張中秋, 勞燕玲, 韋金洪, 胡寶清

(1.北部灣大學 資源與環(huán)境學院, 廣西 欽州 535011; 2.欽州市國土資源利用與監(jiān)測重點實驗室,廣西 欽州 535011; 3.廣西北部灣海洋災害研究重點實驗室, 廣西 欽州 535011; 4.北部灣大學經濟管理學院, 廣西 欽州 535011; 5.南寧師范大學 北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室, 廣西 南寧 530001)

2017年中國共產黨第十九次全國代表大會報告明確提出，應加快生態(tài)文明體制改革，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的現(xiàn)代化經濟體系。2019年住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布了《建筑碳排放計算標準》，為綠色低碳發(fā)展做出了積極響應。2020年10月黨的第十九屆五中全會通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第14個五年規(guī)劃和2035年遠景目標的建議》中，確立了加快推動綠色低碳發(fā)展，促進人與自然和諧共生的發(fā)展目標，明確了發(fā)展綠色建筑，降低碳排放強度等將成為“十四五”時期的重要工作。土地整治集多種建筑工程措施于一體，是高層次土地利用活動中的重要一環(huán)。近年來，國家大規(guī)模推進土地整治工程建設，這一典型土地利用活動，對自然界的碳循環(huán)必然產生顯著影響[1]。因此，量化土地整治碳排放不僅是國內外研究熱點，也是推動區(qū)域低碳土地利用及社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵。土地整治是新時期生態(tài)文明中一個重要的哲學命題，也是指導中國國土綜合整治與生態(tài)修復的最重要范式，學者們對土地整治碳排放進行了大量研究，國外學者以土地利用碳排放為出發(fā)點[2-3]，對土地整治的土壤固碳情況[4-5]、能源消耗碳排放影響情況[6-7]、碳排放盈虧與生態(tài)補償[8]、碳排放的資源環(huán)境負擔及碳足跡等[9]方面進行了探究，國內學者關注了宏觀省域層面土地整治碳效應情況[10-11]、微觀項目層面土地整治碳排放情況[12-13]、理論層面土地整治碳效應機理[14]以及實踐層面低碳土地整治優(yōu)化路徑[15-16]。

近年來，隨著國土空間概念在中國的普及與推廣，國內學者關注重點開始轉向對國土綜合整治、國土空間生態(tài)修復的理論與實踐等方面進行探索。但目前而言，該命題從總體來看依然處于實踐遠超前于相關理論研究的狀態(tài)?，F(xiàn)階段實施土地整治的工具性較強，實踐中項目實施的碳效應尚未得到足夠重視，這將不利于國土綜合整治碳效應的研究?，F(xiàn)有研究揭示了土地整治存在碳效應現(xiàn)象，并能通過項目所耗能源與工料量，結合碳排放系數(shù)法進行排放量測算，但也存在一些不足： ①建筑領域的碳排放研究趨于成熟，土地整治碳排放研究缺乏與建筑領域碳排放的交叉融合； ②土地整治項目工程過程的碳效應機理研究有待深入，土地整治項目碳排放的時間邊界、空間邊界(場地邊界)、要素邊界等尚未嚴格界定； ③土地整治碳排放規(guī)范化、標準化、通用化的測算方式有待開發(fā)； ④測算方式采用以項目工料消耗總量為基礎的比較粗略的估算，且忽略所耗人工的碳排放計算，各典型工程、各階段碳排放測算的系統(tǒng)性、精準性和完整性都有較高的提升潛力。鑒于此，本文試圖從學科交叉視角出發(fā)，參照建筑領域PAS2050規(guī)范的碳排放計算模式，梳理土地整治工程過程碳排放機制，運用碳排放系數(shù)法，以土地整治項目工程定額為單元，測算土地整治工程定額碳排放量，并據(jù)此以典型項目為例進行實證分析，以推動土地整治碳排放測算向更規(guī)范化、標準化、通用化階段發(fā)展，為低碳土地整治提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 土地整治工程碳排放定額內涵

土地整治工程碳排放定額是結合建筑工程自身特點，參照工程概預算定額的模式而提出。由于概預算定額的存在，使建筑工程造價變得更規(guī)范化、標準化和精確化。能否參照該模式，將其運用到建筑工程碳排放測算領域，是建筑工程碳排放定額概念提出的基本出發(fā)點。據(jù)此，本文認為土地整治工程碳排放定額是以分項工程、分部工程、單位工程和單項工程的概預算定額為基本單元，在合理的施工組織、資源使用和生產技術條件下，完成一定量工作或產品所耗人力、機械、材料的碳排放量。工程碳排放定額是土地整治項目施工過程碳排放量計算的基礎資料，是項目施工碳排放量測算的一種依據(jù)。

土地整治工程碳排放定額的具體計算過程為以《土地開發(fā)整理項目預算定額》中給定的相關預算定額為基礎，運用碳排放系數(shù)法計算各個預算定額中所含一定量人力、材料、機械的碳排放量，繼而將預算定額轉變成碳排放定額(表1)，結合各定額工程量，從而實現(xiàn)項目碳排放總量的計算。由于碳排放定額基本囊括了項目工程施工全過程各類資源、能源投入量等信息，能夠比較全面、系統(tǒng)地體現(xiàn)項目工程施工階段的碳源類型及其相應數(shù)量。因此，碳排放定額能夠保證全面、系統(tǒng)、準確的計算項目施工中的碳排放量。這種方法在土地整治的節(jié)能減排、綠色評估、循環(huán)經濟性評價等方面具有廣闊的應用空間。

1.2 PAS2050規(guī)范的土地整治工程碳排放機理

國際上已經形成了通用的碳排放核實標準，比較權威的有2004年GHG議定書，2006年ISO14064標準和2008年PAS2050，其中PAS2050是英國標準協(xié)會發(fā)布的基于產品生命周期核算碳排放的方法體系[17]。前兩種標準體系適用對象主要是企業(yè)單位，PAS2050規(guī)范更適用于產品和具體項目，其具體流程體系包括碳排放目標設定、確定邊界、劃分碳源和碳排放計算方法4個內容。土地整治項目中的土地平整工程、田間道路工程、灌溉與排水工程和農田防護與生態(tài)環(huán)境保持工程的建設與施工過程是各工程產品從無到有或是從一種老舊狀態(tài)改造為另一種全新狀況的物化過程，相當于產品生產過程。因此土地整治項目工程是一種特殊的產品，具備應用PAS2050規(guī)范的條件，適用于產品生命周期的碳排放測算范圍。

(1) 土地整治工程碳排放目標設定。通過碳排放定額這種方式，形成一套規(guī)范化、準確化、通用化的土地整治項目工程過程碳排放計算體系，構建類似于工程概預算的項目碳排放自動化測算數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為施工工藝改進、節(jié)能減排優(yōu)化等提供技術支持。

(2) 土地整治工程碳排放核算時空邊界。土地整治項目工程的產品生產過程是依據(jù)批復的工程設計圖紙，在特定的場地條件和范圍內，通過一系列建筑建造活動，將投入到項目施工中的各種人力資源、材料資源、機械臺班能源等在時間和空間上進行有序組織的物化過程。產品生產過程由于消耗資源能源，繼而產生了碳排放。測算碳排放的時間邊界界定為：以施工單位進駐現(xiàn)場或建筑建材進駐現(xiàn)場(先到者)為時間起始邊界，以項目工程竣工驗收合格之日為終止邊界。測算碳排放的場地邊界界定為：以土地整治項目規(guī)模邊界紅線范圍內為場地邊界，即為碳排放測算的空間范圍。測算碳排放的要素邊界界定為：工程施工中所耗的人力、材料和機械，其中人力包括甲類工和乙類工等，材料主要包括水、粗砂、卵石、卡扣件、組合鋼模板、板枋材、水泥、鐵釘、鐵件、預埋鐵件、電焊條、型鋼、純混凝土C15和砌筑砂漿M7.5等，機械主要包括單斗挖掘機、履帶式拖拉機、自行式平地機、混凝土攪拌機、蛙式打夯機、自卸汽車、插入式振搗器、電焊機和無頭三鏵犁等。測算碳排放的對象邊界界定為：以碳排放定額為基本計算對象和單元，進而由各個碳排放定額匯總成分部工程碳排放，再逐級匯總到單位工程和單項工程碳排放量，即為對象邊界分碳排放定額、單位工程碳排放和單項工程碳排放3個層次(圖1)。

圖1 基于PAS2050規(guī)范土地整治工程碳排放邊界

(3) 土地整治項目工程碳源分類。項目建筑建造過程中，不斷消耗大量的人工、建筑材料和施工機械，因此這3個主要要素構成了項目工程碳源類型。如果想要精準測算項目工程建筑建造階段碳排放量，那么首要條件是必須明確各種類型碳源的具體耗量。然而，在《土地開發(fā)整理項目預算定額》中恰恰給定了每個定額中人工、材料、機械的消耗量(即為定額工程量清單)，這為土地整治項目工程依據(jù)各類型碳源消耗量測算項目總碳排放提供便利條件。以界定的碳排放要素邊界為基礎，形成要素碳源類型，即為人工要素碳源、材料要素碳源和機械臺班要素碳源。土地整治項目工程碳源分4個層級，分別為：以各要素碳源為基礎，結合工程工作內容，各要素以一定數(shù)量組合和工作內容匹配形成各種定額碳源類型，例如以推松、運送、卸除、拖平、空回為工作內容的推土機推土碳排放定額，以運料、拌合、攤鋪、找平、灑水、碾壓為工作內容的泥結碎石路面碳排放定額等。以各碳排放定額為基礎，結合工程用途與功能，各碳排放定額以一定數(shù)量組合和功能疊加形成各單位工程和單項工程碳源類型。以單位、單項工程為基礎，由不同單位工程和單項工程相互組合疊加形成單個土地整治項目碳源(圖2)。

圖2 基于PAS2050規(guī)范的土地整治項目工程碳源

(4) 土地整治工程碳排放計算方法。依據(jù)《IPCC國家溫室氣體清單指南(2006年)》，碳排放的測算方法主要有實測法、物料衡算法和排放系數(shù)法，在學術界中應用最多的是排放系數(shù)法。本文以碳排放系數(shù)法為基本計算方法，即為碳排放量等于碳源消耗量乘相應的碳排放系數(shù)。

在人工碳排放計算中，本文考慮項目施工實際情況，其主要表現(xiàn)為農村居民在項目工程施工中直接參加勞動工作中由于飲食消費所產生的碳排放。各食品碳排放系數(shù)參照安玉發(fā)[18]、羅婷文等[19]研究成果進行確定。計算公式為：

Rt=∑Mi·Ni

(1)

式中：Rt為人工碳排放量；Mi為第i種食品類型日均消耗量；Ni為第i種食品類型的碳排放系數(shù)。依據(jù)上述食品消費量及其碳排放系數(shù)計算人工碳排放量。

在材料碳排放計算中，結合土地整治項目施工中實際耗用的建筑材料和能源消耗種類進行確定，計算公式為：

Ct=∑Ai·Bi

(2)

式中：Ct為工料消耗碳排放量；Ai為第i種工料類型消耗量；Bi為第i種工料類型的碳排放系數(shù)。各材料的碳排放系數(shù)參照相關文獻研究成果進行確定具體統(tǒng)計結果詳見表2。

表2 土地整治項目建筑材料碳排放系數(shù)

在機械臺班碳排放的計算中，機械碳排放是由于其所消耗的油料等化石能源而產生碳排放。在土地整治項目中，機械臺班所消耗的油料主要是柴油和汽油兩種。

機械臺班碳排放測算采取平均值方式進行，具體過程為： ①依據(jù)土地整治項目工程設計與預算數(shù)據(jù)，統(tǒng)計單項目消耗柴油、汽油和機械臺班總量。 ②運用碳排放系數(shù)法，依據(jù)柴油、汽油碳排放系數(shù)計算項目機械總碳排放量。最后，用機械碳排放總量除以機械臺班總量得到單位機械臺班碳排放量。

(3)

式中：Jc為機械臺班的碳排放總量(t)； Opi為第i種能源的消耗量(t)； NCVi為能源凈發(fā)熱值，該值為43.0 TJ/Gg； Cfi為缺省CO2排放系數(shù)，其中汽油為69 300 kg/TJ，柴油為74 100 kg/TJ；Mfi為缺省CH4排放系數(shù)，其中汽油為25 kg/TJ，柴油為3.9 kg/TJ。NCVi，Cfi，Mfi均采用IPCC指南2007年的給定值。

在定額單位碳排放計算中，由于土地整治項目工程包含多個工程定額，每個定額里包含了人、材、機等用量清單。以《土地開發(fā)整理項目預算定額》中各個定額的人、材、機用量清單為基礎，結合上述人、材、機要素碳排放計算結果，將三者各自的碳排放量進行匯總，即可計算各定額的單位碳排放量。計算公式為：

Dt=∑(Rt×Rl+Ct×Cl+Jt×Jl)

(4)

式中：Dt為定額單位碳排放量；Rt,Ct,Jt分別為人工碳排放量、工料碳排放量和機械臺班碳排放量；Rl,Cl,Jl分別為定額中所包含的人工數(shù)量、工料數(shù)量和機械臺班數(shù)量。

在項目的總碳排放量計算中，每個項目都是由眾多定額以一定量組合而成，測算出各個定額的單位碳排放量后，再乘以該定額的數(shù)量，即可得出土地整治項目中該定額的碳排放總量。將項目中所有定額的碳排放總量進行求和即可得出土地整治項目的碳排放總量。計算公式為：

Xt=∑(Dit·Dil)

(5)

式中：Xt為項目總碳排放量；Dit為第i個定額碳排放量；Dil為第i個定額工程量。

2 結果與分析

2.1 案例項目概況

本文以“南寧市橫縣馬嶺至良圻二級公路段臨時用地土地復墾項目”為例，測算該項目工程施工過程碳排放總量。該項目復墾規(guī)模0.41 hm2，占用土地利用類型為耕地，破壞類型屬于輕度壓占，主體工程為交通項目，主要單項工程為土壤重構工程、植被重建工程和配套工程。項目所耗人工、材料、機械臺班等相關數(shù)據(jù)均是從土地開發(fā)整理項目造價(營改增)軟件原始工程量清單中導出，所有項目數(shù)據(jù)均經過國土部門核實批準，數(shù)據(jù)具有較強的可信度。該項目所耗人工總量為147.64工日，所耗汽油總量為321.15 kg，所耗柴油總量為1 354.01 kg，所耗機械臺班總量為37.89臺班。

2.2 人工工日碳排放結果

按上述公式，考慮項目施工實際情況，人工其主要表現(xiàn)為農村居民在項目工程施工中直接參加勞動工作中由于飲食消費所產生的碳排放。本項目實施時間是2018年，施工中人工飲食消費無法精確獲取，本次計算飲食消費明細按2019年《廣西統(tǒng)計年鑒》“2018年農村居民人均消費主要食品統(tǒng)計”中的食品品類確定。計算出人工平均單日碳排放量為0.295 1 kg。其具體情況詳見表3。

表3 人工飲食消費碳排放

2.3 機械臺班碳排放計算

按上述公式，計算本項目消耗汽油碳排放量為261.7 kg，消耗柴油碳排放量為1 178.8 kg，單位機械臺班汽油碳排放量為6.9 kg，單位機械臺班柴油碳排放量為31.1 kg，單位機械臺班碳排放量為38 kg。

2.4 碳排放定額計算

碳排放定額內容依照《土地開發(fā)整理項目預算定額》規(guī)定的人、材、機含量，本項目涉及的具體定額由預算軟件中導出，各定額碳排放計算結果詳見表4。

表4 案例項目碳排放定額

續(xù)表4：

從上述計算結果來看，不同工程定額中包含的人工、材料和機械數(shù)量各不相同，因此各工程定額碳排放量差別較大。案例項目中共涉及13個工程定額，其中定額[T40005]中所耗人工、材料、機械臺班量較大，是案例項目中碳排放量最大的定額。定額[T90030]中所耗人工、材料、機械臺班量較少，是案例項目中碳排放量最小的定額。

2.5 項目總碳排放結果

依據(jù)上述公式，匯總計算項目總碳排放量，結果詳見表5。由表5結果可知，案例項目中碳排放的對象邊界主要包括土壤重構工程、植被重建工程和配套工程，以土壤重構工程和配套工程碳排放為主，其碳排放量分別為139.532和54.693 t。案例項目施工階段碳排放總量為194.225 t，其碳排放對象邊界土壤重構工程的貢獻率為71.84%。

表5 案例項目碳排放總量

3 討 論

土地利用碳排放和土地整治碳排放已取得了較好的科學研究成果，如何將這些已有的成果更好的應用在實踐中，是一個亟需突破的技術，特別是在低碳土地整治方面。受建筑工程預算的啟發(fā)，以土地開發(fā)整理項目預算定額為基礎，進行碳排放定額計算，繼而匯總成項目總碳排放，這種方式可實現(xiàn)碳排放快速、便捷、準確的測算。在具體實際應用中，政府機構應把土地整治項目碳排放納入項目管理，可以依據(jù)財政部和國土資源部2012年編制的《土地開發(fā)整理項目預算定額標準》，編寫《土地開發(fā)整理項目碳排放定額標準》。依據(jù)“土地開發(fā)整理造價軟件”，開發(fā)“土地整治項目碳排放軟件[31]”。碳排放定額方法的使用，為低碳土地整治和土地整治項目節(jié)能減排奠定了重要基礎。

從1999年土地整理首次寫入土地管理法，到2006年國土資源部首次提出土地整治概念，再到2019年自然資源部要求開展國土綜合整治與生態(tài)修復，中國土地整治經歷了“土地整理、土地整治、國土綜合整治”三段式發(fā)展歷程。從土地整治到國土綜合整治與生態(tài)修復，是土地整治項目由點到面的推廣與集聚，是開展土地整治工程由量變到質變的發(fā)展與迭代過程。改革開放以來，中國土地整治實踐步伐遠超理論研究，特別是有關土地整治、整理和復墾碳排放的研究相對較少。

在中國知網中以土地整治、整理、復墾和碳為關鍵詞進行檢索發(fā)現(xiàn)，2011—2020年期刊年均發(fā)文量為8篇，遠低于土地利用碳排放的發(fā)文量(166篇)。另外，以建筑和碳排放為關鍵詞進行檢索，2011—2020年期刊年均發(fā)文量為610篇，是土地利用碳排放方向發(fā)文量的3.7倍，是土地整治碳排放方向發(fā)文量的76倍。建筑領域的碳排放相關研究中，基于不同情境的碳排放模擬與優(yōu)化研究[32]為土地整治碳排放提供了很好的參照。以此為思路，探究土地整治碳排放以及不同減排政策下的碳排放情景模也得到了實證[33]。本文基于PAS2050規(guī)范對土地整治工程碳排放框架和碳排放定額法進行了初步探究，適用該方法的定額應均來源于《土地開發(fā)整理項目預算定額標準》，案例項目計算中，用于碳排放計算的工程定額均來源于項目的工程量清單。然而實踐中部分工程設計存在使用超出標準定額的情況，因此對超標定額以及更深、更廣層次的預算定額轉碳排放定額還需后續(xù)進一步細化。另外，按照國家“十四五”減排目標和各行業(yè)減排計劃，對土地整治碳排放定額進行不同情境的設置與模擬，并據(jù)此提出國土綜合整治與生態(tài)修復建設工程的碳排放框架及其優(yōu)化減排路徑也是今后研究的重點。

現(xiàn)階段，中國土地整治正在向國土綜合整治轉型發(fā)展，圍繞國土綜合整治的路徑、方法、政策等相關研究成為當前學術界的研究熱點。學者們雖然呼吁國土綜合整治需要繼續(xù)從基礎理論、技術方法、工程技術、技術標準等方面進行創(chuàng)新研究[34]，綜合整治和生態(tài)修復要以生態(tài)文明建設為核心，以綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展為主要方式開展全域“外部性”治理[35]，且開展國土綜合整治與生態(tài)修復有助于碳中和等[36]。然而，在節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展的大氛圍下，圍繞低碳開展土地整治、國土綜合整治的基礎理論研究和技術方法研究的文獻卻相對較少?！安扇」こ碳夹g措施”是土地整治任何發(fā)展階段中所必備的內容[37]，以土地整治工程碳排放研究為基礎，借鑒建筑領域的PAS2050規(guī)范對基礎理論進行完善，通過工程預算方式對工程過程碳排放測算方法進行技術創(chuàng)新，這將為探究國土綜合整治碳排放效應和進一步提升生態(tài)碳匯能力奠定重要基礎。同時，碳排放定額也成為優(yōu)化低碳土地整治的重要突破口，根據(jù)研究分析可提出以下對策：一是鑒于含有水泥的定額碳排放量較高，可適當調整田間道路工程設計標準，用高標準的泥結石路代替水泥硬化路，降低水泥消耗。二是對機械臺班相關定額進行修訂，當前階段，新能源汽車已經得到普及推廣，將定額中以耗油為主的機械臺班修訂為以耗電為主的機械臺班，并要求土地整治施工中逐漸以工程電車代替油車，降低油料消耗。三是壓縮土地整治工程的時間邊界，豐富空間場地的土地覆被，通過縮短工期、增加防護林等生態(tài)型土地覆被和碳足跡設計實現(xiàn)土地整治時空邊界內的碳中和。

4 結 論

(1) 土地整治工程碳排放定額是以《土地開發(fā)整理項目預算定額標準》中給定的相關預算定額為基礎，運用碳排放系數(shù)法計算各個預算定額中所含一定量人力、材料、機械的碳排放量，繼而將預算定額轉變成碳排放定額，從而實現(xiàn)項目碳排放總量的計算。

(2) 依據(jù)PAS2050規(guī)范，土地整治工程碳排放的時空邊界清晰，對象邊界包括人工、材料和機械，要素邊界包括定額、單位工程和單項工程3類逐級匯總，碳源包括要素、定額、單位/單項工程和項目碳源4類逐級匯總。

(3) 以碳排放定額為基礎，測算出案例項目的土壤重構工程、植被重建工程和配套工程的碳排放量分別為139 532.13，0.31和54 693.51 kg，項目總碳排放量為194 225.95 kg。

(4) 碳排放定額法在系統(tǒng)、全面、準確測算建筑施工過程碳排放方面具有較強應用前景，通過調整優(yōu)化定額等方式，可有效促進國土綜合整治的節(jié)能減排效益。