盧佚鳴　楊瑾

摘 要：

為了了解陜西省土地利用中能源消耗與碳足跡之間的情況，收集陜西省2009—2016年國(guó)土資源公報(bào)提供的土地利用數(shù)據(jù)、陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒提供的2009—2016年經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和能源平衡表中各類產(chǎn)業(yè)中不同能源的數(shù)據(jù)消耗。利用以上數(shù)據(jù)通過構(gòu)建碳排放模型， 對(duì)陜西省8a來不同土地利用方式的碳排放及碳足跡進(jìn)行了定量分析。將得出的碳足跡與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行脫鉤指數(shù)計(jì)算。得出以下結(jié)論：陜西省土地利用的能源消費(fèi)在2014年之前，碳排放量逐年增長(zhǎng);2014年之后，碳排放總量逐漸下降，主要集中于居民點(diǎn)以及工礦用地，碳足跡大，并且占比逐年上升。陜西省碳足跡暫時(shí)能源消耗所產(chǎn)生的碳排放并沒有造成生態(tài)赤字，但是發(fā)展方向不理想。從脫鉤指數(shù)來看，碳足跡與GDP指數(shù)的脫鉤越發(fā)明顯，說明2009年以來，陜西省土地利用正向高GDP產(chǎn)出類型土地轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：

能源消費(fèi);土地利用;碳足跡;脫鉤指數(shù)

中圖分類號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191130011

根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究，人類活動(dòng)對(duì)碳排放的影響實(shí)際上是因?yàn)楦淖兺恋乩玫姆绞蕉淖兞巳祟惢顒?dòng)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，從而改變了碳排放的數(shù)量和速率。在過去的 150 多年里，土地利用方式的碳排放量約占同期人類所有活動(dòng)釋放到大氣中的碳的 33%之多。因此，本文從經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中人類土地利用與碳循環(huán)的關(guān)系出發(fā)，展開研究?jī)?nèi)容。

碳足跡（carbon footprint）理論是以生態(tài)足跡理論發(fā)展而成。有2種方式的理解，對(duì)某種人類活動(dòng)以直接或間接的方式排放出CO2的總量的一種度量方式;另一種則為用于吸收這些CO2排放所需的生產(chǎn)性土地的面積。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)于能源的需求逐漸增長(zhǎng)，能源消費(fèi)的最終產(chǎn)物則為含碳化合物。因此，在計(jì)算碳足跡之后，可以對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳足跡的變化關(guān)系進(jìn)行分析。

1 數(shù)據(jù)來源與研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)概況

陜西，簡(jiǎn)稱“陜”或“秦”，是中華人民共和國(guó)省級(jí)行政區(qū)，省會(huì)西安。位于西北內(nèi)陸中部，橫跨黃河和長(zhǎng)江兩大流域中部，介于E 105°29′～111°15′，N31°42′～39°35′之間，總面積 20.58 萬km2。截至 2017 年末，陜西省下轄 10 個(gè)設(shè)區(qū)市，含30個(gè)市轄區(qū)、72個(gè)縣、5個(gè)縣級(jí)市。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文的數(shù)據(jù)主要來源于2009—2016年的國(guó)土資源公報(bào)提供的各類土地利用面積數(shù)據(jù)，以及陜西省統(tǒng)計(jì)局提供的統(tǒng)計(jì)年鑒中2009—2016年，能源平衡表中的不同行業(yè)的各類能源使用數(shù)據(jù)和相關(guān)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)。

2 碳排放以及碳足跡計(jì)算

2.1 碳排放計(jì)算模型

碳足跡的計(jì)算需要對(duì)碳排放進(jìn)行定量計(jì)算，因此需要建立碳排放模型。根據(jù)所查到資料的土地利用類型和能源消耗平衡表中給出的行業(yè)分類，建立土地分類與碳排放項(xiàng)目的對(duì)應(yīng)關(guān)系[2]，對(duì)不同利用類型的土地的碳排放進(jìn)行定量的分析。分類對(duì)應(yīng)表如表1。

在陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒中，能源消耗類型主要選取原煤、天然氣、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油7種傳統(tǒng)化石燃料來計(jì)算不同用地類型造成的碳排放。根據(jù)黃賢金對(duì)江蘇省土地利用碳足跡中碳排放的計(jì)算模型[1]以及卞曉峰碩士論文中對(duì)不同土地利用類型碳足跡計(jì)算[2]，通過測(cè)算不同類型能源消耗放能確定的碳排放模型較為合理。碳排放模型如下：

CE=∑Qi*Cfi*K （1）

在式（1）中，CE為能源消耗的碳排放總量;Qi是第i中能源轉(zhuǎn)化為標(biāo)煤之后的終端消費(fèi)量;Cfi是缺省二氧化碳排放系數(shù);K是二氧化碳中含碳量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，取值為12/44。其中

Cfi=NCVi*u*CHi*CRi*k（2）

在式（2）中，NCVi是第i種傳統(tǒng)能源平均發(fā)熱量;u起到單位轉(zhuǎn)化的作用，取值10-9;CHi是第i種能源的單位熱值含碳量;CRi為第i種能源的碳氧轉(zhuǎn)化率;k是碳轉(zhuǎn)化成為二氧化碳的系數(shù)，取值為3.6667。需要將天然氣用量體積，轉(zhuǎn)換為質(zhì)量，天然氣密度取值為0.7174kg/m3。其它相關(guān)系數(shù)如表2。

2.2 碳足跡計(jì)算模型

碳足跡有2種衡量的方式，由于第2種更易于量化，因此這里采取第2種，吸收一定量碳排放所需的生產(chǎn)性土地（植被）面積來衡量碳足跡的大小。引入指標(biāo)NEP，即凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，1hm2植被的1a的碳吸收量，通過NEP的大小來計(jì)算植被的固碳情況，從而計(jì)算出所需要的生產(chǎn)性土地的總面積[1]。主要考慮作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收的主要組成部分林地和草地。參考謝鴻宇計(jì)算的NEP取值[3]，獲得碳排放量后，根據(jù)林地和草地的固碳量計(jì)算出陜西省各自的吸收碳的比例，最后通過NEP求得所需植被面積。因此，碳足跡的計(jì)算模型為：

A=CE（PfNEPf+PgNEPg）（3）

式（3）中A為碳足跡的值;CE為碳排放量;Pf為林地碳吸收的比例;Pg為草地碳吸收的比例;NEPf、NEPg分別為林地和草地的NEP。

2.3 碳排放計(jì)算

通過對(duì)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算，利用公式（1）和（2）求出的陜西省2009—2016年不同用地類型的碳排放量結(jié)果如表3。

由表中數(shù)據(jù)可以得出，2009—2016年碳排放總量先增高，從2014年開始逐年減小，最高值為2013年，全年排放3062.233萬t。其中，居民點(diǎn)及工礦用地人類活動(dòng)集中，吸收二氧化碳即固碳能力極低。因此為主要的碳排放源。

從總量上來看，碳排放總量在2013年之后稍有降低，其關(guān)鍵原因是在2014年，陜西省第十二屆人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十二次會(huì)議通過了《陜西省節(jié)約能源條例》，該條例規(guī)定了能源節(jié)約，能源結(jié)構(gòu)加大產(chǎn)能節(jié)約能源消耗等問題。這一項(xiàng)關(guān)鍵政策文件是導(dǎo)致陜西省2014年開始碳排放量的減少的政策原因。次要原因可能為，原煤用量比重減少，高放能低排放的能源使用增多。從每年的綜合能源萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤一項(xiàng)中可以看出，使用的能量增多，而原煤的使用量降低。原煤是利用效率很低的能源之一，經(jīng)常不能充分燃燒，防熱低的同時(shí)，碳排放卻很多。

陜西省近幾年加大光伏能源的投資建設(shè)，2015年，陜西省新能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到700萬kw，陜北太陽能發(fā)電和風(fēng)電、關(guān)中太陽能光伏和新能源裝備制造、陜南水電三大產(chǎn)業(yè)基地基本形成，使陜西省成為國(guó)家新能源研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的重要基地。

2.4 碳足跡計(jì)算

利用碳足跡模型式（3）計(jì)算碳足跡，NEPf取值為3.8096t/hm2，NEPg的取值為0.9482/hm2[3]。求得的2009—2016年陜西省碳足跡結(jié)果如表4。

由表中結(jié)果可以看出，碳足跡的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)。通過植被碳足跡比例，在一定時(shí)期內(nèi)并不會(huì)造成生態(tài)赤字，但植被碳足跡比例已經(jīng)由最開始的1.73下降到1.35左右。說明如果不采取一定措施，植被碳足跡比例將會(huì)小于1，陜西省的碳排放，就會(huì)出現(xiàn)生態(tài)赤字。

如表5可知，對(duì)于不同類型的土地利用類型，居民點(diǎn)及工礦用地的碳足跡占比最大，并且呈逐年升高的趨勢(shì)，最高年份2016年占到總碳足跡的76.62%。農(nóng)用地及水利設(shè)施用地的碳足跡最小，因?yàn)檗r(nóng)用地雖然有能源消費(fèi)造成碳排放，但同時(shí)農(nóng)用地與水利設(shè)施用地會(huì)有一定的碳吸收作用，只占到總碳足跡的2.5%左右，并且在2009—2016年間，占比穩(wěn)定。交通運(yùn)輸和其他土地的碳足跡占比逐年減小。

隨著陜西省發(fā)展進(jìn)程，城市擴(kuò)張，人口上升，農(nóng)用地總量被壓縮，植被總量會(huì)減少，能源需求不會(huì)降低，因此原煤使用比例下降到一定程度之后對(duì)于碳足跡總量的影響會(huì)降到忽略不計(jì)，碳足跡總量會(huì)呈現(xiàn)回升，因此不能保證碳足跡會(huì)一直趨向下降狀態(tài)，一定時(shí)間后仍有出現(xiàn)生態(tài)赤字的可能。

3 碳足跡與經(jīng)濟(jì)

3.1 脫鉤指數(shù)

脫鉤指數(shù)主要用于分析經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境壓力或者是能源消耗的關(guān)系[24]。對(duì)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤可以理解為在一定時(shí)間段，能源使用的速度或某種環(huán)境指標(biāo)變化的速度或某環(huán)境壓力指數(shù)變化的速度小于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度時(shí)，認(rèn)為是相對(duì)脫鉤的現(xiàn)象。若在相反的情況下，被認(rèn)為是掛鉤階段。公式如下：

DI=CI/GI（4）

公式（4）中DI為脫鉤指數(shù);CI為碳足跡指數(shù);GI為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）指數(shù)。

3.2 碳足跡與GDP脫鉤指數(shù)計(jì)算

碳足跡與GDP指數(shù)的單位不同，因此需要將2種指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理，但由于數(shù)據(jù)的不可獲得性，因此，以2009年為基期計(jì)算2010—2016年的脫鉤指數(shù)，之后反推2009年的結(jié)果。最終由公式（4）的出的脫鉤指數(shù)如表6。

由表中結(jié)果可以看出，2010—2016年的發(fā)展過程中，碳足跡與GDP一直呈現(xiàn)脫鉤的狀態(tài)，并且脫鉤的情況越來越大。在研究時(shí)間段內(nèi)的脫鉤速度明顯在加快。說明陜西省的碳足跡變化的速度，逐漸小于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度，可以推測(cè)陜西省的土地利用能源消費(fèi)正向節(jié)能減排、節(jié)約集約利用轉(zhuǎn)變。陜西省服務(wù)業(yè)、金融、互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的GDP比重正在上升。產(chǎn)生單位GDP所造成的碳足跡，正逐年減小。

4 結(jié)論

陜西省土地利用仍然在向建設(shè)用地傾斜，居民點(diǎn)和工礦用地仍然為主要的能源消耗所在，暫時(shí)能源消耗所產(chǎn)生的碳排放并沒有造成生態(tài)赤字，隨著碳匯土地?cái)?shù)量逐漸減少，交通運(yùn)輸用地雖有增加，但是占比減小。深入分析之后，通過植被面積與碳足跡之比可以看出，數(shù)值呈下降趨勢(shì)，表明未來陜西省的植被數(shù)量將不能夠吸收全部的碳排放，需要及時(shí)采取相應(yīng)措施。

在建設(shè)用地不斷增加，而具有固碳能力的土地不斷減少的情況下，陜西省土地利用的碳足跡經(jīng)歷了上升到減少，在2014年之前，碳排放量逐年增長(zhǎng);2014年之后，碳排放總量逐漸下降。在2014年時(shí)，陜西省通過了《陜西省節(jié)約能源條例》，本條例應(yīng)為碳排放減少的重要原因之一。減少了能源消耗，將能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向更高效的方式轉(zhuǎn)變，在研究時(shí)間段內(nèi)，碳排放的主要源頭是居民點(diǎn)及工礦用地，這與其占地面積，以及大量的能源消費(fèi)同時(shí)沒有吸收碳的能力有關(guān)。通過觀察能源使用比例，原煤使用的占比減小。陜西省近幾年來，建設(shè)了大面積的光伏發(fā)電設(shè)施，對(duì)于碳排放也有積極的影響。

陜西省仍然處于不斷發(fā)展的過程中，高碳足跡的土地類型增加意味著高GDP產(chǎn)出類型土地?cái)?shù)量的增加。交通運(yùn)輸用地與居民點(diǎn)及工礦用地一直作為陜西省的2項(xiàng)主要能源消耗，合計(jì)占到90%左右。從脫鉤指數(shù)來看，碳足跡與GDP指數(shù)的脫鉤越發(fā)明顯，說明2009年以來，陜西省的土地利用的能源消耗正向節(jié)約集約方向發(fā)展，是一個(gè)積極的現(xiàn)象。說明土地利用結(jié)構(gòu)上，對(duì)于能源的消耗結(jié)構(gòu)比較合理。

5 建議

陜西省正處于高速發(fā)展的階段，能源消耗量巨大，能源消耗放能總量逐年增加。居民點(diǎn)和工礦類用地是碳排放巨頭，產(chǎn)生龐大的碳足跡，因此從此類碳排放源土地入手，才會(huì)取得結(jié)果。需要調(diào)整好土地利用結(jié)構(gòu)，減小建設(shè)用地的碳排放，從建新方面入手，把控新建占用土地的數(shù)量，以及占用土地的固碳能力，控制建設(shè)用地?cái)U(kuò)張占用林地、草地等具有高效碳吸收能力土地的數(shù)量。同時(shí)落實(shí)好節(jié)約集約利用土地的方針，將建新的規(guī)?？刂圃谏鷳B(tài)合理的范圍內(nèi)。合理做好國(guó)土空間規(guī)劃，控制新增建設(shè)用地指標(biāo)。

通過GDP碳足跡的關(guān)系以及原煤用量占比來看，陜西的第三產(chǎn)業(yè)提高，第一二產(chǎn)業(yè)的比重減小。金融，互聯(lián)網(wǎng)等高新產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)出GDP高、占地少、污染小。并且此類產(chǎn)業(yè)少，發(fā)展前景高，在整個(gè)西北地區(qū)也少有競(jìng)爭(zhēng)，因此對(duì)減少土地利用的碳足跡有著積極的作用。減少使用原煤這種低效的能源消耗，盡量使用高效率能源，在增加能量釋放的同時(shí)，減少碳排放，加強(qiáng)陜西省在西北地區(qū)領(lǐng)頭的地位，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。同時(shí)在節(jié)約能源方面，開發(fā)光伏發(fā)電等清潔能源，提高能源利用效率，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

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作者簡(jiǎn)介：

盧佚鳴，碩士。研究方向：土地資源管理;

楊瑾，副教授，長(zhǎng)安大學(xué)土地資源管理系主任。