基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效用的城市碳代謝空間分析
——以杭州為例

夏楚瑜,李 艷,*,葉艷妹,史 舟, 劉婧鳴,李效順

1 浙江大學(xué)土地科學(xué)與不動(dòng)產(chǎn)研究所,杭州 310058 2 浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)遙感與信息技術(shù)應(yīng)用研究所,杭州 310058 3 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)公共管理學(xué)院,武漢 430074 4 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)國(guó)土環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,徐州 221116

城市化迅速推進(jìn)對(duì)全球環(huán)境產(chǎn)生巨大影響,其中城市碳排放占全球碳排放總量的78%[1],城市擴(kuò)張引起的土地利用變化是城市碳排放的重要來(lái)源,所以控制城市碳排放是緩解全球氣候變暖危機(jī)的關(guān)鍵。

城市代謝是一個(gè)資源消費(fèi)和廢棄物產(chǎn)生的過(guò)程,包括城市資源和廢棄物的流通、排放、處理和利用過(guò)程[2]。量化追蹤城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量流可以解剖城市代謝機(jī)理從而提高城市代謝效率[3]。隨著氣候變化越來(lái)越受到全球關(guān)注,很多學(xué)者把這個(gè)概念運(yùn)用到城市碳代謝的研究中：Kennedy等關(guān)注交通能耗和電力消費(fèi)引起的城市向大氣的碳排放量[4-5]；Ye等通過(guò)研究家庭住宅能耗碳排放為城市“節(jié)能減排”提供了建議[6]；Gurney等量化街道尺度的大氣與土地利用之間的碳交換來(lái)建立了一個(gè)有效的碳檢測(cè)系統(tǒng)[7]；Ou等人通過(guò)面板數(shù)據(jù)模型定量研究了城市形態(tài)如何影響城市碳排放[8]；Wu等人以中國(guó)為例通過(guò)U-Kaya模型分析了發(fā)展中國(guó)家的碳排放內(nèi)在規(guī)律[9]。解決城市碳代謝紊亂的根本途徑是通過(guò)模擬生物代謝來(lái)剖析城市碳代謝機(jī)理。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型能夠定量確定網(wǎng)絡(luò)中生態(tài)流向和強(qiáng)度,有利于探索城市系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化路徑：劉耕源等基于生態(tài)熱力學(xué)流核算方法構(gòu)建城市代謝網(wǎng)絡(luò)模型,有效揭示了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中復(fù)雜的生態(tài)關(guān)系[10]；張妍等利用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效用分析方法分析了城市能源代謝[11]、水代謝[12]、氮代謝[13]系統(tǒng),深刻揭示了城市發(fā)展過(guò)程中物質(zhì)能量交換演變規(guī)律。

以往的研究很少全面考慮城市碳代謝的各個(gè)分室,有些著重自然分室而有些側(cè)重社會(huì)經(jīng)濟(jì)分室,同時(shí)大部分研究關(guān)注城市部門(mén)如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等之間的“碳流”交換,很少考慮到城市土地利用變化所帶來(lái)的“碳流”的空間變化,然而這些“碳流”空間流向?qū)φ莆粘鞘谢^(guò)程中城市碳代謝的內(nèi)部機(jī)理有很重要意義,是城市碳代謝的重要組成部分。本文以杭州4個(gè)時(shí)間段(1995—2000,2000—2005,2005—2010,2010—2015)為例,通過(guò)構(gòu)建顯性“碳流”模型和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法來(lái)評(píng)價(jià)城市化過(guò)程中土地利用變化對(duì)城市碳代謝的作用,評(píng)價(jià)依據(jù)包括顯性“碳流”模型的凈“碳流”和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法的互惠系數(shù)(M)兩部分,前者體現(xiàn)土地利用變化所帶來(lái)的“碳流”對(duì)城市碳代謝的直接作用,后者體現(xiàn)土地利用變化所帶來(lái)的“碳流”通過(guò)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)分室之間相互作用形成的積分綜合作用(integral interaction)。研究結(jié)果可為杭州城市低碳發(fā)展空間調(diào)整提供科學(xué)指導(dǎo)和理論依據(jù),為如何通過(guò)土地利用規(guī)劃或城市規(guī)劃對(duì)城市碳代謝提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 研究區(qū)和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Study area

杭州作為浙江省省會(huì),位于長(zhǎng)三角腹地(圖1),是中國(guó)東南地區(qū)最發(fā)達(dá)的城市之一。改革開(kāi)放以來(lái),杭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,人均GDP從1995年的4614元上升到2015年的112600元,在中國(guó)35個(gè)主要城市中排名第八。

相關(guān)文獻(xiàn)表明,近20年來(lái)杭州市空間外延式增長(zhǎng)迅猛[14],大量自然生態(tài)用地被開(kāi)發(fā)為住宅用地、工業(yè)用地和道路等,引起很多環(huán)境問(wèn)題,包括城區(qū)生境質(zhì)量下降、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能降低、城區(qū)溫室效應(yīng)劇增等等,所以研究城市土地利用變化帶來(lái)的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)非常有意義。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)自1995,2000,2005,2010,2015的TM遙感影像監(jiān)督分類(lèi)的解譯結(jié)果。每幅遙感圖像都經(jīng)過(guò)圖像裁剪、大氣校正、幾何校正的預(yù)處理。

公路與鐵路數(shù)據(jù)利用歷年杭州市交通圖在ArcGIS 9.3軟件中矢量化,在天地圖·浙江(http://www.zjditu.cn/)以及同期航片對(duì)比的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,確定6種土地利用分類(lèi)結(jié)果：林地、耕地、水域與濕地(包括濕地、湖泊和河流)、城市用地、公路與鐵路、工業(yè)用地。經(jīng)分類(lèi)精度檢驗(yàn),kappa系數(shù)均達(dá)到85%以上。

2 核算方法與模型構(gòu)建

2.1 城市“碳流”核算

本文核算城市碳代謝自然分室和人工分室的主要“碳源”和“碳匯”：林地分室、水域與濕地分室(包括濕地、湖泊和河流)、耕地分室、城市用地分室、公路與鐵路分室和工業(yè)用地分室。

城市“碳匯”計(jì)算公式如下：

VS=∑kS

(1)

式中,S是土地利用類(lèi)型面積,k是“碳匯”吸收系數(shù),見(jiàn)表1。

本文計(jì)算的碳排放僅僅考慮各個(gè)地類(lèi)的直接碳排放,不考慮各個(gè)地類(lèi)生產(chǎn)生活中的間接碳排放,比如工業(yè)用地分室的碳排放僅考慮工業(yè)過(guò)程中直接能源消耗碳排放,不考慮水泥等原料生產(chǎn)過(guò)程的碳排放。這是因?yàn)橐环N物質(zhì)往往生產(chǎn)地與消耗地不同,而本文研究對(duì)象精確到各個(gè)地類(lèi),為了避免雙重計(jì)算不再考慮間接碳排放。所以本文的城市“碳源”主要包括耕地分室的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程直接碳排放和牲畜直接碳排放；城市用地分室的居民生活直接碳排放；公路與鐵路分室的交通碳排放以及工業(yè)用地分室的工業(yè)生產(chǎn)直接碳排放。其中,公路與鐵路分室的交通碳排放參考林劍藝等[21]對(duì)廈門(mén)城市能源利用碳足跡分析時(shí)對(duì)交通部門(mén)的處理,公路與鐵路分室的交通碳排放包括境內(nèi)碳排放和跨界運(yùn)輸碳排放兩個(gè)部分。在處理跨界運(yùn)輸客車(chē)、貨車(chē)和鐵路的碳排放責(zé)任分配時(shí),基于數(shù)據(jù)可獲取性原則,假設(shè)從杭州出發(fā)和到達(dá)杭州的車(chē)輛行駛里程VMT(Vehicle-Miles of Travel)大致相等,因此只考慮杭州始發(fā)的長(zhǎng)途客車(chē)、貨車(chē)和鐵路的柴油、汽油燃燒的碳排放。由于客運(yùn)、貨運(yùn)、鐵運(yùn)和水運(yùn)在地級(jí)市層面缺少單獨(dú)能源消耗數(shù)據(jù),本文參考前人研究成果和統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,雖然不同年份系數(shù)會(huì)有一些變化,但是由于數(shù)據(jù)獲取所限制再加上本文研究的是研究區(qū)的相對(duì)變化,所以影響并不是很大。另外對(duì)于航空碳排放,雖然起飛和降落時(shí)有部分航空碳排放直接作用于機(jī)場(chǎng)用地上,但是航空大部分燃料是消耗在飛行過(guò)程中并不直接作用于機(jī)場(chǎng)用地,所以航空碳排放這一部分不予考慮。具體計(jì)算公式如下：

表1 分室碳匯系數(shù)Table 1 Carbon sequestration coefficient of components

Vu=∑Elfi+K1P

(2)

Vi=∑Eifi

(3)

Vc=VA+VL+VR=K2M+K3Si+K4D+K5R+K6Pi+K7Ca

(4)

VRR=Vin+Vout=K11MP+K12MB+K13MT+K14Mm+TiFi

(5)

Vw=TwF3

(6)

式中,Vu是城市用地碳排放；Vi是工業(yè)用地碳排放；Vc是耕地碳排放(VA表示農(nóng)業(yè)活動(dòng)碳排放;VL表示牲畜代謝碳排放；VR表示水稻呼吸碳排放)；VRR是公路與鐵路碳排放(Vin是境內(nèi)交通排放,Vout是跨界運(yùn)輸碳排放);Vw是內(nèi)河運(yùn)輸交通碳排放,由于水運(yùn)單獨(dú)發(fā)生到水域上,所以這一部分交通碳排放需要單獨(dú)核算。El是居民生活能耗總量(標(biāo)準(zhǔn)煤)；P是城市非農(nóng)人口；Ei是工業(yè)能耗總量(標(biāo)準(zhǔn)煤)；fi是各種能源的碳排放系數(shù)；M是農(nóng)機(jī)總量；Si是灌溉面積;D是農(nóng)業(yè)柴油消耗；R是全年水稻總量；Pi和Ca分別是全年豬和牛的飼養(yǎng)量；MP,MB,MT和Mm分別是私家車(chē)、公交車(chē)、出租車(chē)和摩托車(chē)的運(yùn)行公里。公交車(chē)、出租車(chē)的運(yùn)行公里來(lái)自《中國(guó)交通運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)年鑒》；根據(jù)估算,中國(guó)私人汽車(chē)年均行駛1.5萬(wàn)km/輛,摩托車(chē)年均行駛4000km/輛[22]；Ti表示第i種跨界運(yùn)輸(水運(yùn)單獨(dú)核算)的交通量,來(lái)自《杭州統(tǒng)計(jì)年鑒》,Fi為該種運(yùn)輸?shù)奶寂欧畔禂?shù)系數(shù)；Tw是港口始發(fā)吞吐量,來(lái)自《中國(guó)交通運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)年鑒》。所有k和F值見(jiàn)表2。

碳代謝密度ΔW計(jì)算公式如下：

(6)

fij=ΔW×ΔS

(7)

式中,i和j表示分室,fji表示從i流向j的“碳流”,Wi代表i分室的凈“碳流”密度,Wj代表j分室的凈“碳流”密度,Vi代表i分室的凈“碳流”,Vj代表j分室的凈“碳流”,Si和Sj分別代表分室i和j的面積；ΔS代表土地利用轉(zhuǎn)移面積。如果ΔW>0,說(shuō)明“碳匯”增加,這是一個(gè)正“碳流”,有助于城市碳代謝平衡；如果ΔW<0,說(shuō)明“碳匯”減少或者碳排放增加,這種負(fù)“碳流”會(huì)加重城市碳代謝紊亂。

表2 分室碳排系數(shù)Table 2 Carbon emission coefficient of components

Kn：第n個(gè)境內(nèi)類(lèi)型的碳排放系數(shù),Domestic carbon emission coefficient K of n factor；Fn：第n個(gè)跨界類(lèi)型的碳排放系數(shù),Transboundary emission carbon emission coefficient K of n factor;能源碳排放系數(shù)、動(dòng)物和人類(lèi)代謝碳排系數(shù)來(lái)自文獻(xiàn)[23-25]；水稻呼吸和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放系數(shù)來(lái)自文獻(xiàn)[26]；道路各種車(chē)輛運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸碳排系數(shù)來(lái)自文獻(xiàn)[27-28],水路運(yùn)輸碳排放系數(shù)來(lái)自文獻(xiàn)[29-30]

2.2 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效用分析方法及生態(tài)關(guān)系判定

Finn[31]和Patten等[32]首次提出了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)模擬生物網(wǎng)絡(luò)的分室和路徑來(lái)定量描述生態(tài)系統(tǒng)不同分室之間物質(zhì)能量流動(dòng)。分室是生態(tài)系統(tǒng)中的功能單位,路徑是分室之間物質(zhì)能量傳遞的道路。利用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效用分析方法能夠定量分析城市碳代謝中網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)分室在整體網(wǎng)絡(luò)作用下互相作用過(guò)程和強(qiáng)度。但這個(gè)方法有一定的局限性,只能分析靜態(tài)的系統(tǒng)(輸入=輸出),但是現(xiàn)實(shí)中更多的是動(dòng)態(tài)開(kāi)放系統(tǒng)。而后,Finn[33]通過(guò)提出平衡變量xk的概念擴(kuò)展了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法的應(yīng)用范圍。積極平衡變量xk+代表一個(gè)從系統(tǒng)移動(dòng)能量池的損失(系統(tǒng)能量增加),消極平衡變量xk-代表一個(gè)從系統(tǒng)移動(dòng)能量池的獲取(系統(tǒng)能量減少)。Zhang等人[24]在研究北京城市碳循環(huán)時(shí)把xk定義為城市k分室的碳儲(chǔ)量變化。所有分室都可能從環(huán)境中得到碳儲(chǔ)存,也會(huì)排放碳到環(huán)境：以林地向城市用地轉(zhuǎn)移了Δs面積為例,林地流出ΔsW林的碳儲(chǔ)存,城市用地也增加ΔsW城的碳排放。Tk等于所有流入或者流出k的流減去或者加上x(chóng)k。如果xk<0,Tk等于所有流入k的流減去xk；如果xk>0,Tk等于所有流出k的流加上x(chóng)k。根據(jù)質(zhì)量守恒定律,總流入等于總流出。具體公式如下：

Tin=∑fkj+∑zk-∑(xk-)Tout=∑fik+∑zk-∑(xk+)

(8)

式中,fkj和fik分別代表j流向k的“碳流”和k流向i的“碳流”。xk-代表碳匯減少或者碳排增加,xk+代表碳匯增加或者碳排減少。

有效利用矩陣(D)可以反映各“碳流”的直接作用,dij表示各分室間“碳流”的有效利用率,根據(jù)D可以得到無(wú)量綱的整體效用矩陣U=(uij)[34],具體計(jì)算公式如下

dij=(fij-fji)/Ti

(9)

(10)

U=(uij)=D0+D1+D2+…+Dm=(I-D)-1

(11)

圖2 間接競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)示意圖Fig.2 Indirect competitive ecology x1：分室1,Component x1；x2：分室2,Component x2；x3：分室3,Component x3；y1：輸出1,Output y1；y2；輸出2,Output y2；y3；輸出3,Output y3；z1：Input z1,輸入1；f21：Flow from 1 to 2,自分室1分室2的流；f31：Flow from 1 to 3,自分室1分室3的流

式中,D的上標(biāo)表示“碳流”交換的分室個(gè)數(shù),單位矩陣I表示各分室流量產(chǎn)生的自我反饋。

通過(guò)整體效用矩陣(U)可以得到生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中分室之間的積分作用(integral interaction)方式[35],積分作用能夠有效解釋兩個(gè)分室在整體網(wǎng)絡(luò)作用下的綜合作用。比如即使兩個(gè)分室之間沒(méi)有直接作用,但是它們?cè)诘谌齻€(gè)分室作用下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隱藏的生態(tài)關(guān)系：如圖2,雖然2與3之間沒(méi)有直接的作用,但都從1獲取能量,所以它們存在一個(gè)間接的競(jìng)爭(zhēng)作用。利用整體效用矩陣(U)研究城市代謝能更好掌握各個(gè)分室的積分綜合作用關(guān)系。表3總結(jié)了整體效用矩陣(U)所有可能存在的生態(tài)關(guān)系。

雖然在理論上有9種生態(tài)關(guān)系,常見(jiàn)的只有4種(掠奪、限制、互惠共生、競(jìng)爭(zhēng))：掠奪和限制關(guān)系說(shuō)明一個(gè)分室利用了另一個(gè)分室,在這個(gè)作用中一個(gè)分室得到了效用轉(zhuǎn)移而另一個(gè)分室損失了效用；競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系說(shuō)明兩個(gè)分室之間相互競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致兩者都損失了效用；互惠共生關(guān)系則是說(shuō)明兩個(gè)分室在互相作用過(guò)程中都增加了效用[36]。

表3 生態(tài)關(guān)系分類(lèi)Table 3 The relationships between components of the network

“+”代表積極；“-”代表消極；“0”代表中立

其實(shí)掠奪關(guān)系和限制關(guān)系的實(shí)質(zhì)是相同的,所以把這兩種關(guān)系合并為單獨(dú)一類(lèi),統(tǒng)稱(chēng)為掠奪限制關(guān)系。掠奪限制生態(tài)關(guān)系在城市化過(guò)程中最常見(jiàn),比如城市擴(kuò)張?jiān)谠黾映鞘杏玫氐耐瑫r(shí)減少了農(nóng)用地,這就是一種典型的掠奪限制關(guān)系的表現(xiàn)。競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和互惠共生關(guān)系是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)積分綜合作用下產(chǎn)生的,并不能通過(guò)直接流產(chǎn)生,但卻真實(shí)反映在流的相對(duì)大小下各個(gè)分室之間的關(guān)系。

我們利用互惠指數(shù)(M)[12]來(lái)量化各個(gè)分室之間生態(tài)關(guān)系,當(dāng)M大于1說(shuō)明土地利用變化對(duì)城市代謝的作用是積極的,M越大說(shuō)明土地利用變化對(duì)城市代謝積極作用越強(qiáng)烈。由公式8可知,競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系與互惠共生關(guān)系對(duì)互惠指數(shù)(M)的影響非常大,所以掌握競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和互惠共生關(guān)系在城市碳代謝各個(gè)分室之間分布規(guī)律意義尤其重大。

“M=N+/N-“

(12)

“式中,N+和N-表示矩陣U中的正負(fù)“碳流”個(gè)數(shù)[24]。“

3 結(jié)果與討論

3.1 “碳流”變化分析

圖3描述城市代謝各個(gè)分室的凈碳代謝密度變化。1995—2015期間林地、水域與濕地兩個(gè)分室為正碳代謝分室,其他分室都為負(fù)碳代謝分室。正碳代謝分室中,由于內(nèi)河吞吐量的迅速增長(zhǎng),水域與濕地凈碳代謝值密度下降了87.25%,但仍保持正值。雖然耕地有碳匯的功能,由于其耕作生產(chǎn)過(guò)程排放大量碳,所以成為碳源的一部分。工業(yè)用地在負(fù)碳代謝分室中占主導(dǎo)地位,1995—2005期間代謝密度減少了52.56%之后持續(xù)上升,2015比1995年上升了37.75%。城市用地、公路與鐵路分室是負(fù)碳代謝的重要分室,2015碳代謝密度分別是1995年的1.67和4.11倍。

圖3 城市分室凈碳代謝密度變化圖Fig.3 Changes of net carbon metabolism

根據(jù)土地利用變化矩陣可以得到不同時(shí)期的土地利用變化帶來(lái)的“碳流”分布：從1995—2000到2000—2005凈“碳流”減少了28.12%,2005之后逐漸增加(表4),但這4個(gè)時(shí)期杭州城市凈“碳流”一直保持負(fù)值狀況,正“碳流”遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)“碳流”,說(shuō)明1995—2015研究期間杭州土地利用變化對(duì)城市碳代謝產(chǎn)生消極作用,碳代謝極其不平衡。與張妍等人[37]研究結(jié)果相比,杭州凈“碳流”在研究期內(nèi)一直是負(fù)值,說(shuō)明城市碳代謝從1995—2015一直是失衡紊亂狀態(tài),而北京凈“碳流”在1995—2000期間為正。這是因?yàn)閺堝热说难芯繉⑥r(nóng)村土地劃分為一個(gè)單獨(dú)分室,存在大量交通和工業(yè)用地流向農(nóng)村土地的正“碳流”。與作為直轄市的北京不同,杭州農(nóng)村土地能耗數(shù)據(jù)難以單獨(dú)獲取,所以忽略了這一分室。由于南北冬天供暖方式的差異,南方農(nóng)村相對(duì)能耗較少,農(nóng)村土地碳排放比較低,所以忽略這一分室并不影響本文對(duì)杭州城市碳代謝的研究。

1995—2000,2000—2005和2005—2010這3個(gè)研究期,負(fù)“碳流”主要來(lái)自于耕地→工業(yè)用地(C→I)和耕地→城市用地(C→U),分別占總負(fù)“碳流”的60.77%和12.98%。2010—2015時(shí)期,耕地→公路與鐵路(C→R)對(duì)負(fù)“碳流”的貢獻(xiàn)也不可忽視,占總負(fù)“碳流”的28.42%,這說(shuō)明公路與鐵路高碳排放逐漸成為阻礙城市碳代謝平衡的重要分室。這是因?yàn)橐环矫骐S著私家車(chē)價(jià)格下降逐漸使得私家車(chē)在居民生活中普及,增加了道路交通的碳排放,另一方面住房市場(chǎng)化機(jī)制和城市更新帶來(lái)的工業(yè)郊區(qū)化使得杭州就業(yè)人口的職住分離水平有所上升,通勤距離增加。根據(jù)開(kāi)發(fā)區(qū)統(tǒng)計(jì)資料,2011年在開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)工作的通勤人口是在開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)居住的通勤人口的1.3倍[38],通勤人數(shù)的增加給城市碳代謝帶來(lái)不小的壓力。

1995—2000和2000—2005正“碳流”基本來(lái)自于工業(yè)用地→城市用地(I→U)。杭州工業(yè)郊區(qū)化在1995—2000主要表現(xiàn)在西湖風(fēng)景區(qū)周邊污染企業(yè)外遷和由于城區(qū)高密度建設(shè)和高地價(jià)引起工業(yè)用地主動(dòng)調(diào)整。2000—2005期間的工業(yè)郊區(qū)化主要來(lái)自工業(yè)園區(qū)的興起,以杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)(下沙)、杭州高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、江東工業(yè)園區(qū)和臨平工業(yè)園區(qū)為代表的優(yōu)惠政策吸引城區(qū)大量工業(yè)企業(yè)外遷。2005—2010年正“碳流”量明顯降低,主要是因?yàn)楹贾莨I(yè)布局形成一定格局,搬遷現(xiàn)象逐漸減少,正“碳流”主要來(lái)自城市用地→耕地(U→C)和城市用地→濕地(U→W)。一方面國(guó)土資源部2009依據(jù)“15號(hào)令”對(duì)土地執(zhí)法監(jiān)察中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行問(wèn)責(zé),嚴(yán)重打擊了土地違法占用耕地現(xiàn)象,另一方面西溪濕地和湘湖濕地的保護(hù)工程建設(shè)提高了杭州局部“碳匯”,帶來(lái)部分正“碳流”。2010—2015年正“碳流”非常微弱,主要是因?yàn)槌鞘幸呀?jīng)發(fā)展到一定水平,土地利用變化趨于穩(wěn)定。該階段正“碳流”主要來(lái)自城市用地→林地(U→F),林地保護(hù)日益受到重視,林地作為城市重要 “碳匯”提高了城市碳代謝能力。

表4 “碳流”交換表Table 4 Exchange of carbon flow

F：林地,Forest；C：耕地,Cultivated land；W：水域與濕地(包括濕地、河流和湖泊),Water and wetland；U：城市用地,Urban land；R：公路與鐵路,Road and railway；I：工業(yè)用地, Industrial land；“-”代表負(fù)碳流方向；“+”代表正碳流方向；“—”代表兩分室無(wú)交換狀態(tài)；“Hn”代表第n個(gè)負(fù)碳流；“Bn”代表第n個(gè)正碳流

3.2 “碳流”生態(tài)關(guān)系空間分布

杭州各個(gè)分室之間碳代謝的生態(tài)關(guān)系主要分為:掠奪限制、互惠共生和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。圖4表示了互惠指數(shù)(M)在整個(gè)研究期的變化：1995—2005上升了12.58%,2005—2010下降了21.42%,2010—2015增加了60%。整個(gè)研究期的M平均值為0.63<1,說(shuō)明土地利用變化對(duì)城市碳代謝綜合作用是消極的。互惠指數(shù)M的變化與凈“碳流”值的變化并不完全相同,這一點(diǎn)與Zhang等人對(duì)北京城市碳代謝的研究結(jié)果相似。這是因?yàn)榛セ葜笖?shù)M體現(xiàn)“碳流”綜合作用對(duì)城市碳代謝的結(jié)果,很多沒(méi)有直接作用的分室之間通過(guò)流的間接作用產(chǎn)生相對(duì)生態(tài)關(guān)系,而凈“碳流”值僅僅體現(xiàn)了土地利用變化所帶來(lái)的直接“碳流”作用,所以互惠指數(shù)M對(duì)于城市代謝平衡評(píng)價(jià)更有意義。圖4表示了研究期間3種主要類(lèi)型生態(tài)關(guān)系比例的改變,總體來(lái)看競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系一直占主導(dǎo)地位：1995—2000期間,競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系占了66.67%,掠奪限制關(guān)系占了20%,互惠共生關(guān)系僅占了13.33%；2000—2005期間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系下降到60%,而掠奪限制關(guān)系上升26.67%；2005—2010期間僅存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和掠奪限制關(guān)系,其中掠奪限制關(guān)系上升到40%；2010—2015再次出現(xiàn)互惠共生關(guān)系,雖然僅僅占了20%,但由于其替代了一部分競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,使得競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系下降,對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)效用增加起非常重要的作用。

互惠指數(shù)M的變化與凈“碳流”值變化并不完全相同,這是因?yàn)樽匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)中的互惠共生關(guān)系是很明顯的,比如耕地和草地可以建立互惠共生關(guān)系,耕地可以給草地提供養(yǎng)分而草地可以增加耕地生物多樣性。而本文所研究對(duì)象城市碳代謝是一個(gè)人類(lèi)活動(dòng)主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng),直接“碳流”無(wú)法帶來(lái)互惠共生關(guān)系,互惠共生關(guān)系是兩個(gè)分室在系統(tǒng)所有“流”的作用下產(chǎn)生的綜合作用。本文M(0.67)平均值小于Zhang等人[24]對(duì)北京的研究(1.73),這主要是因?yàn)閺堝热藢?duì)自然分室的劃分更為細(xì)致,考慮到了不同林地、草地之間的轉(zhuǎn)換,而互惠共生關(guān)系往往發(fā)生在一些高“碳匯”功能分室之間。

圖4 互惠指數(shù)和生態(tài)關(guān)系比例變化Fig.4 The changes in the mutualism index (M) and the proportions of ecological relationships

根據(jù)表5和表6所示,競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系主要存在于高負(fù)碳代謝分室,其中工業(yè)用地分室、公路與鐵路分室占主導(dǎo)地位,分別占競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的23.94%和22.53%,這說(shuō)明在系統(tǒng)作用下,高負(fù)碳代謝分室與其他分室存在強(qiáng)烈的碳儲(chǔ)量競(jìng)爭(zhēng),影響城市代謝系統(tǒng)平衡。由于公路與鐵路和工業(yè)用地的布局會(huì)嚴(yán)重影響人口、產(chǎn)業(yè)等城市化發(fā)展的關(guān)鍵要素的流動(dòng),所以城市規(guī)劃中工業(yè)用地和交通路網(wǎng)的合理配置非常重要。掠奪限制關(guān)系雖然沒(méi)有明顯集聚現(xiàn)象,但是可以發(fā)現(xiàn)城市用地分室是非常重要的掠奪分室,這說(shuō)明改變城市擴(kuò)張方式、注重城市內(nèi)涵式發(fā)展對(duì)提高城市碳代謝能力有重大意義。互惠共生關(guān)系主要存在于正碳代謝分室,集中集聚在林地分室(占了42.83%),而水域與濕地分室雖然也是正碳代謝分室卻僅占21.42%,這是因?yàn)橛捎谒\(yùn)交通碳排放的存在致使該分室的凈碳匯功能相對(duì)較弱。其中值得注意的是雖然耕地和城市用地是負(fù)碳代謝分室,但是也分別占互惠共生關(guān)系的21.42%和14.28%。這是因?yàn)橄到y(tǒng)有“1+1>2”的整體特性,雖然直接“碳流”不可能帶來(lái)互惠共生關(guān)系,但是其他分室對(duì)耕地和城市用地的掠奪量達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)使這兩分室碳排放相對(duì)減少。

1995—2015年期間杭州碳代謝生態(tài)關(guān)系空間分布和變化如圖5所示。白色區(qū)間表示沒(méi)有土地利用變化轉(zhuǎn)移,1995—2000年期間到2000—2005期間白色區(qū)間減少,2010—2015以后白色區(qū)間逐漸增加,說(shuō)明2010年以后杭州土地利用格局逐漸穩(wěn)定,土地利用帶來(lái)的“碳流”也減少,其生態(tài)關(guān)系分布也隨之減少。

表5 杭州生態(tài)關(guān)系變化表(a:1995—2000；b：2000—2005；c:2005—2010；d:2010—2015)Table 5 Change of ecological relationship of Hangzhou (a:1995—2000；b：2000—2005;c:2005—2010:d:2010—2015)

表6 生態(tài)關(guān)系分布表Table 6 Distribution of ecological relationships

1995—2000年,杭州生態(tài)關(guān)系以競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系為主,空間上主要分布在主城區(qū)東北部和北部、余杭區(qū)的東部和蕭山區(qū)的西南部,這是因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)關(guān)系中耕地和工業(yè)用地、城市用地的轉(zhuǎn)換面積最大。1996年下沙、九堡劃入杭州市區(qū)加快了主城區(qū)東部的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和人口、產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移。蕭山和余杭承受上海輻射,又靠近主城區(qū)交通便利,是上海產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的入駐地的首選,且鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展迅速但大多規(guī)模小,為了節(jié)約成本在農(nóng)村選址,侵占大量耕地。蕭山東北部的掠奪競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系主要來(lái)自于人為圍墾使得大量灘涂被城市用地、耕地等代替,使得碳循環(huán)向負(fù)方向進(jìn)行。互惠共生關(guān)系空間分布極少,僅在余杭區(qū)西北和東部山區(qū)零星分布。

圖5 杭州生態(tài)關(guān)系空間分布變化Fig.5 Spatial distribution of the ecological relationships of Hangzhou

2000—2005年,掠奪限制關(guān)系在空間上的分布明顯大量增加這主要是由于耕地與城市用地的空間轉(zhuǎn)換。掠奪限制在各個(gè)區(qū)都有廣泛分布,在余杭和蕭山區(qū)分布尤其多,這可歸因于2001年蕭山和余杭撤市并區(qū),加快了這兩個(gè)區(qū)域城市化速度。主城的掠奪限制關(guān)系集中在西南和東南部,蕭山的掠奪限制關(guān)系集中在東部、南部,余杭的掠奪限制關(guān)系集中在西部。另外蕭山南部和余杭西部的大面積掠奪限制關(guān)系主要存在于林地和耕地之間,主要是因?yàn)樵缙诘母亍罢佳a(bǔ)平衡”更加偏重于數(shù)量平衡,補(bǔ)充耕地很大程度上來(lái)自于林地,造成生態(tài)系統(tǒng)“碳匯”能力下降。競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系主要集中在主城區(qū)中部和蕭山區(qū)的西部、東北部,主城區(qū)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的空間分布主要來(lái)自工業(yè)用地與城市用地的轉(zhuǎn)換,而蕭山區(qū)的主要來(lái)自耕地與工業(yè)用地之間。2001年中國(guó)加入世貿(mào)組織之后貿(mào)易壁壘逐漸打破,吸引了大量外資。同時(shí)地方政府為了招商引資為目的競(jìng)相壓低工業(yè)用地價(jià)格,造成工業(yè)用地?cái)U(kuò)張,而蕭山區(qū)西部近郊耕地相對(duì)比較平整,交通區(qū)位又便利,成為了工業(yè)用地侵占的首選。互惠共生關(guān)系在空間上零星分布在主城區(qū)西湖周邊,這與西湖風(fēng)景區(qū)的開(kāi)發(fā)與保護(hù)使得林地與城市用地和水域與濕地分室互相轉(zhuǎn)換有關(guān)。

2005—2010,競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系大量增加,再次在空間上占據(jù)主導(dǎo)地位,且主要分布在主城東部、蕭山的東北部和余杭的靠近主城的南部區(qū)域,掠奪限制關(guān)系主要集中于余杭區(qū)的西部,此時(shí)期不存在互惠共生關(guān)系。空間上競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系主要來(lái)自耕地和工業(yè)用地之間,主要是周邊較發(fā)達(dá)城市產(chǎn)業(yè)升級(jí)(如上海、蘇州),部分高能耗、高污染工業(yè)外遷至蕭山和余杭這兩個(gè)區(qū)域。耕地與林地之間的轉(zhuǎn)換占掠奪限制關(guān)系空間分布的主導(dǎo)地位,由于“退耕還林”、“公益林”保護(hù)等國(guó)家多個(gè)政策的支持,余杭西部山區(qū)“碳匯”得到極大保護(hù)。

2010—2015,碳代謝基本趨于平穩(wěn),3種生態(tài)關(guān)系在主城區(qū)零星分布,掠奪限制關(guān)系主要分布在蕭山東北部和余杭東部,其他兩種生態(tài)關(guān)系沒(méi)有明顯集聚現(xiàn)象。一方面主城區(qū)城市擴(kuò)張到一定程度可以被侵占的自然資源也達(dá)到的極限,另一方面在新型城鎮(zhèn)化政策引導(dǎo)下,經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的主城區(qū)的城市發(fā)展開(kāi)始從“量”提升到“質(zhì)”的轉(zhuǎn)變,注重城市縱向內(nèi)涵式發(fā)展。

綜上所述, 1995—2000到2000—2005期間：掠奪限制生態(tài)關(guān)系向西北、西南和南部蔓延但不呈現(xiàn)集聚,競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)關(guān)系向東南方向移動(dòng),互惠共生生態(tài)關(guān)系向東南方向移動(dòng)。2000—2005到2005—2010期間,掠奪限制生態(tài)關(guān)系向西北方向移動(dòng),競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)關(guān)系向南部和西北部蔓延,互惠共生關(guān)系暫時(shí)不存在；2005—2010到2010—2015期間,掠奪限制生態(tài)關(guān)系向東南方向移動(dòng),競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系互惠共生關(guān)系零星分布。

4 結(jié)論與建議

本文首先構(gòu)建了一個(gè)顯性空間“碳流”模型來(lái)分析杭州1995—2015的城市化進(jìn)程中土地利用變化帶來(lái)的直接“碳流”流向以及變化,再利用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效用分析方法來(lái)評(píng)價(jià)城市“碳流”引起的分室之間生態(tài)關(guān)系及其空間分布變化。基于以上研究,本文得到以下結(jié)論：

(1)1995—2015期間,凈“碳流”持續(xù)呈現(xiàn)負(fù)值且在2000—2005期間達(dá)到峰值,說(shuō)明城市化背景下土地利用變化加劇了杭州城市碳代謝紊亂。負(fù)“碳流”主要源自耕地與工業(yè)用地之間的轉(zhuǎn)換,正“碳流”的主要源自工業(yè)用地與城市用地之間的轉(zhuǎn)換。

(2)互惠指數(shù)(M)在1995—2005,2000—2010和2010—2015年期間分別呈現(xiàn)先增加,后減少和再增加的趨勢(shì)。整個(gè)研究期間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系始終占主導(dǎo)地位,互惠共生關(guān)系在3種主要生態(tài)關(guān)系中所占比例最低,M平均值小于1,說(shuō)明土地利用變化對(duì)城市碳循環(huán)的綜合作用是消極的。

(3)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系集聚在高負(fù)碳代謝密度分室,其中工業(yè)用地分室、公路與鐵路分室占主導(dǎo)地位；互惠共生關(guān)系主要集聚在高正碳代謝密度分室的林地分室中；掠奪限制關(guān)系沒(méi)有明顯集聚現(xiàn)象,其中城市用地分室是重要的掠奪分室。

(4)從1995—2000至2010—2015年,以每5年為時(shí)間間隔,生態(tài)關(guān)系分布空間變化如下：掠奪限制生態(tài)關(guān)系呈現(xiàn)向西北、西南和南部蔓延—西北方向移動(dòng)—東南方向移動(dòng)的變化趨勢(shì),競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)關(guān)系呈現(xiàn)東南方向移動(dòng)—南部和西北部蔓延—零星分布的變化趨勢(shì),互惠共生生態(tài)關(guān)系呈現(xiàn)向東南方向移動(dòng)—暫時(shí)不存在—零星分布的變化趨勢(shì)。

根據(jù)以上研究結(jié)果,本文為杭州低碳城市建設(shè)提出以下二點(diǎn)建議：

(1)由于負(fù)“碳流”主要來(lái)自其他分室向工業(yè)用地分室的轉(zhuǎn)換,所以降低工業(yè)用地的碳排放密度和合理供給工業(yè)用地是關(guān)鍵。杭州政府應(yīng)該一方面加快產(chǎn)業(yè)升級(jí),逐步淘汰高耗能、高排放工業(yè)企業(yè),利用政策扶持新能源企業(yè),另一方面嚴(yán)格審批工業(yè)園區(qū)用地。

(2)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系集聚在工業(yè)用地分室和公路與鐵路分室,研究期間總體來(lái)看競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系主要集中在杭州東部區(qū)域,所以杭州在未來(lái)城市規(guī)劃中要注意這兩個(gè)分室在各個(gè)區(qū)域的合理布局和分配,特別在東部地區(qū)規(guī)劃中應(yīng)該著重考慮生態(tài)用地(如濕地、林地)的保護(hù)以及工業(yè)用地的合理供給。

[1] Grimm N B, Faeth S H, Golubiewski N E, Redman C L, Wu J G, Bai X M, Briggs J M. Global change and the ecology of cities. Science, 2008, 319(5864): 756-760.

[2] Wolman A. The metabolism of cities. Scientific American, 1965, 213: 179-190.

[3] Zhang Y. Urban metabolism: a review of research methodologies. Environmental Pollution, 2013, 178: 463-473.

[4] Kennedy C, Steinberger J, Gasson B, Hansen Y, Hillman T, Havránek M, Pataki D, Phdungsilp A, Ramaswami A, Mendez G V. Methodology for inventorying greenhouse gas emissions from global cities. Energy Policy, 2010, 38(9): 4828-4837.

[5] Kennedy C, Pincetl S, Bunje P. The study of urban metabolism and its applications to urban planning and design. Environmental Pollution, 2011, 159(8/9): 1965-1973.

[6] Ye H, Wang K, Zhao X F, Chen F, Li X Q, Pan L Y. Relationship between construction characteristics and carbon emissions from urban household operational energy usage. Energy and Buildings, 2011, 43(1): 147-152.

[7] Gurney K R, Razlivanov I, Song Y, Zhou Y Y, Benes B, Abdul-Massih M. Quantification of fossil fuel CO2emissions on the building/street scale for a large U.S. city. Environmental Science & Technology, 2012, 46(21): 12194-12202.

[8] Ou J P, Liu X P, Li X, Chen Y M. Quantifying the relationship between urban forms and carbon emissions using panel data analysis. Landscape Ecology, 2013, 28(10): 1889-1907.

[9] Wu Y Z, Shen J H, Zhang X L, Skitmore M, Lu W. The impact of urbanization on carbon emissions in developing countries: a Chinese study based on the U-Kaya method. Journal of Cleaner Production, 2016, 135: 589-603.

[10] 劉耕源, 楊志峰, 陳彬, 徐琳瑜, 張妍. 基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的城市代謝結(jié)構(gòu)模擬研究——以大連市為例. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 33(18): 5926-5934.

[11] Zhang Y, Zheng H M, Yang Z F, Li Y X, Liu G Y, Su M R, Yin X N. Urban energy flow processes in the Beijing-Tianjin-Hebei (Jing-Jin-Ji) urban agglomeration: combining multi-regional input-output tables with ecological network analysis. Journal of Cleaner Production, 2016, 114: 243-256.

[12] Zhang Y, Yang Z F, Fath B D. Ecological network analysis of an urban water metabolic system: model development, and a case study for Beijing. Science of the Total Environment, 2010, 408(20): 4702-4711.

[13] Zhang Y, Lu H J, Fath B D, Zheng H M. Modelling urban nitrogen metabolic processes based on ecological network analysis: a case of study in Beijing, China. Ecological Modelling, 2016, 337: 29-38.

[14] 張琳琳, 岳文澤, 范蓓蕾. 中國(guó)大城市蔓延的測(cè)度研究——以杭州市為例. 地理科學(xué), 2014, 34(4): 394-400.

[15] 陳泮勤, 王效科, 王禮茂. 中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支與增匯對(duì)策(精). 北京: 科學(xué)出版社, 2008.

[16] 方精云, 郭兆迪, 樸世龍, 陳安平. 1981—2000年中國(guó)陸地植被碳匯的估算. 中國(guó)科學(xué) D輯: 地球科學(xué), 2007, 37(6): 804-812.

[17] 劉國(guó)華, 傅伯杰, 方精云. 中國(guó)森林碳動(dòng)態(tài)及其對(duì)全球碳平衡的貢獻(xiàn). 生態(tài)學(xué)報(bào), 2000, 20(5): 733-740.

[18] 段曉男, 王效科, 逯非, 歐陽(yáng)志云. 中國(guó)濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀和潛力. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 28(2): 463-469.

[19] Walsh J J. Importance of continental margins in the marine biogeochemical cycling of carbon and nitrogen. Nature, 1991, 350(6313): 53-55.

[20] Meybeck M. Riverine transport of atmospheric carbon: sources, global typology and budget. Water, Air, and Soil Pollution, 1993, 70(1): 443-463.

[21] 林劍藝, 孟凡鑫, 崔勝輝, 于洋, 趙勝男. 城市能源利用碳足跡分析——以廈門(mén)市為例. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(12): 3782-3794.

[22] 賈順平, 毛保華, 劉爽, 孫啟鵬. 中國(guó)交通運(yùn)輸能源消耗水平測(cè)算與分析. 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息, 2010, 10(1): 22-27.

[23] 匡耀求, 歐陽(yáng)婷萍, 鄒毅, 劉宇, 李超, 王德輝. 廣東省碳源碳匯現(xiàn)狀評(píng)估及增加碳匯潛力分析. 中國(guó)人口資源與環(huán)境, 2010, 20(12): 56-61.

[24] Zhang Y, Xia L L, Fath B D, Yang Z F, Yin X N, Su M R, Liu G Y, Li Y X. Development of a spatially explicit network model of urban metabolism and analysis of the distribution of ecological relationships: case study of Beijing, China. Journal of Cleaner Production, 2016, 112: 4304-4317.

[25] Solomon S. IPCC (2007): Climate Change the Physical Science Basis. Boulder: American Geophysical Union, 2007.

[26] 閔繼勝, 胡浩. 中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體排放量的測(cè)算. 中國(guó)人口·資源與環(huán)境, 2012, 22(7): 21-27.

[27] 張清, 陶小馬, 楊鵬. 特大型城市客運(yùn)交通碳排放與減排對(duì)策研究. 中國(guó)人口·資源與環(huán)境, 2012, 22(1): 35-42.

[28] 解天榮, 王靜. 交通運(yùn)輸業(yè)碳排放量比較研究. 綜合運(yùn)輸, 2011, (8): 20-24.

[29] 彭傳圣. 港口生產(chǎn)能耗和排放計(jì)算問(wèn)題研究. 港口裝卸, 2011, (6): 25-30.

[30] 王劍. 港口生產(chǎn)綜合能耗分析與能源彈性系數(shù)測(cè)算. 港口科技, 2006, (11): 6-8.

[31] Finn J T. Measures of ecosystem structure and function derived from analysis of flows. Journal of theoretical Biology, 1976, 56(2): 363-380.

[32] Patten B C, Bosserman R W, Finn J T, Cale W G. Propagation of cause in ecosystems//Patten B C, ed. Systems Analysis and Simulation in Ecology. New York: Academic Press, 1976, 4: 457-579.

[33] Finn J T. Flow analysis of models of the hubbard brook ecosystem. Ecology, 1980, 61(3): 562-571.

[34] Fath B D, Patten B C. Network synergism: emergence of positive relations in ecological systems. Ecological Modelling, 1998, 107(2/3): 127-143.

[35] Fath B D. Network mutualism: positive community-level relations in ecosystems. Ecological Modelling, 2007, 208(1): 56-67.

[36] Zhang Y, Li S S, Fath B D, Yang Z F, Yang N J. Analysis of an urban energy metabolic system: comparison of simple and complex model results. Ecological Modelling, 2011, 223(1): 14-19.

[37] Zhang Y, Xia L, Xiang W N. Analyzing spatial patterns of urban carbon metabolism: a case study in Beijing, China. Landscape and Urban Planning, 2014, 130: 184-200.

[38] 饒傳坤, 陳巍. 向新城轉(zhuǎn)型背景下的城市開(kāi)發(fā)區(qū)空間發(fā)展研究——以杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)為例. 城市規(guī)劃, 2015, 39(4): 43-52.