基于LMDI分解法的襄陽市土地利用碳排放影響因素分析

李 濤，劉欣月，肖倩棲，唐宇軒，聶 芳

（湖北文理學(xué)院資源環(huán)境與旅游學(xué)院，湖北襄陽 441053）

黨的十八大以來，黨中央一直強調(diào)生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)乎中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計，以前所未有的力度緊抓社會發(fā)展中的生態(tài)文明建設(shè)[1]。2020 年，習(xí)近平總書記指出，中國二氧化碳排放量力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和[2]。積極推進“雙碳”工作，是貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想和綠色發(fā)展理念的更高要求，也是湖北省實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)思想。襄陽市作為湖北省“兩翼驅(qū)動”的重要組成部分，將應(yīng)對氣候變化作為推進高質(zhì)量發(fā)展的必由之路[3]，做出了一系列有益于生態(tài)文明建設(shè)的舉措，并取得了一定成就。但隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，必將消耗更多的自然資源，因此探索低碳發(fā)展的道路顯得尤為重要。

為給襄陽市未來達到碳達峰、碳中和提供決策支持，同時為其他中部地區(qū)城市低碳生活、低碳發(fā)展模式提供經(jīng)驗，本文首先對襄陽市土地利用碳排放進行測算，然后利用LMDI 分解法，從碳排放強度、用地結(jié)構(gòu)、用地強度、收入水平、人口規(guī)模等方面對土地利用碳排放進行了影響因素分析[4]，最后結(jié)合襄陽市經(jīng)濟社會發(fā)展的實際情況，提出科學(xué)合理的規(guī)劃方案。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)域

襄陽市位于湖北省西北部、漢江流域中游，是湖北省域副中心城市和漢江流域核心城市。其貫通南北、承啟東西的地理位置，自古即為交通要塞，有七省通衢的美譽[5]。全市面積1.97 萬km2。截至2020 年，襄陽市常住人口為526.1 萬人。2020 年，襄陽市實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值4 601.97 億元，占湖北省生產(chǎn)總值總量的10.54%[6]。

襄陽市工業(yè)總產(chǎn)值位居湖北省第二，形成了以輕工、紡織、機械、汽車制造為主的綜合性工業(yè)體系。襄陽市是著名的芝麻、夏糧、高香茶的主產(chǎn)區(qū)，有全國商品肉牛生產(chǎn)基地，已被確定為我國大型商品糧生產(chǎn)基地。近年來，襄陽市碳排放量長期處于高速增長階段。加快推動減量化增長，是新時期襄陽市實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必要路徑，土地利用對碳排放的影響因素的探究有利于推進襄陽市經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展[2]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)包括襄陽市2009—2020 年耕地、園地、林地、草地、水域和未利用地面積，襄陽市2009—2020 年萬元地區(qū)GDP 能耗，襄陽市2009—2020 年單位GDP能耗，襄陽市2009—2020年全社會固定資產(chǎn)投資額，襄陽市2009—2020年人均GDP和人口數(shù)據(jù)，其引用數(shù)據(jù)主要來源于湖北省統(tǒng)計局《襄陽統(tǒng)計年鑒》。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用碳排放測算方法

根據(jù)襄陽市各種土地類型的具體劃分，對各種土地利用類型進行碳排放量的研究。

1.3.1.1 直接測算法

對于耕地、園地、林地、草地、水域和未利用地，采用直接測算法。計算公式如下。

式（1）中，E為碳排放量(t)；Ti為第i種土地利用方式的面積(hm2）；fi為第i種土地利用方式的碳排放(吸收)系數(shù)(t·hm-2)[7]；結(jié)合相關(guān)文獻文章確定了土地資源利用類型碳排放量計算系數(shù)[8-10]，具體見表1。

表1 各種土地利用類型的碳排系數(shù) 單位：t·hm-2

1.3.1.2 間接測算法

對于建設(shè)用地，一般采用間接測算法，即用當(dāng)年襄陽市當(dāng)年地區(qū)生產(chǎn)總值與地區(qū)生產(chǎn)總值能耗系數(shù)的乘積，其值用來表示當(dāng)年襄陽市建設(shè)用地的能源消耗總量（標(biāo)準(zhǔn)煤），再乘以標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排系數(shù)，即為建設(shè)用地碳排放量[11]。

1.3.2 LMDI分解法

以LMDI 分解法對土地利用碳排放的影響因素進行分析，主要從單位土地類型面積的碳排放強度（土地碳排放強度因素）、研究區(qū)土地利用的結(jié)構(gòu)（用地結(jié)構(gòu)因素）、單位生產(chǎn)總值的用地強度（用地強度因素）、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值（收入水平因素）和總?cè)丝冢ㄈ丝谝?guī)模因素）5個方面進行研究[4]，計算公式如下：

式（2）中，等式最右邊的5個代號分別表示了研究區(qū)單位土地碳排放強度、土地利用結(jié)構(gòu)、單位生產(chǎn)總值，用地強度、人均收入水平和人口規(guī)模對研究期內(nèi)碳排放變化的作用大小，可以直觀地看出各種影響因素對土地利用碳排放量的貢獻值。

2 結(jié)果與分析

2.1 襄陽市碳排放的時間序列特征分析

從表2 可以看出，2009—2020 年間襄陽市土地碳排放量總體成上升走勢，期間碳排放量共增加了826.96 萬t，為原本土地碳排放量的1.2 倍。其中耕地的年變化率僅為0.62%，變化不大，影響較小；建設(shè)用地的碳排放量遠超其他土地利用類型，年增長率為7.78%，增幅較大，是襄陽市主要的碳源用地。林地、水域、草地和未利用地是襄陽市的碳匯用地。林地的碳吸收量遠超于其他土地類型，占碳匯總量的90%以上，是襄陽市最主要的碳匯源地。

表2 2009—2020年襄陽市各種土地利用類型碳排放量 單位：萬t

總體上看，碳吸收總量較為平穩(wěn)，可用來抵消耕地所產(chǎn)生的碳排放量，但遠低于建設(shè)用地的碳排放量[12]。通過綜合對比各項土地利用類型的碳吸收量和碳排放量可得，建設(shè)用地導(dǎo)致的碳排放量是影響襄陽市土地利用碳排放量的決定性因素。

2.2 襄陽市土地利用碳排放的影響因素結(jié)果分析

根據(jù)LMDI 分解法對襄陽市土地利用碳排放變化進行分解，并根據(jù)分解結(jié)果深入分析碳排放強度、用地結(jié)構(gòu)、用地強度、收入水平、人口規(guī)模5 個影響因素與土地利用碳排放變化之間的影響關(guān)系。所得結(jié)果如表3所示。

表3 2009—2020年襄陽市土地利用碳排放影響因素分解結(jié)果 單位：萬t

從表3 可知，碳排放強度因素、收入水平因素和用地結(jié)構(gòu)因素對襄陽市土地利用碳排放的增長有正向驅(qū)動作用。2009—2020 年，襄陽市生產(chǎn)總值從1 201.01 億元增至4 601.97 億元，年增長率為13.5%。在收入水平增長的影響下，襄陽市土地利用碳排放量累積增加了1 611.96 萬t。占碳排放總量的66.1%，是襄陽市土地利用碳排放的主要正向驅(qū)動因素。碳排放強度因素和用地結(jié)構(gòu)因素僅次于其后，分別增長了676.86 萬t 和150.18 萬t。由此可見，襄陽市經(jīng)濟發(fā)展必然會對勞動力，資源等產(chǎn)生影響；且隨著建設(shè)用地的不斷擴張，人類的化石能源消耗量增大。兩者相互影響，共同促進襄陽市碳排放量的增長。

用地強度因素和人口規(guī)模因素均對襄陽市土地利用碳排放的增長有抑制作用。2009—2020 年襄陽市土地利用碳排放累計實現(xiàn)碳減量1 612.05萬t，用地強度和人口規(guī)模效應(yīng)因素分別占碳排放總量的99.6%和0.4%。用地強度因素是抑制襄陽市碳排放量增長的最主要因素。此因素主要體現(xiàn)在當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展水平提高時，用地強度的增大會使得對自然資源投入量的依賴，為碳排放量減少做出貢獻。人口規(guī)模效應(yīng)對碳排放量的影響主要與建設(shè)用地面積，用地強度和人類活動有關(guān)。結(jié)合襄陽市2009—2020 年人口增長情況來看，襄陽市人口規(guī)模增長幅度不大，對碳排放量影響較??；且降低個人消費所導(dǎo)致的碳排放量，對減緩碳排放量增長可以起到積極作用。

從表4 中可以看出，2009—2020 年襄陽市收入水平、用地結(jié)構(gòu)、碳排放強度的貢獻率分別為194.93%、18.16%、81.85%，進一步說明了收入水平是促進襄陽市碳排放量的最主要因素。在負向影響因素中，用地強度效應(yīng)累積貢獻率達-194.20%，單位土地利用效率的下降成為控制襄陽市土地利用碳排放增長的最主要因素。人口規(guī)模漲幅不大，對碳排放貢獻率較小。

表4 2009—2020年襄陽市土地利用碳排放影響因素分解結(jié)果比例 單位：%

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

2009—2019 年襄陽市耕地的凈碳排放量呈現(xiàn)逐年減少趨勢，建設(shè)用地的凈碳排放量卻在逐年增加，其余各種土地利用類型的凈碳排放量呈現(xiàn)上下波動的趨勢?？傮w而言，土地凈碳排放總量呈現(xiàn)增長態(tài)勢。2019—2020 年由于新冠疫情的影響，襄陽市建設(shè)用地的凈碳排放量與2019年相比有所減少，各類型的土地利用用地凈碳排放總量與2019年相比也有所減少。以下為具體結(jié)論。

1）耕地、園地和建設(shè)用地的土地凈碳排放作用表現(xiàn)為碳源。3 種土地利用類型碳排放量呈現(xiàn)波動趨勢，耕地的碳源作用減弱，園地和建設(shè)用地整體的碳源作用增強。其中建設(shè)用地為主要的碳源，其碳排放量為其他土地利用類型碳排放量的幾十到幾百倍。對此，控制或限制建設(shè)用地碳排放量可以達到最大限度的控制襄陽市區(qū)域內(nèi)土地凈碳排放量的作用。

2）林地、草地、水域和未利用地的土地凈碳排放作用表現(xiàn)為碳匯。林地的碳匯作用表現(xiàn)不太穩(wěn)定，但在2019年驟增并呈上升趨勢；草地的碳匯作用呈現(xiàn)逐年減弱趨勢；水域和未利用地的碳匯作用呈波動趨勢但整體變化量表現(xiàn)為減弱。

3）通過LMDI 分解法，將襄陽市土地利用碳排放量的十二年間逐年累積變化完全分解為5 個因素，分別是單位土地碳排放強度、土地利用結(jié)構(gòu)、用地強度、人均收入水平和人口規(guī)模的影響效應(yīng)。研究結(jié)果顯示，單位土地碳排放強度，土地利用結(jié)構(gòu)，收入水平是正向的促進碳排放增長的3個影響因素，用地強度和人口規(guī)模是反向的促進碳排放增長的2個影響因素。

單位生產(chǎn)總值的用地面積即用地強度因素是最強大的碳減排動力，用地強度越高土地利用碳排放增長度越緩慢。2009—2020 年襄陽市土地利用結(jié)構(gòu)由其他類型土地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的趨勢較為明顯。單位土地碳排放強度因素對碳排放的影響效應(yīng)呈現(xiàn)正負波動，局部上雖然起到了減緩碳排放增長的作用，但整體呈現(xiàn)促進碳排放量的態(tài)勢。

本文研究發(fā)現(xiàn)，襄陽市在減緩?fù)恋乩锰寂欧趴偭吭鲩L的進程中，需要提高單位用地的土地產(chǎn)出，同時還要優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)模式，秉承生態(tài)與發(fā)展共生的理念，努力建設(shè)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型的低碳發(fā)展模式。

3.2 建議

3.2.1 保護碳匯型土地，優(yōu)化土地結(jié)構(gòu)

碳匯型土地主要包括林地，草地，水域和未利用地。草地，水域和未利用地的碳匯能力由于面積的縮小，正在逐年減弱；林地的碳匯能力不斷的提升。因此在發(fā)展過程中，要優(yōu)化對林地，草地，水域和未利用地的土地利用，保持土地的碳匯能力。

3.2.2 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減緩能耗

降低建設(shè)用地的能源消耗，減緩建設(shè)用地碳排放量的增長是控制土地碳排放量的重要環(huán)節(jié)。在城市發(fā)展中，建設(shè)用地一般用作第二、三產(chǎn)業(yè)的用地。對此要適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，對對環(huán)境造成極大破壞或破壞的產(chǎn)業(yè)責(zé)令修改生產(chǎn)模式或者產(chǎn)業(yè)調(diào)整，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理發(fā)展，并使其對于環(huán)境生態(tài)的影響降至最低。

3.2.3 提高單位土地面積的利用強度

在影響土地利用碳排放的因素中，單位土地面積的用地強度抑制土地碳排放量的作用最為顯著。在土地利用的層次上，開發(fā)土地時要估算單位土地面積的用地強度，確保對于碳排放量增長的抑制作用可以達到最大值[13]。

3.2.4 減緩城鎮(zhèn)化進程，探尋低碳發(fā)展模式

由于鄉(xiāng)村振興的影響下，城鎮(zhèn)化的步伐越來越快。使眾多的土地類型轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，建設(shè)用地所占比例越大，能源消耗量也越顯著，對于土地利用碳排放量的增長也有著明顯的促進作用。因此，在進行鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化時，要以保護生態(tài)環(huán)境為準(zhǔn)繩，實現(xiàn)低碳化的發(fā)展轉(zhuǎn)化。

3.2.5 設(shè)置獎懲模式，控制碳排總量

分區(qū)治理，全域協(xié)調(diào)。在襄陽市的各個區(qū)域設(shè)置碳排放的監(jiān)測站，對該區(qū)域一年的碳排放量進行測算統(tǒng)計，由襄陽市的生態(tài)局根據(jù)該區(qū)域的人口和發(fā)展制定標(biāo)準(zhǔn)，確定某一區(qū)域的一年具體碳排放總量。在年末總結(jié)時，對于碳排放總量未超標(biāo)的區(qū)域進行表揚，并獎勵一定的資金，而碳排放總量超標(biāo)的區(qū)域按照超出規(guī)定排放總量的比率進行通報批評，并責(zé)令找出碳排放總量超標(biāo)的具體原因，在下一年進行責(zé)令整改，并提交一定罰金，該罰金將用于著重治理碳排放超標(biāo)的具體領(lǐng)域。

3.2.6 以點成圈，以圈劃面，帶動區(qū)域，協(xié)同發(fā)展

在全市范圍內(nèi)，選擇適宜城鎮(zhèn)或村莊建立低碳經(jīng)濟模式體制，并以該處作為試點，探索出適合該地發(fā)展的綠色生態(tài)道路，建設(shè)一處國家級的低碳生活模式中心，并以此中心為據(jù)點，向周圍輻射發(fā)散影響力，在全市范圍內(nèi)形成綠色生態(tài)圈，最終，以綠色生態(tài)圈覆蓋襄陽市所有范圍完成綠色高速發(fā)展，達到碳達峰，實現(xiàn)碳中和。

3.3 討論

在對襄陽市各年間的土地類型進行劃分整合時，未采用新舊土地劃分標(biāo)準(zhǔn)，而是根據(jù)襄陽市的實際土地利用類型分布，劃分了耕地、園地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地7 種類型的土地結(jié)構(gòu)。在測算土地利用類型碳排放量時，選用土地面積和碳排系數(shù)的乘積，以及能源消耗量來量化土地的碳排放量，未能考慮到每年土地利用的實際情況，例如土地地力退化、水土流失、土地利用與土地覆被變化等造成的每年碳排放量的差異。在測算建設(shè)用地的碳排放總量時，因未能查詢到每年具體的能源利用總量，而用襄陽市每年的GDP 間接測算出能源消耗總量，進而測算建設(shè)用地的碳排放總量，與真實的建設(shè)用地碳排放量略有差異。