城市建設用地擴展及其碳排放研究

劉海波　張裕廣

摘要：

城市建設用地擴展是區域土地利用變化的一部分，是全球變化研究的重要組成部分。但近年來，城市建設用地的無節制擴展致使土地資源使用與保護之間矛盾重重。

關鍵詞：城市建設用地；擴展；碳排放；研究

人類活動是導致碳排放增加、氣候變暖的重要因素，主要表現在兩個方面：一是化石燃料燃燒、水泥生產等能源和工業過程產生的碳排放；二是土地利用變化產生的碳排放。為此，深入了解城市土地利用與碳排放的關系對于緩解碳排放量和氣候變暖有著十分重要的意義。

一、城市建設用地擴展

工業化和城市化作為城市的顯著特征，是任何一個國家或地區在建設現代化過程中必須經歷的過程，而城市建設用地的快速擴展始終貫穿于整個建設過程。近年來，隨著我國現代化進程的不斷加快，城市發展的盲目性、規劃的無序性、擴張侵占自然林地和湖泊水域造成的生態問題等日漸突出。目前，對于城市建設用地擴展的相關研究主要集中在其驅動力上，通常利用時間序列數據或面板數據找出各個影響因素的驅動方向和驅動力度。

（一）城市建設用地擴展的變量選取

為了確保數據的可連續性和獲得性，在選取城市建設用地擴展的模型變量時，應從以下四個方面入手：第一，CONL建設用地面積。該變量為被解釋變量，一般情況下把城市建成區面積作為衡量建設用地面積的指標，主要包括城市行政區內實際已開發建設、市政公用設施和公共設施基本具備的區域；第二，土地利用效率。它是由土地利用量和利用方式來決定的；第三，經濟發展：PE（元），人均GDP在諸多衡量經濟發展的指標中是最能夠反映社會經濟發展和人民生活水平提高的指標；四是人口規模：POP（萬人），它是衡量人口規模的重要指標，在一定程度上反映了城市建設用地的承載能力。

（二）城市建設用地擴展模型

城市建設用地的擴展模型有分形模型、動力學模型、神經網絡模型和元胞自動機模型等，每個模型在研究上都存在一定的優勢。隨著網絡化和信息化的社會發展趨勢，人們通常將多智能體（MAS）與元胞自動機（CA）模型、GIS相結合的方式用于城市建設用地擴展模擬研究中，也就是把土地利用的空間、時間變化相結合，對有效地預測土地利用變化趨勢、調整、優化土地利用、合理而高效地利用有限土地資源具有重要意義。

二、城市建設用地擴展的碳排放

（一）草地、林地、濕地等土地利用類型轉換碳排放

國內外研究者對林地、草地、濕地等土地類型進行了多方面實驗，發現該類土地類型的轉變通常引起區域碳儲量的減少。通過估算中國6大行政區林地、耕地和草地之間的對應轉換面積，土壤有機碳密度的變化率不難發現，深度為30m和100m的土壤有機碳蓄積量都發生了損失。

（二）建設用地和農業生產系統碳排放

由于城市化進程的加快、人口的迅速增長和各類建設用地面積的快速增長，導致了土地利用變化動態的逐漸提高。同時，耕地由大面積的森林和草原轉變得到，而耕地又被破壞改建為城市建設用地，整個過程導致了大量碳素從植物殘體中釋放出來，從而使土壤失去了農植被的保護，另外，水土流失的加劇、耕作的不當、沙漠化的嚴重等都促使土壤有機碳進行了大量釋放。

（三）土地利用管理碳排放

土地利用管理涉及的內容很廣，主要包括治理休耕、恢復水土流失、鹽堿化等退化土地、改良土壤、秸稈還田等，這些管理措施都可以有效地提高土壤的有機碳含量。但部分區域的土地管理會加劇土地的利用，導致濕地、荒草地面積大量減少，碳排放量也會隨之升高。除此之外，土地利用結構與布局同樣會影響土地利用系統之間的生態環境，從而導致碳排放增加或減少，如用地結構的不合理將使生物棲息地破碎，會破壞生物多樣性，進而使土地生態系統出現退化，降低了碳匯能力。

三、 城市建設用地擴展及其碳排放研究的問題與措施

（一）存在問題

截至目前，人們在城市建設用地擴展及其碳排放研究方面取得了顯著成效，但在實際研究過程中仍然存在一些問題，主要表現在以下幾個方面：一是早期的建設用地規模預測模型具有空間信息表達不夠完整、時間信息不足、缺乏隨機性、城市擴展過程的模擬簡單等不足，元胞自動機模型雖然能通過自下而上的思路表達城市空間的自組織性，但其具有不可移動性，對人為活動對建設用地變化影響考慮不足；二是大多數基于元胞自動機的土地利用模型在進行土地利用變化模擬與預測時，針對各種土地利用類型的相互轉變均考慮相同的影響要素，如草地轉變為林地、林地轉變為建設用地的影響因素被認為是相同的，這顯然與事實不符；三是建設用地是重要的碳源，需要將土地利用變化的自然過程和社會經濟發展過程統籌起來全面考慮其碳排放效應。但目前國內對于建設用地碳排放的研究主要集中在能源消費的碳排放核算方面，較少同時考慮土地利用變化產生的碳排放研究。

（二）優化措施

建設用地包含居民地、工礦用地、交通用地等，不同的產業結構對建設用地碳強度產生的影響具有較大的差異。其中，第二產業用地，如工業用地是能源消耗的主體，第三產業用地相對來說耗能較少，因此，地方政府在進行節能減排規劃時多采用調整產業結構、以第三產業替代第二產業的方法。產業碳強度是建設用地碳強度的主要影響因素，產業結構調整時根據區域特點要采用不同的策略，如在實施“退二進三”策略時，首要考慮地區的重點產業發展以及在產業轉移過程中承擔角色。要降低建設用地的碳強度，產業轉移區就必須側重降低產業碳強度，特別是第二產業碳強度，產業承接區應側重提高產業準入門檻，淘汰落后的高污染、高耗能、高排放產業，這樣能在一定程度上提高產業的清潔生產水平。

四、結語

綜上所述，在城市建設步伐不斷加快的大環境中，只有不斷優化建設用地的利用結構，提高能源利用效率，優化產業結構，才能有效降低城市建設用地擴展過程中產生碳排放量。

【參考文獻】

[1]李亞麗.城市建設用地擴展及其碳排放研究[D].河南大學，2013

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【作者單位：河南鄭州】