碳足迹视角下的土地利用绩效的研究

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碳足迹视角下的土地利用绩效的研究
——以衡阳盆地为例
摘要:土地利用绩效是对土地资源利用的一种制度安排,是由于对土地资源的不同配置结构与不同的利用程度、利用方式及利用效率而产生的利用效果与利用效益及其影响的综合体现。衡阳盆地位于湖南省中东部,南岳衡山之南,是中国江南地区具有地域特点的红层盆地,以红岩丘陵地貌为主。其土地利用程度高,土地利用类型以耕地、林地为主,但建设用地面积小,城乡土地利用缺乏统筹。关键词:碳足迹、土地资源、土地利用绩效
1、引言
碳足迹(CarbonFootprint是在生态足迹的概念基础上提出的,
是对某种活动引起的(或某种产品生命周期内积累的直接或间接的CO2排放量的度量[1]作为人类活动对环境的影响和压力程度的衡量,碳足迹成为近年来国外生态学研究的新的热点领域。比如,Sovacool[2]对全球12个大都市区的碳足迹进行了评价分析,并提出了减少碳足迹的政策建议。Kenny[3]以爱尔兰为例,对六种碳足迹计算模型的运行效果进行了对比分析。国内一些学者从碳足迹核算[4]、人均碳足迹和碳足迹产值[5]、碳足迹影响力和感应力[6]等角度开展了碳足迹研究的有益探索。但总体而言,碳足迹研究仍处于起步阶段,需要进一步深入和探讨,特别是碳足迹的区域差异研究还需要进一步加强。本文以湖南省衡阳盆地为研究案例,通过构建能源消费的碳排放

和碳足迹模型,尝试将土地利用类型和能源消费碳排放相对应,对不同土地利用方式的碳碳足迹及其变化特征进行了分析。通过研究,方面构建省域层面土地利用碳足迹的研究方法,另一方面也为湖南衡阳基于土地利用结构优化的低碳经济战略的制订提供科学依据。
2、衡阳地理位置概况
衡阳市位于湖南省中南部、湘江中游,界于东经1113216”一1131632和北纬260705272824之间,南北长150km2东西宽173km2地形以山岗为主,占总面积的48.49%,平原占20.8%。中部丘岗起伏,平岗交错,地势由西南向东北倾斜,构成典型的盆地地形特征。该区气候为中亚热带季风气候,年均温度1718℃。积温5300℃以上,无霜期295天,年均降水量12251421mm,雨、热基本同季。气温及降水的年内及年际变化大,旱涝灾害严重。土壤以红壤、紫色土和水稻土为主,植被是中亚热带常绿阔叶林。全市下辖12个区、县、市。包括珠晖区、石鼓区、雁峰区、蒸湘区(郊区、南岳区、耒阳市、祁东县、衡南县、衡阳县、常宁市、衡东县、衡南县。总面积153.03kh2,人口728.83万人,其中农业人口428.45万人,人口密度为每平方公里476.05人。衡阳是本省经济重心区与南部沿海经济发达区之间的过渡地带,区位优势突出。交通条件良好,两条会国性铁路干线京广线和湘桂线纵贯其间。2007年全市完成GDP823.51亿元,人均相当于11299元,财政收入50.49亿元,全年实现农林牧渔业增加值20140亿元,实现工业增加22433亿元,固定资产投资227.9亿元,进出口总额7.73亿美元,城镇居民人均可支配收入10681元,

农村居民人均收入4885元。
3、衡阳盆地土地利用现状
3.1土地利用现状结构
2010年衡阳市土地总面积1530278.00公顷,土地利用结构如下:农用地面积1242785.50公顷,其中耕地面积370978.80公顷;园地面积29375.70公顷;林地面积676519.60公顷;其他农用地面积165884.80公顷。建设用地面积130840.30公顷,其中城乡建设用地面积104217.40公顷;交通水利用地面积21503.50公顷;其他建设用地面积5119.40公顷。未利用地面积156652.20公顷。其中未利用土地面积118755.00公顷,其他土地面积37897.20公顷。具体结构如下(表1):
1衡阳市土地利用现状表(2010)(单位:公顷)土地利用类型面积比重
小计1242785.581.21
耕地370978.824.24
园地29375.71.92林地676519.644.21草地26.60.00
其他农用地165884.810.84小计130840.38.55

城乡建设用地104217.406.81交通水利用地21503.501.41

其它建设用地5119.400.33

建设用地
未利用地
其它未利用土地
总面积
(数据来源:衡阳市国土资源局)
土地利用程度较高,土地利用类型以农用地(耕地、林地)为主。

小计未利用土地
156652.211875537897.21530278.0010.247.762.46100.00

2010年衡阳市土地利用率达到89.76%,土地垦殖率为24.24%,高于全国、全省平均水平。林地、耕地共占全市土地总面积的68.45%

4、不同土地利用类型的碳足迹
4.1土地利用类型和碳排放项目的对应关系
这里参照李璞[7]的研究建立了土地利用类型和碳排放项目的对应关系,根据我国现行土地分类系统将土地利用类型进行了归类合并,分为四大类和六小类,各自对应于能源消费表中的一个或数个行业碳排放(2需要说明的是,这里的对应关系只涵盖了终端能源消费和电力消费的碳排放项目,但考虑到农村生物质能源消费主要在农村,因此将其列入农村生活消费项目(即与居民点及工矿用地对应,通过这样的对应关系,把以上计算的三种能源碳排放都落实到了相应的土地利用方式上
2土地利用类型和碳排放项目的对应关系
土地利用类型土地利用二级分类能源消费/碳排放项目建筑业
城镇用地批发、零售业和住宿餐业
城镇生活消费居民点及工矿用地农村生活消费农村居民点独立工矿工业
交通用地交通运输用地交通运输、仓储和邮政业农用地及水利设施用地用地及水利设施用地农林牧渔水利业未利用地及特殊用地其他用地(包括特殊用地、未利用地其他行业
4.2不同行业三种能源消费排碳量的对比
这里我们主要采用查阅资料的方法,通过查阅衡阳市统计年鉴得到2009年和2010年不同行业三种能源消费排碳量的相关数据,具体见表

3
行业类别终端20092010农林牧渔143.07157.03及水利业工业6678.547631.16建筑业
89.78
92.53

32009年和2010年不同行业三种能源消费排碳量对比(单位:万t
电力
2009201054.6762.134457.655598.5048.79
59.77
农村能源20092010
总计2009197.74
2010219.16


11136.5913229.66138.57575.44
152.30622.15
交通运输、532.12572.6443.3249.51

仓储和邮政业批发、零售29.5636.53167.78186.54

业和住宿、餐饮业
城镇生活209.32217.02316.34322.89

消费乡村生活消费其他总计
31.4310.43
35.2711.87
197.34223.07
525.66539.91
318.42325.48425615.27774.85313.89355.72
976.02367.58

324.32
7514.968754.055720.866960.53425615.2713660.8216329.85

4.3不同土地利用类型的碳足迹

这里将碳足迹定义为:吸纳碳排放所需要的生产性土地(植被面积,即碳排放的生态足迹。要计算碳足迹,首先需要计算生产性土地的面积,即考虑绿色植被的碳吸收率。森林、草地和农田是主要的陆地生态系统碳汇,因此这里主要考虑这三种植被类型的碳吸收。NEP反映了植被的固碳能力,1hm2的植被1年吸收的碳量[8]。因此本文采NEP指标来反映不同植被的碳吸收量。森林和草原的NEP采用谢鸿宇[8]计算结果(2,由于在能源消费项目中,本文考虑了农村生物质

能的碳排放,因此,在碳足迹计算中也同样考虑农作物的碳吸收,计算方法为:
Cs=ΣiCd
其中,i表示第i种农作物类型;Cd为某种作物全生育期对碳的吸收;Cd=CaDw=CaYw/H,Ca为作物合成1g有机质(干重所需要吸收的,Yw为经济产量;Dw生物产量;H为经济系数,中国主要农作物的经济系数和碳吸收率见文献[9,10]。对每种作物的碳吸收进行汇总得到碳吸收总量,除以播种面积即得单位面积碳吸收率,本文采用20092010年的湖南省农作物单位面积碳吸收的平均值(8.9946t/hm2为农田生态系统的NEP
另外,根据谢鸿宇等[8]的研究思路,首先计算出江苏省森林、草地和农田的碳吸收总量及其比例关系,再根据各自的NEP,计算出吸收1tC所需要的相应的生产性土地面积(4可以看出,由于草地碳吸收总量占比重很少,因此得出,吸收1tC需要的草地也仅占很小的比重。
4主要植被类型的碳吸收系数表
项目森林草地农田NEP(t/hm23.8095920.9482298.994616632消纳1tC的用地(hm20.2624952791.054597340.111177612平均碳吸收总量(t1243419.42322.747568365008吸收C的比例0.0178624620.0000333680.98210417吸收1tC需要用地(hm20.0046888120.0000318940.109187997

各类用地的能源消费碳排放量乘以森林、草地、农田吸收1tC所需
的用地指标(4,可以计算出各类用地能源消费的碳足迹(包括森林、草地和农田三类,汇总后可以得到衡阳市能源消费的碳足迹(5结果发现,衡阳市2010年能源消费碳足迹(1860.166hm2明显大于三类生产性土地的实际面积(508.880hm2,说明衡阳市自身生态系统的碳吸收不足以补偿能源消费的碳排放。
衡阳市农田面积及其碳吸收量要显著大于林地和草地。因此,照吸收碳的用地比例计算,碳足迹主要以农田为主。比如:2010年衡阳市能源消费碳足迹中,农田面积为1783hm2,占近96%
不同土地利用类型的碳足迹有所差异。比如2010年居民点及工矿用地的碳足迹达到1722.46hm2,占总碳足迹的92.6%,这说明该类用地能源消费量较大,且碳排放强度较高。其他土地利用类型的碳足迹相对不大(5其碳足迹大小顺序为:居民点及工矿用地>交通用地>未利用地及特殊用地>农用地和水利用地。另外,同种地类的不同能源消费的碳足迹也存在着区别,这主要与各种能源消费量有关。比如交通用地中,终端能源碳足迹的比重较大,而居民点及工矿用地中,力碳足迹也占有较大比重。
52009年和2010年主要土地利用类型能源消费碳足迹(单位:万hm2
土地利
用类
农用地和水利用地
排放碳终端能电力小计
森林
2009
草地农田
总计森林
2010
草地农田
总计17.8877.07724.964
0.5790.00413.49114.0750.6090.00514.18114.7941.1880.00927.67228.869
0.7360.00617.1450.2910.0026.7841.0270.00823.929


居民点及工矿用地
交通用
终端能电力农村能小计终端能电力小计终端能电力小计
18.0880.136421.225439.44937.5690.282874.870912.72115.7280.118366.251382.09730.4450.228708.976739.6503.4300.02679.88383.3392.8850.02267.18070.08737.4270.280867.359904.88570.8990.5321651.0271722.4581.8110.01442.18244.007
2.6850.02062.526
65.231

0.1850.0014.3064.4921.9960.01546.48848.4990.1540.0013.5783.7330.6500.00515.12815.7830.8030.00618.70719.516
0.2320.0025.4062.9170.02267.9320.0560.0001.2961.6680.01338.8401.7240.01340.136
5.64070.8711.35240.52041.872

未利用地及特殊用地
衡阳市总碳足迹
41.3250.309960.2251001.76976.5680.5751783.0231860.166
2
碳足迹除以土地利用类型的面积,可以得到单位面积碳足迹(hm/
hm2,即指消纳单位土地能源消费碳排放需要的生产性土地(森林、农田和草地面积。结果发现,衡阳市2010年单位面积碳足迹达到1.769hm2/hm2,即对全市而言,1hm2土地上能源消费碳排放被吸收掉需要的生产性土地面积为1.769hm2,远远大于2009年的0.938hm2。各类用地的单位面积碳足迹也有较大差异,2010年居民点及工矿用地单位面积碳足迹达到10.893hm2/hm2,农用地和水利用地单位面积碳足迹最小,仅为0.036hm2/hm2,具体见表6
62009年和2010年不同土地利用方式单位面积碳足迹

土地利用类型农用地和水利用地居民点及工矿用地
交通用地
未利用地及特殊用地
总计

单位面积碳足迹hm2/hm2
200920102009201028.86924.9640.0410.036904.8851722.4586.26310.89348.49970.8714.7715.56619.51641.8720.0930.2221001.7691860.1660.9381.769
碳足迹(hm2


5、结论
结合以上分析,得出以下结论:(1在衡阳市碳足迹中,终端能源消
费碳排放的碳足迹占比重最大。这说明化石能源消耗是造成衡阳市碳排放迅速增长的主要原因。因此发展清洁能源技术、提高能源使用效率是降低碳排放的关键。(2衡阳市总碳足迹2年来呈明显上升趋势。其中,居民点及工矿用地碳足迹最大。这说明人类集聚区或生产活动的集中区由于能源消耗量大,成为碳排放的集中区域。因此,改善上述地区的能源结构、提高能效是降低土地碳排放强度的重要措施。(3衡阳市单位面积碳足迹2009年以来呈明显扩大趋势,不同土地利用类型碳足迹大小顺序为:居民点及工矿用地>交通用地>未利用地及特殊用地>农用地和水利用地。因此,对居民点及工矿用地和交通用地等高碳排放的土地利用方式进行调控是降低区域碳足迹的关键。另外,土地利用规划中应考虑碳足迹效应,引入碳减排理念,一方面通过土地结构调整降低高碳排放地类的碳污染,另外通过提高能源效率和改善能源结构尽可能降低单位土地面积的碳排放强度。
本文的不足之处在于:由于能源消费碳排放项目不易与土地分类系统进行精确对应和详细分解,因此土地利用类型和碳排放项目的对应关系存在一定的误差,这在一定程度上影响了计算结果的精度。本文以后将在以下方面深入研究:(1精确核算区域不同土地利用方式的碳储量和碳通量,实现碳储量、碳排放与具体土地利用方式的精确对应,为建立区域土地利用碳循环数据库和模拟模型打下基础。(2人为能源消费的碳排放在很大程度上与建设用地密切相关,因此深入

研究建设用地(特别是城市地域系统能源消费的碳过程,对于了解全球和区域碳平衡状况具有十分重要的意义。(3开发汇碳的土地利用模式、对高碳排放的土地利用方式进行调控是研究的最终目的,也是未来研究的重点方向。
6、参考文献
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本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/4bd28dfe770bf78a652954f9.html

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