鮑瑩，張安明

(西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

當(dāng)前，世界各國(guó)面臨全球氣候變暖、海平面上升等一系列環(huán)境問(wèn)題，如何有效地降低碳排放量，發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)成為各國(guó)亟需解決的難題之一[1]。作為綠色發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，中國(guó)政府在“十三五”規(guī)劃中保證于2030年前后達(dá)到碳排放峰值，承諾實(shí)現(xiàn)單位GDP碳排放較2005年減少60%～65%的目標(biāo)[2-3]。土地作為人類的勞動(dòng)對(duì)象和人類活動(dòng)的場(chǎng)所，承載著各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。大量研究表明，土地利用方式變化成為僅次于化石燃料燃燒的第二大碳排放源，其碳排放量占全球溫室氣體總量的1/3，且化石燃料的燃燒也是以土地利用為載體[4-5]。因此，從土地利用視角開(kāi)展碳排放研究，探討碳排放量時(shí)間演變趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)碳減排，推進(jìn)低碳可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者已圍繞土地利用碳排放開(kāi)展了一系列研究，主要集中于不同尺度的碳排放時(shí)空分異格局研究[6-9]、碳排放影響因素研究[10-11]、碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤狀態(tài)研究[11-12]、碳減排責(zé)任分?jǐn)傃芯縖13]、低碳視角下的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[14]、碳減排潛力及低碳發(fā)展研究[15]等。在土地利用碳排放影響因素研究層面，張俊峰等[16]利用LMDI模型對(duì)武漢城市圈土地利用碳排放進(jìn)行影響因素分解；張勇等[17]對(duì)2000—2010年池州市主要土地類型碳排放量進(jìn)行測(cè)算，運(yùn)用STIRPAT模型對(duì)碳排放影響因素進(jìn)行分析。由于現(xiàn)有的大多數(shù)研究多集中宏觀層面，較少?gòu)男〕叨冗M(jìn)行研究，而地域之間、城市之間的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面差異較大，因此，學(xué)者們較難對(duì)一大尺度研究區(qū)提出具有針對(duì)性的有效的碳減排策略。基于此，文章以重慶市合川區(qū)為研究單元，測(cè)算2009—2018年間土地利用碳排放量和碳排放強(qiáng)度，分析時(shí)間演變趨勢(shì)，構(gòu)建LMDI模型對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分解，為合川區(qū)實(shí)現(xiàn)碳減排與低碳可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

合川區(qū)位于重慶市西北部，地理位置坐落在105°58′37″～106°40′37″E，29°51′02″～30°22′22″N，全區(qū)土地面積2 434 km2。截至2018年底，合川區(qū)常住人口為140.72萬(wàn)人，占重慶市總常住人口數(shù)的4.54%，城鎮(zhèn)化率達(dá)68.83%。2009年合川區(qū)國(guó)民生產(chǎn)總值為202.75億元，2018年增長(zhǎng)至712.93億元，年均增長(zhǎng)率為15.14%。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，以摩托為主的裝備制造業(yè)成為合川區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，2017年其產(chǎn)值占規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值的40.50%。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究涉及的土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于2009—2018年的合川區(qū)土地利用變更矢量數(shù)據(jù)，各類能源終端消費(fèi)數(shù)據(jù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《重慶統(tǒng)計(jì)年鑒》和《合川年鑒》。

1.3 研究方法

1.3.1 碳排放量測(cè)算模型

文章結(jié)合合川區(qū)土地利用現(xiàn)狀，對(duì)耕地、林地、園地、草地、水域及未利用地的碳排放量采用直接估算法進(jìn)行測(cè)算[18]，公式如下：

Ed=∑ei=∑ti×δi。

(1)

式中：Ed為直接碳排放量；ei為第i種土地類型產(chǎn)生的碳排放量；ti表示第i種土地類型的面積；δi表示第i種土地利用類型的碳排放(吸收)系數(shù)，其中碳排放系數(shù)為正，碳吸收系數(shù)為負(fù)。本文結(jié)合合川區(qū)實(shí)際情況，將耕地碳排放系數(shù)取為0.042 2 kg·(m2·a)-1，林地碳吸收系數(shù)取為-0.073 0 kg·(m2·a)-1，園地碳吸收系數(shù)取為-0.058 7 kg·(m2·a)-1，草地碳吸收系數(shù)取為-0.002 1 kg·(m2·a)-1，水域碳吸收系數(shù)取為-0.025 2 kg·(m2·a)-1，未利用地碳吸收系數(shù)為-0.000 5 kg·(m2·a)-1。

建設(shè)用地碳排放采用間接估算法進(jìn)行測(cè)算，具體公式如下：

Ed=∑Ej=∑ej×θj×βj。

(2)

式中：Ed為建設(shè)用地的間接碳排放總量；Ej為第j類化石能源的碳排放量；ej為j類化石能源的消費(fèi)量；θi為第j類化石能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)；βi為第j類化石能源的碳排放系數(shù)。

由于合川區(qū)終端能源消費(fèi)量統(tǒng)計(jì)為規(guī)模以上行業(yè)消費(fèi)量，故選取重慶市終端能源消費(fèi)量，通過(guò)單位GDP能源消耗量折算出合川區(qū)化石能源消費(fèi)量。由于煤炭、石油、天然氣和電力等能源消費(fèi)量在《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》中已轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤，因此，只需考慮各類能源的碳排放系數(shù)。參考已有研究成果[19]，將煤炭、石油、天然氣等終端能源碳排放系數(shù)分別取為0.744 4、0.571 6、0.435 5(噸C·噸標(biāo)準(zhǔn)煤-1)，將電力二次能源按照煤炭碳排放系數(shù)進(jìn)行折算。

1.3.2 碳排放驅(qū)動(dòng)因素分解模型

ANG[20]首次提出對(duì)數(shù)均值迪氏指數(shù)分解法，該方法具有消除殘差項(xiàng)、數(shù)據(jù)分解結(jié)果適應(yīng)性更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。文章采用LMDI模型進(jìn)行因素分解，綜合考慮能源、經(jīng)濟(jì)、人口及土地等因素對(duì)于土地利用碳排放的驅(qū)動(dòng)影響，將合川區(qū)土地利用碳排放影響因素分解為碳排放強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地利用效率以及建設(shè)用地規(guī)模4類因素，計(jì)算公式如下：

C=C/GDP×GDP/P×P/S×S=eghs。

(3)

本文采用LMDI的加和因素分解方式對(duì)公式進(jìn)行因素分解，公式如下：

ΔC=Ct-C0=ΔCe+ΔCg+ΔCh+ΔCs。

(4)

式中：Ct表示t期的土地利用碳排放量、C0表示基期的土地利用碳排放量；ΔC為某段時(shí)期的土地利用碳排放變化量；ΔCe、ΔCg、ΔCh及ΔCs分別表示碳排放強(qiáng)度效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平效應(yīng)、土地利用效率效應(yīng)以及建設(shè)用地規(guī)模效應(yīng)所引起的土地利用碳排放變化量，其表達(dá)式分別如下：

(5)

則定義4個(gè)因素對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放變化的貢獻(xiàn)率分別如下所示：

(6)

1.4 數(shù)據(jù)分析

依據(jù)合川區(qū)2009—2018年土地利用變更數(shù)據(jù)及各類化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，運(yùn)用IPCC碳排放清單法，計(jì)算出9年間合川區(qū)土地利用碳源、碳匯、凈碳排放量及凈碳排放量年均增長(zhǎng)率變化趨勢(shì)。依據(jù)LMDI模型，計(jì)算出各影響因素對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放變化的累計(jì)效應(yīng)與綜合效應(yīng)，并進(jìn)一步分析得出各影響因素對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放的累計(jì)貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 合川區(qū)土地利用碳排放分析

從圖1和表1可知，2009—2018年，合川區(qū)碳源、碳匯及凈碳排放量三者總體皆呈上升趨勢(shì)。其中，合川區(qū)碳源在9年間累計(jì)增加1 375.073 0萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率為7.14%；碳匯累計(jì)增加29.464 7萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率為0.01%，碳源的增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳匯的增速；土地利用凈碳排放量從96.769 6萬(wàn)t增至176.327 7 萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率為7.00%，增速最大。

圖1 合川區(qū)土地利用凈碳排放量年增長(zhǎng)率變化趨勢(shì)

從圖1可知，2009—2010年合川區(qū)凈碳排放量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，呈先降后增趨勢(shì)。2017年合川區(qū)積極推行供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，通過(guò)去產(chǎn)能，煤炭行業(yè)綜合能源消費(fèi)量下降30.80%，凈碳排放量增速達(dá)最低。合川區(qū)凈碳排放量增長(zhǎng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、城市化水平不斷提升、人口的增長(zhǎng)、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張及各類化石能源消耗量的增長(zhǎng)共同作用的結(jié)果。

從表1可知，建設(shè)用地和耕地在碳排放總量中所占比重分別為96.30%、3.70%，建設(shè)用地產(chǎn)生的碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耕地碳排放量，是合川區(qū)土地利用碳排放的主要碳源。研究期間，合川區(qū)耕地碳排放量變化較為平緩，整體上呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，2009年為5.111 4萬(wàn)t，2018年減少至5.018 8萬(wàn)t；建設(shè)用地碳排放量呈上升趨勢(shì)，增幅較大，2009年建設(shè)用地碳排放量為94.578 3萬(wàn)t，2018年增長(zhǎng)至174.363 9萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率為7.14%。因此，控制建設(shè)用地?zé)o秩序擴(kuò)張、優(yōu)化土地利用格局是合川區(qū)走上低碳發(fā)展道路的重中之重。在各類碳匯中，林地、園地、水域和其他土地的碳吸收量分別占碳吸收總量的68.61%、19.21%、11.15%和1.03%，由此說(shuō)明，林地是合川區(qū)土地利用的主要碳匯來(lái)源，其次是園地。研究期間，合川區(qū)林地碳吸收量從1.988 0×104t波動(dòng)增長(zhǎng)至2.136 0×104t，增長(zhǎng)幅度較??；園地、草地及未利用地碳吸收量整體較為穩(wěn)定，變幅不大，研究期內(nèi)呈小幅下降趨勢(shì)。為此，合川區(qū)應(yīng)繼續(xù)大力開(kāi)展義務(wù)植樹(shù)，快速推進(jìn)退耕還林、荒山造林等工程，適當(dāng)提高林地等碳匯面積，降低凈碳排放量。

表1 2009—2018年合川區(qū)不同類型土地的碳排放量

為進(jìn)一步分析說(shuō)明合川區(qū)土地利用碳排放量時(shí)間演變趨勢(shì)，引入碳排放強(qiáng)度因子，計(jì)算2009—2018年合川區(qū)單位GDP碳排放強(qiáng)度與人均碳排放強(qiáng)度。從圖2可以看出，9年間合川區(qū)單位GDP碳排放量呈逐年下降趨勢(shì)，從477.287 1 kg·萬(wàn)元-1降至247.328 9 kg·萬(wàn)元-1，年均降低7.01%。人均碳排放強(qiáng)度呈逐年上升趨勢(shì)，從752.836 3 kg·人-1增至1 253.039 0 kg·人-1，年均增長(zhǎng)5.93%。說(shuō)明在研究期間內(nèi)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)合川區(qū)每單位國(guó)民生產(chǎn)總值帶來(lái)的碳排放量在下降，但隨著收入的增加和人均消費(fèi)水平的提高，使得人均碳排放強(qiáng)度在不斷攀升。因此，為減少碳排放量，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展也需重視宣傳綠色低碳理念，提高廣大人民群眾的環(huán)保低碳意識(shí)。

圖2 合川區(qū)碳排放強(qiáng)度演變趨勢(shì)

2.2 合川區(qū)土地利用碳排放驅(qū)動(dòng)因素分析

從表2可知，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及建設(shè)用地規(guī)模因素對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放量的增長(zhǎng)具有正向促進(jìn)作用。2009—2018年，合川區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值從202.75億元增至712.93億元，年均增長(zhǎng)率為15.14%。9年間在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的影響下，合川區(qū)累計(jì)增加153.563 3萬(wàn)t碳排放量，占碳排放總增量的82.80%。因此，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素是合川區(qū)土地利用碳排放的主要正向驅(qū)動(dòng)因素。建設(shè)用地規(guī)模對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放增加的促進(jìn)作用僅次于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素。隨著合川區(qū)建設(shè)用地的擴(kuò)張，2009—2018年合川區(qū)累計(jì)增加碳排放量31.905 6萬(wàn)t，占碳排放總增量的17.20%。合川區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展必然會(huì)對(duì)勞動(dòng)力、資源和資本等要素產(chǎn)生拉力，從而使人口和產(chǎn)業(yè)形成集聚；建設(shè)用地規(guī)模的擴(kuò)張又為經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)活動(dòng)提供載體，兩者相互影響，共同促進(jìn)合川區(qū)土地利用碳排放量的增長(zhǎng)。

碳排放強(qiáng)度因素和土地利用效率因素是合川區(qū)土地利用碳排放的負(fù)向驅(qū)動(dòng)因素。2009—2018年期間合川區(qū)土地利用碳排放累計(jì)實(shí)現(xiàn)碳減量105.910 6萬(wàn)t，9年間，碳排放強(qiáng)度和土地利用效率因素分別占總碳減量的81.60%和18.40%。由此可見(jiàn)，對(duì)于抑制合川區(qū)碳排放增長(zhǎng)，碳排放強(qiáng)度因素起主要作用。土地利用效率對(duì)合川區(qū)土地利用碳排放量減少的積極作用體現(xiàn)在，當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平時(shí)，土地利用效率的提高會(huì)降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源投入量的依賴，提高投入產(chǎn)出比，為碳排放量的減少做出貢獻(xiàn)。碳排放強(qiáng)度效應(yīng)具體體現(xiàn)在單位GDP的能源消耗量、能源結(jié)構(gòu)及利用效率等相關(guān)指標(biāo)上，說(shuō)明降低單位GDP能耗量、提高能源利用效率、優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)利用新能源同樣是抑制合川區(qū)碳排放量增長(zhǎng)的有力措施。

從各效應(yīng)的累計(jì)貢獻(xiàn)率(表3)來(lái)看，在正向驅(qū)動(dòng)因素中，9年間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平效應(yīng)和建設(shè)用地規(guī)模效應(yīng)累計(jì)貢獻(xiàn)率分別為193.02%和40.10%。進(jìn)一步說(shuō)明，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是促進(jìn)合川區(qū)土地利用碳排放量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素。因此，當(dāng)前合川區(qū)需盡快推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，進(jìn)一步將低碳與經(jīng)濟(jì)發(fā)展深入融合，走低碳可持續(xù)發(fā)展道路。在負(fù)向驅(qū)動(dòng)因素中，碳排放強(qiáng)度效應(yīng)累計(jì)貢獻(xiàn)率占108.62%，土地利用效率累計(jì)貢獻(xiàn)率占比24.50%。由此說(shuō)明，碳排放強(qiáng)度是抑制合川區(qū)土地利用碳排放增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素。因此，合川區(qū)需重視并挖掘提高能源利用效率、降低單位GDP能耗，深入推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

表3 合川區(qū)土地利用碳排放各影響因素累計(jì)貢獻(xiàn)率

3 小結(jié)與討論

通過(guò)對(duì)2009—2018年合川區(qū)土地利用碳排放量進(jìn)行測(cè)算，運(yùn)用LMDI因素分解模型進(jìn)行驅(qū)動(dòng)因素分析。結(jié)果表明：(1)2009—2018年合川區(qū)土地利用凈碳排放量整體上呈上升趨勢(shì)，從96.769 6萬(wàn)t增至176.327 7萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率為7.00%，2017年增速最低；(2)2009—2018年合川區(qū)單位GDP碳排放強(qiáng)度呈逐年下降趨勢(shì)，年均降低7.01%，人均碳排放強(qiáng)度呈逐年上升趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)5.93%；(3)2009—2018年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和建設(shè)用地規(guī)模是合川區(qū)土地利用碳排放量增長(zhǎng)的正向驅(qū)動(dòng)因素，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是促進(jìn)合川區(qū)土地利用碳排放量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素；碳排放強(qiáng)度及土地利用效率因素是合川區(qū)土地利用碳排放的負(fù)向驅(qū)動(dòng)因素，而碳排放強(qiáng)度是抑制合川區(qū)土地利用碳排放量增長(zhǎng)的主要因素。在各驅(qū)動(dòng)因素中，累計(jì)貢獻(xiàn)率絕對(duì)值從大到小依次為：經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素—碳排放強(qiáng)度因素—建設(shè)用地規(guī)模因素—土地利用效率因素。

合川區(qū)須穩(wěn)步推行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，去產(chǎn)能，減少煤炭等化石能源的消費(fèi)量，改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，積極開(kāi)發(fā)新能源，進(jìn)一步加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，努力形成穩(wěn)增長(zhǎng)和碳減排深度融合的發(fā)展機(jī)制；在當(dāng)前新一輪國(guó)土空間規(guī)劃編制過(guò)程中要嚴(yán)格控制建設(shè)用地的擴(kuò)張，加快完成“三區(qū)三線”的劃定工作，合理布局生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，繼續(xù)推進(jìn)退耕還林和荒山造林工程。