楊 萍，趙光影，王 輝，鄭秋宇

（哈爾濱師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

引言

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，全球氣候變化日益受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，已有報(bào)告和研究表明[1]，化石燃料使用產(chǎn)生的二氧化碳排放是氣候變暖的主要原因。改革開(kāi)放后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)，對(duì)于環(huán)境和區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)問(wèn)題，我國(guó)針對(duì)各個(gè)省份分別制定了主體功能區(qū)規(guī)劃。黑龍江省的國(guó)土空間規(guī)劃包括國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同尺度的碳排放情況均進(jìn)行了相關(guān)研究。省級(jí)尺度，王瑛等利用能源消費(fèi)量和能源碳排放系數(shù)[2]，對(duì)省級(jí)碳排放的時(shí)空演變及影響因素進(jìn)行分析。市級(jí)尺度，賴(lài)碧海等[3]核算了江西省市級(jí)碳匯量和碳源量，據(jù)此分析各市的碳盈余虧損情況?？h級(jí)尺度分為兩種，一種是以傳統(tǒng)的行政區(qū)劃為縣域單元，陳剛剛等[4]以蘭西市城市群的縣域單元為研究對(duì)象，另一種是以主體功能區(qū)為縣域單元，夏四友等[5]利用夜間燈光數(shù)據(jù)，分別對(duì)京津冀城市群碳排放量的時(shí)空分異特征進(jìn)行分析。

前人的研究多以行政區(qū)劃為研究對(duì)象，主體功能區(qū)作為國(guó)土空間開(kāi)發(fā)、規(guī)劃單元，不同主體功能區(qū)所發(fā)揮的功能有所不同。同時(shí)，能源碳排放量存在顯著差異，本文借鑒譚顯春等[6]的核算方法，估算主體功能區(qū)視角下黑龍江省縣域尺度能源碳排放量，對(duì)其縣域尺度的時(shí)空演變特征進(jìn)行分析。以此來(lái)表征近些年來(lái)黑龍江省縣域尺度碳減排取得的成效，同時(shí)期望可以為黑龍江省主體功能區(qū)視角下縣域尺度碳減排政策的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論參考。

1 研究區(qū)、研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

黑龍江省位于我國(guó)東北部，北部和東部隔黑龍江和烏蘇里江與俄羅斯相望，西部和南部與內(nèi)蒙古自治區(qū)和吉林省毗鄰，是全國(guó)最北、最東和緯度最高的省份。面積遼闊，人口流失比較嚴(yán)重，全省區(qū)域總面積47.3萬(wàn)平方千米（含大興安嶺地區(qū)加格達(dá)奇區(qū)和松嶺區(qū)），全省常住人口總量為3 170.9萬(wàn)人（2020年）。本文利用《黑龍江省主體功能區(qū)規(guī)劃》中的行政分區(qū)，將黑龍江省分為80個(gè)縣域單元，其中國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)5個(gè)、省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)6個(gè)、國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)）32個(gè)、國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)（重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)）37個(gè)，見(jiàn)圖1。

圖1 黑龍江省主體功能區(qū)分布圖

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以《黑龍江省主體功能區(qū)規(guī)劃》中行政區(qū)劃分的80個(gè)縣級(jí)單元或市轄區(qū)為研究對(duì)象，所需的省級(jí)分行業(yè)分能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》（2011-2021年），各縣區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值、常住人口數(shù)、地級(jí)市地區(qū)生產(chǎn)總值、市單位GDP能耗來(lái)源于《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》（2011-2021年）和2011-2021年黑龍江省13個(gè)地級(jí)市的統(tǒng)計(jì)年鑒。省域和縣域數(shù)據(jù)存在差異，本文以縣域數(shù)據(jù)加和為準(zhǔn)來(lái)計(jì)算省域數(shù)據(jù)。Liu等測(cè)出了與《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中的26種能源類(lèi)型相對(duì)應(yīng)的能源凈熱值和能源低位熱值含碳量，為滿(mǎn)足對(duì)能源全類(lèi)型的估算，本文采用Liu等研究的實(shí)際測(cè)算值[7-8]。

1.3 研究方法

1.3.1 碳排放量核算

借鑒Wu[9]等碳排放的估算方法，主體功能區(qū)碳排放量核算采用IPCC參考方法，其公式如下：

EC是指化石燃料消耗產(chǎn)生二氧化碳排放量（單位：萬(wàn)噸），ADi是指化石燃料消耗量（單位：PJ/104t，PJ/108m3），NCVi是指能源凈熱值（單位：tC/TJ），O是指氧化效率，為碳與二氧化碳轉(zhuǎn)化比例。

具體計(jì)算過(guò)程：利用IPCC參考方法核算出4個(gè)部門(mén)能源消耗產(chǎn)生的碳排放量，能源碳排放量與省級(jí)三產(chǎn)產(chǎn)值和人口數(shù)的比值得到省級(jí)碳強(qiáng)度，與13個(gè)地級(jí)市的市級(jí)三產(chǎn)產(chǎn)值和人口數(shù)相乘得出市級(jí)理論碳排放量，市GDP、市單位GDP能耗和加權(quán)排放因子相乘得實(shí)際市碳排放量，市級(jí)碳排放強(qiáng)度為實(shí)際碳排放量比上理論碳排放量乘省級(jí)碳強(qiáng)度，縣級(jí)碳排放量則為市級(jí)碳排放強(qiáng)度與縣級(jí)三產(chǎn)產(chǎn)值和人口數(shù)相乘后加和。

1.3.2 基尼系數(shù)和冷熱點(diǎn)分析

基尼系數(shù)可以衡量不同縣域單元之間碳排放量的區(qū)域差異程度，具體計(jì)算公式如下：

式中Xi、Xj分別為i、j地區(qū)碳排放量，n為縣域單元數(shù)，n=80，X為80個(gè)縣域單元碳排放量的均值，基尼系數(shù)的取值范圍在[0，1]，值越大則表示區(qū)域差異程度越大。

2 結(jié)果與分析

2.1 縣域碳排放時(shí)空演變特征

為方便討論2010-2020年黑龍江縣域尺度能源碳排放量時(shí)間和空間的演變特征，選取2010、2012、2014、2016、2018、2020年擬合好的縣域碳排放數(shù)據(jù)，采用ArcGIS自然段點(diǎn)法分為五個(gè)等級(jí)：<80萬(wàn)噸、80～200萬(wàn)噸、200～300萬(wàn)噸、300～500萬(wàn)噸、>500萬(wàn)噸，分別為低值區(qū)、中低值區(qū)、中值區(qū)、中高值區(qū)、高值區(qū)。黑龍江省能源碳排放量整體呈下降趨勢(shì)，從2010年的10 871.29萬(wàn)噸下降到2020年的7 862.04萬(wàn)噸，見(jiàn)圖2。

圖2 2010-2020年縣域尺度能源碳排放量分布圖

11年間熱點(diǎn)區(qū)分布呈現(xiàn)收縮變化，直至2020年有8個(gè)熱點(diǎn)區(qū)，包括大慶市轄區(qū)、肇東縣、蘭西縣、雙城區(qū)、哈爾濱市轄區(qū)、巴彥縣、五常市和尚志市，其中熱點(diǎn)區(qū)和次熱點(diǎn)區(qū)集中分布在黑龍江省西南地區(qū)，該地區(qū)是承載著黑龍江省產(chǎn)業(yè)集聚、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和人口吸納的重任，集中分布有重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域和農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)。冷點(diǎn)區(qū)縣域單元數(shù)量不斷擴(kuò)張，大部分由次冷點(diǎn)轉(zhuǎn)化為冷點(diǎn)區(qū)、冷點(diǎn)區(qū)多分布于大、小興安嶺地區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)分布位置多數(shù)為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，見(jiàn)圖3。

圖3 2010-2020年縣域尺度能源碳排放量冷熱點(diǎn)分區(qū)圖

2.2 主體功能區(qū)碳排放特征

黑龍江省2010-2020年縣域單元能源碳排放量基尼系數(shù)在0.612-0.695，始終處于高度不均狀態(tài)，各類(lèi)型功能區(qū)11年間基尼系數(shù)均值表現(xiàn)為：國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)（0.51）>國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)（重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)）（0.46）>國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)）（0.45）>省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)（0.2），表明黑龍江省縣域單元間能源碳排放量差異較大，其中國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域內(nèi)的縣域單元之間差異最大。

采用圖和表的形式，體現(xiàn)出不同主體功能區(qū)碳排放量與總碳排放量的比值，和不同主體功能區(qū)碳排放增加量與總碳排放增加量的比值，分別來(lái)反映不同主體功能區(qū)對(duì)碳排放量的變化情況與增加（較少）的貢獻(xiàn)度?？紤]到黑龍江省碳排放總量2010-2011年顯著增加，2011-2020年呈波動(dòng)性減少的變化趨勢(shì)，可以分為兩個(gè)階段分析不同主體功能區(qū)碳排放量的貢獻(xiàn)值，見(jiàn)圖4。

結(jié)果表明，2010-2011年黑龍江省碳排放量增加量從大到小依次是，國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)域（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)）（71.9%）>國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)（30.7%）>國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)域（重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)）（3.3%）>省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)（-5.9%）。2011-2020年黑龍江省碳排放量增加量從大到小依次是：國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)域（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)）（46.0%）>國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)（38.4%）>國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)域（重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)）（8.6%）>省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)（7.0%）。由此表明，黑龍江省碳排放量最大的是國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)，碳排放量增加貢獻(xiàn)值最大的是國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)域（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)），這與黑龍江省總體定位相關(guān)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文是以黑龍江主體功能區(qū)視角下的80個(gè)縣域單元為研究區(qū)，利用縣域單元的GDP、人口數(shù)和省級(jí)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)等，采用分級(jí)估算的方法，核算各主體功能區(qū)的碳排放量，探討不同縣域單元時(shí)空演變分異特征，及不同主體功能區(qū)間的碳排放量差異性特征。

（1）2010-2020年11年間黑龍江省碳減排取得不錯(cuò)的成果，高值區(qū)、中高值區(qū)和中低值區(qū)不斷收縮，中值區(qū)與低值區(qū)相應(yīng)擴(kuò)張，碳排放量高值區(qū)集中在西南部的哈大齊工業(yè)走廊上，低值區(qū)則集中分布在黑龍江省北部的大小興安嶺地區(qū)。黑龍江省能源碳排放量具有較明顯的核心—邊緣結(jié)構(gòu)，以哈爾濱市市轄區(qū)和大慶市市轄區(qū)為核心，大慶市市轄區(qū)向外依次為次熱點(diǎn)，次冷區(qū)、冷點(diǎn)區(qū)，哈爾濱市市轄區(qū)向外則為次熱點(diǎn)直接過(guò)渡為冷點(diǎn)區(qū)。

（2）黑龍江省縣域單元之間能源碳排放量差異較大，其中國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)部差異最大。11年間不同主體功能區(qū)碳排放量的貢獻(xiàn)情況可以分為兩個(gè)階段，2010-2011年碳排放總量顯著增加，2011-2020年呈波動(dòng)減少，黑龍江省碳排放量最大的是國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)，碳排放量增加貢獻(xiàn)值最大的是國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)域（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)），這與黑龍江省的戰(zhàn)略定位有關(guān)。4種主體功能區(qū)均表現(xiàn)為第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源碳排比例最大，但隨著時(shí)間變化，第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和居民生活能源碳排比例逐漸下降，而第一和第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源碳排比例上升。國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)變化更為明顯，省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)也有類(lèi)似變化趨勢(shì)，但變化較小。

3.2 建議

本文分析不同主體功能區(qū)碳排放量差異性特征，下一步可以結(jié)合不同縣域單元的戰(zhàn)略定位和碳排放量制定針對(duì)性的碳減排優(yōu)化措施。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)作為最主要碳減排對(duì)象，應(yīng)繼續(xù)加大第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)碳排放量比重，推進(jìn)第二產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗。近年來(lái)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)碳排放量增加的貢獻(xiàn)值最大，針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，推動(dòng)能源消費(fèi)升級(jí)，推廣農(nóng)用電動(dòng)車(chē)、節(jié)能環(huán)保農(nóng)機(jī)和漁船、綠色農(nóng)房和農(nóng)房節(jié)能改造，加快太陽(yáng)能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等可再生能源在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，合理使用農(nóng)藥、合理施肥，秸稈綜合利用，農(nóng)膜和農(nóng)藥包裝盒回收處理。同時(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)當(dāng)?shù)睾谕临Y源，防止土壤有機(jī)碳流失。

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)是全省碳排放量最低的地區(qū)，近些年第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和居民生活能源碳排放比例逐漸減少，第三和第一產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例上升，重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)應(yīng)在生態(tài)保護(hù)的前提下，推進(jìn)綠色低碳的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，推廣旅游觀光等環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦男麄鹘逃ぷ鳎Ｗo(hù)生態(tài)安全重要區(qū)域，形成人與生態(tài)環(huán)境和諧相處的示范區(qū)。