摘要：土地利用變化是區(qū)域碳排放變化的主要驅(qū)動力，研究土地利用變化對碳排放的影響有助于制定碳排放政策?；谕恋乩矛F(xiàn)狀數(shù)據(jù)和能源消耗數(shù)據(jù)，構(gòu)建碳排放評價模型，測算河北省2000-2020年土地利用碳排放量，利用標(biāo)準差橢圓模型探究研究區(qū)碳排放空間格局分布特征，依據(jù)碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)和碳生態(tài)承載系數(shù)提出碳平衡分區(qū)方案及優(yōu)化對策。結(jié)果表明，①2000-2020年河北省碳排放總量整體上呈現(xiàn)明顯的上漲趨勢，從9.01×107 t上升到2.75×108 t，2000-2010年碳排放量增長速率快速提升，2010-2020年碳排放量增長相對緩慢。②河北省碳排放強度呈現(xiàn)多圈層結(jié)構(gòu)空間分布特征，主要以資源型城市為中心向外呈圈層結(jié)構(gòu)擴散，石家莊和滄州核心市區(qū)次圈層結(jié)構(gòu)逐漸顯現(xiàn)。③河北省縣域碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)空間特征呈四周低中間高，碳生態(tài)承載系數(shù)呈現(xiàn)西北高東南低的空間分布規(guī)律。④基于碳平衡分析將河北省劃分為碳匯功能區(qū)、低碳保持區(qū)、經(jīng)濟發(fā)展區(qū)、碳匯發(fā)展區(qū)和高碳優(yōu)化區(qū)，并提出了相應(yīng)的發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：土地利用；碳排放；碳生態(tài)承載；平衡分區(qū)

中圖分類號：F301.2;X32文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1000-4440（2024）02-0281-12

Spatial pattern and coordination division of carbon emissions of county land use in Hebei province

ZHANG Zhi-yang1，YIN Hai-kui2，3，LI Xin-wang4，CHEN Ya-heng1，5，LIU Wei6，WANG Shu-tao1，5

（1.School of Land and Resources， Hebei Agricultural University， Baoding" 071000，China;2.School of Resources and Environmental Science， Hebei Agricultural University， Baoding 071000，China;3.School of Water Resources and Hydropower， Hebei University of Engineering， Handan" "056038，China;4.Hebei Institute of Water Resources， Shijiazhuang 050011，China;5.Key Laboratory for Farmland Eco-Environment of Hebei Province， Baoding 071000，China;6.School of Chemistry and Environmental Sciences， Hebei University， Baoding" 071000，China）

Abstract：Land use change is the main driving force of regional carbon emissions change. Studying the impact of land use change on carbon emissions will help to formulate carbon emission policies. Based on the current land use data and energy consumption data， a carbon emission evaluation model was built to calculate the land use carbon emissions of Hebei province from 2000 to 2020. The standard deviation ellipse model was used to explore the spatial pattern distribution characteristics of carbon emissions in the study area. Based on the economic contribution coefficient of carbon emissions and the carbon ecological carrying coefficient， the carbon balanced zoning scheme and optimization countermeasures were proposed. The results showed that， from 2000 to 2020， the total carbon emissions of Hebei province showed an obvious upward trend， rised from 9.01×107 t to 2.75×108 t， the growth rate of carbon emissions from 2000 to 2010 improved rapidly， and the growth of carbon emissions from 2010 to 2020 was relatively slow. The carbon emission intensity of Hebei province presented a spatial distribution characteristic with multi-circle structure， mainly centered around the resource-based cities and spreaded outward in a circle structure， and the sub circle structure of Shijiazhuang and Cangzhou core urban areas gradually became apparent. The spatial characteristics of the economic contribution coefficient of carbon emissions of counties in Hebei province were low in four directions and were high in the middle， and the carbon ecological carrying coefficient was high in the northwest and was low in the southeast. Based on the carbon balance analysis， Hebei province was divided into carbon sink functional area， low carbon conservation area， economic development area， carbon sink development area and high carbon optimization area， and corresponding development strategies were proposed.

Key words：land use;carbon emission;carbon ecological carrying capacity;balanced partition

人類活動造成了二氧化碳排放量上升和全球變暖[1-2]。土地利用碳排放效應(yīng)是指土地受到人類活動的直接影響，進而影響到土地釋放碳的機制、過程和活動[3-4]。隨著中國碳達峰、碳中和（簡稱“雙碳”）政策的提出，土地利用碳排放研究逐漸成為學(xué)界關(guān)注的焦點。近幾年來，中國已然成為碳排放量第一的國家，因此當(dāng)下低碳減排具有一定的壓力。一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平與土地利用結(jié)構(gòu)和布局密切相關(guān)，中國要想進一步實現(xiàn)社會經(jīng)濟的快速騰飛，就必須進行土地利用轉(zhuǎn)型和空間格局的優(yōu)化。從碳排放視角出發(fā)，探究土地利用碳排放格局演變規(guī)律，對維持自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)平衡、引導(dǎo)社會經(jīng)濟的低碳轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展、區(qū)域和國家的規(guī)劃發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義，也可為中國碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)提供理論參考，對于實現(xiàn)低碳減排具有重要意義。

碳排放研究內(nèi)容主要聚焦于土地利用碳排放作用機理、時空分異特征和影響因素等方面，趙榮欽等[5]研究認為，土地利用碳排放量是由土地利用格局和類型變化引起的。1996年聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的研究結(jié)果表明，森林和碳源密切相關(guān)，土地利用變化和碳匯密切相關(guān)[6]。Campbell等[7]認為陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳流主要受自然因素的影響。從研究視角上看，Lal等[8]關(guān)于土壤碳管理的研究結(jié)果表明，在保護耕地上免耕可以節(jié)省燃料并減少二氧化碳排放，秸稈還田減緩了有機質(zhì)的降解，減弱了土壤呼吸，最終減少了二氧化碳的排放。吳建國等[9]分析土壤有機碳儲量的影響因素，指出土地轉(zhuǎn)換是碳排放的一個重要因素。從研究方法看，國內(nèi)外學(xué)者在碳排放因子分解研究中常用的模型有平均分解法、Kaya恒等式和對數(shù)平均迪氏分解法等[10-13]。張德英等[14]總結(jié)了3種碳排放測算法，分別為實測法、物料衡算法和排放系數(shù)法。方精云等[15]使用實際測量方法在現(xiàn)場對碳排放的元素變化進行統(tǒng)計調(diào)查。湯潔等[16]在利用遙感技術(shù)獲取時空土地利用變化數(shù)據(jù)后，根據(jù)不同土地類型面積估算碳排放量。

綜上所述，關(guān)于土地利用碳排放的研究已有比較豐碩的成果，對本研究具有較強的參考意義。但土地利用碳排放與經(jīng)濟發(fā)展內(nèi)在關(guān)系的研究相對較少，協(xié)調(diào)兩者關(guān)系進行分區(qū)優(yōu)化的研究更為鮮見。已有研究主要側(cè)重于典型陸地生態(tài)系統(tǒng)（如森林、草地、水稻田等），對各類土地利用方式的綜合研究還有待進一步深化?；诖?，本研究以河北省為研究對象，建立碳排放測算模型，分析研究區(qū)2000-2020年碳排放時空格局特征，進行碳平衡分區(qū)及對策優(yōu)化分析，為河北省碳排放規(guī)劃提供新視角，也為中國推進生態(tài)文明建設(shè)、踐行“兩山”理論和實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)和理論支持。

1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

河北省位于中國北部（36°05′～42°40′N，113°27′～119°50′E），省域面積達到1.89×107 hm2（圖1），2020年河北省常住人口7.46×107人。河北屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，大部分地區(qū)四季分明，降水量分布特點為東南多西北少。

1.2數(shù)據(jù)來源

土地利用原始數(shù)據(jù)來源于河北省2000年、2005年、2010年、2015年和 2020年Landsat TM/ETM+遙感影像，空間分辨率為1 km，數(shù)據(jù)下載于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站（http：//www.resdc.cn），在 ENVI 4.3 軟件中通過輻射校正、幾何校正、圖像配準和人工解譯等處理后得到5個年份的土地利用現(xiàn)狀圖，綜合評價精度超過94%。依據(jù)研究需要將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地。河北省能源消耗和國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）數(shù)據(jù)來自2000-2020年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《河北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》和《河北經(jīng)濟年鑒》。

2研究方法

2.1土地利用碳排放的測算

土地利用碳排放為土地利用單位面積的碳排放量，可定量反映土地利用碳排放效應(yīng)[17]。土地利用變化通過改變原有的土地覆被類型及其所承載的社會經(jīng)濟活動，進而影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程。何勇[18]在對廣元市碳排放效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，土地利用類型的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了碳排放效應(yīng)的變化。張潤森等[19]基于無錫市土地利用和能源消耗數(shù)據(jù)分析了無錫市的碳排放特征。本研究將不同土地利用類型分為碳源用地與碳匯用地，碳源用地包括耕地與建設(shè)用地，碳匯用地則包括林地、草地、水域及未利用地，土地利用碳排放取決于碳源排放與碳匯吸收的差值。耕地、林地、草地、水域及未利用地碳排放在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)，可采用直接碳排放系數(shù)法對其碳排放進行測算，土地利用碳排放系數(shù)見表1，計算公式如下：

E=Ai×Bi（1）

式中，E為直接碳排放量；Ai為土地利用類型面積；Bi為碳排放系數(shù)。

本研究在參考之前研究成果的同時，綜合考慮了河北省的自然地理與資源環(huán)境以及社會經(jīng)濟情況，選取了適合河北省研究區(qū)的土地利用類型的碳排放系數(shù)。

目前，能源消耗是土地利用碳排放的主要來源，不能僅根據(jù)建筑面積數(shù)據(jù)直接計算二氧化碳排放系數(shù)，只能通過不同能源碳排放系數(shù)（表2）來核算出它們在建設(shè)用地利用過程中的能源消耗量，間接計算出土地的碳排放量，計算公式如下：

L=E×P（2）

式中，L為間接排放量；E為標(biāo)準煤量；P為碳排放系數(shù)。

2.2標(biāo)準差橢圓

標(biāo)準差橢圓是由Lefever[25]提出的空間分析方法，常用來分析碳排放量的空間分布特征。根據(jù)橢圓標(biāo)準差和動態(tài)重心偏差2個因素的差異，得到碳排放的空間分布特征和擴展趨勢。橢圓的主次軸代表碳排放空間分布的主次方向[26-27]。測算公式如下：

SDEx=∑ni=1（xi-X—）2n，SDEy=∑ni=1（yi-Y—）2n（3）

tanθ=（∑ni=1x～2i-∑ni=1y～2i）+（∑ni=1x～2i-∑ni=1y～2i）2+4（∑ni=1x～iy～i）22∑ni=1x～iy～i（4）

式中，SDEx為橢圓x軸長度，SDEy為橢圓y軸長度，tanθ為橢圓偏轉(zhuǎn)角度，x～i和y～i為要素i坐標(biāo)和橢圓質(zhì)心（X—，Y—）的偏離值，n為要素i的個數(shù)。

2.3碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)

碳排放的經(jīng)濟貢獻系數(shù)旨在從經(jīng)濟發(fā)展的角度分析研究區(qū)域二氧化碳排放量的空間分布，反映區(qū)域碳生產(chǎn)率的大小[28]。計算方法如下：

ECC=GiG/CiC（5）

式中，ECC為碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)，G和Gi分別指河北省和i地區(qū)的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），C和Ci分別指河北省和i地區(qū)的碳排放量。

2.4碳生態(tài)承載系數(shù)

碳生態(tài)承載系數(shù)是指在研究區(qū)域內(nèi)，一個區(qū)域的碳吸收量占總碳吸收量的份額，對應(yīng)于一個區(qū)域碳排放量占總碳排放量的份額，反映了區(qū)域碳吸收能力的大小。計算方法如下：

ESC=CxCX/CiC（6）

式中，ESC為碳生態(tài)承載系數(shù)，CX和Cx分別指河北省和i地區(qū)的碳吸收量，C和Ci分別指河北省和i地區(qū)的碳排放量。

3結(jié)果與分析

3.1土地利用碳排放時空特征

根據(jù)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和能源消耗數(shù)據(jù)測算河北省碳排放量，測算結(jié)果見表3。

由表3可知，2000-2020年河北省碳排放總量呈現(xiàn)明顯的上漲趨勢，河北省土地利用碳排放量的增長趨勢有一定規(guī)律性，可分為2個階段：（1）2000-2010年為增長迅速階段，河北省土地利用產(chǎn)生的碳排放量迅速增加，總碳排放量增加了約1.5×108 t；（2）2010-2020年為緩慢增長階段，河北省土地利用產(chǎn)生的碳排放量緩慢增加，總碳排放量增加了約3.2×107 t。由表3和圖2可知，從碳排放強度來看，林地的碳吸收能力最大，每增加1 km2的林地面積，每年會多吸收58.0 t二氧化碳。水域的碳吸收能力次之，每增加1 km2的面積，每年會多吸收25.0 t二氧化碳。草地每增加1 km2的面積，每年會多吸收21.0 t二氧化碳。未利用地的碳吸收能力最弱，每增加1 km2面積，每年僅多吸收0.5 t二氧化碳。建設(shè)用地的碳排放能力最強，增加1 km2的建設(shè)用地面積，每年多產(chǎn)生1 078.0 t二氧化碳，耕地次之，增加1 km2的面積，每年多產(chǎn)生46.0 t二氧化碳。

如圖2所示，建設(shè)用地占碳源量的比例最大，草地占碳匯量的比例最大。2000年建設(shè)用地碳排放量占碳源量的95%，到2020年增長到98%。2000年耕地碳排放量占碳源量的5%，到2020年下降到2%，碳排放量與建設(shè)用地和耕地面積呈現(xiàn)正相關(guān)。林地的碳匯能力強于草地，20年間林地、草地碳吸收量占碳匯量的比例基本保持不變。

河北省碳排放強度整體呈現(xiàn)多圈層結(jié)構(gòu)空間分布特征，主要以資源型城市為中心向外呈圈層結(jié)構(gòu)擴散，石家莊和滄州核心市區(qū)次圈層結(jié)構(gòu)逐漸顯現(xiàn)。唐山市和武安市礦產(chǎn)資源豐富，研究期內(nèi)碳排放強度以唐山市和武安市為核心向周圍逐漸遞減。石家莊作為河北省會，經(jīng)濟提升速度快，碳排放強度逐漸增強并有向外擴散的趨勢。滄州市擁有黃驊港，2010年前滄州市碳排放強度較低，此時黃驊港貨物吞吐量低，經(jīng)濟發(fā)展較弱，2010年后，黃驊港的貨物運輸量變大，滄州市經(jīng)濟快速發(fā)展，導(dǎo)致碳排放強度變大，隨著時間的發(fā)展，碳排放強度有以滄州市為中心向外擴散的趨勢。

采用自然斷點法將河北省碳排放量劃分為4級（圖3），用Ⅰ～Ⅳ表示，Ⅰ級碳排放量最低，Ⅳ級碳排放量最高。2000年河北省80%的縣域位于Ⅰ級碳排放區(qū)，到2020年縮減到58%。2000年有6個縣表現(xiàn)為碳吸收，其中豐寧滿族自治縣碳匯能力最大，約為12.0 t，其次是隆化縣、阜平縣、興隆縣、寬城滿族自治縣和淶源縣。至2020年，僅有阜平縣還表現(xiàn)為碳吸收，約為0.2 t。Ⅰ級碳排放區(qū)主要位于河北省的北部和西部，北部地區(qū)包括張家口和承德兩地，地處燕山山地，有豐富的林地和草地資源，西部地區(qū)包括保定、石家莊和張家口西南部，地處太行山地，森林資源豐富，所以碳匯能力強。2000-2020年，河北省南部地區(qū)處于Ⅱ級和Ⅲ級碳排放區(qū)域，該地區(qū)位于華北大平原中部，為全國重要的糧棉生產(chǎn)基地，耕地資源豐富，碳匯能力較弱。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上對化石能源依賴性嚴重的地區(qū)，其碳排放遠大于碳吸收：唐山市近20年一直位于Ⅳ級碳排放區(qū)域，究其原因是其產(chǎn)業(yè)具有高火電、多鋼鐵的特點，碳排放強度最大。邯鄲市具有豐富的煤、鐵資源并逐漸得到開發(fā)，造成大量二氧化碳的排放，所以其碳排放量增長十分迅猛。

3.2土地利用碳排放異質(zhì)性分析

采用標(biāo)準橢圓差模型分析2000-2020年河北省土地利用碳排放異質(zhì)性，探究碳排放空間格局特征及空間分布規(guī)律，有助于從省域尺度分析碳排放時空格局特征和碳排放變化趨勢。河北省碳排放標(biāo)準差橢圓參數(shù)如表4所示，從y軸方向上看，20年間主半軸標(biāo)準差增加了12.105 km，說明研究區(qū)內(nèi)河北省碳排放在主要方向上出現(xiàn)分散。其中2000-2010年主半軸擴大了9.732 km，碳排放在主要方向上表現(xiàn)為分散現(xiàn)象；2010-2015年主半軸縮小了7.038 km，碳排放在主要方向上出現(xiàn)極化現(xiàn)象；2015-2020年主半軸擴大了9.411 km，碳排放在主要方向上出現(xiàn)分散。從x軸方向上看，輔半軸標(biāo)準差由2000年的114.791 km下降到2020年的108.646 km，表明河北省碳排放在西北-東南方向上出現(xiàn)極化現(xiàn)象。

從轉(zhuǎn)角（θ）的變化范圍來看，2000-2020年θ減少了1.129°，表明河北省碳排放的空間分布呈現(xiàn)出東北—西南弱化特征，其中2000-2005年θ減少了0.317°，東北—西南格局出現(xiàn)弱化，2005-2010年θ增加了0.312°，東北—西南的空間分布格局得到加強，2010-2020年θ減少了1.124°，東北—西南格局進一步出現(xiàn)弱化。

從圖4可以看出，各年份的標(biāo)準差橢圓均以該年份碳排放的重心為中心（位于河北省中部地區(qū)）。2000年到2020年的標(biāo)準差橢圓總體上變化不大，以滄州市為核心，東北至興隆縣、寬城滿族自治縣、青龍滿族自治縣、盧龍縣、昌黎縣和灤南縣，西北連易縣、唐縣、曲陽、行唐縣和井陘縣，西南接邢臺縣、武安市、永年縣、曲周縣和邱縣，東南抵海興縣、鹽山縣、故城縣和臨西縣，主要覆蓋河北省碳排放量最高的地區(qū)，結(jié)合碳排放高值區(qū)的集聚區(qū)域，發(fā)現(xiàn)河北省縣域碳排放熱點基本上處于標(biāo)準差橢圓內(nèi)。

3.3各縣域碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)空間分布

由圖5可知，河北省北部、東部和南部地區(qū)的土地利用碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)為0～2.80，而河北省中部地區(qū)經(jīng)濟貢獻系數(shù)為2.81～7.40，總體空間特征呈現(xiàn)四周低中間高的趨勢。本研究結(jié)果表明，2000年環(huán)京津的廊坊和保定地區(qū)的經(jīng)濟貢獻系數(shù)最高，西北部的張家口、東北部的唐山和南部的邯鄲地區(qū)經(jīng)濟貢獻系數(shù)較低。2000年全省共有106個縣域碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)大于1.00，其中有10個縣域大于4.70；2010年河北省所有縣域碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)全部大于1.00，但碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)大于4.70的縣域減少到5個，說明在這期間經(jīng)濟快速發(fā)展，一些縣域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展粗放，對能源的利用效率也不高，從而使得碳生產(chǎn)力較低甚至下降；2020年碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)大于4.70的縣域增加到32個，且大部分縣域的碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)較2000年有所提高。近20年內(nèi)，除了張家口、承德、唐山和邯鄲等地區(qū)外，其他地區(qū)碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)均有所提高，隨著時間的推移和經(jīng)濟的快速發(fā)展，全省的碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)即能源利用效率和碳生產(chǎn)力在不斷增大。

3.4各縣域碳吸收能力分析

由圖6可知，2000-2020年河北省碳生態(tài)承載系數(shù)空間分布特征較為明顯，呈現(xiàn)西北高東南低的特征。河北省北部的燕山山地和西部的太行山山脈具有較強的碳匯能力，這是因為這些地區(qū)林地和草地資源豐富，生態(tài)資源良好，擁有自然資源保護區(qū)，這些城市的開發(fā)建設(shè)較少，從而碳吸收能力較強。就整個研究期看，2000年河北省碳生態(tài)承載系數(shù)大于1.00的縣域有41個，到2020年增加到43個，表明全省有30%的縣域碳生態(tài)承載能力增強。碳生態(tài)承載系數(shù)計算結(jié)果表明，阜平縣碳生態(tài)承載力最大，碳吸收能力最強，是河北省碳匯主要地區(qū)。河北省中部和南部地區(qū)碳生態(tài)承載系數(shù)低于北部，并且大部分地區(qū)系數(shù)位于0.50以下，這是因為中部城市緊挨北京和天津，經(jīng)濟發(fā)展迅速，南部地區(qū)是主要的糧食生產(chǎn)基地，碳排放量相對增加。

3.5河北省碳平衡分區(qū)及建議

如圖7所示，基于對河北省碳排放量、碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)和生態(tài)承載系數(shù)等指標(biāo)的測算，綜合考量區(qū)域碳平衡的原則，并參考已有的碳平衡分區(qū)依據(jù)和標(biāo)準[29-32]，制定本研究碳平衡分區(qū)的標(biāo)準，將河北省劃分為碳匯功能區(qū)（碳匯量gt;碳源量，ECCgt;1，ESCgt;1）、低碳保持區(qū)（碳匯量lt;碳源量，ECCgt;1，ESCgt;1）、經(jīng)濟發(fā)展區(qū)（碳匯量lt;碳源量，ECClt;1，ESCgt;1）、碳匯發(fā)展區(qū)（碳匯量lt;碳源量，ECCgt;1，ESClt;1）和高碳優(yōu)化區(qū)（碳匯量lt;碳源量，ECClt;1，ESClt;1）。

碳匯功能區(qū)指區(qū)域經(jīng)濟貢獻系數(shù)和生態(tài)承載系數(shù)高、碳匯量高于碳源量、整體碳匯能力強、呈現(xiàn)碳匯功能、固碳能力強的區(qū)域。對碳匯功能區(qū)，要加大對自然資源的保護，確保該區(qū)域不會消失。低碳保持區(qū)指區(qū)域的碳生產(chǎn)力和能源利用率較高，且碳匯的生態(tài)資源比較豐富、碳吸收能力和承載能力比較強、社會經(jīng)濟的發(fā)展與生態(tài)資源保護相對均衡的區(qū)域，主要包括張家口市、承德市、秦皇島市、保定市的西北部和邢臺市的北部，這些地區(qū)的自然生態(tài)資源豐富，碳吸收能力和碳承載力大，在經(jīng)濟發(fā)展的同時兼具了生態(tài)資源的保護，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加大對生態(tài)資源用地的保護，可通過扶持新型能源等產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展以旅游業(yè)為主導(dǎo)的第三產(chǎn)業(yè)，使產(chǎn)業(yè)向低碳產(chǎn)業(yè)靠攏。經(jīng)濟發(fā)展區(qū)指區(qū)域碳匯能力較強但經(jīng)濟貢獻比較低、能源利用率較低、碳匯量低于碳源量的區(qū)域。經(jīng)濟發(fā)展區(qū)應(yīng)在保護提升生態(tài)資源，保障生態(tài)功能的前提下，推進新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)和生態(tài)旅游等產(chǎn)業(yè)的落地發(fā)展，加快低碳技術(shù)的研發(fā)引進，合理規(guī)劃發(fā)展用地，以求在提高碳生產(chǎn)力和能源利用率的同時，提升其生態(tài)屏障功能。2000年有15個經(jīng)濟發(fā)展區(qū)，到2005年下降到8個經(jīng)濟發(fā)展區(qū)， 2010年至今，河北省沒有經(jīng)濟發(fā)展區(qū)，這說明河北省各個縣（市）的能源利用率逐漸提高，減少了對能源資源的浪費。碳匯發(fā)展區(qū)指區(qū)域碳匯量低于碳源量，經(jīng)濟貢獻系數(shù)比較高但碳生態(tài)承載系數(shù)低的區(qū)域，該區(qū)域分布在河北省的中東部，主要包括保定市東部、廊坊市、石家莊市、滄州市、衡水市、邯鄲市和邢臺市部分地區(qū)，這些地區(qū)碳吸收能力雖然不大，但是經(jīng)濟發(fā)展比較好，同時碳排放量大，這類地區(qū)應(yīng)提高土地利用率，減小區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地的擴張速度，縮減對化石能源和高碳產(chǎn)業(yè)的依賴性，嚴格保護生態(tài)資源和規(guī)劃增加生態(tài)用地，提高其碳匯能力。高碳優(yōu)化區(qū)指區(qū)域內(nèi)碳排放總量極高，碳生產(chǎn)能力低，碳吸收能力也低的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟建設(shè)與生態(tài)環(huán)境水平存在一定的提升空間，未來應(yīng)著重提升二者發(fā)展水平，應(yīng)當(dāng)以控制碳排放和綠色發(fā)展為主。2000年唐山市和邯鄲市為高碳優(yōu)化區(qū)，隨著時間的推移，高碳優(yōu)化區(qū)逐漸消失。

4討論

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化進程的繼續(xù)推進，土地利用變化引起的碳排放量逐年增大。在碳達峰和碳中和的概念提出后，中國響應(yīng)聯(lián)合國的號召亦提出了碳達峰和碳中和的目標(biāo)，力爭解決碳排放的問題。在“兩山”理念和“雙碳”目標(biāo)的背景下，本研究以河北省為例，對土地碳排放時空格局和碳協(xié)調(diào)分區(qū)開展研究。

在土地碳排放時空格局特征演變中，碳排放量高的地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、交通便利、地勢平坦開闊，有豐富的礦產(chǎn)資源。李緣緣等[31]采用碳排放系數(shù)法和聚類與異常值分析法對中國碳排放量進行分析。趙先超等[32]采用碳排放測算模型和基于面板數(shù)據(jù)的分析方法對湖南省碳排放效應(yīng)進行分析。楊靜媛等[30]采用碳排放測算模型和基尼系數(shù)法分析江西省的碳排放空間格局。以上研究得到碳排放時空格局特征，與本研究結(jié)果一致。因此，本研究具有一定可行性和普適性，可用本研究方法分析其他地區(qū)碳排放的時空格局演變。在碳平衡分區(qū)中，張正峰等[33]以碳生態(tài)承載系數(shù)分大區(qū)，以疊加社會網(wǎng)絡(luò)分析和局部自相關(guān)分析分小區(qū)，把京津冀地區(qū)分為7個碳平衡區(qū)。魏燕茹等[34]采用碳排放總量和碳生態(tài)承載系數(shù)將福建省分為3類區(qū)域。碳排放量與區(qū)域經(jīng)濟水平的關(guān)系密不可分，故本研究在碳排放量和碳生態(tài)承載系數(shù)的基礎(chǔ)上，增加了碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)，把河北省分為5類碳平衡區(qū)域。綜上所述，本研究在一定程度上有助于河北省碳排放量逐年增高問題的解決和低碳平衡發(fā)展政策的實施，可為地貌類型差異較大地區(qū)的碳排放測算和分析碳排放時空分布特征提供思路和方法。

本研究還存在不足之處，有待進一步優(yōu)化，比如本研究在測算河北省碳排放量時，構(gòu)建了碳排放測算模型，采用的碳排放系數(shù)參考了其他相似文獻。雖然選擇了與河北省自然地理條件較為相似的研究區(qū)域的碳排放系數(shù)，但因不同研究區(qū)自然和經(jīng)濟狀況存在差異，所測算結(jié)果可能會存在偏差。在未來的研究中應(yīng)根據(jù)河北省自然和經(jīng)濟的實際情況，進一步修正適用于河北省的碳排放系數(shù)。

5結(jié)論

（1）2000-2020年河北省碳排放總量呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，碳排放總量從2000年的9.01×107 t上升到2020年的2.75×108 t，但上漲趨勢以2010年為時間結(jié)點，2000-2010年碳排放量增長十分迅猛，2010-2020年碳排放量增長則相對緩慢。因此，要減少對化石能源的使用，多開發(fā)和利用新型的清潔能源，縮減碳源和碳匯的差距，逐漸實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。

（2）河北省碳排放強度呈現(xiàn)多圈層結(jié)構(gòu)空間分布特征，主要以資源型城市為中心向外呈圈層結(jié)構(gòu)擴散，石家莊和滄州核心市區(qū)次圈層結(jié)構(gòu)逐漸顯現(xiàn)。各地區(qū)應(yīng)采取合適的碳減排政策，因地制宜，爭取省內(nèi)共同低碳發(fā)展，為中國碳中和助力。

（3）2000-2020年河北省碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)總體空間特征為四周低中間高，隨著時間的推移和經(jīng)濟的快速發(fā)展，全省的碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)即能源利用效率和碳生產(chǎn)力在不斷提高。2000-2020年河北省碳生態(tài)承載系數(shù)空間分布特征較為明顯，呈現(xiàn)西北高東南低的分布特征。

（4）基于碳平衡分析，把河北省分為碳匯功能區(qū)、低碳保持區(qū)、經(jīng)濟發(fā)展區(qū)、碳匯發(fā)展區(qū)和高碳優(yōu)化區(qū)，并提出相應(yīng)的策略。其中碳匯功能區(qū)、經(jīng)濟發(fā)展區(qū)和高碳優(yōu)化區(qū)隨著時間的推移逐漸消失，在全國低碳發(fā)展的大背景下，河北省應(yīng)當(dāng)合理利用土地資源，增加固碳能力，提高碳匯功能。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）