算公式[29-30]如下：

(1)

其中，CAi为第i种土地利用类型的碳吸收量(单位：t)；Si为第i种土地利用类型的面积(单位：hm2)；Ci为第i种土地利用类型的碳吸收系数，由文献[31-33]可知林地、草地、园地的碳吸收系数分别为5.77、0.021、3.98 t/hm2。

耕地的碳吸收量参照农田生态系统碳吸收量的估算方法，即依据农作物产量数据、经济系数和碳吸收率进行估算，计算公式[34]如下：

(2)

其中，CAf为县(市、区)耕地的碳吸收量(单位：t)；Ci为第i种农作物光合作用合成单位质量干物质所需要吸收的碳量，也称为碳吸收率；Yi为第i种作物的经济产量(单位：t)；Hi为第i种作物的经济系数。广东省主要农作物的碳吸收率和经济系数见表1。

最后，由碳排放量和碳吸收量得到净碳排放量，计算公式[35]如下：

(3)

其中，Ee为县(市、区)的净碳排放量(单位：t)；Ec为县(市、区)的碳排放量(单位：t)；CAi为县(市、区)林地、草地、园地的碳吸收量(单位：t)；CAf为县(市、区)耕地的碳吸收量(单位：t)。

2 结果与分析

2.1 优化开发区

由2010—2017年广东省优化开发区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量(图2)可知：(1)2010—2012年，广东省优化开发区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量呈折线上升趋势。(2)自2012年以来，广东省优化开发区的碳吸收量呈现明显的起伏波动，但总体呈下降趋势;与2012年相比，2017年的碳吸收量减少了25.37万t。(3)2012—2017年，广东省优化开发区的碳吸收量呈现下降趋势，净碳排放量与碳排放量呈现一致的波浪式下降趋势；与2012年相比，2017年的净碳排放量减少了1 060.24万t。

图2 2010—2017年广东省优化开发区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量

由2011—2017年广东省34个优化开发区县的净碳排放量增量(表2)可知：(1)2011—2012年，广东省34个优化开发区县的净碳排放量均呈现明显的上升趋势。(2)2012—2017年，有22个优化开发区县的净碳排放量呈现明显的波动起伏。(3)与2012年相比，有14个优化开发区县在2017年的净碳排放量呈增加趋势；有10个优化开发区县的净碳排放量除了在2016年呈现轻微上升外，在其他年份则呈现连续性的下降趋势，分别为：白云区、宝安区、东莞市、福田区、海珠区、荔湾区、罗湖区、南山区、天河区和越秀区，这在一定程度上说明了这些区域的碳排放优化程度相对较高。(4)值得注意的是，肇庆市的鼎湖区和惠州市的惠阳区的净碳排放量均在2013年呈现下降、在2014年出现明显的反弹，并呈现连续性的逐年上升趋势，这在一定程度上说明了这2个优化开发区县与现行优化开发区规划定位存在一定差异，碳排放优化工作仍存在较大的进步空间。

表2 2011—2017年广东省34个优化开发区县的净碳排放量增量

续表

由2010—2017年广东省优化开发区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速(图3)可知：2010—2017年，广东省优化开发区的单位GDP碳排放量呈现明显的逐年下降趋势，GDP增速远大于碳排放量增速，碳排放量增速在2013、2015、2017年呈现负增长，这在一定程度上说明了广东省优化开发区的经济发展水平总体得到优化。由2010—2017年广东省34个优化开发区县的单位GDP碳排放量(表3)可知：2012—2017年，广东省共有13个优化开发区县的单位GDP碳排放量低于广东省优化开发区县的平均水平，分别为：宝安区、禅城区、福田区、海珠区、黄埔区、荔湾区、龙岗区、罗湖区、南沙区、南山区、天河区、盐田区和越秀区。值得注意的是深圳市各辖区的单位GDP碳排放量均低于广东省优化开发区县的平均水平，由此可见，深圳市在广东省优化开发区规划中处于领头羊地位，其经济发展模式值得各县(市、区)参考借鉴。位于珠三角核心区的广州市和佛山市，只有部分辖区的单位GDP碳排放量低于广东省优化开发区县的平均水平，说明广州市和佛山市各辖区的发展水平仍存在一定差距。

图3 2010—2017年广东省优化开发区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速

表3 2010—2017年广东省34个优化开发区县的单位GDP碳排放量

2.2 重点开发区

由2010—2017年广东省重点开发区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量(图4)可知：(1)2010—2017年，广东省重点开发区的碳吸收量在2013年虽有较大幅度的回落，但后续年份呈现明显的反弹趋势，总体呈现增加趋势；与2012年相比，2017年的碳吸收量增加了36.06万t。(2)2012—2017年，广东省重点开发区的净碳排放量与碳排放量呈现一致的上升趋势；与2012年相比，2017年的碳排放量增加了1 237.7 万t。由2011—2017年广东省39个重点开发区县的净碳排放量增量(表4)可知：(1)2011—2012年，除了惠东县和陆丰市的净碳排放量出现轻微下降外，其他县区均呈现明显的上升趋势。(2)2013—2017年，湛江市的赤坎区、霞山区和汕尾市的城区的净碳排放量在2016年轻微上升，在其他年份均呈现明显的下降趋势，这在一定程度上说明了这些区域的碳排放优化程度相对较高；有8个重点开发区县的净碳排放量仅在2013年轻微下降，在其他年份均呈现连续性的上升趋势，分别为：潮安区、潮南区、潮阳区、濠江区、陆丰市、麻章区、吴川市和源城区；除了上述11个重点开发区县外，其他重点开发区县的净碳排放量呈现明显的波动上升趋势。

图4 2010—2017年广东省重点开发区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量

表4 2011—2017年广东省39个重点开发区县的净碳排放量增量Table 4 The increment of net CO2 emission of the 39 county-level key development zones in Guangdong Province from 2011 to 2017 万t

续表

由广东省重点开发区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速(图5)可知：(1)2010—2017年,广东省重点开发区的单位GDP碳排放量呈现明显的逐年下降趋势，GDP增速远大于碳排放量增速，碳排放增速在2013年和2015年呈现负增长，这在一定程度上说明了广东省重点开发区的经济发展质量总体上得到优化。(2)与2012年相比，广东省重点开发区2017年的单位GDP碳排放量减少了0.43 t；2014—2017年，广东省重点开发区的单位GDP碳排放量降幅呈现减缓趋势。由2010—2017年广东省39个重点开发区县的单位GDP碳排放量(表5)可知：2017年，湛江市的赤坎区、霞山区的单位GDP碳排放量分别为0.32、0.44 t，位列广东省重点开发区县的前两名，且单位GDP碳排放量均接近同时期广东省优化开发区县的单位GDP碳排放量的平均值(0.4 t)，其经济发展模式值得各县(市、区)参考借鉴。而汕头市的金平区、湛江市的坡头区分别位列广东省重点开发区县的第三、四名。由此可知，作为广东省国土空间规划中重要的“两极”以及省域副中心城市，汕头市和湛江市的核心市辖区在重点开发区经济发展质量方面起到重要的示范带头作用。

图5 2010—2017年广东省重点开发区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速

表5 2010—2017年广东省39个重点开发区县的单位GDP碳排放量Table 5 The CO2 emission per unit of GDP of the 39 county-level key development zones in Guangdong Province from 2010 to 2017 t

续表

2.3 农产品主产区

由2010—2017年广东省农产品主产区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量(图6)可知：(1)2013年，广东省农产品主产区的碳吸收量持续增加，碳排放量和净碳排放量呈现明显的下降；2014年开始，碳排放量和净碳排放量呈现明显的反弹和起伏波动。(2)与2012年相比，广东省农产品主产区2017年的碳吸收量减少了85.71 万t，碳排放量增加了35.84万t，净碳排放量增加了121.55万t。由2010—2017年广东省农产品主产区的碳吸收量、耕地碳吸收量和耕地面积(图7)可知：(1)2010—2017年，耕地碳吸收量是广东省农产品主产区碳吸收量的重要组成部分，且每年的耕地碳吸收量占当年广东省农产品主产区碳吸收量的40%以上。(2)2010—2014年，广东省农产品主产区的耕地碳吸收量随着耕地面积的增加而不断增加，在一定程度上说明了耕地面积的增加有利于碳吸收量的增加。(3)与2015年相比，广东省农产品主产区2016年的耕地面积减少了1 733.33 hm2，而耕地碳吸收量增加了19.36 万t，说明农作物单产量的增加也有利于碳吸收量的增加。

图7 2010—2017年广东省农产品主产区的碳吸收量、耕地碳吸收量和耕地面积

由2011—2017年广东省22个农产品主产区县的净碳排放量增量和耕地碳吸收量增量(表6、表7)可知: 与2012年相比，有12个农产品主产区县(恩平市、海丰县、开平市、龙门县、南澳县、饶平县、遂溪县、五华县、徐闻县、阳西县、云安区和紫金县)在2017年的净碳排放量呈上升趋势，有13个农产品主产区县(东源县、恩平市、海丰县、雷州市、罗定市、遂溪县、徐闻县、阳春市、阳西县、英德市、郁南县、云安区和紫金县)的耕地碳吸收量呈现减少趋势。究其原因为：一方面，耕地碳吸收量的增加有利于净碳排放量的下降，如茂名市的高州市和化州市；或者耕地碳吸收量的减少会导致净碳排放量的增加，如湛江市的遂溪县和徐闻县。另一方面，碳排放量增量远大于耕地碳吸收量增量，如潮州市的饶平县和梅州市的五华县。

表6 2011—2017年广东省22个农产品主产区县的净碳排放量增量

表7 2011—2017年广东省22个农产品主产区县的耕地碳吸收量增量

由2010—2017年广东省农产品主产区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速(图8)可知：(1)2010—2017年，广东省农产品主产区的单位GDP碳排放量呈现明显的逐年下降趋势；与2010年相比，2017年的单位GDP碳排放量减少了0.85 t。(2)2010—2017年，广东省农产品主产区的GDP增速远大于碳排放量增速，且碳排放量增速在2013、2015、2017年呈现负增长，这在一定程度上说明了广东省农产品主产区的经济发展质量总体上得到优化。由2010—2017年广东省22个农产品主产区县的单位GDP碳排放量(表8)可知：(1)与2012年相比，广东省农产品主产区县2017年的单位GDP碳排放量降幅最为明显的是河源市的东源县和清远市的英德市，两市的单位GDP碳排放量分别下降了1.19、1.05 t。(2)2012—2017年，按照单位GDP碳排放量从低至高排序，位于茂名市的高州市和化州市分别位列广东省22个农产品主产区县的前两名；2012—2017年广东省农产品主产区县的单位GDP碳排放量的平均水平分别为1.66、1.44、1.36、1.22、1.20、1.10 t，高州市和化州市的单位GDP碳排放量均仅为此平均水平的50%。

图8 2010—2017年广东省农产品主产区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速

表8 2010—2017年广东省22个农产品主产区县的单位GDP碳排放量

2.4 重点生态功能区

由2010—2017年广东省重点生态功能区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量(图9)可知：(1)2010—2012年，广东省重点生态功能区的碳排放量和净碳排放量呈现相对明显的增加趋势。(2)2012—2017年，广东省重点生态功能区的碳排放量和碳吸收量保持相对稳定的水平，而净碳排放量在2015年出现明显的下降(比2012年的净碳排放量减少了179.16 万t)，虽在2016年呈现明显的反弹趋势，但总体呈现明显的下降趋势。由2010—2017年广东省重点生态功能区的林地面积和林地碳吸收量(表9)可知：2010—2017年的林地碳吸收量占总碳吸收量的79%以上，但2010—2015年的重点生态功能区的林地碳吸收量占比呈现明显的逐年下降趋势，而林地碳吸收量与林地面积呈明显的正相关关系，这在一定程度上说明了对于重点生态功能区而言，保护和增加林地面积有利于增加碳吸收量，从而促进碳中和的实现。

图9 2010—2017年广东省重点生态功能区的碳排放量、碳吸收量和净碳排放量

表9 2010—2017年广东省重点生态功能区的林地面积和林地碳吸收量Table 9 The forest area and its CO2 absorption of the key ecological function zones in Guangdong Province from 2010 to 2017

由2010—2017年广东省26个重点生态功能区县的净碳排放量增量(表10)可知： 与2012年相比，有6个重点生态功能区县在2017年的的净碳排放量呈现上升趋势，分别为：丰顺县、蕉岭县、兴宁市、揭西县、连平县和陆河县；有13个重点生态功能区县在2017年的净碳排放量为负值，分别为封开县、广宁县、和平县、连南瑶族自治县、连平县、龙川县、南雄市、仁化县、始兴县、翁源县、新丰县、信宜市和阳山县，基本实现自身区域内的碳中和目标。

表10 2010—2017年广东省26个重点生态功能区县的净碳排放量

由2010—2017年广东省重点生态功能区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速(图10)可知：2010—2017年，广东省重点生态功能区的单位GDP碳排放量呈现明显的逐年下降趋势，GDP增速均大于碳排放量增速，碳排放量增速在2013、2015、2017年呈现负增长，这在一定程度上说明了广东省重点生态功能区的经济发展质量总体上得到优化。由2010—2017年广东省26个重点生态功能区县的单位GDP碳排放量(表11)可知：2012—2017年，除了连山壮族瑶族自治县的碳排放量因统计数据缺失不参与统计外，其他24个重点生态功能区县的单位GDP碳排放量均呈现明显的下降趋势，其中减幅最为明显的是河源市的乳源瑶族自治县和梅州市的大埔县，分别下降了1.21 t和1.28 t。而值得注意的是，位于河源市的连平县的单位GDP碳排放量呈现上升趋势，该县2017年的单位GDP碳排放量比2012年的增加了0.21 t，这在一定程度上说明了该县的经济发展质量相对较低，碳中和工作仍有很大的改进空间。

图10 2010—2017年广东省重点生态功能区的单位GDP碳排放量、碳排放量增速和GDP增速

表11 2010—2017年广东省26个重点生态功能区县的单位GDP碳排放量

3 结语

本文采用IPCC碳排/碳汇系数法和多因素综合评价法，对广东省121个主体功能区县进行碳平衡测算及时空分布特征分析。研究结果表明：自2012年广东省落实主体功能区规划以来，2017年各类主体功能区的碳中和工作总体上得到优化，但仍存在一部分主体功能区县的实际发展与规划定位存在差异。主要表现如下：

(1)2017年，广东省34个优化开发区县中仍有14个优化开发区县的净碳排放量呈增加趋势，而鼎湖区和惠阳区的碳排放量呈现明显上升趋势。同时，就单位GDP碳排放量而言，县域间分布差异明显。

(2)广东省重点开发区中除了赤坎区、霞山区和城区等8个县(市、区)的发展方式相对较好外，其他31个县(市、区)在加快进行工业化城镇化开发的同时对生态环境产生的影响相对突出。

(3)2017年，广东省有12个农产品主产区县和6个重点生态功能区县的净碳排放量呈现上升趋势，有13个农产品主产区县的耕地碳吸收量呈现减少趋势。

(4)在广东省121个主体功能区县中，仅连平县的单位GDP碳排放量呈增加趋势。

基于本文研究结论，并结合现行主体功能区规划和国土空间规划，对各类主体功能区提出如下空间低碳优化策略：

(1)广东省优化开发区主要分布在珠三角地区及沿线部分县区，经济比较发达，人口比较密集，资源环境问题更加突出，是城市和工业发展的主要地区。在今后发展中应加快转变经济发展方式，着力优化产业结构、优化发展方式、优化生态系统格局，不断降低单位GDP碳排放量。同时，应发挥深圳市和广州市的“双城”联动作用，积极推广和借力“双城”发展模式，特别注重区域间和城市内部各县区之间的平衡和谐发展。对于肇庆市的鼎湖区和惠州市的惠阳区，更应积极发挥区域优势(如广佛肇经济圈一体化)，在不断弥补自身发展不足的同时吸取其他区域的先进发展经验，提高自身的综合实力。

(2)广东省重点开发区主要分布在珠三角核心区的外围及粤东、粤西沿海片区，部分呈点状分布于粤北山区。作为区域资源承载能力较强、发展潜力较大的地区，在今后发展中应充分发挥其区位、资源优势，加强基础设施建设，并与珠三角核心区保持密切联系，积极、有序、有选择地承接珠三角核心区的产业转移；应加快传统高污染产业的转型升级，确保发展质量和效益，大力提高清洁生产水平，保护生态环境；应减少工业化城镇化对生态环境的影响，在促进经济发展的同时注重促进资源环境的可持续利用；应积极利用广东省国土空间规划的政策优势，不断发挥湛江市和汕头市在“两极”中的广东省副省级中心城市的政策优势，促进区域间的协调协同发展。

(3)广东省农产品主产区主要位于国家“七区二十三带”农业战略格局中的华南农产品主产区，是国家级农产品主产区，包括22个农产品主产区县。作为提供和保障粮食供给的地区，在今后发展中应一如既往地以保护耕地和保障粮食安全为核心；应控制开发强度，优化开发方式，在农业生产中加大科技投入，改善农业生产条件，提高农作物单位面积产量。一方面既可为保障粮食安全提供有利支撑，另一方面也可提高碳吸收能力，从而促进农业生产的绿色低碳发展。

(4)广东省重点生态功能区主要位于以中低山、丘陵、盆地和谷地为主的地区，林地资源分布密集。作为广东省在水、土、空气环境质量中仍保持良好的区域，在今后发展中应以保护和修复生态环境、提供生态产品为首要任务。需切实保护林地面积，提高林木蓄积量，以利于增加碳吸收量，加快促进碳中和的实现。在严格控制开发强度的同时也可因地制宜发展资源环境可承载的特色产业，不断提高重点生态区县中心地区的经济发展质量。特别是对于连平县、蕉岭县、丰顺县和兴宁市等净碳排放量增加的县区，应严格落实主体功能区规划政策，在促进经济发展与保护生态环境中保持平衡有序推进，实现经济发展与生态环境更加协调。

本研究存在一些不足之处：一方面，考虑到作物产量统计数据的可获取性与正确性，本研究对耕地中的作物统计未能完全覆盖广东省的作物种类；另一方面，受限于碳排放量数据的可获取性，本研究的时间尺度仅更新至2017年，后续的研究可在获取高精度的碳排放数据的前提下延伸研究时间序列。