碳中和背景下土地利用变化的碳排放效应分析——以慈利县为例

姚伟 赵晨迪 雷志刚

(湖南省第三测绘院 湖南长沙 410007)

“碳达峰、碳中和”是我国生态文明建设的重要目标，被纳入整体布局进行战略性的研究部署。深入分析碳排放与土地利用变化的内在联系，为提出有效的节能减排措施和制定区域差别化的碳排放政策以及建设低碳城市具有重要的理论和现实意义[1]。慈利县位于湖南省西北部，是国家重点生态功能区。近年来，慈利县经济快速发展，随着蒋家坪新区和各旅游景点相继建设，土地利用类型变化较大，碳排放的速度明显增快。因此，本文采用土地利用碳排放风险指数和碳足迹压力指数等方法研究国土空间用地布局与碳排放量之间的关系，从而研究慈利县碳排放量的时空差异与排放效应分析，以期在国土空间规划编制中为慈利县国土空间用地布局优化和生态环境保护提出相关建议。

1 研究方法

1.1 数据来源

为了便于更直观地分析不同土地用途与碳排放量之间的关系，根据《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2017），将土地用途分为即耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6种土地用途[2]。相关数据通过收集慈利县2014年、2016年、2018年和2020年这4个年份的土地利用现状变更调查数据进行统计分析。相关年度的社会经济数据来自张家界市和慈利县统计年鉴及国民经济与社会发展统计公报和IPCC报告以及相关文献。

1.2 碳排放量计算

通过查阅相关权威文献关于各类用地碳排放的研究数据，结合慈利县实际情况，确定不同土地利用类型的碳排放系数，具体如表1所示。

表1 各土地利用类型碳排放系数 （单位：t/hm²）

1.3 碳足迹压力指数和土地利用产生的碳排放风险

本文通过碳足迹压力指数来间接反映人类社会和经济活动对区域生态系统的影响，其表示土地利用碳源与碳汇之比[3]，为了对土地利用产生的碳排放风险有更加清晰的认识，本文利用土地利用碳排放风险指数对其进行测算[4-5]。

2 结果与讨论

2.1 土地利用变化分析

根据土地利用变化重要性指数和土地利用变化面积比重计算结果，除去草地和未利用地的特殊因素，如表2所示，建设用地增幅达到13.5%，土地利用变化面积比重为0.01，土地利用变化重要性指数为0.06；耕地变化幅度达到17.03%，土地利用变化面积比重为0.03，土地利用变化重要性指数为0.09；水域增幅达到7.83%，土地利用变化重要性指数为0.04，水域面积增加主要是由于退耕还湖，还有生态保护红线的设立，大大增加了水域的面积。综上所述，随着慈利县社会经济的快速增长，新城区的不断建设，张家界旅游东线的不断发展以及城镇化进程的推进，土地利用结构变化较大，土地利用的非农化较为明显。

表2 慈利县2014—2020年土地利用变化表

2.2 土地利用变化碳排放效应研究

2.2.1 土地利用变化碳排放效应时间变化

将文中涉及的各个用地类型的面积和相应的各类用地的碳排放系数相乘，可以得到慈利县各类用地的碳排放量。由此可计算出不同时期、不同土地利用类型的碳排放量及其变化情况，结果如表3所示。

表3 慈利县各类用地类型碳排放量汇总表

由表3可知，2014年、2016年、2018年和2020年总碳排放量分别为-122 498 t、-115 962 t、-125 201 t 和-130 501 t。慈利县总碳排放量在研究期内为负数，碳吸收量远远大于碳排放量。

耕地和建设用地是主要的碳源。其中，耕地碳排放量分别为2014 年、2016 年、2018 年和2020 年分别为31 461.43 t、31 468.29 t、26 850.79 t 和26 104.81t，而建设用地碳排放量分别为2014年、2016年、2018年和2020年分别为10 677.27 t、10 756.43 t、11 045.98 t和12 118.35 t。

林地、草地、水域和未利用地是碳汇[6]。其中，林地的碳吸收总量2014年、2016年、2018年和2020年分别为163 773 t、157 323 t、162 232 t、167 746 t，因此林地是最主要的碳汇。

由图1 可以看出，碳足迹压力指数整体上呈先上升后下降的趋势，这表明碳足迹压力指数的趋势跟耕地碳排放量的趋势具有一致性，耕地数量的减少引起人为活动量的减少，从而引起碳足迹压力指数的减少。因此，退耕还湖、退耕还林、退耕还草和慈利县“旅游旺县”发展战略等政策对减少碳排放具有重要作用。碳排放风险指数呈先下降后上升的趋势，这表明建设用地的碳排放量的增加会引起碳排放风险指数的增加，因此慈利县的节能减排、绿色发展政策对减少碳排放量有一定的效果，但碳排放的风险程度仍旧比较高。这主要是由于蒋家坪新城区的建立、城镇化的不断进展及工业化和农业现代化的快速推进，导致建设用地能源消费碳排放量持续增加，且区域发展布局不均衡引起地域间的碳排放量不均衡。

图1 慈利县碳足迹压力指数和碳排放风险指数图

2.2.2 土地利用变化碳排放效应空间变化

慈利县中心城区位于整个县的中东部，高碳排放主要集中在慈利县中东部地区（见图2）。中心城区零阳镇和蒋家坪新区主要以盆地为主，近年来建设用地扩展迅速，经济发展较快，是最主要的碳源。低碳排放主要集中在北部和南部地区，因为这两个部分地理条件差，交通不便，经济条件不发达，同时森林覆盖率高，碳吸收能力强，整体碳排放量就少。中部和西部地区的碳排放量相对较大，较2014年增长较快，主要集中在江垭镇、三官寺土家族乡、阳和土家族乡等乡镇。

图2 慈利县2014年和2020年碳排放量密度分布图

3 结论与讨论

3.1 主要结论

（1）慈利县总碳排放量在研究期内为负数，其碳吸收量远远大于碳排放量，在“碳中和、碳达峰”中一直发挥着积极作用。2014—2020年慈利县不同土地利用类型面积变化明显，耕地和未利用地土地面积总体上表现出下降趋势，下降幅度分别为17.03%和53.70%；林地、草地、水域和建设用地面积总体上表现出上升的趋势，上升幅度分别为2.43%、174.75%、7.83%、13.50%，草地面积上升幅度最大，建设用地次之。草地增加最为明显，是由于影像分辨率差异导致面积明显增加；建设用地的扩张是耕地、未利用地面积减少的其他原因。

（2）慈利县土地利用碳排放风险指数表现出先增后降的变化趋势，建设用地碳排放量的增加是由于建设用地面积增加所致，因此减少建设用地的比例有利于低碳发展。说明慈利县实行绿色低碳发展取得了一定的成效，但是碳排放风险程度仍然较高，急需进行调整优化土地利用结构，构建低碳土地利用模式，提高土地生态系统的固碳减排能力。

（3）从2014—2020年慈利县整体碳足迹压力指数呈先上升后下降的趋势，碳足迹压力指数的趋势跟耕地碳排放量的趋势具有一致性，耕地数量的减少引起人为活动量的减少，从而引起碳足迹压力指数的减少。碳排放主要集中在慈利县中东部地区，中心城区零阳镇和蒋家坪新区是最主要的碳源；低碳排放主要集中在北部和南部地区，由于森林覆盖率高，碳吸收能力强，经济条件不发达，整体碳排放量就少；中部和西部地区的碳排放量相对较大，主要集中在江垭镇、三官寺土家族乡、阳和土家族乡等乡镇。这是由于慈利县旅游业的快速发展，建设用地的相应增加，导致慈利碳排放总量的增加。

3.2 对策及建议

3.2.1 优化土地利用结构、减少碳排放风险

慈利县土地利用类型中，耕地、建设用地是主要的碳源，林地是主要的碳汇，但建设用地碳排放量逐年增加。在本轮国土空间规划编制过程中，严格执行“三区三线”的基础上，严控新增建设用地总量，盘活现有库存建设用地，防止因建设用地扩张侵占耕地、林地、草地等。减缓建设用地的扩张速度和增加碳汇等措施来降低慈利县的碳排放量，有利于“碳达峰、碳中和”战略的实现。

3.2.2 加强耕地耕作管理，提高农业技术

降低农田生态系统的碳排放量，主要是依靠不断提高农业生产技术、农田耕作方式和有效的管理措施来提高土壤的碳储存能力，达到固碳减排，实现绿色农业的目标，对实现“碳中和、碳达峰” 的目标具有重要意义。

3.2.3 进一步细分研究碳排放与土地利用的关系

下一步将结合国土调查、空间规划、及用地用海分类指南中的分类进一步细化研究碳排放与各地类之间的关系，比如说建设用地细分到农业设施建设用地、居住用地、公共管理与公共服务用地、商贸服务业用地、工矿用地、仓储用地、交通运输用地、绿地与开放空间用地和特殊用地。