基于碳平衡适宜性评价的城市圈土地利用结构优化

资源环境与经济发展的矛盾日益突出,基于碳平衡的土地资源节约集约利用是增强发展可持续性的根本途径之一。研究参考已有文献,将碳平衡引入土地适宜性评价研究中,分别从经济、生态、社会角度建立了基于碳平衡的城市圈土地适宜性评价指标体系,具体包括碳源适宜性评价和碳汇适宜性评价两个方面。运用全排列多边形图示指标法获得了研究对象的两类适宜性的综合评价值和多边形图示。碳平衡适宜性评价结果显示各城市适宜性差异显著,存在较大的区域内协调潜力。选取多目标规划在适宜性评价的基础上对城市圈的碳排放权进行优化配置研究,并将碳排放权优化限制结果引入各城市土地利用结构优化问题中。最后得出了各城市2020年土地利用结构优化结果,与土地利用总体规划对比,进一步强化低碳经济的发展目标。碳排放权配置研究可以有效实现低碳经济的发展目标,碳平衡作为生态文明建设的内容之一对土地生态文明建设和实现土地可持续利用具有重要的指导。     

基于全排列多边形综合图示指标法的武汉城市圈土地集约利用评价

中国已经进入城市化发展的加速阶段,快速的城市化过程加大了对土地的高需求,土地集约利用直接影响到武汉城市圈土地利用和管理效果,关系到城市圈的城镇化进程。采用全排列多边形综合图示指标法对武汉城市圈2001—2010年间土地集约利用变化进行了量化评价。研究表明:（1） 全排列多边形图示指标法可用于土地集约利用的评价,该方法系统整合了评价对象的多种因素,并减少了主观因素的影响,使评价更为客观科学;（2） 单项指标显示,10 a间,武汉城市圈土地投入强度、土地利用强度、土地产出效益和土地环境质量均有明显提高;（3） 武汉城市圈土地集约利用综合指数总体呈增长态势,且前阶段的增长速度慢于后阶段,经济增长方式发生改变。因此,武汉城市圈在未来一段时间应把握住发展契机,通过增强土地利用的投资强度和产出绩效,不断提高土地集约利用水平;同时注重土地环境质量改善,优化城乡建设用地结构,提高土地的集约利用水平。     

基于LUCC的四川省主体功能区碳排放与生态补偿研究

土地利用/土地覆被变化（LUCC）影响下的碳排放充分体现人类活动对生态环境的扰动程度,由此切入的碳收支与补偿研究对区域低碳经济与平衡发展具有重要意义。本文以2005年和2015年四川省土地利用数据为基础,参考IPCC假定构建碳排放模型,借助GIS平台运用数学模型对四川省5个主体功能区碳排放及碳补偿率进行测度与分析,采用造林成本法和碳税率法对生态补偿标准进行测算。结果表明：1）研究期内四川省各主体功能区土地利用与主体功能区规划相符并按其功能定位优化发展。重点开发区域耕地占绝对优势,建设用地面积的总量和增量最大;重点生态功能区林地、草地占比最大。2）研究期内各主体功能区的总碳排放量大幅度增加。重点开发区域碳源量、总碳排放量及其增量均居首位;重点生态功能区碳吸收的能力减弱。3）各主体功能区建设用地碳排放强度远大于总碳排放强度,研究期内各主体功能区总碳排放强度均增加,建设用地碳排放强度则有增有减。国家层面重点开发区域总碳排放强度最大,建设用地碳排放强度很小。4）生态发展区碳补偿率高,经济发达区低。国家层面限制开发区域（重点生态功能区）碳吸收补偿系数最高。5）碳源区应对作为碳汇区的甘孜藏族自治州按固碳价格进行生态补偿。碳排放量与各主体功能区功能定位高度相关,生态补偿标准大致从成都平原向四周递减,限制开发区域生态补偿标准偏低。基于碳排放的生态补偿标准建立横向财政转移支付政策,有利于四川省节能减排和平衡发展。     

基于碳收支核算的郑州市碳排放压力分析及预测

区域碳收支核算是全球气候变化研究的关键内容。城市碳收支核算不仅有助于建立区域碳平衡分析的理论框架,而且对于区域温室气体清单编制及低碳发展模式的选择也具有十分重要的意义。以郑州市为例,在对碳收支及碳排放压力进行核算分析的基础上,采用线性回归方法和最小二乘法对郑州市2030年的碳排放进行了预测研究,并提出了郑州市低碳城市发展的政策建议。主要结论如下:(1)郑州市碳收支呈明显不匹配现象,碳排放总量及其增速明显超过了碳吸收。其中,能源活动和农作物分别是主要的碳源和碳汇途径,两者各占碳排放/吸收比重的80%以上;(2)郑州市碳排放强度呈下降趋势。这表明,随着节能减排和区域发展模式的转型,区域碳排放效率明显提升;但总体而言,郑州市经济增长与碳排放的关系处于弱脱钩状态,经济发展仍然依赖于能源消耗及碳排放增长;(3)预测发现,2030年碳排放量虽比2012年大幅度增长,但碳排放效率逐渐提升,预期碳排放增长率不断下降。     

低碳视角下的城市圈土地可持续利用评价

资源环境与经济发展的矛盾日益突出,低碳视角下的资源节约集约利用是增强发展可持续性的根本途径。以武汉市为例,采用文献资料法等结合已有研究成果,立足低碳视角,与城市圈土地利用特点相结合,建立低碳视角下的城市圈土地可持续利用评价指标体系。综合CSDEA(指标凝聚法)和熵值法对各指标值进行分析综合,在获得评价结果后进一步计算得到各评价对象的改进方案。结果显示,黄石市、黄冈市、咸宁市、潜江市为土地可持续利用CSDEA有效,仙桃市、天门市、孝感市、武汉市、鄂州市为土地可持续利用CSDEA无效,综合评价值分别为0.9849,0.9791,0.9725,0.9574,0.8082,评价值最低的是鄂州市,在地均农业产值等9个指标上均存在不足,需要降低的指标包括农村恩格尔系数、地均碳排放量等,其中地均碳排放量应降低97.33 t/hm²。综合来看鄂州市仍需较大提升。评价结果和改进方案客观反映了城市圈土地利用的现状和不足,经济发展应更加注重对环境的保护和资源的节约和集约利用,不断提高可持续发展能力。     

河南省土地利用碳源/汇及其变化分析

土地利用变化及其碳源/汇状况是影响区域碳循环的重要因素.该文构建了土地利用碳源/汇研究的理论框架和计算模型;采用1999-2008年河南省的能源消费、土地利用等数据.对河南省不同土地利用方式的碳源/汇状况及其强度进行了分析.结果表明:(1)河南省土地利用碳排放呈明显增加趋势,其中建设用地和农用地是主要的碳排放源;2003年以来河南省城市建设用地加速扩张,造成建设用地碳排放量的大幅增加;(2)河南省土地利用碳吸收呈缓慢增长趋势,其中农作物是最主要的碳汇;(3)建设用地碳排放强度最大,为56.46 t/(h㎡·a),而耕地的碳汇能力最强,为9.17t/(h㎡·a).(4)1999年以来,地均碳排放强度呈加速增长趋势,而同时期单位GDP碳排放强度则呈下降趋势.     

武汉城市圈土地利用碳排放时空演变及驱动因素

[目的]产业和人口的集中造成大量资源消耗和高额碳排放，开展城市圈尺度的碳排放研究可以为城市圈碳减排提供科学参考和借鉴。[方法]以遥感影像和经济社会数据为基础，构建碳排放测算模型及时空地理加权回归模型，探究武汉城市圈3期(2000年、2010年、2020年)土地利用碳源/碳汇时空演变规律及其影响因素的时空异质性。[结果](1)武汉城市圈土地利用碳排放由2000年的3 129.69万t增加到2020年的14 590.51万t,年均增长8.45%;(2)影响武汉城市圈碳排放的主要因素有产业结构，技术水平和建设用地占比；(3)武汉城市圈碳排放影响因素存在明显的空间异质性，各类因素对不同区域的碳排放影响存在较大差异。[结论]城市圈碳排放具有明显的时空异质性，不同城市资源水平及发展重心存在差异，从而导致碳排放水平产生变化。在进行区域碳减排政策制定和碳减排任务分配时，应充分考虑各地的经济水平及产业结构等因素。     

重庆市土地利用碳排放效应时空格局分异

运用文献分析法、归纳总结法、统计分析法测算了重庆市12 a来不同土地利用类型的碳排放,分析了变化特征并对其时空差异类型进行了划分。结果表明:（1）重庆市碳汇大于碳源,碳排放总量表现为碳吸收,1997—2008年碳吸收能力在波动中呈下降趋势,到2008年重庆市总碳吸收量为14 570.85万t;（2）各类用地中,林地为主要的碳汇,建设用地为主要的碳源,建设用地碳排放增长幅度最快,年增长率为9.89%,应控制碳排放的快速增长;（3）地均建设用地碳排放和单位产值碳排放强度较高,碳排放强度与经济发展水平呈正相关关系;（4）土地利用碳排放效应受多种因素限制,能源消耗是碳排放主体;（5）40个区县的土地利用碳排放效应在空间分布上存在较大差异,应实施差别化的碳减排调控策略,引导城市低碳发展。     

临沂市农田生态系统碳源/汇时空变化及其影响因素分析

依据2003-2013年临沂市农作物产量、耕地面积、农作物播种面积及农业投入等数据,对临沂市农田生态系统碳源、碳汇进行估算,分析其变化规律并探讨临沂市农田生态系统碳源、碳汇的影响因素。结果表明,2003-2013年临沂市农田生态系统的碳排放量呈现先增后减的情况;5种主要碳排放过程中,化肥施用过程中碳排放所占的比例最大;各县区碳排放量,远郊大于近郊;碳吸收、碳汇呈现增加的趋势,并具备很强的碳汇功能;小麦、玉米作为主要的粮食作物,碳吸收量远高于其他的农作物;各县区由于自然条件和发展方向的不同,碳吸收量与单位播种面积碳汇量差异较为明显。碳源、碳汇影响因素分析表明,碳吸收与小麦、玉米、水稻、花生等高产量作物、农作物总产量及农作物总播种面积显著正相关;碳排放量与农膜等农用化学品投入、农业机械等燃料动力使用和农业灌溉等显著正相关;碳汇量与碳吸收量显著正相关。     

区域土地利用结构的碳效应评估及低碳优化

区域土地利用是引起碳排放的重要因素,土地利用结构优化能在一定程度改变土地利用的碳源/汇格局,并引导区域经济社会的低碳发展。基于线性规划方法,该文建立了区域土地利用碳效应综合评估及优化调控的方法,并以南京市为例,提出了3种土地利用低碳优化方案,并对其碳减排潜力进行了对比分析及蒙特卡洛模拟,最后提出了低碳土地利用优化的政策建议。结果发现,2020年南京市土地利用总体规划方案使区域的总碳蓄积量有所提升,但预期碳排放远远大于碳蓄积的增加值,同时也将会导致生态系统碳汇能力的降低;在3种优化方案中,基于碳排放最小化的土地利用结构优化方案比2020年规划方案的碳排放减少了73.75万 t,碳减排潜力为8.50%,表明该方案起到了较好的预期减排效果;因此,该文建议将基于碳排放最小化的土地利用结构优化方案作为南京市未来土地结构调整和产业规划的参考,该方案不仅有助于实现碳减排的目标,而且对于控制建设用地的过快增长、增加生产性土地面积、引导农地整理和居民点用地整理等土地利用规划和开发活动都具有重要的现实意义。     

南京都市农业农地利用碳排放测算及趋势预测

[目的]测算南京市都市农业农地利用碳效应,为发展都市农业的其他城市提供可借鉴的低碳经验。[方法]基于化肥、农药、农膜、农用柴油、灌溉、翻耕6个主要方面的碳源,测算南京市1996—2014年的农地利用碳排放量,综合林地、草地、园地3个主要方面的碳汇变化特征,探索农地利用方式变化导致的碳效应。并基于灰色GM(1,1)模型预测南京市农地利用碳排放量趋势。[结果]1996—2014年南京农地利用碳排放量总体呈现"上升—波动—平稳下降"的3阶段特征,纵向来看,2005—2014年林地碳汇、草地碳汇有所下降,但变化趋势不同。横向来看,由于各区承载的城市功能不同,区域碳汇差异较大。从农地利用方式变化的碳效应来看,2000—2008年南京市因生态退耕产生碳汇呈先上升后下降的变化趋势,建设占用导致的碳排放量变化趋势呈现Z字形上升。基于灰色GM(1,1)模型采用等维递补预测方法,预计到2020年该市农地利用碳排放量为1.11×105 t。[结论]南京市农地利用碳排放的变化趋势与经济发展和都市农业发展进程密切相关。林地、草地面积的减少降低了原本不高的碳汇效应,并且由于经济发展与城市建设需要,持续上升的建设占用碳排放对南京市碳效应影响巨大。     

基于低碳理念的河南省建设用地集约利用研究

将低碳理念纳入到建设用地集约利用研究中, 运用比重法、熵值法、多因素综合评价法, 建立低碳的建设用地集约利用评价指标, 求得河南省各个市的建设用地集约综合值。结果表明, 河南省的建设用地集约利用类型可分为四类:> 7为集约型,> 6为较集约型,> 5为较粗放型,< 5为粗放型。集约型城市为濮阳市、郑州市、焦作市; 较为集约型的市域为洛阳市、济源市;较粗放型的城市为安阳市、平顶山市、许昌市、漯河市、三门峡市和周口市;粗放型的城市为开封市、鹤壁市、新乡市、商丘市、南阳市、信阳市和驻马店市。研究结论表明,将低碳排放指标纳入建设用地集约利用中, 河南省经济最为发达的省会城市郑州集约度并不是最高的。     

黑龙江省哈尔滨市不同土地利用类型的碳排放效应分析

本研究以黑龙江省哈尔滨市为研究区,以2000—2010年土地利用、能源消耗等数据为主要依据对哈尔滨市各类用地进行碳排放效应分析,并在此基础上构建Logistic模型,预测2011—2020年净碳排放的变化趋势。研究结果表明:（1）从2000—2010年,哈尔滨市的净碳排放呈明显增加趋势,从1023.39万t增长到3264.64万t,增长幅度高达219%。（2）建设用地是主要碳源,占总碳源的99%以上。耕地和林地是主要碳汇,两者之和占总碳汇的99%以上。（3）地均碳排放强度表现为增长趋势,但单位GDP碳排放强度呈下降趋势。（4）在未来10 a,哈尔滨市净碳排放预计将呈现加速增长的趋势,2020年预计将达到5191.83万t。依据相关分析结果,从碳增汇和碳减排角度提出了土地利用的相关措施建议。     

近10 a青海高原东部土地利用/覆被变化及碳效应

近年来在人类活动的影响下,青海高原东部土地覆盖变化显著,为揭示区域土地利用/覆被变化及其对环境的影响,促进区域可持续发展,以青海高原东部农业区为研究区,采用多时相Landsat TM卫星遥感数据,分析该区域1999－2009年的土地利用格局转变以及由此引起的碳效应变化,以期为青海高原东部土地利用结构与空间配置的低碳优化、科学管理与规划提供参考。首先,利用土地利用变化强度指数分析了青海高原海东市近10 a来的土地利用类型间的变化强度及方向;其次,对研究区主要的8种土地利用转移类型引起的碳效应进行了定量分析。研究结果表明：近10 a来,退耕还林/草等生态工程与西部开发战略的实施,使区域土地利用呈现"3增2减"的整体变化,即林地、建设用地和未利用地面积呈上升趋势,分别增加约67%、56%和1.14%,耕地、草地面积减少,分别减少30%和12%;由于建设用地的扩张,耕地非农化导致的碳排放量增加373.60万t,生态的正向演变（退耕还林/草;草地转林地）和建设用地的复垦退出引起的总碳汇量增加156.04万t,生态的逆向演变（林地/草地转变成耕地;林地转变成草地）引起的碳汇量损失22.85万t。近10 a来区域土地利用/覆被变化导致的碳排放增量高出碳汇增量240.41万t,说明自然和人文因素共同驱动的土地利用变化对青海高原东部的碳平衡和可持续发展产生显著影响。     

碳中和目标下河北省土地利用碳排放格局演变与多情景模拟

分析和优化土地利用碳排放的格局演变可以为构建低碳排放的国土空间格局、助力碳中和战略目标实现提供参考和借鉴。该研究利用土地利用类型、能源消耗和农业活动碳排放系数法,基于GIS软件和PLUS模型核算了河北省2000—2020年土地利用直接碳排放、间接碳排放和净碳排放量及空间格局演变,模拟了自然发展、碳增汇优先发展和碳减排优先发展3种情景下河北省2030和2060年土地利用格局,并核算了生态系统增汇管理下不同情景土地利用碳排放量,结果表明：1）研究期间河北省土地利用直接碳排放量基本保持稳定,表现为碳吸收;土地利用间接碳排放量和土地利用净碳排放量呈现持续增加趋势,但增加速度明显下降。2）研究期间碳吸收区域和中净碳排放栅格单元空间上呈现收缩趋势,低净碳排放、中高净碳排放和高净碳排放栅格单元空间上呈现扩张趋势。碳吸收区域和低净碳排放栅格单元占比最大,但净碳排放主要产生在中高净碳排放区域和高净碳排放栅格单元。3）碳增汇优先发展情景下,林草地分布范围更广,在环渤海区域水域数量明显增加,土地利用直接碳排放绝对值最大。碳减排优先情景下石家庄、唐山、保定等大城市中心城区向外扩张的范围略有收缩,建设用地集约效果有一定体现,土地利用净碳排放值最小。碳减排是未来实现碳中和战略的根本。     

基于投入视角的山东省农地利用碳排放与经济发展脱钩研究

[目的]分析山东省2000—2012年农地利用碳排放与经济发展关系,为该区碳减排工作和农业相关政策的制定提供理论依据。[方法]基于农地利用的投入视角,采用碳排放计算模型和脱钩弹性测算方法,计算了2000—2012年山东省17个地级市农地利用碳排放量,及其与经济发展的脱钩关系,将该省划分为不同的脱钩类型,揭示两者的时空演变规律。[结果](1)2000—2012年山东省碳排放量增量显著,由7.12×106 t升至8.39×106 t,年均增长9.77×104 t,潍坊市的碳排放量最大,莱芜市的排放量最小。(2)山东省农地利用碳排放强度存在显著的空间差异性,呈东高西低的空间分异格局。(3)山东省主要表现为强脱钩与弱脱钩并存的状态,并以强脱钩为主。(4)山东全省脱钩类型空间分布规律较明显,强脱钩分布广泛,弱脱钩集中于西南地区。[结论]山东省农地利用碳排放和经济发展存在一种科学的、合理的脱钩弹性关系,但仍需加大对于农地利用的科技投入,合理分配农用物质的投入比例。     

基于ANP-GIS的长春市城市建设用地生态适宜性评价

基于城市建设用地的生态适宜性对建设用地资源进行合理有效开发利用是缓解城市化进程与土地资源有限性矛盾的根本途径。因此,在前人研究的基础上,提出了结合网络分析法（Analytic Network Process,ANP）与GIS的城市建设用地生态适宜性耦合评价模型,并结合长春市的自然、社会和经济特点对长春市城市建设用地生态适宜性进行案例研究,最终获得了可视化的长春市城市建设用地生态适宜性空间分布图（5个适宜度）。结果表明:对于长春市建设用地的选取最适宜的土地面积约为1 289.3 km²,适宜区域6 662.7 km²,较适宜区域9 461.4 km²,一般适宜区域2 848.2 km²,不适宜区域303.4 km²,而且长春市建设用地生态适宜性较高的地区（最适宜区域和适宜区域）分布在长春区域的腹地,处于长春市市区以及九台区、德惠市、农安县的交汇的区域,该地区自然、社会和经济各项指标的生态适宜性度均相对较高,表明长春市未来的城市发展以及城市建设的重点可以向生态适宜度较高的中部地区偏移。研究结果说明了ANP-GIS耦合模型的可靠性,同时也为长春市的建筑用地的选取和长春市的城市规划提供决策依据。     

基于潜在土地利用冲突识别的主城区周边耕地保护

科学的潜在土地利用冲突识别能够判别和协调冲突用地类型，也是有效解决当前日益严峻的土地利用冲突的基础。该研究以鞍山主城区为研究对象，基于耕作和建设适宜性评价系统开展耕地适宜性评价，通过ArcGIS软件以及耦合协调度模型进行冲突分区识别，进而根据冲突类型提出耕地差别化利用建议。研究结果表明：鞍山主城区周边耕地可划分为9类区域，包括3类潜在土地利用冲突区，占总面积的22.20%；3类耕作优势无冲突区，占总面积的67.33%；3类建设优势无冲突区，占总面积的10.47%，综合考虑城市周边耕地自然、区位和社会经济条件，将高度和中度潜在冲突区以及耕作优势区内的优质连片耕地划为永久基本农田；将建设优势区零散耕地作为城市开发边界弹性发展区用地；将生态红线范围内的低度潜在冲突区耕地划为生态用地。该研究结果为耕地利用适宜类型的冲突判别以及城市周边耕地保护提供参考。     

黄骅市未利用地开发适宜性分区研究

未利用地作为重要的土地后备资源,研究其开发适宜性及其开发模式是实现土地可持续利用的重要举措,对保障我国粮食安全、实现经济发展和生态文明建设均具有重要意义。同时,科学引导土地开发利用,对未利用地可能的开发利用方向进行适宜性评价,研究确定开发分区,也是推动国土科技创新的重点。在此背景下,本文以河北省黄骅市为例,将未利用地做宜耕、宜建和生态风险三重评价,并结合权衡模型和遗传算法对上述三重评价进行耦合分析,确定开发分区,进而解决多开发方向之间的权衡问题,为全国未利用地开发提供示范。研究表明:1)黄骅市未利用地宜耕开发可分为4个等级,主要为不适宜级宜耕未利用地,集中在市东部沿海;2)宜建开发可分3个等级,主要为低适宜级宜建未利用地,集中分布在市中部和西部;3)生态风险区可分为5级,呈东高西低的空间格局,主要为中低和中高生态风险未利用地;4)黄骅市未利用地资源可分为耕地、建设用地、生态用地3种重点开发区,其中,耕地重点开发区主要分布在中部和西部,建设用地重点开发区主要分布在黄骅镇周围,生态用地重点开发区主要位于东部沿海。研究结果可为破解土地供需两难提供科学支持。