土地利用的碳排放效應(yīng)及碳補償研究
——以長江經(jīng)濟帶城市為例

劉芳 張李亮 江海濤

（安徽工程大學經(jīng)濟與管理學院 安徽蕪湖 241000）

引言

IPCC 第五次評估報告中指出，氣候變暖主要是由于化石燃料和土地利用變化等人類活動排放的溫室氣體增多所導(dǎo)致[1][2]。更準確地估計氣候變化及其與土地利用變化的關(guān)系，可以提高我們對全球氣候變化的理解，為土地開發(fā)政策提供更好的建議[3]。長江經(jīng)濟帶是我國的經(jīng)濟核心地帶。隨著城鎮(zhèn)化進程的推進和人口的高度密集，該地區(qū)土地利用方式在不斷變革，聚焦長江經(jīng)濟帶土地低碳效應(yīng)研究，探索土地利用碳補償分區(qū)優(yōu)化方案，在綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的時代背景下對長江經(jīng)濟帶甚至是全國的可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。

國際上有關(guān)“Land use carbon emissions”的研究重點從土地利用變化的碳排放效應(yīng)（Zhu,et al.,2016）[4]、城市化進程的碳動態(tài)（Huang 和Du，2020）[5]、城市空間的碳通量模擬（Shi,et al.,2019）[6]、土地利用、能源消費與碳排放的關(guān)系（Wang 和Shen，2021）[7]等幾個方面開展。國內(nèi)有關(guān)土地利用碳排放的研究主要集中在以下幾個方面：（1）對國家、省級、城市、縣域及工業(yè)園區(qū)等不同尺度土地利用碳收支核算（馮源等，2020）[8]。研究發(fā)現(xiàn)，不同土地利用方式碳收支特征差異明顯；居民點及工礦用地、交通用地等建設(shè)用地是碳排放的主要來源，林地、耕地等是主要的碳匯。（2）土地利用碳排放的驅(qū)動機制及影響因素（牛亞文等，2021；鄭維熙等，2021）[9][10]。能源強度，人口增長、經(jīng)濟產(chǎn)出、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、土地結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化及其空間擴展等均是導(dǎo)致土地利用碳排放增長的重要因素（張斌等，2021）[11]，而能源效率、單位GDP 用地強度、碳稅政策是碳排放的抑制因素。（3）土地利用工程項目碳效應(yīng)及低碳優(yōu)化研究（張利國，2018）[12]。由于自然環(huán)境條件和人類能源物資投入強度不同，不同氣候帶和農(nóng)作物種植區(qū)的土地整治工程的碳排放具有明顯差異。

已有研究通過微觀角度的土壤碳和植被碳測算土地利用變化帶來的碳通量，過渡到中觀角度的土地利用碳排放機理及其影響因素研究，多數(shù)側(cè)重于土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而非空間布局的優(yōu)化，且對土地低碳利用橫向生態(tài)補償關(guān)注度不足。鑒于此，本文對長江經(jīng)濟帶11 省市六類土地低碳利用效應(yīng)進行測度，基于比較優(yōu)勢理論探索空間橫向碳補償分區(qū)優(yōu)化方案，旨在促進長江經(jīng)濟帶土地資源的高效、可持續(xù)利用，并助力中國早日兌現(xiàn)碳減排承諾。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文數(shù)據(jù)主要查閱《中國統(tǒng)計年鑒》（2006-2018）、《中國能源統(tǒng)計年鑒》（2006-2018）、長江經(jīng)濟帶11 省市統(tǒng)計年鑒，搜集土地利用類型（包括耕地、林地、牧草地、水域、建設(shè)用地及未利用地六種）數(shù)據(jù)、GDP 經(jīng)濟數(shù)據(jù)和能源消耗數(shù)據(jù)等。各類土地碳排放通過面積與碳排系數(shù)之積來確定。長江經(jīng)濟帶土地利用總碳排放量等于農(nóng)用地、建設(shè)用地和未利用地的碳排放量之和。其中，由于農(nóng)業(yè)用地和未利用土地主要是因為人類生產(chǎn)活動引起的，而人類活動對農(nóng)用地和未利用地的作用方式比較單一，碳排放系數(shù)相對穩(wěn)定，參考前人研究成果確定耕地、林地、牧草地、水域和未利用地的碳排系數(shù)為0.435t/hm2，-0.529t/hm2，-0.580t/hm2，-0.375t/hm2和-0.005t/hm2[13]。建設(shè)用地承載了絕大部分的人類活動，其碳排放系數(shù)的測算比農(nóng)用地和未利用地要復(fù)雜很多，其碳排放主要是化石能源消耗所產(chǎn)生的碳排放，計算公式如下：

其中，Cj表示建設(shè)用地的碳排放總量，αj表示標準煤換算系數(shù)，Qj表示化石能源的消耗量，γj表示碳排放系數(shù)。由于國家統(tǒng)計年鑒中給出了全國各省份所有能源消耗轉(zhuǎn)化為t 標準煤的總額，因此本文以煤炭的碳排放系數(shù)0.7402tC/t 進行計算[14]。

2 測算結(jié)果

2.1 長江經(jīng)濟帶土地利用碳排放及碳排強度時序特征

由前文土地利用碳排放核算方法，計算得到2005-2017 年長江經(jīng)濟帶各省市土地利用碳排量，如表1 所示：可見，2005 年到2010 年，長江經(jīng)濟帶土地利用碳排放量從65286.02 萬噸增長到97717.58 萬噸，增長較快，2010 年后增速有所下降，2017 年，長江經(jīng)濟帶土地利用碳排放量達到121158.22 萬噸。總碳排放量中以碳源為主，而且建設(shè)用地承載的人類活動產(chǎn)生的碳排放占據(jù)總量的絕大部分比重，在碳匯中，林地碳匯占碳匯總量的比例最大。

碳排放強度是指每創(chuàng)造一元的國民生產(chǎn)總值所承擔的碳排放量。該指標可以有效衡量某地區(qū)在協(xié)調(diào)經(jīng)濟增長和環(huán)境保護兩者關(guān)系的努力程度。單位產(chǎn)值碳排放量的多少既是土地生態(tài)利用與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)調(diào)性高低的表征，也預(yù)示了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展能力，單位產(chǎn)值碳排放量越小，則協(xié)調(diào)性越好；反之，則協(xié)調(diào)性越差。

通過查閱統(tǒng)計年鑒可以得到長江經(jīng)濟帶11 省市GDP，計算可以得出研究區(qū)域土地利用單位產(chǎn)值碳排放強度。如表1 數(shù)據(jù)顯示：2005-2017 年長江經(jīng)濟帶單位產(chǎn)值碳排放強度總體上呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，2017年長江經(jīng)濟帶碳排放強度約為0.32 噸/萬元，從2005年到2017 年下降了61%。2005 年到2010 年期間下降速度較快，2010 年較2005 年下降了32%。由此可以看出近年來長江經(jīng)濟帶在加快城市化步伐的同時也保證了土地利用與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)性，區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展水平也越來越高。

表1 長江經(jīng)濟帶土地利用碳排量及碳排強度（單位：萬噸，噸/萬元）

2.2 長江經(jīng)濟帶土地利用碳排放及碳排強度空間特征

由于長江經(jīng)濟帶11 省市資源環(huán)境條件差異明顯，經(jīng)濟和科技發(fā)展水平也不盡相同，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征差異明顯，因此各地區(qū)碳排放量也有比較大的差異。根據(jù)長江經(jīng)濟帶各省市的土地面積、能源消費總量和區(qū)域經(jīng)濟生產(chǎn)總值計算整理得到長江經(jīng)濟帶各省市的總碳排量和碳排放強度，如表2 所示：2005-2017 年，研究區(qū)域內(nèi)11 省市土地利用單位產(chǎn)值碳排放量呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，說明長江經(jīng)濟帶地區(qū)不僅注重經(jīng)濟建設(shè)也越來越注重區(qū)域的生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展。其中，四川和貴州的降幅比較大，降幅分別是64%和77%；重慶的單位產(chǎn)值碳排放量最低，2017 年單位產(chǎn)值碳排放量為0.14 噸/萬元，說明重慶市的土地利用與經(jīng)濟發(fā)展具有良好的協(xié)調(diào)性；在研究時間段內(nèi)，四川的土地利用單位產(chǎn)值碳排放量均為最高，到2017 年單位產(chǎn)值碳排放量達到0.72 噸/萬元，與其他地區(qū)的差距在逐漸縮小。

表2 各省市碳排放及碳排強度

3 區(qū)域碳補償核算

3.1 碳補償模型構(gòu)建

碳補償以凈碳收支量為確定標準。凈碳收支量等于區(qū)域碳匯量與碳源量二者的差值，這個值可以用來確定該地區(qū)是否需要獲得碳補償或者支付碳補償。如果凈碳收支量為正，說明該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)在自我吸收的同時也能幫助周邊區(qū)域吸收碳排放，為該地區(qū)的生態(tài)發(fā)展做出積極貢獻，則該地區(qū)應(yīng)該獲得碳補償；如果凈碳收支量為負，即碳匯量小于碳源量，這意味著該地區(qū)不僅不能自我吸收碳排放還需要其他地區(qū)幫忙吸收碳排放，則該地區(qū)應(yīng)該為碳補償支付方。計算方法如下：

其中：Li表示各地區(qū)的凈碳收支量，Sci為i 地區(qū)的碳吸收量；Eci為i 地區(qū)的碳排放量。當Li＞0 時，則該地區(qū)應(yīng)該獲得碳補償；反之則該地區(qū)應(yīng)該支付碳補償；當Li=0 時，不需要碳補償。

3.2 碳補償價值計算

區(qū)域碳補償價值通常由貨幣量來確定，公式如下：

其中，Mi表示碳補償額度（萬元）；γ 表示單位碳的價格。根據(jù)我國相關(guān)機構(gòu)的碳稅機制研究結(jié)果，取γ等于10 元/噸。r 為碳補償系數(shù)，其表達式為：

其中：r 表示第i 個地區(qū)的碳補償系數(shù)；Ki表示第i個地區(qū)的碳補償能力，等于i 地區(qū)GDP 與長江經(jīng)濟帶地區(qū)GDP 總和之比；a、b 為常數(shù)，這里定為1；e 為自然對數(shù)的底；t 表示長江經(jīng)濟帶的恩格爾系數(shù)。

3.3 碳補償分區(qū)結(jié)果

根據(jù)比較優(yōu)勢理論對2017 長江經(jīng)濟帶11 省市進行碳補償分區(qū)。根據(jù)上文公式，將凈碳收支量與0 的關(guān)系將碳補償分為支付區(qū)、獲補區(qū)、相對平衡區(qū)。從本質(zhì)上來說，碳補償分區(qū)就是幫助確定橫向碳補償?shù)木唧w額度的以及碳補償?shù)氖罩顟B(tài)，緩解各區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展力與生態(tài)承載力之間的矛盾。所以，要全方位的考慮各地區(qū)土地利用碳收支影響的屬性特征，根據(jù)各地區(qū)不同的特點確定區(qū)域發(fā)展模式，因地制宜，這樣才能最大限度、最有效的發(fā)揮出區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護潛力。根據(jù)區(qū)域碳補償模型以及中國統(tǒng)計年鑒中的數(shù)據(jù)進行計算整理得出2017 年長江經(jīng)濟帶碳補償分區(qū)判定數(shù)據(jù)，如表3 所示。長江經(jīng)濟帶11 省市的凈碳收支量均為負數(shù)，即碳匯量小于碳源量，研究區(qū)域總體呈現(xiàn)生態(tài)赤字，都需要支付補償，屬于支付區(qū)。其中江蘇省和浙江省經(jīng)濟發(fā)展水平較高，需要支付的碳補償額比較高，支付價格分別為54145.243 萬元和22352.904萬元。貴州省需要支付的碳補償額最低，為3375.792萬元。

表3 2017年長江經(jīng)濟帶11省市碳補償價值

4 長江經(jīng)濟帶土地低碳利用政策建議

（1）優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)。合理規(guī)劃土地，控制建設(shè)用地的快速增長，適度的退耕還林，增加林地資源，從而增加碳匯量。對于未利用土地，可以通過植樹造林等方式增加森林等植被覆蓋率。

（2）提高能源利用效率。實現(xiàn)碳減排的關(guān)鍵在于降低能源強度，這就依靠于技術(shù)水平提升。鼓勵碳減排和碳吸收技術(shù)的創(chuàng)新，開展清潔能源利用相關(guān)技術(shù)研究。

（3）大力發(fā)展低碳經(jīng)濟。將發(fā)展低碳經(jīng)濟的總目標分解為土地的低碳利用、城市的低碳建設(shè)以及居民低碳生活方式的建立等；圍繞低碳經(jīng)濟發(fā)展的各層面指標，制定具體的落實措施和責任考核機制。

結(jié)語

從土地利用視角開展碳排放研究有助于從基礎(chǔ)層面評估人類活動對環(huán)境的影響程度。本文基于碳排放系數(shù)法，對長江經(jīng)濟帶11 省市六類土地低碳利用效應(yīng)進行測度，并基于比較優(yōu)勢理論量化碳補償關(guān)系，以期為促進長江經(jīng)濟帶土地利用空間格局調(diào)整，實現(xiàn)區(qū)域低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供學術(shù)支撐。