城鎮(zhèn)化對(duì)區(qū)域碳排放效應(yīng)的研究綜述

王鋒，林翔燕，劉娟*，陳洪濤，范文娜，郜夢(mèng)楠

1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，江蘇 徐州 221000；2. 東南大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 南京 211189

工業(yè)革命以來(lái)，人類(lèi)社會(huì)在創(chuàng)造大量物質(zhì)財(cái)富的同時(shí)也向大氣排放了大量溫室氣體，對(duì)全球環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響。據(jù)IPCC 2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)，1970—2010年間，化石燃料燃燒和工業(yè)過(guò)程的CO2排放占溫室氣體總排放量的78%。由二氧化碳排放所引起全球氣候變化，是當(dāng)下人類(lèi)社會(huì)所面臨的最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。2014年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署發(fā)布公告稱(chēng)：城鎮(zhèn)地區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)是全球二氧化碳的第一大排放源。城鎮(zhèn)地區(qū)消耗了全球60%左右的能源（Pacheco-Torres et al.，2017），并排放了約占人類(lèi)社會(huì)70%的二氧化碳。因此，城市是導(dǎo)致和解決全球氣候變化的關(guān)鍵。

當(dāng)下中國(guó)正處在城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的時(shí)期，城鎮(zhèn)化水平從 1978年的 17.72%上升到 2016年的57.35%，“十三五”規(guī)劃提出到 2020年中國(guó)的人口城鎮(zhèn)化率要達(dá)到60%。因此，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)中國(guó)的城鎮(zhèn)化水平將繼續(xù)提升。在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的同時(shí)，也向大氣排放了大量的溫室氣體。2010—2012年間，中國(guó)的碳排放增長(zhǎng)量占全球碳排放增長(zhǎng)量的3/4，而中國(guó)城鎮(zhèn)地區(qū)的能源消耗量占到了總能耗的75.15%（Ouyang et al.，2017）。可以說(shuō)城鎮(zhèn)化可能是影響碳排放的最根本、潛在影響最大的因素（齊曄，2014）。國(guó)外學(xué)者對(duì)于城鎮(zhèn)化與碳排放關(guān)系的研究始于20世紀(jì)90年代，逐漸興盛于21世紀(jì)初，而國(guó)內(nèi)對(duì)此的量化研究基本開(kāi)始于 2010年前后（秦耀辰等，2014），雖然起步較晚但是發(fā)展較快。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于二者關(guān)系的研究取得了諸多有益的成果。但總體來(lái)說(shuō)，中國(guó)對(duì)城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)碳排放的影響，尤其是作用機(jī)制問(wèn)題的研究在一定程度上還不夠全面和系統(tǒng)。因此，本文將在系統(tǒng)梳理近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)空間視角下城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的作用效應(yīng)及其尺度差異、城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放作用空間效應(yīng)等作用機(jī)制問(wèn)題研究的現(xiàn)狀與不足，進(jìn)而提出未來(lái)研究的趨勢(shì)與方向。

1 城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的作用效應(yīng)

城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的作用關(guān)系主要包括 3個(gè)方面（見(jiàn)圖 1）：一是城鎮(zhèn)化（X）與碳排放（Y）兩者間的直接作用關(guān)系，即X→Y；二是城鎮(zhèn)化與其他相關(guān)變量（如M1，M2等）共同對(duì)碳排放的聯(lián)合作用，即X+M1+M2→Y；三是城鎮(zhèn)化通過(guò)由經(jīng)濟(jì)規(guī)模、能源結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)量、居民消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、對(duì)外貿(mào)易、技術(shù)進(jìn)步等不同中介變量（或中介變量組合）組成的不同路徑作用于碳排放的間接作用效應(yīng)，即X→M1→Y；X→M2→Y；X→M1→M2→Y 等。

按照嚴(yán)格的中介效應(yīng)的檢驗(yàn)方法，第 1種檢驗(yàn)的是城鎮(zhèn)化對(duì)于碳排放的總效應(yīng)（即 X→Y），第 2種檢驗(yàn)的是控制了中介變量M的影響后，自變量X對(duì)因變量Y的直接效應(yīng)（即X+M1+M2→Y），而總效應(yīng)=直接效應(yīng)+間接效應(yīng)（中介效應(yīng)），所以第3種實(shí)際上檢驗(yàn)的是城鎮(zhèn)化對(duì)于碳排放影響的間接效應(yīng)（即 X→M1→Y；X→M2→Y；X→M1→M2→Y，也就是X→Y的不同作用路徑）。

1.1 城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的總效應(yīng)

城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的總效應(yīng)（即X→Y）以實(shí)證研究為主，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)城市化與碳排放之間呈現(xiàn)線性關(guān)系，也有部分學(xué)者認(rèn)為城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的直接關(guān)系不僅僅是一種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，認(rèn)為城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放既有驅(qū)動(dòng)作用也有制動(dòng)作用，當(dāng)城鎮(zhèn)化處于初期時(shí)，城鎮(zhèn)地區(qū)的人口迅速增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中第一產(chǎn)業(yè)的比重逐漸下降，二三產(chǎn)業(yè)的比重逐漸上升，人們生活方式也逐漸趨向于高碳化，并且在城鎮(zhèn)化的初期，城鎮(zhèn)的規(guī)模效應(yīng)和集聚效應(yīng)又沒(méi)有形成，這些因素共同促使城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的驅(qū)動(dòng)作用大于制動(dòng)作用，具體表現(xiàn)為城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放產(chǎn)生正向影響。然而，當(dāng)城鎮(zhèn)化發(fā)展到一定水平后，城鎮(zhèn)化的規(guī)模效應(yīng)和集聚效應(yīng)以及技術(shù)擴(kuò)散效應(yīng)逐漸產(chǎn)生，這些因素共同導(dǎo)致城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的制動(dòng)作用大于驅(qū)動(dòng)作用，具體表現(xiàn)為城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放產(chǎn)生負(fù)向影響。還有部分學(xué)者如姬世東等（2013）、Asumadu-Sarkodie et al.（2017）認(rèn)為城市化對(duì)碳排放的影響并不顯著。具體見(jiàn)表1所示。

縱觀國(guó)內(nèi)外研究可以發(fā)現(xiàn)：雖然研究結(jié)果因地區(qū)不同、劃分的空間尺度不同或方法不同存在一定的差異，但基本都能證明城鎮(zhèn)化和碳排放之間存在一定的相關(guān)關(guān)系或因果關(guān)系。（1）從國(guó)家層面來(lái)看：雖然研究國(guó)別不同，但結(jié)論基本一致，即城鎮(zhèn)化進(jìn)程推動(dòng)了碳排放的增長(zhǎng)（林伯強(qiáng)等，2010；Hossain，2011），因?yàn)槌擎?zhèn)化過(guò)程中大規(guī)模人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)聚集，引起碳排放量的增加，但不同國(guó)家所處的發(fā)展階段或城鎮(zhèn)化進(jìn)程對(duì)碳排放的影響亦有不同（Dong et al.，2011；盧祖丹，2014；Li et al.，2015）。（2）從經(jīng)濟(jì)區(qū)層面來(lái)看，東部、中部、西部不同區(qū)域，城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的作用關(guān)系是不同的，這一點(diǎn)基本已達(dá)成共識(shí)。但不同學(xué)者的研究結(jié)論卻有較大的差異，具體的表現(xiàn)形式也不一而足，如有研究認(rèn)為城鎮(zhèn)化對(duì)東部地區(qū)碳排放的影響更大（徐麗杰，2014），也有認(rèn)為對(duì)中部或西部的影響更大（Zhang et al.，2012），另外也有認(rèn)為是更復(fù)雜的關(guān)系（楊曉軍等，2013）。（3）從省域?qū)用鎭?lái)看：與按經(jīng)濟(jì)區(qū)進(jìn)行劃分的研究結(jié)果類(lèi)似，也沒(méi)有一致的結(jié)論，特別是從共性角度進(jìn)行的研究，比如有研究表明城鎮(zhèn)化與碳排放之間存在倒 U型關(guān)系，具體到某省份，如江蘇（杜運(yùn)偉等，2015）、安徽（張樂(lè)勤等，2015）亦有類(lèi)似規(guī)律，但也有研究認(rèn)為其不存在倒U型規(guī)律（孫輝煌，2012）或呈U型關(guān)系（Li et al.，2013），或者城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放有正線性作用等（Sheng et al.，2016）。但從省域差異來(lái)看，基本都認(rèn)同不同發(fā)展水平的省份之間存在顯著的差異（張鴻武等，2013）。（4）從城市群層面與城市層面的研究相對(duì)較少。因?yàn)槌鞘腥洪g的差異較大，所以具體到城市群的研究結(jié)果就不盡相同，如對(duì)于長(zhǎng)株潭城市群而言，城鎮(zhèn)化水平提高了碳排放強(qiáng)度（陳曉紅等，2013），對(duì)于長(zhǎng)三角、京津冀與珠三角而言，城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放分別具有抑制作用、正向關(guān)系與 U型關(guān)系（胡建輝等，2015）；從城市層面來(lái)看，因?yàn)檠芯康貐^(qū)的不同也表現(xiàn)出不同的作用關(guān)系，如城鎮(zhèn)化促進(jìn)了碳排放（Yang et al.，2015）、沒(méi)有顯著的關(guān)系（姬世東等，2013）或者長(zhǎng)短期具有不同的階段性特征（Zhang et al.，2015）等。

圖1 城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的作用效應(yīng)Fig. 1 The effect of urbanization on carbon emissions

表1 城市化與碳排放線性及非線性關(guān)系的研究結(jié)論Table 1 Conclusions on the linear and nonlinear relationship between urbanization and carbon emissions

1.2 城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的直接效應(yīng)

隨著研究的不斷深入，一些學(xué)者逐漸意識(shí)到要建立城鎮(zhèn)化與碳排放之間的明確而直接的關(guān)系還存在較大障礙。因?yàn)槌擎?zhèn)化對(duì)碳排放的影響是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，涉及到很多層面，許多其他因素對(duì)碳排放也有影響，是城鎮(zhèn)化與其他因素共同作用的結(jié)果。所以多數(shù)研究是將城鎮(zhèn)化與其他相關(guān)因素結(jié)合起來(lái)考察其對(duì)于碳排放的影響（劉希雅等，2015）（即X+M1+M2+…→Y）。在聯(lián)合分析當(dāng)中，不同學(xué)者根據(jù)研究的空間尺度、研究目的不同選擇了不同的影響因子，但一般包含人口規(guī)模、人口密度或人口空間分布、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)量、對(duì)外開(kāi)放水平、居民消費(fèi)、能源結(jié)構(gòu)等。從總體研究結(jié)果來(lái)看，一般認(rèn)為城鎮(zhèn)化、相關(guān)變量與碳排放有長(zhǎng)期均衡關(guān)系（Wang et al.，2016）。但從具體指標(biāo)的研究結(jié)果來(lái)看，因?yàn)檠芯康某叨炔煌⒎椒ú煌⒛Ｐ椭邪囊蛩夭煌玫难芯拷Y(jié)論也有差異。

一是人口因素。包括人口規(guī)模和人口密度。一種觀點(diǎn)認(rèn)為：城鎮(zhèn)人口增加必然會(huì)帶來(lái)更大規(guī)模的人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)聚集，進(jìn)而造成更多的能源消費(fèi)和碳排放（張樂(lè)勤等，2015），甚至碳強(qiáng)度的提高（孫欣等，2014）；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，城鎮(zhèn)化有利于降低碳排放與碳強(qiáng)度（肖宏偉，2013）。因?yàn)槌擎?zhèn)人口的聚集給公共物品的使用帶來(lái)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)，同時(shí)，伴隨生活方式的改變和技術(shù)擴(kuò)散能夠降低人均能源消費(fèi)和碳排放（王桂新等，2012）。

二是經(jīng)濟(jì)規(guī)模。主要體現(xiàn)在GDP或人均GDP方面。有研究認(rèn)為人均 GDP對(duì)碳排放有正向影響（涂正革等，2015），也有研究認(rèn)為當(dāng)人均GDP足夠高時(shí)，城市化進(jìn)程是對(duì)保護(hù)環(huán)境有利的（Aunan et al.，2014）。

三是技術(shù)水平。技術(shù)進(jìn)步是促進(jìn)能源使用效率提高和能源強(qiáng)度下降的主要原因。但是技術(shù)因素如何考量，有學(xué)者使用自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)（魏巍賢等，2010）、能源效率或能源強(qiáng)度進(jìn)行考量，研究結(jié)論基本一致，即技術(shù)水平的提高有利于CO2減排，能源強(qiáng)度越高碳排放量越大、碳強(qiáng)度越高。

四是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。城市化的過(guò)程也是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的過(guò)程，其對(duì)第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)作用都非常明顯，同時(shí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)也不斷促進(jìn)城鎮(zhèn)化的發(fā)展。但不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的影響不同，一般認(rèn)為第二產(chǎn)業(yè)比例越高，碳排放量越多（張樂(lè)勤等，2015），第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例越高，則越有助于降低碳強(qiáng)度，但研究的區(qū)域不同結(jié)果也有所差異（李劍榮，2015）。

五是其他方面，如能源結(jié)構(gòu)（一般用煤炭占比表示）一般對(duì)碳排放量與碳強(qiáng)度有正向作用（杜立民，2010）；一般認(rèn)為對(duì)外貿(mào)易水平提高了碳排放量，但存在地區(qū)差異（Shahbaz et al.，2016）；居民消費(fèi)對(duì)提高碳排放量有正的貢獻(xiàn)（Yang et al.，2015）；能源消費(fèi)量推動(dòng)了碳排放（Wang et al.，2016），甚至提高了碳強(qiáng)度（劉希雅等，2015），這基本已成為共識(shí)。

1.3 城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的間接效應(yīng)

盡管大量文獻(xiàn)對(duì)城鎮(zhèn)化、相關(guān)因素與碳排放之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性進(jìn)行了有力論證，得到了許多有意義的結(jié)論與啟示。然而，城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響機(jī)制卻極為復(fù)雜，城鎮(zhèn)化更多的是通過(guò)生產(chǎn)、生活、技術(shù)、貿(mào)易等其他要素間接作用于碳排放（朱勤等，2013；畢曉航，2015）（X→M1→Y；X→M2→Y；X→M1→M2→Y）。

從生產(chǎn)方面來(lái)看（見(jiàn)圖 2），城鎮(zhèn)化的推進(jìn)使得人口不斷向城鎮(zhèn)地區(qū)集聚，城鎮(zhèn)地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如道路、建筑，在建設(shè)的過(guò)程中以及日后的使用中，都將會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放，同時(shí)城鎮(zhèn)化的過(guò)程也是勞動(dòng)人口由第一產(chǎn)業(yè)流向二、三產(chǎn)業(yè)的過(guò)程，就第一產(chǎn)業(yè)而言，第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)者人數(shù)的降低，一方面促使運(yùn)輸農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)物流活動(dòng)大量增加，另一方面也在一定程度上推動(dòng)了第一產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化，從而增加了碳排放量（李健等，2012）；就二三產(chǎn)業(yè)而言，人口要素的集聚促使其快速發(fā)展，第二產(chǎn)業(yè)的高碳化的生產(chǎn)方式推動(dòng)了碳排放的增長(zhǎng)（吳振信等，2012）。另外，城鎮(zhèn)化的推進(jìn)也加速了固定資產(chǎn)投資、水泥、高耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而間接促進(jìn)碳排放的增長(zhǎng)（程開(kāi)明，2016）。從生活方面來(lái)看（見(jiàn)圖 2），城鎮(zhèn)化主要通過(guò)居民的直接能源消費(fèi)和間接能源消費(fèi)來(lái)影響碳排放。直接能源消費(fèi)碳排放是指居民在交通、照明、取暖、娛樂(lè)等方面直接消費(fèi)化石燃料產(chǎn)生的碳排放量。間接能源消費(fèi)碳排放是指居民在日常生活中消費(fèi)非能源商品及服務(wù)所帶來(lái)的碳排放，因?yàn)檫@些商品及服務(wù)在其生產(chǎn)、加工、供應(yīng)、處置全生命周期中，都會(huì)引起能源的消耗從而產(chǎn)生碳排放。從直接能源消費(fèi)來(lái)看，城鎮(zhèn)居民需要搭乘交通工具上下班并且照明時(shí)長(zhǎng)也高于農(nóng)村地區(qū)，因此，城鎮(zhèn)地區(qū)的直接能源消費(fèi)高于農(nóng)村地區(qū)（Pablo-Romero et al.，2017）。從間接生活能源碳排放來(lái)看，一方面與農(nóng)村地區(qū)相比，城鎮(zhèn)地區(qū)所有的產(chǎn)品都實(shí)行商業(yè)化生產(chǎn)，從而增加了碳排放量，另一方面城鎮(zhèn)地區(qū)的居民收入水平高，居民消費(fèi)需求強(qiáng)（畢曉航，2015），并且消費(fèi)的產(chǎn)品具有往往具有高碳性，這些都極大地增加了城鎮(zhèn)地區(qū)居民的間接生活能源碳排放量（Johnson et al.，2017）。

從貿(mào)易的角度上來(lái)說(shuō)，中國(guó)出口以加工貿(mào)易為主，能耗相對(duì)較高這在一定程度上也促進(jìn)了中國(guó)碳排放量的增長(zhǎng)（Zhang et al.，2017）。同時(shí)，與其他國(guó)家相比，中國(guó)城鎮(zhèn)地區(qū)重復(fù)建設(shè)以及較為畸形的房地產(chǎn)市場(chǎng)也間接增加了碳排放量。根據(jù)GB50352—2005，一般建筑的使用壽命為50～100 a，但當(dāng)下中國(guó)建筑的使用壽命卻只是 25～30 a，頻繁的拆除重建間接增加了碳排放量，同時(shí)我國(guó)城鎮(zhèn)地區(qū)平均高達(dá) 20%～30%的空置率造成了集中供暖的浪費(fèi)，這在一定程度上也推高了碳排放量（劉希雅等，2015）。

綜合來(lái)看，現(xiàn)有的雙變量與聯(lián)合分析分別檢驗(yàn)的是城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放作用的總效應(yīng)與直接效應(yīng)，但現(xiàn)有研究對(duì)于其中非常重要的間接作用機(jī)制的研究存在不足。

圖2 城鎮(zhèn)化通過(guò)生產(chǎn)與生活對(duì)碳排放的間接作用Fig. 2 The indirect effect of urbanization on carbon emissions through production and life

2 考慮空間效應(yīng)的城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響

空間效應(yīng)是指空間單元之間的經(jīng)濟(jì)地理行為存在的某種程度的空間交互作用或差異性，包含空間相關(guān)性與空間異質(zhì)性?xún)蓚€(gè)方面。其中，空間相關(guān)性（空間關(guān)聯(lián)性）是指不同空間單元的事物和現(xiàn)象是非獨(dú)立的，存在一定的關(guān)聯(lián)性；空間異質(zhì)性是指不同空間單元的事物和現(xiàn)象是非均質(zhì)的，具有自己本身所獨(dú)有的特點(diǎn)。傳統(tǒng)研究雖然從不同空間尺度和視角分析了城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響，為地區(qū)節(jié)能減排和低碳發(fā)展提供了有益的參考。但是，傳統(tǒng)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法將研究單元視為相互獨(dú)立且均質(zhì)的個(gè)體空間，忽略了鄰域單元間的空間關(guān)聯(lián)性。

根據(jù)Tobler（1970）的地理學(xué)第一定律，即“任何事物在空間上都是關(guān)聯(lián)的；距離越近，關(guān)聯(lián)程度就越強(qiáng)；距離越遠(yuǎn)，關(guān)聯(lián)程度就越弱”。如果模型中存在空間關(guān)聯(lián)，模型將不服從傳統(tǒng)模型的基本假定，若仍采用傳統(tǒng)研究方法將導(dǎo)致檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量出現(xiàn)扭曲，以及參數(shù)估計(jì)量為不一致或非有效等問(wèn)題。隨著空間統(tǒng)計(jì)與空間計(jì)量方法被廣泛接受，考慮空間相關(guān)性進(jìn)行研究的學(xué)者數(shù)量正呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。近年來(lái)，在區(qū)域碳排放與城鎮(zhèn)化研究領(lǐng)域，已有越來(lái)越多的學(xué)者注意到地區(qū)間的空間關(guān)聯(lián)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)普遍存在著顯著的空間相關(guān)性，此效應(yīng)的存在可能會(huì)影響城鎮(zhèn)化對(duì)于碳排放作用的方向和強(qiáng)度。因此，為能得到更準(zhǔn)確、更符合實(shí)際的研究結(jié)論，在建模時(shí)需要充分考慮地區(qū)間的空間關(guān)聯(lián)問(wèn)題（程葉青等，2013）。

區(qū)域碳排放的空間關(guān)聯(lián)性可以分為單一空間尺度的空間關(guān)聯(lián)性和多空間尺度關(guān)聯(lián)性。本文將空間尺度的概念界定為行政尺度，即行政劃分范圍，主要包括省域尺度、市域尺度、縣域尺度等。單一空間尺度的空間關(guān)聯(lián)性主要體現(xiàn)為地區(qū)間的溢出效應(yīng)。這種空間關(guān)聯(lián)性的產(chǎn)生主要是由于地域相鄰和人口流動(dòng)所引發(fā)的技術(shù)溢出和居民生活方式的模仿效應(yīng)，“行政區(qū)經(jīng)濟(jì)”導(dǎo)致的各地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、城市化進(jìn)程、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等方面的相互影響以及鄰近地區(qū)在地球外部圈層間的相互影響。就本文的研究對(duì)象來(lái)說(shuō)，是指本地區(qū)的碳排放不但受到本地區(qū)相關(guān)因素的影響還受到相鄰地區(qū)碳排放及相關(guān)因素的影響。多空間尺度關(guān)聯(lián)性主要體現(xiàn)在現(xiàn)行行政管理體系的嵌套結(jié)構(gòu)，即縣區(qū)嵌套于市，市又嵌套于省，不同層級(jí)間是垂直管理的，這樣低層次行政區(qū)劃單位的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展會(huì)受到高層次行政區(qū)劃單位的約束與管理，高層級(jí)地區(qū)甚至高層次臨近地區(qū)的發(fā)展水平、狀態(tài)、特征等也會(huì)對(duì)低層級(jí)地區(qū)產(chǎn)生影響。目前對(duì)于城鎮(zhèn)化與碳排放作用關(guān)系的研究多集中于單一空間尺度下的研究，從多空間尺度關(guān)聯(lián)性展開(kāi)的研究相對(duì)較少。

2.1 單一空間尺度效應(yīng)下城鎮(zhèn)化與碳排放作用關(guān)系的研究

從空間關(guān)聯(lián)性的角度進(jìn)行研究的前提是定義一個(gè)合適的空間權(quán)重矩陣用以衡量地域間的相鄰關(guān)系。通過(guò)梳理相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在研究城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響時(shí)主要采用表2所示的幾種空間權(quán)重矩陣。

結(jié)合空間效應(yīng)的現(xiàn)有研究，其研究?jī)?nèi)容主要是將城鎮(zhèn)化與其他驅(qū)動(dòng)因素共同加入模型進(jìn)行聯(lián)合分析或偏回歸系數(shù)分析。從研究結(jié)果來(lái)看，目前尚存爭(zhēng)議：人口規(guī)模、人均GDP、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占 GDP的比重）對(duì)碳排放量和碳排放強(qiáng)度的研究結(jié)論基本一致，即有正向作用（肖宏偉等，2013）；城鎮(zhèn)化進(jìn)程對(duì)于碳排放規(guī)模和碳排放強(qiáng)度的作用有兩種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為城鎮(zhèn)化進(jìn)程會(huì)抑制碳排放規(guī)模和碳強(qiáng)度的增加（肖宏偉等，2013），另一種認(rèn)為對(duì)碳強(qiáng)度具有正向作用（程葉青等，2013）；能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（煤炭占全部能源的比重）的作用較為一致，即優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)有助于降低碳排放量與碳排放強(qiáng)度（杜慧濱等，2013）；對(duì)外開(kāi)放水平因?yàn)槭褂玫谋碚髦笜?biāo)（進(jìn)出口貿(mào)易總額占 GDP的比重（杜慧濱等，2013），外商投資企業(yè)年底注冊(cè)登記情況（投資總額）（肖宏偉等，2013）不同，研究的結(jié)果亦有差異（表3）。

縱觀以上文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，眾多學(xué)者從不同側(cè)重點(diǎn)研究了城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響，所得結(jié)論有的起到相互驗(yàn)證的作用，有的起到補(bǔ)充的作用，也有結(jié)論不一致的問(wèn)題。究其原因是研究方法、研究的空間尺度、選取的樣本特征、對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法、所選變量或指標(biāo)的不同造成的。而其中，研究方法（特別是是否考慮空間關(guān)聯(lián)性）和空間尺度的不同可能是造成研究結(jié)果差異的重要原因。

表2 空間權(quán)重矩陣類(lèi)別Table 2 The types of spatial weight matrix

表3 單一空間尺度效應(yīng)下城鎮(zhèn)化與碳排放關(guān)系的研究結(jié)論Table 3 Conclusions on the urbanization and carbon emissions under single spatial scale effect

2.2 多尺度空間下城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放作用的研究

不同空間尺度提供了不同詳細(xì)程度的信息。空間尺度越大所獲得的信息越粗略，而低尺度地區(qū)的信息及其差異就難以獲得，尺度越小則可能會(huì)掩蓋總體規(guī)律。所以對(duì)于空間尺度的選擇出現(xiàn)了兩種趨勢(shì)：一種是為了得到更多更細(xì)化的空間分布規(guī)律與作用關(guān)系的認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)了研究尺度逐漸趨小化的趨勢(shì)，并注重嵌套性區(qū)劃關(guān)系的差異分解（陳培陽(yáng)等，2012）；另一種是進(jìn)行多尺度的對(duì)比研究，因?yàn)榧词寡芯繀^(qū)域范圍擁有同一個(gè)空間邊界，選擇的空間尺度不同，研究的結(jié)果也可能存在差異（王靜等，2012），也就是說(shuō)存在一定程度的尺度敏感性或尺度依存性（李雙成等，2005）。因此，目前已經(jīng)有一些學(xué)者開(kāi)始嘗試選用多種方法、從多空間尺度進(jìn)行多角度、多層次的對(duì)比研究，一方面能更確切、完整地、真實(shí)地揭示不同尺度上的空間分布規(guī)律與作用關(guān)系，另一方面，對(duì)不同空間尺度上的研究結(jié)果能夠在同一個(gè)框架下進(jìn)行相互驗(yàn)證，從而使得研究結(jié)果更加精確、更加有說(shuō)服力，這也是未來(lái)研究的趨勢(shì)所在。目前，區(qū)域碳排放與城鎮(zhèn)化領(lǐng)域多空間尺度的對(duì)比研究非常匱乏，還有很大的提升空間。

多尺度分析包括多尺度單獨(dú)分析和聯(lián)合分析。當(dāng)需要考慮不同尺度之間的作用，即大尺度上的效應(yīng)對(duì)小尺度也有影響時(shí)，需進(jìn)行多尺度聯(lián)合分析。中國(guó)現(xiàn)行的行政管理體系是一種嵌套結(jié)構(gòu)，縣區(qū)嵌套于市，市又嵌套于省，不同層級(jí)間是垂直管理的，也就是說(shuō)低尺度行政區(qū)劃單位的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等肯定是要受到高尺度行政區(qū)劃單位的約束與管理。高尺度地區(qū)的發(fā)展水平、狀態(tài)、特征等也會(huì)對(duì)低尺度地區(qū)產(chǎn)生影響。所以，為充分反映區(qū)域結(jié)構(gòu)中存在的這種分層嵌套結(jié)構(gòu)關(guān)系，需要進(jìn)行多尺度聯(lián)合分析。碳排放的多空間尺度關(guān)聯(lián)性分析如圖3所示。

圖3 碳排放的多空間尺度關(guān)聯(lián)性Fig. 3 Multi-space scale correlation of carbon emissions

以往關(guān)于碳排放的多尺度聯(lián)合研究主要是以定性描述與探討為主，缺乏定量研究的支撐。在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)科學(xué)研究中，普遍采用多層線性模型（Hierarchical Linear Model，HLM）對(duì)具有多層嵌套結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)建模，目前已成為被廣泛應(yīng)用的方法之一（顧乃華，2011）。HLM 模型充分考慮了數(shù)據(jù)分層的特點(diǎn)，通過(guò)建立多層回歸方程組，將總誤差分解為各層次的誤差，解決了隨機(jī)誤差獨(dú)立性假設(shè)違反的問(wèn)題，可以探討不同層面自變量對(duì)因變量的影響以及不同層面自變量之間的交互效應(yīng)。

對(duì)區(qū)域進(jìn)行分尺度研究時(shí)可能會(huì)涉及到省、市、縣多個(gè)層面，研究結(jié)果也有可能不一致，原因可能就是沒(méi)有考慮到數(shù)據(jù)分層的特點(diǎn)，這種忽略有可能對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果做出不合理的解釋?zhuān)@是傳統(tǒng)回歸分析方法在分析具有分層特點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的必然局限。而多尺度聯(lián)合分析有利于提高研究結(jié)論的準(zhǔn)確性，所以相對(duì)于多尺度單獨(dú)分析，多尺度聯(lián)合分析更有優(yōu)勢(shì)。

從現(xiàn)有文獻(xiàn)來(lái)看，HLM 模型主要應(yīng)用于區(qū)域房地產(chǎn)與金融市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)管理等領(lǐng)域，在城市化方面也獲得了一定的應(yīng)用，但目前 HLM模型在區(qū)域碳排放領(lǐng)域的研究幾乎還是空白。

3 研究評(píng)述與啟示

綜觀國(guó)內(nèi)外研究，眾多學(xué)者從不同角度、不同空間尺度、利用不同方法研究了城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響，取得了豐碩的研究成果，為區(qū)域低碳發(fā)展提供了諸多有益的參考。然而，從現(xiàn)有的文獻(xiàn)來(lái)看，還存在一些不足，同時(shí)這些不足也正是未來(lái)需進(jìn)一步深入研究的領(lǐng)域。

3.1 現(xiàn)有研究的不足

3.1.1 空間尺度

目前關(guān)于城鎮(zhèn)化發(fā)展與碳排放關(guān)系的研究大多集中于省域尺度，對(duì)于已成為“中國(guó)區(qū)域發(fā)展主要空間形態(tài)與新型城鎮(zhèn)化主體”的城市群的研究則比較缺乏。城市群是城鎮(zhèn)化發(fā)展較高階段的空間表現(xiàn)形式也是拉動(dòng)一國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、加快城鎮(zhèn)化進(jìn)程的重要引擎，2012年中國(guó)城鎮(zhèn)化工作會(huì)議及2014年3月10日中共中央國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》提出要使城市群成為推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的最主要力量，“十三五”規(guī)劃進(jìn)一步明確要發(fā)揮城市群對(duì)于周邊地區(qū)的輻射帶動(dòng)作用。城市群不但是城鎮(zhèn)化發(fā)展到較高階段的空間表現(xiàn)形式，也是一種新型的地域生態(tài)系統(tǒng)，這為重塑區(qū)際分工、改善生態(tài)環(huán)境提供了可能，可見(jiàn)城市群也是未來(lái)中國(guó)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的關(guān)鍵，因此以城市群為研究對(duì)象，探究城市群內(nèi)部城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響是非常必要的。

目前對(duì)于縣域尺度的能源與碳排放問(wèn)題的研究也非常地匱乏，主要原因是縣級(jí)尺度的統(tǒng)計(jì)信息不健全，各類(lèi)能源消耗數(shù)據(jù)難以直接獲取，從而限制了縣域碳排放問(wèn)題的研究。空間尺度越大，碳排放數(shù)據(jù)越粗、不確定性越強(qiáng)，對(duì)區(qū)域格局特征的描述也就越粗略，不利于有針對(duì)性與可操作性政策的制定。縣域作為城鄉(xiāng)聯(lián)系樞紐，其發(fā)展水平?jīng)Q定了農(nóng)村富余勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移傾向和流動(dòng)方向，這對(duì)于推進(jìn)整體城鎮(zhèn)化進(jìn)程、避免半城鎮(zhèn)化現(xiàn)象具有重要意義。綜上，非常有必要加強(qiáng)縣域尺度的研究。

3.1.2 城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放作用的傳導(dǎo)路徑

缺乏關(guān)于城鎮(zhèn)化驅(qū)動(dòng)碳排放的間接效應(yīng)與傳導(dǎo)路徑方面的研究。現(xiàn)有研究對(duì)城市化、其他相關(guān)變量與碳排放之間的關(guān)系做了大量的研究，取得了許多有價(jià)值的研究成果。但總效應(yīng)與直接效應(yīng)的研究，都只是城鎮(zhèn)化驅(qū)動(dòng)碳排放變化機(jī)理的一部分，對(duì)于城鎮(zhèn)化作用于碳排放非常重要的一種方式，即間接方式（間接效應(yīng)或中介效應(yīng)）的研究重視不夠，忽視其他因素在此作用過(guò)程中的具體作用，往往會(huì)使得統(tǒng)計(jì)結(jié)果解釋含糊不清，有可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。換言之，以往研究大多停留在經(jīng)驗(yàn)性分析層面，對(duì)機(jī)理性研究還不夠深入、全面和系統(tǒng)，還難以科學(xué)回答“城鎮(zhèn)化通過(guò)哪些途徑影響碳排放”、“不同途徑的作用力大小與有效性如何”等這類(lèi)對(duì)城市群碳減排具有重要指導(dǎo)意義的問(wèn)題。

另外，從城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的能源輸入與輸出的角度來(lái)看：城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和國(guó)家政策等因素，使得能源越來(lái)越多地向城市集中，能源的流動(dòng)也更加頻繁，對(duì)區(qū)域碳排放也有重要的影響。從能源輸入方面，城鎮(zhèn)化的發(fā)展使得人口和產(chǎn)業(yè)不斷向城市地區(qū)集聚，高密度的城市人口需要更多的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支撐，城市制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展也需要更多的能源，能源的大量輸入和消耗直接導(dǎo)致城市地區(qū)的碳排放量的增加；能源輸出方面，化石能源和工業(yè)原材料的過(guò)度開(kāi)采和加工過(guò)程等不可避免對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，植被對(duì)碳的固化作用大幅度降低，土壤對(duì)碳的固化作用減弱，從而導(dǎo)致碳排放增加；同時(shí)，能源輸入和輸出過(guò)程中的交通運(yùn)輸活動(dòng)也存在大量的能源消耗，且交通運(yùn)輸過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，從而促進(jìn)碳排放的增長(zhǎng)（高吉喜，2015）。目前的研究一般側(cè)重于能源輸入、輸出或交通運(yùn)輸活動(dòng)的碳排放效應(yīng)，缺乏對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中能源的輸入與輸出對(duì)碳排放影響的系統(tǒng)性。

3.1.3 多尺度空間對(duì)比與空間效應(yīng)

關(guān)于城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)碳排放作用關(guān)系的多尺度對(duì)比的研究相對(duì)較少。傳統(tǒng)研究將各地區(qū)當(dāng)成相互獨(dú)立且均質(zhì)的個(gè)體，普遍忽略了地區(qū)間的空間關(guān)聯(lián)性。空間統(tǒng)計(jì)與空間計(jì)量方法雖然考慮了空間關(guān)聯(lián)性，但往往是針對(duì)同一尺度的研究，而空間尺度是地理學(xué)研究中的核心問(wèn)題之一，空間尺度不同標(biāo)志著對(duì)研究對(duì)象的細(xì)節(jié)了解不同，針對(duì)不同空間尺度的研究也可能會(huì)得到不一樣的研究結(jié)果，即具有尺度敏感性或尺度依存性。以往研究普遍忽視了研究區(qū)域的尺度效應(yīng)，缺乏多尺度、多方法的對(duì)比研究。

綜合考慮區(qū)域間碳排放及其影響因素的橫向空間關(guān)聯(lián)與縱向空間關(guān)聯(lián)的研究幾乎是空白。由于中國(guó)現(xiàn)行的行政管理體系是垂直管理的，具有典型的分層嵌套結(jié)構(gòu)特征，如果忽略數(shù)據(jù)的分層嵌套結(jié)構(gòu)有可能對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果做出不合理的解釋。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)HLM模型雖然能夠?qū)Χ喑叨刃?yīng)進(jìn)行建模，但對(duì)于同尺度地區(qū)間的橫向空間關(guān)聯(lián)與高尺度臨近區(qū)域的縱向空間關(guān)聯(lián)效應(yīng)考慮不足。

3.2 研究啟示

針對(duì)以上不足，未來(lái)應(yīng)該加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究：

（1）城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，涉及經(jīng)濟(jì)學(xué)、地理學(xué)、人口學(xué)、系統(tǒng)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，因此，不同學(xué)科的學(xué)者應(yīng)當(dāng)互相合作，綜合運(yùn)用各學(xué)科的知識(shí)對(duì)城鎮(zhèn)化與碳排放的關(guān)系進(jìn)行交叉研究。

（2）加強(qiáng)為城市群及縣域尺度下的城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放影響的研究。

（3）運(yùn)用中介效應(yīng)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停诮y(tǒng)一的框架下，對(duì)區(qū)域的城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)碳排放的作用機(jī)理進(jìn)行全面系統(tǒng)地研究，不但包括城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的總效應(yīng)與直接效應(yīng)研究，還包括城鎮(zhèn)化通過(guò)一系列中介變量（或中介變量組合）到碳排放的間接效應(yīng)的研究。

（4）強(qiáng)化城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的資源（特別是能源）輸入和輸出對(duì)區(qū)域碳排放影響的系統(tǒng)性研究。

（5）加強(qiáng)城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放作用關(guān)系的多尺度空間對(duì)比研究，以更真實(shí)、科學(xué)地揭示城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放的影響。

（6）通過(guò)構(gòu)建綜合的HLM模型以研究縱橫向關(guān)聯(lián)與嵌套結(jié)構(gòu)下城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)于碳排放的作用機(jī)理，并加強(qiáng)多尺度、多方法、多空間關(guān)聯(lián)效應(yīng)的對(duì)比研究。