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        基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究:理論框架與關(guān)鍵問題

        2024-12-31 00:00:00趙榮欽姬宇飛馮薇謝志祥肖連剛李寒冰
        中國土地科學(xué) 2024年8期

        摘要:研究目的:構(gòu)建基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究框架,并提出該領(lǐng)域研究的關(guān)鍵問題,以期從多要素耦合視角深化土地學(xué)科的交叉研究,并為面向多目標(biāo)權(quán)衡的土地利用優(yōu)化提供參考。研究方法:文獻(xiàn)歸納法,理論解析法,綜合分析法。研究結(jié)果:(1)土地是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的資源基礎(chǔ)、承載空間和“剛性”要素,土地利用結(jié)構(gòu)、功能、強(qiáng)度和布局直接決定了水—能—碳的相互作用格局和強(qiáng)度,并深刻影響水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系。(2)基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的核心是:開展不同時(shí)空尺度水—能—碳關(guān)聯(lián)的“格局—過程—機(jī)理—優(yōu)化—調(diào)控”研究,從“自然—社會(huì)”二元視角揭示土地利用及其變化對水—能—碳要素的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度、組合格局、耦合特征和遠(yuǎn)程流動(dòng)的影響機(jī)理,闡明基于“要素—空間—系統(tǒng)”的土地利用與水—能—碳的相互影響與反饋機(jī)制,識別水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并提出基于土地利用的協(xié)同優(yōu)化方案和配置對策。研究結(jié)論:未來應(yīng)基于不同尺度土地利用變化及用地轉(zhuǎn)型的視角,重點(diǎn)從影響機(jī)制、遠(yuǎn)程流動(dòng)、精細(xì)化模擬、優(yōu)化調(diào)控和多要素權(quán)衡等方面開展水—能—碳關(guān)聯(lián)研究,從多尺度、多視角闡明土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制,探索水—能—碳協(xié)同約束下的土地利用格局優(yōu)化方案。

        關(guān)鍵詞:土地利用;水—能—碳關(guān)聯(lián);理論框架;關(guān)鍵問題

        中圖分類號:F301.24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1001-8158(2024)08-0097-12

        基金項(xiàng)目:2023年度國家社科基金重大項(xiàng)目(23ZD099)。

        全球變化背景下,由人類活動(dòng)引致的資源環(huán)境問題相互交織,成為多學(xué)科交叉研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域[1-2]。尤其是水能資源浪費(fèi)、土地低效利用和配置,造成嚴(yán)重資源危機(jī),引起碳排放快速增長,并嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,水資源、土地資源、能源和碳排放關(guān)系日趨尖銳,已成為當(dāng)今社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)話題[3]。隨著快速城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),土地利用變化劇烈,并伴隨著大量的水能消費(fèi)和碳排放。為應(yīng)對資源危機(jī)和氣候變化,聯(lián)合國將水、能源、土地、氣候變化等納入可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。中國是全球最大的碳排放國,為應(yīng)對當(dāng)前挑戰(zhàn),中國在第75屆聯(lián)合國大會(huì)上首次提出“力爭于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”[4]。要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),加強(qiáng)土地、水、能源的協(xié)同管理和優(yōu)化配置十分必要[5-6]。中共“二十大”報(bào)告中提出優(yōu)化國土空間開發(fā)保護(hù)格局要強(qiáng)化國土空間規(guī)劃、管控土地利用和合理配置資源[7]?!吨泄仓醒?國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》明確指出要“將碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)要求全面融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中長期規(guī)劃,構(gòu)建有利于碳達(dá)峰、碳中和的國土空間開發(fā)保護(hù)新格局”。因此,基于土地利用視角開展水—能—碳關(guān)聯(lián)研究,既是破解資源環(huán)境約束、提升資源配置效率、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的迫切現(xiàn)實(shí)需要,也契合了國家中長期科技發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)和“雙碳”國家戰(zhàn)略的重大需求。

        近年來,資源環(huán)境多要素關(guān)聯(lián)(或稱“紐帶”或“耦合”)研究成為多學(xué)科交叉的研究熱點(diǎn)[8],如碳水關(guān)聯(lián)[9]、水能關(guān)聯(lián)[10]、水—能—碳關(guān)聯(lián)(WEC nexus)[11]、水—土—能關(guān)聯(lián)[12]、水—土—能—碳耦合[3]、食物—能源—水紐帶關(guān)系(FEW nexus)[13]等相關(guān)研究逐漸增多,從不同要素關(guān)聯(lián)的視角刻畫自然—社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)要素的關(guān)聯(lián)關(guān)系、相互影響與耦合機(jī)制,并尋求協(xié)同優(yōu)化對策。水、能、碳是連接自然系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素[14],集中體現(xiàn)了人類活動(dòng)的資源消耗與環(huán)境影響,它們之間相互依賴、相互反饋,深刻影響著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)性,因此得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。其中,如何協(xié)調(diào)水—能—碳耦合制約的矛盾、建立資源節(jié)約和碳減排調(diào)適的生產(chǎn)和生活方式成為學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

        土地是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的基礎(chǔ)要素和承載空間,土地利用結(jié)構(gòu)、功能、強(qiáng)度和布局直接決定了水—能—碳的組合格局、關(guān)聯(lián)強(qiáng)度和耦合效率。盡管已有從土地利用視角開展水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的嘗試,但目前尚缺乏對該領(lǐng)域理論框架的系統(tǒng)梳理與闡釋。構(gòu)建基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究框架,對于從多要素耦合視角深化土地學(xué)科的交叉研究、推動(dòng)基于土地利用的多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化配置具有重要意義。鑒于此,本文在系統(tǒng)梳理相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,分析了土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)理,構(gòu)建了基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的理論框架;基于不同尺度土地利用變化及用地轉(zhuǎn)型的視角,重點(diǎn)從影響機(jī)制、遠(yuǎn)程流動(dòng)、精細(xì)化模擬、優(yōu)化調(diào)控和多要素權(quán)衡等方面提出本領(lǐng)域未來研究的關(guān)鍵問題。本文能為基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究提供理論參考,并為面向多目標(biāo)權(quán)衡的土地利用優(yōu)化和管控政策的制定提供實(shí)踐指導(dǎo)。

        1 水—能—碳關(guān)聯(lián)研究進(jìn)展評述

        1.1 水—能—碳關(guān)聯(lián)研究進(jìn)展

        國內(nèi)外學(xué)者從不同尺度、不同視角開展水—能—碳關(guān)聯(lián)及互饋機(jī)制研究,致力于從多要素的角度揭示資源、能源開發(fā)利用對區(qū)域碳排放的影響。從研究尺度來看,涉及到國際[15]、國家[16]、區(qū)域[17-18]、省域[19]、城市群[20]、城市[11]和鄉(xiāng)鎮(zhèn)[21]等不同空間尺度,主要研究方法包括投入產(chǎn)出分析[22-23]、耦合協(xié)調(diào)度模型[24]、灰色關(guān)聯(lián)模型[25]、生命周期分析[26]、LEAPWEAP-Binio模型[27]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型[28]和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析[29]等,重點(diǎn)是闡明水—能—碳多要素的匹配特征與效率[30]、區(qū)際流動(dòng)[31]、關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[32]和耦合特性[33]等。除了從區(qū)域尺度開展研究之外,還有針對不同產(chǎn)業(yè)或部門的研究,如電力行業(yè)[34]、水系統(tǒng)[35-36]和建筑業(yè)[37]等。研究發(fā)現(xiàn):水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系在不同行業(yè)或部門具有較大的差異,這主要與人類活動(dòng)方式、土地利用強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)類型與生產(chǎn)特點(diǎn)、水能資源利用效率、能源消費(fèi)類型等密切相關(guān)[3,22,38]。同時(shí),水—能資源的相互需求關(guān)系、貿(mào)易流通和技術(shù)進(jìn)步等也是影響碳排放的重要因素[11,30]。此外,城市是水能消費(fèi)和碳排放集中地域,也是水—能—碳風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)區(qū)域,水—能—碳通過城市復(fù)雜經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)相耦合,嚴(yán)重制約城市可持續(xù)發(fā)展[14]。近年來,相關(guān)研究也從宏觀向微觀深入,一些學(xué)者針對城市建筑物[37]、企業(yè)[39]、校園[40]和社區(qū)[41]等開展了水—能—碳耦合機(jī)理研究,并探討建筑屬性[37]、人類行為方式[42]、居住密度[43]等對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響。

        總體來看,現(xiàn)有文獻(xiàn)主要集中在水—能—碳紐帶關(guān)系[42]、耦合機(jī)理[22]、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[44]、協(xié)同優(yōu)化[45]和政策評估[46]等方面,通過揭示產(chǎn)業(yè)[47-48]或部門[33]間水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系與耦合規(guī)律、提出緩解水—能—碳紐帶系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)[49]及具有針對性的水—能—碳系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃策略[45]和節(jié)能降耗政策路徑[43](表1)。以上研究為明晰經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制、揭示不同產(chǎn)業(yè)和部門水—能—碳耦合規(guī)律和流通路徑、識別水—能—碳耦合制約的關(guān)鍵領(lǐng)域并制定相關(guān)政策提供了參考借鑒。

        1.2 基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究進(jìn)展

        土地利用變化影響陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支[59-61],是改變區(qū)域碳源/匯格局的重要因素[62-63]。水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系與土地利用活動(dòng)密切相關(guān)[3],土地利用方式及其空間格局直接決定了水能資源的利用方式、規(guī)模和效率[64],進(jìn)而影響碳排放水平。近年來,一些學(xué)者基于土地利用視角開展了水—能—碳關(guān)聯(lián)研究,針對城市系統(tǒng)[65]、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[66-67]、電力系統(tǒng)[68]等揭示了特定人類活動(dòng)的水、土地和能源關(guān)聯(lián)狀況,并分析其碳減排效果[12]。主要包括兩種思路:一是探討土地利用結(jié)構(gòu)及其變化對水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系的影響,如FENG等[56]開展了土地利用變化對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響及未來模擬研究,結(jié)果表明通過土地利用強(qiáng)度約束水能消費(fèi),有助于推動(dòng)水—能—碳協(xié)同優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。二是將土地要素納入水—能—碳系統(tǒng),開展區(qū)域水—土—能—碳(WLEC)多要素耦合[69]與系統(tǒng)關(guān)聯(lián)研究[32]。如FENG等[69]建立了評估黃河流域水資源利用變化對水—土—能—碳關(guān)聯(lián)影響的概念框架,并采用耦合協(xié)調(diào)度模型探討黃河流域水資源利用變化與WLEC系統(tǒng)及其子系統(tǒng)之間的復(fù)雜相互作用。研究表明,WLEC系統(tǒng)分析可以為建立水資源—土地—能源的區(qū)域協(xié)同發(fā)展模式和利用其資源優(yōu)勢減少碳排放提供參考。LIN等[70]以深圳市為例,建立城市土地—能源—水一體化評估系統(tǒng),分析了經(jīng)濟(jì)、人口、水資源、能源、土地利用和碳排放系統(tǒng)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),土地利用和水能消耗相互耦合與反饋,應(yīng)高度關(guān)注城市土地—能源—水一體化系統(tǒng)內(nèi)部要素之間的競爭與協(xié)調(diào)機(jī)制。CAO等[71]建立了與水—能—碳相關(guān)的多維土地利用空間優(yōu)化(LUSO)模型,并對長江中游城市群進(jìn)行實(shí)證分析,結(jié)果表明,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)導(dǎo)致土地利用模式的快速變化,通過土地利用格局優(yōu)化可以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)多維度的協(xié)同發(fā)展。

        總體來看,國內(nèi)外水—能—碳關(guān)聯(lián)研究不斷拓展深入,研究領(lǐng)域包括紐帶關(guān)系、耦合機(jī)理、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、協(xié)同優(yōu)化等,研究尺度涉及到國家、省市、社區(qū),研究對象涉及到工業(yè)、建筑業(yè)、電力、水系統(tǒng)等不同產(chǎn)業(yè)和部門,為從不同視角揭示水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制提供了重要參考。盡管一些學(xué)者從土地利用開展了水—能—碳關(guān)聯(lián)研究,并從用地方式、結(jié)構(gòu)和優(yōu)化等視角探討了土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系的影響,為理解土地要素在水—能—碳系統(tǒng)中的作用提供了參考。但基于土地利用視角的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的理論框架還不夠完善,缺乏從土地利用角度深入總結(jié)研究的主要領(lǐng)域和關(guān)鍵問題。因此,有必要深入剖析土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)理,并構(gòu)建該研究的理論框架,這對于從多要素耦合視角深化土地學(xué)科的交叉研究、推動(dòng)建立多目標(biāo)協(xié)同的土地利用空間優(yōu)化模式、提升國土空間規(guī)劃對資源要素配置的引導(dǎo)作用和調(diào)控能力具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

        2 基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究理論框架

        2.1 機(jī)理分析

        2.1.1 水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)理分析

        水、能源和碳排放是自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)的關(guān)鍵要素,它們通過人類各種經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)相互影響、相互反饋,構(gòu)成了區(qū)域水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。其中,水能關(guān)聯(lián)主要體現(xiàn)在水資源/能源開發(fā)利用全生命周期過程不同環(huán)節(jié)中的相互需求,比如水資源開發(fā)、輸送、使用和處理等不同環(huán)節(jié)(水利工程建設(shè)、制水、加壓、輸水、灌溉及用水等)均需要消耗大量的能源,而能源開發(fā)、加工、運(yùn)輸和消費(fèi)的過程(火電/水力發(fā)電、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活消費(fèi)等)也往往需要水的參與,兩者的相互需求強(qiáng)度主要受區(qū)域水資源賦存條件、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)與效率和技術(shù)因素等的影響(圖1),并具有高度的地域差異和行業(yè)異質(zhì)性。水能關(guān)聯(lián)的格局進(jìn)一步?jīng)Q定了碳水關(guān)聯(lián)和能碳關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度和效率。從“碳”要素的視角來看,應(yīng)該考慮水能關(guān)系對碳排放/碳吸收的雙重影響,比如水資源開發(fā)利用帶來碳排放的同時(shí),也通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)修復(fù)等增強(qiáng)區(qū)域的碳匯能力,能源開發(fā)利用過程中生物能源種植、CCUS技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)帶來一定的固碳效益。此外,在“雙碳”目標(biāo)的約束下,可以通過節(jié)水/節(jié)能技術(shù)、效率提升、優(yōu)化配置或結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施積極推動(dòng)水能資源開發(fā)利用過程中的降碳增匯??傮w來看,水—能—碳要素之間通過復(fù)雜的相互影響和反饋,共同決定了自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和環(huán)境影響程度。

        2.1.2 土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)理分析

        不同人類活動(dòng)類型和生產(chǎn)方式的水—能—碳組合格局、關(guān)聯(lián)強(qiáng)度和耦合效率存在顯著差異,這與土地利用方式、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和布局密切相關(guān)。土地是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的資源基礎(chǔ)、承載空間和“剛性”要素,不同土地利用方式及其組合導(dǎo)致水—能—碳的強(qiáng)度和關(guān)聯(lián)關(guān)系具有高度的空間異質(zhì)性(圖2)。一方面,土地利用結(jié)構(gòu)和布局從根本上決定了地域自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能及特定土地利用方式上水/能消費(fèi)規(guī)模及其相互需求關(guān)系,進(jìn)而決定了土地利用承載的碳排放的強(qiáng)度和格局,并導(dǎo)致了水—能—碳關(guān)聯(lián)的地類差異;另一方面,隨著快速城市化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,土地利用變化和用地轉(zhuǎn)型導(dǎo)致土地利用強(qiáng)度及其承載的水能消費(fèi)結(jié)合和強(qiáng)度的變化,進(jìn)一步造成水—能—碳關(guān)聯(lián)格局及耦合態(tài)勢隨土地利用格局變化而發(fā)生改變。因此,區(qū)域水—能—碳多要素耦合關(guān)系從根本上受制于土地利用及其承載的人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)方式的格局和強(qiáng)度的變化。總體而言,土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系的影響主要體現(xiàn)在以下方面:(1)不同土地利用方式的水—能—碳關(guān)聯(lián)具有顯著差異,并具有高度的空間異質(zhì)性。由于不同地域、不同土地利用方式上人類產(chǎn)業(yè)活動(dòng)方式和強(qiáng)度存在較大差異,導(dǎo)致水能資源利用方式不同,進(jìn)而影響碳排放強(qiáng)度和效率。(2)土地利用結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和布局決定了水—能—碳強(qiáng)度的組合格局和效率。比如,高密度城區(qū)和工業(yè)區(qū)往往具有高強(qiáng)度的水能資源消費(fèi)與碳排放;而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源需求較高,能源消費(fèi)及碳排放則相對較低。(3)土地利用變化(結(jié)構(gòu)、布局和功能變化)和用地轉(zhuǎn)型(顯性轉(zhuǎn)型和隱性轉(zhuǎn)型)通過直接和間接水能消費(fèi)的改變影響碳排放強(qiáng)度。土地利用結(jié)構(gòu)與布局方式變化及用地轉(zhuǎn)型,往往伴隨著產(chǎn)業(yè)活動(dòng)方式和土地利用集約水平的變化,這會(huì)造成水能投入、流動(dòng)及消費(fèi)強(qiáng)度的變化,并影響特定用地空間上直接和承載的碳排放強(qiáng)度。(4)自然要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素通過作用于區(qū)域土地利用變化而影響水—能—碳關(guān)聯(lián)特征。自然要素(如氣候變化、資源稟賦等)決定了土地適宜性,社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素(如人口增長、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和政策措施等)則從根本上決定了用地方式和功能,二者共同塑造了區(qū)域的土地利用格局進(jìn)而影響水—能—碳關(guān)聯(lián)特征。(5)土地利用及其承載的產(chǎn)品和服務(wù)在區(qū)域之間的隱含流動(dòng)和遠(yuǎn)程耦合關(guān)系也會(huì)對區(qū)域水—能—碳的耦合格局帶來影響,并進(jìn)一步影響區(qū)域水—能—碳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和效率,因此,識別制約隱含流動(dòng)和遠(yuǎn)程耦合關(guān)系的關(guān)鍵因素是提高區(qū)域水—能—碳耦合效率的前提和關(guān)鍵(圖2)。

        此外,土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)理可以從土地利用類型與土地利用功能兩個(gè)視角來考慮。從土地利用類型視角而言,重點(diǎn)是關(guān)注不同土地利用方式上水能相互需求、匹配關(guān)系及其碳排放效應(yīng),通過揭示特定土地利用類型的要素關(guān)聯(lián)及作用機(jī)制,探索水—能—碳要素匹配與效率提升的路徑;而在土地利用功能層面,則要從國土空間的視角出發(fā),揭示基于三生功能(生產(chǎn)、生活、生態(tài))的地域系統(tǒng)中水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制,既要考慮人類各種產(chǎn)業(yè)活動(dòng)及生產(chǎn)模式對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響,又要關(guān)注資源賦存條件、開發(fā)模式、建筑結(jié)構(gòu)、用地組合等對水—能—碳關(guān)聯(lián)的作用機(jī)制,通過識別用地空間水—能—碳要素的耦合關(guān)系、流通機(jī)制和障礙因素,尋求資源要素協(xié)同優(yōu)化配置和多目標(biāo)權(quán)衡策略(圖2)。

        2.2 研究框架

        基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究可以從不同的研究內(nèi)容、時(shí)空尺度和系統(tǒng)構(gòu)成等方面開展(圖3)。從研究內(nèi)容來看,可以從“格局—過程—機(jī)理—優(yōu)化—調(diào)控”等不同的角度入手探討土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制的影響;從時(shí)間尺度來看,應(yīng)考慮短期、中期和長期土地利用變化對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響,同時(shí)應(yīng)關(guān)注要素變化和流動(dòng)的周期特征、嵌套關(guān)系及不同時(shí)間尺度上的要素反饋機(jī)制;從空間尺度來看,可以從“微觀—中觀—宏觀”等不同尺度開展,在微觀尺度上,可以從地塊單元、城市功能區(qū)、耕作模式等方面來探討微觀尺度上土地利用對水—能—碳的耦合機(jī)理,并分析人類活動(dòng)方式改變及水—能利用效率提升對多要素耦合的影響機(jī)制;在中觀和宏觀尺度上,應(yīng)關(guān)注區(qū)域土地利用的組合格局及布局改變對水—能—碳的影響及調(diào)控策略,并揭示區(qū)域水—能—碳足跡的流動(dòng)轉(zhuǎn)移及其對土地利用變化的響應(yīng);從系統(tǒng)構(gòu)成方面,可以從“要素—空間—系統(tǒng)”不同視角入手開展研究,在要素層面重點(diǎn)關(guān)注土地利用及其變化對不同要素的相互需求、組合格局及耦合特征的研究;在國土空間視角,重點(diǎn)分析特定國土空間內(nèi)部及其與外部之間水—能—碳的要素流動(dòng)及其影響機(jī)制,并對比分析不同類型國土空間上多要素關(guān)聯(lián)特征的差異;在系統(tǒng)層面上,要重點(diǎn)從區(qū)域土地利用系統(tǒng)模擬入手,揭示不同土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制,從氣候變化、自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素和政策要素等入手,全面評估未來不同土地利用情景對水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的影響及調(diào)適對策。此外,土地利用與水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的相互影響和反饋機(jī)制,尤其是未來氣候變化背景下水—能—碳協(xié)同約束下的土地利用情景模擬和優(yōu)化策略研究也值得關(guān)注。

        基于以上分析,本領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容是:基于土地利用視角開展不同時(shí)空尺度水—能—碳關(guān)聯(lián)的“格局—過程—機(jī)理—優(yōu)化—調(diào)控”研究,從“自然—社會(huì)”二元視角[72]揭示土地利用變化對水—能—碳多要素的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度、組合格局、耦合特征和遠(yuǎn)程流動(dòng)的影響機(jī)理,闡明基于“要素—空間—系統(tǒng)”的土地利用與水—能—碳的相互影響與反饋機(jī)制,進(jìn)而識別水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并提出未來協(xié)同優(yōu)化對策。研究目標(biāo)是揭示土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)效應(yīng)并提出未來多要素協(xié)同約束下的土地利用優(yōu)化方案。

        3 基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究關(guān)鍵問題

        在上述研究框架的基礎(chǔ)上,基于不同尺度土地利用變化及用地轉(zhuǎn)型的視角,重點(diǎn)從影響機(jī)制、遠(yuǎn)程流動(dòng)、精細(xì)化模擬、優(yōu)化調(diào)控和多要素權(quán)衡等方面提出本領(lǐng)域未來研究的關(guān)鍵問題。

        3.1 土地利用及其變化對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制研究

        土地利用變化導(dǎo)致人類產(chǎn)業(yè)活動(dòng)方式和土地利用強(qiáng)度的變化,引起水能資源利用方式、強(qiáng)度和效率的改變,進(jìn)而影響碳排放強(qiáng)度和效率。因此,土地利用變化深刻影響著區(qū)域水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系,厘清土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制是土地利用格局優(yōu)化的前提和關(guān)鍵。應(yīng)從不同土地利用方式入手,采用空—天—地一體化技術(shù)開展水—能—碳的精準(zhǔn)核算,建立基于土地利用的區(qū)域水—能—碳綜合評估的數(shù)據(jù)庫;分析不同土地利用類型水—能—碳強(qiáng)度及其組合特征的差異,探討區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)和布局改變對水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系的影響,識別影響水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。該研究可以從不同尺度開展,既可以從宏觀尺度評估不同土地利用水—能—碳關(guān)聯(lián)的空間格局和效率,也可以從小尺度單元開展城市功能區(qū)、街區(qū)地塊、農(nóng)作物種植區(qū)、企業(yè)單元[73]的用地組合方式或用地強(qiáng)度改變對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制。需要注意的是:(1)水—能—碳關(guān)聯(lián)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過程,為提高研究精度,避免研究結(jié)果的不確定性,應(yīng)基于遙感數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)大數(shù)據(jù)和實(shí)地觀測數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對區(qū)域水—能—碳的精確模擬。同時(shí),由于不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)差異明顯,應(yīng)注重通過社會(huì)調(diào)研和統(tǒng)計(jì)建立本地化的水—能消費(fèi)的參數(shù)庫,使研究結(jié)果更符合區(qū)域?qū)嶋H。(2)注意區(qū)分不同土地利用類型直接和間接的水/能消費(fèi)和碳排放強(qiáng)度的差異。土地利用具有生產(chǎn)和承載的雙重功能,如耕地、林地等用地類型屬于生產(chǎn)功能,而工業(yè)用地、居住用地等則屬于承載功能,這需要在研究中區(qū)別對待。(3)土地利用變化對水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)韌性的影響及其帶來的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)也值得關(guān)注。在水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)韌性評估的基礎(chǔ)上,識別土地利用變化影響水—能—碳系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵制約因素,對于推動(dòng)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提升土地利用效率和資源協(xié)同優(yōu)化配置具有重要意義。

        3.2 區(qū)域隱含土地流動(dòng)的水—能—碳耦合效應(yīng)及異地影響研究

        資源環(huán)境要素的跨區(qū)域流動(dòng)和遠(yuǎn)程耦合研究是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。不同國家、區(qū)域之間的貿(mào)易帶來了產(chǎn)品和服務(wù)的區(qū)域流動(dòng),并造成了土地利用、資源消耗和環(huán)境影響的異地流動(dòng)。盡管土地是“剛性”要素,但因區(qū)域貿(mào)易帶來的虛擬土地流動(dòng)也得到了學(xué)界的關(guān)注。在土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制研究的基礎(chǔ)上,應(yīng)重點(diǎn)分析土地利用遠(yuǎn)程隱含流動(dòng)帶來的水—能—碳多要素的區(qū)際轉(zhuǎn)移,分析不同區(qū)域、不同行業(yè)水—能—碳轉(zhuǎn)移的效率差異及影響機(jī)制,揭示土地利用轉(zhuǎn)移帶來的水—能—碳壓力的傳導(dǎo)機(jī)制和主要路徑,揭示水—能—碳跨區(qū)域流動(dòng)對區(qū)域發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成的影響,探索未來面向高效要素流動(dòng)的土地配置方案和政策路徑。具體而言,可采用生命周期評價(jià)、投入產(chǎn)出方法等從省際尺度、不同產(chǎn)業(yè)類型之間探討因土地利用變化帶來的水—能—碳轉(zhuǎn)移狀況,并通過水—能—碳要素壓力分析探討國家間、區(qū)域間、城鄉(xiāng)之間隱含土地流動(dòng)的環(huán)境壓力狀況。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步從自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素兩方面入手分析影響水—能—碳要素流動(dòng)的制約因素,識別土地遠(yuǎn)程流動(dòng)影響水—能—碳耦合效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和流通路徑。此外,針對水—能—碳跨區(qū)域流動(dòng)造成的異地影響,應(yīng)建立基于區(qū)域水—能—碳異地影響的跨區(qū)域的橫向土地利用生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,以資源要素的優(yōu)化配置推動(dòng)區(qū)域公平發(fā)展和協(xié)同減排[74]。

        3.3 土地利用轉(zhuǎn)型對區(qū)域水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制及效率的影響研究

        土地利用轉(zhuǎn)型是當(dāng)前城鄉(xiāng)融合背景下的重要研究方向之一。土地作為重要資源基礎(chǔ)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的空間載體,在城鎮(zhèn)化的推動(dòng)下不斷產(chǎn)生形態(tài)上的變化,既包括顯性土地利用形態(tài)的變化也包括隱性土地利用形態(tài)的轉(zhuǎn)變[75]。因此,探討區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型對水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制和效率的影響也是值得關(guān)注的領(lǐng)域。在顯性土地利用轉(zhuǎn)型方面,應(yīng)首先識別不同土地利用類型規(guī)模和結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變特征,在此基礎(chǔ)上核算土地利用轉(zhuǎn)型前后的水能資源消耗和碳排放狀況,分析由土地利用轉(zhuǎn)型引起的水/能消費(fèi)結(jié)構(gòu)和碳排放強(qiáng)度的變化,據(jù)此揭示土地利用轉(zhuǎn)型對水—能—碳關(guān)聯(lián)效率的影響機(jī)制。在隱性土地利用轉(zhuǎn)型方面[76],則需要考慮經(jīng)營方式、投入產(chǎn)出、土地功能等土地利用屬性的轉(zhuǎn)變對水能資源消耗和碳排放的影響。比如可以從農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、灌溉模式、耕作方式、農(nóng)業(yè)規(guī)?;?jīng)營程度等視角探討耕地利用隱性轉(zhuǎn)型對水—能—碳關(guān)聯(lián)效率的影響;從建設(shè)用地效率提升、建設(shè)用地組合格局變化、建筑技術(shù)更新、城市精細(xì)化治理等方面分析建設(shè)用地隱性轉(zhuǎn)型對水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)制和效率的影響;從居民生計(jì)視角入手,分析貧困地區(qū)和城鄉(xiāng)過渡區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型帶來的居民生計(jì)改變對水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系的影響,并提出水—能—碳協(xié)同約束下的居民生計(jì)提升對策。此外,也可以從土地利用轉(zhuǎn)型過程中土地利用功能的變化及功能沖突入手探討用地轉(zhuǎn)型對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響,并提出土地利用轉(zhuǎn)型過程中水—能—碳關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵調(diào)控策略,這對于提升資源協(xié)同開發(fā)利用效率、優(yōu)化國土管控政策至關(guān)重要。

        3.4 城市精細(xì)化用地尺度上水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)理研究

        城市是水、能消費(fèi)和碳排放高度集中的地域,也是多要素耦合制約和矛盾突出的區(qū)域。城市系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)復(fù)雜,用地類型細(xì)碎、結(jié)構(gòu)多樣且高度混合,這導(dǎo)致城市用地單元上水能消費(fèi)和碳排放具有高度的空間異質(zhì)性。因此,開展城市精細(xì)化用地單元的水—能—碳關(guān)聯(lián)機(jī)理研究,對于推動(dòng)建立多目標(biāo)協(xié)同的城市用地空間優(yōu)化模式、提升國土空間規(guī)劃對城市內(nèi)部空間配置的引導(dǎo)和調(diào)控能力具有重要意義。具體而言,可以將城市地塊單元和街區(qū)尺度等作為研究對象,融合遙感數(shù)據(jù)、城市水能消費(fèi)大數(shù)據(jù)、城市建筑高度數(shù)據(jù)及人口分布等相關(guān)數(shù)據(jù),對不同用地單元的水—能—碳進(jìn)行核算和精細(xì)化空間模擬。其中,精細(xì)化用地單元的水能資源消費(fèi)可采用生命周期評估法或環(huán)境足跡分析法進(jìn)行核算,精細(xì)化尺度的碳排放可通過碳排放濃度動(dòng)態(tài)監(jiān)測和基于本地化碳排放因子的全生命周期碳排放推算相結(jié)合的方法進(jìn)行核算,碳吸收則可采用樣地清查法和定位觀測方法進(jìn)行精細(xì)化核算;在此基礎(chǔ)上,分析不同用地單元單位面積/建筑面積的水—能—碳強(qiáng)度特征、相互需求關(guān)系及空間格局;從水—能、水—碳、能—碳等要素兩兩關(guān)系出發(fā),探討不同類型用地單元水—能—碳效率組合特征和匹配關(guān)系的差異,深入了解精細(xì)化用地尺度上不同用地類型的水—能—碳關(guān)聯(lián)狀況,揭示用地單元結(jié)構(gòu)和用地混合度變化及城市擴(kuò)張對水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系的影響機(jī)制,并識別制約其水—能—碳效率的關(guān)鍵因素,針對不同類型用地單元制定差異化的規(guī)劃政策,并通過建立精細(xì)化的資源監(jiān)測和管理體系,提高精細(xì)化用地尺度上的水—能—碳效率。

        3.5 水—能—碳協(xié)同約束下土地利用格局優(yōu)化研究

        對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展而言,土地要素表現(xiàn)為“剛性”的影響,因?yàn)橥恋乩靡?guī)劃布局一旦確定,會(huì)在長期內(nèi)“固化”用地空間的水能消耗和碳排放。在面臨資源環(huán)境制約和用地低效配置的背景下,強(qiáng)化用地布局的引導(dǎo)、推動(dòng)水—能—碳多要素協(xié)同優(yōu)化是推動(dòng)區(qū)域集約高效發(fā)展和碳減排的重要途徑。開展水—能—碳協(xié)同約束下土地利用格局優(yōu)化研究,前提是要對不同土地利用方式(用地單元)的水—能—碳開展精細(xì)化核算,并厘清不同土地利用組合格局下水—能—碳的相互影響和關(guān)聯(lián)機(jī)制,關(guān)鍵是針對不同要素設(shè)定科學(xué)合理的約束閾值。其中,水資源約束可以基于總量供需評價(jià)和用地定額進(jìn)行設(shè)定,能源約束可以依據(jù)未來能源需求和能源效率等進(jìn)行設(shè)定,碳排放約束可以結(jié)合不同主體功能區(qū)域從碳源/匯角度通過碳排放“雙控”目標(biāo)來設(shè)定。在具體應(yīng)用中,應(yīng)綜合考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際和區(qū)域碳減排目標(biāo),針對不同用地類型(或用地單元)設(shè)置差異化的水—能—碳強(qiáng)度約束閾值,并將其納入未來土地利用優(yōu)化和情景模擬中,提出在保證未來經(jīng)濟(jì)增長和用地空間需求下兼顧資源約束和碳減排目標(biāo)的用地空間布局方案。需要注意的是:土地利用優(yōu)化不僅要考慮區(qū)域水—能—碳的約束,又要考慮未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求與生態(tài)環(huán)境承載力。這對于推動(dòng)建立水、土、能高效利用與碳減排調(diào)適路徑與發(fā)展模式具有重要意義。

        3.6 區(qū)域土地利用的水—能—碳效應(yīng)綜合權(quán)衡研究

        區(qū)域多目標(biāo)權(quán)衡是提升資源環(huán)境容量、推動(dòng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑。從區(qū)域土地利用視角開展水—能—碳效應(yīng)綜合權(quán)衡研究,旨在全面探究和綜合評估不同土地利用政策對水—能—碳效應(yīng)的綜合影響,并通過要素反饋機(jī)制建立有助于多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的土地利用優(yōu)化方案,有助于制定科學(xué)合理的土地利用管控政策,更好地服務(wù)于國土空間規(guī)劃實(shí)踐。具體而言,首先應(yīng)開展水—能—碳關(guān)聯(lián)的多維度分析?;诓煌臻g尺度土地利用變化情況,深入揭示區(qū)域不同土地利用類型的水—能—碳關(guān)聯(lián)效應(yīng)及其演變態(tài)勢,分析不同空間尺度下土地利用的水—能—碳效應(yīng)的差異;其次,應(yīng)從土地利用結(jié)構(gòu)和功能入手,分析土地利用沖突對水—能—碳效率的影響,針對不同用地類型或用地單元對水—能—碳矛盾制約的關(guān)鍵要素進(jìn)行識別;然后是建立綜合評估模型,基于多目標(biāo)優(yōu)化方法對水能節(jié)約、碳減排、糧食安全、經(jīng)濟(jì)增長等多目標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡和決策,旨在尋求最佳的土地利用強(qiáng)度、布局模式和管控策略。在此基礎(chǔ)上,建立綜合評估機(jī)制,對土地利用的水—能—碳效益進(jìn)行實(shí)時(shí)評估,并據(jù)此調(diào)整用地政策以推動(dòng)資源高效利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展多目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。需要注意的是,在研究中需要重點(diǎn)關(guān)注不同類型和不同尺度用地上水—能—碳權(quán)衡/協(xié)同的時(shí)空演變格局,以便建立更加科學(xué)合理的綜合評估模型,并注重土地利用變化及轉(zhuǎn)型過程與自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)之間的反饋機(jī)制和尺度效應(yīng),以便及時(shí)調(diào)控優(yōu)化目標(biāo)。

        4 結(jié)論

        本文在系統(tǒng)梳理國內(nèi)外水—能—碳關(guān)聯(lián)相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,剖析了土地利用的水—能—碳耦合效應(yīng)機(jī)理,構(gòu)建了基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的理論框架,并提出了未來研究的關(guān)鍵問題。主要結(jié)論如下:

        (1)土地利用是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的承載空間和基礎(chǔ)要素,不同土地利用方式、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和布局造成水—能—碳關(guān)聯(lián)關(guān)系和耦合格局具有較大的空間異質(zhì)性。構(gòu)建基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究理論框架有助于系統(tǒng)梳理土地利用在水—能—碳關(guān)聯(lián)研究中的基礎(chǔ)性作用,對于推動(dòng)多要素耦合研究在土地學(xué)科領(lǐng)域的深化具有重要意義。

        (2)基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的核心是:從不同時(shí)空尺度開展水—能—碳關(guān)聯(lián)的“格局—過程—機(jī)理—優(yōu)化—調(diào)控”研究,從“自然—社會(huì)”二元視角揭示土地利用變化對水—能—碳多要素的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度、組合格局、耦合特征和遠(yuǎn)程流動(dòng)的影響機(jī)理,闡明基于“要素—空間—系統(tǒng)”的土地利用與水—能—碳的相互影響與反饋機(jī)制,進(jìn)而識別水—能—碳關(guān)聯(lián)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并提出未來協(xié)同優(yōu)化對策。

        (3)在當(dāng)前氣候變化背景下,應(yīng)基于不同尺度土地利用變化及用地轉(zhuǎn)型的視角,重點(diǎn)從影響機(jī)制、遠(yuǎn)程流動(dòng)、精細(xì)化模擬、優(yōu)化調(diào)控和多要素權(quán)衡等方面開展水—能—碳關(guān)聯(lián)研究。其中,開展土地利用的水—能—碳精確模擬是研究的前提;在此基礎(chǔ)上,應(yīng)重點(diǎn)圍繞土地利用轉(zhuǎn)型、城市精細(xì)化用地單元、區(qū)域土地虛擬流動(dòng)等,從多尺度、多視角闡明土地利用對水—能—碳關(guān)聯(lián)的影響機(jī)制,并探索水—能—碳協(xié)同約束下的土地利用格局優(yōu)化方案。

        本文嘗試構(gòu)建基于土地利用的水—能—碳關(guān)聯(lián)研究的理論框架,并對其關(guān)鍵問題進(jìn)行總結(jié)和展望,以期為該領(lǐng)域未來研究提供參考借鑒。但囿于篇幅,本文難免存在不足,未來應(yīng)進(jìn)一步從用地詳細(xì)分類、國土空間結(jié)構(gòu)和功能、土地利用沖突識別、土地碳補(bǔ)償和碳交易等方面進(jìn)一步細(xì)化研究框架,使研究體系更為科學(xué)合理。此外需要說明的是,在實(shí)際研究中僅關(guān)注土地利用的水—能—碳效應(yīng)及其約束是不夠的,未來應(yīng)在充分考慮不同區(qū)域自然稟賦、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際和主體功能區(qū)定位的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步結(jié)合糧食安全、生態(tài)承載等多目標(biāo)開展區(qū)域差別化多要素關(guān)聯(lián)機(jī)制與權(quán)衡研究,以便尋求更加科學(xué)合理的區(qū)域自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)協(xié)同優(yōu)化策略與發(fā)展路徑。

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        ZHAO Rongqin, JI Yufei, FENG Wei, XIE Zhixiang, XIAO Liangang, LI Hanbing

        (College of Surveying and Geo-Informatics, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450046, China)

        Abstract: The purposes of this study are to construct a research framework of water-energy-carbon nexus (WEC nexus)of land use, to propose key issues to deepen the interdisciplinary research of land disciplines from the perspective of multi-element coupling, and to provide reference for land use optimization for multi-objective trade-offs. The research methods include literature review, theoretical analysis and comprehensive analysis. The results show that: 1) land serves as the fundamental resource, spatial carrier and rigid element of human economic and social activities. The structure, function, intensity and layout of land use directly determine the pattern and intensity of water-energy-carbon interaction, and in turn profoundly influence the water-energy-carbon nexus. 2) The core of the research on waterenergy-carbon nexus of land use lies in the pattern-process-mechanism-optimization-regulation of water-energycarbon nexus at different spatiotemporal scales, reveals the influencing mechanism of land use and its change on the correlation intensity, combination pattern, coupling characteristics and embodied flow of water-energy-carbon elements from the dual perspectives of nature-society, elucidates the interaction and feedback mechanism between land use and water-energy-carbon based on element-space-system, identifies the risk of water-energy-carbon nexus system, and proposes collaborative optimization schemes and configuration countermeasures based on land use. In conclusion, in the future, from the perspective of land use change and land use transformation at different scales, the research on waterenergy-carbon nexus should be conducted in the aspects of influencing mechanism, embodied flow, refined simulation, optimization and regulation and multi-element trade-offs. The influencing mechanism concerning water-energy-carbon nexus of land use should be elucidated from the multi-scales and multi-perspectives, and should explore optimization schemes for land use patterns under the synergistic constraint of water-energy-carbon.

        Key words: land use; water-energy-carbon nexus; theoretical framework; key issue

        (本文責(zé)編:陳美景)

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