武汉市土地利用结构与能源消费碳排放的关联测度分析

曾好　董利民

摘要：本文基于武汉市1998～2011年的土地变更数据及能源消耗数据，运用灰色关联度模型及Pearson相关分析法分别测度土地结构与能源消费碳排放总量、能源消费碳排放强度、人均能源消费碳排放量的关联度及相关系数。结果表明，土地利用结构与能源消费碳排放总量、能源消费碳排放强度和人均能源碳排放量三者关联度最高的分别是交通用地（0.884）、耕地（0.735） 和园地（0.894），对应的Pearson相关系数分别为0.923、0.777 和0.915。关联度及相关系数都处于很高的水平，因此，合理组织土地利用对武汉市实现节能减排具有重要意义。

关键词：碳排放；土地利用结构；关联度；Pearson相关分析

中图分类号：F301.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）07-0097-06

AbstractBased on the data of land change and energy consumption in Wuhan City during 1998～2011， the correlation degree and coefficients of land use structure with total carbon emission quantity， carbon emission intensity and per capita carbon emission of energy consumption were analyzed respectively with grey relational degree model and Pearson correlation analysis. The results showed that traffic land （0.884）， farmland （0.735） and garden plot （0.894） had the highest correlation degree with carbon emission quantity， carbon emission intensity and per capita carbon emission of energy consumption respectively with the Pearson correlation coefficients as 0.923， 0.777 and 0.915 respectively. In conclusion， relational utilization of land had important significance to realizing energy conservation and emission reduction in Wuhan City.

Key wordsCarbon emission； Land use structure； Correlation degree； Pearson correlation analysis

近几十年来，全球变暖的问题已经成为国际性的公共议题，多国政府积极致力于碳减排这一热点问题的研究。最早的低碳问题研究可以追溯至1992年的《联合国气候变化框架公约》以及1997年的《京都议定书》，随后“低碳经济”这一概念由英国在2003年的能源白皮书《我们的能源未来：创造低碳经济》中正式提出。政府间气候变化专门委员会（IPCC）在评估报告中指出，自1850年以来，全球有1/3的温室气体是由土地利用变化导致的；更有研究表明，土地利用/覆被变化成了仅次于化石燃料燃烧的第二大引起温室气体增加的因素。土地对碳排放的影响分为直接影响和间接影响，直接影响是指土地利用结构变化或者经营管理变化所引起的碳排放的变化，间接影响是指土地承载的全部人类活动所引起的碳排放。因此，通过对土地利用结构变化的分析以及对土地资源配置的优化，可以在一定程度上控制能源消耗碳排放，从而走上一条低污染、低排放、低能耗和高效能、高效率、高效益的土地可持续利用之路，最终通向经济效益、生态效益、社会效益协调统一的 “环境友好型”和“资源节约型”社会[1]。

目前国内外许多学者都对碳减排问题进行了研究，但主要偏向于低碳与经济增长及城市发展关系的研究，如Foxon[2]在国家经济发展转变为可持续发展的低碳模式基础上提出了“共同进化框架”。在土地利用碳排放方面，赵荣钦[3]和赵先超[4]等进行了土地碳排放效应的分析以及基于低碳背景下土地结构的优化研究；黎孔清[5]和张中秋[6]等建立了基于低碳条件下的土地集约利用评价指标体系并进行了土地集约利用评价；蓝家程等[7]采用碳排放模型、碳足迹模型等对碳排放量和碳足迹进行核算并进行了分析；张常新[8]和瞿理铜[9]等着重于土地利用模式策略的探讨及优化；董祚继[10]和张姗姗[11]等从土地利用规划角度提出如何发展低碳经济，实现碳减排与土地利用规划的一体化；游和远等[12]分析了土地利用结构和能源碳消耗的关系。但以往研究多采用单低碳指标即碳排放总量进行分析。本文在前人研究的基础上，以中部最大城市——武汉为例，采用多低碳指标分析及灰色关联分析等方法，对武汉市的土地利用结构与能源消费碳排放总量、能源消费碳排放强度（即单位GDP碳排放量）和人均能源消费碳排放量的关系分别进行测度，解释区域内一定时间范围内两者的关联差异，并从多角度分析其变化特征。依据分析结果对土地利用方式提出建议，为低碳条件下武汉市的经济社会可持续发展及生态文明建设提供参考。

1研究区域概况及分析方法

1.1区域概况

武汉市位于长江中下游地区，地处东经113°41′～115°05′，北纬29°58′～31°22′，是湖北省的政治、文化、经济中心，中国中部最大城市及国家区域中心城市，是中部六省唯一的副省级城市。武汉历来是中国内陆最大的水陆空交通枢纽，同时也是中国重要的教育科研重地。2012年，武汉市实现GDP总值8 003.82亿元，按可比价格计算，比上年增长11.4%。其中，第一产业增加值301.21亿元，增长4.5%；第二产业增加值3 869.56亿元，增长13.2%；第三产业增加值3 833.05亿元，增长10.0%。在新一轮的城市总体规划中，武汉市将着重于在生态建设和可持续发展方面做出创新，并在未来的城市空间土地布局中更注重低碳环保的因素。

1.2数据获取来源

研究采用的能源消耗数据来自1999～2012版《武汉市统计年鉴》，由于能源的消费主要来自工业部门，所以选取武汉市规模以上工业能源消费量的数据作为能源消耗指标。根据数据的可得性和武汉市能源消费的实际情况，选取了具有代表性的煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油、液化石油气、炼厂干气、焦炉煤气十种能源进行碳排放量的计算。1998～2011年土地利用变更数据采用《武汉市国土规划年鉴》中的数据并整理武汉市土地信息中心、武汉国土资源网的数据而得。

1.3能源消费碳排放量的核算

IPCC 2006年提供了计算国家温室气体排放清单指南，但由于各个国家、地区的能源统计口径不同，所以在具体估算每个省市的碳排放总量时，需要在IPCC提供的碳排放核算公式基础上做一些适当修正[13]。

3结论与建议

本研究结果表明，武汉市1998～2011年的能源消费碳排放量与人均能源消费碳排放量随着近年来经济的迅速发展及工业化和城市化进程的加快都表现出了迅猛的增势，能源消费碳排放强度由于生产总值增加速度大于碳排放量增加速度而逐渐减少。本文利用关联度模型测度土地结构分别与能源消费碳排放总量、能源消费碳排放强度、人均能源消费碳排放量的关联度，得到关联度排序首位的分别是交通用地、耕地、园地。说明土地利用结构与碳排放有着密切的联系，其中，居民点及工矿用地等建设用地承载了大部分的基础设施及房地产建设，这一过程中必然伴随着高能耗、高碳排放，进而增大了建设用地的利用对碳排放的贡献率；园地和林地发挥着最重要的碳汇功能，大量吸收碳排放并伴随着氧气的制造，虽然面积有所增加，但也抵不过建设用地的迅速扩展，难以对快速增加的碳排放量起到抑制作用；耕地及未利用地都在一定程度上具有碳汇能力，然而近年来却逐渐流向建设用地，抑制了其碳汇能力的发挥。

武汉市正处于城市迅速发展时期，同时也是转变经济发展方式、实现“两型社会”的跨越式发展时期，因此调整土地利用结构布局，优化土地资源配置，使土地利用过程中的能源效率提高，实现低碳经济发展模式就至关重要。针对以上问题，可以尝试从以下几方面着手构建低碳排放的土地利用体系：

（1）调整土地利用结构。严格控制建设用地规模，严禁无节制地以牺牲林地、园地、草地为代价扩张建设用地，建立高效、智能的城市交通系统。同时坚守耕地红线，加强植树造林力度，增加公共绿地面积及森林覆盖率以提高城市的生态功能，增加碳汇。合理开发未利用地、充分利用空闲地，鼓励人工湿地建设[14]。武汉市是一个水资源极其丰富的城市，具有诸多河流、湖泊，要加大对水域环境的保护，严禁填湖造田等。

（2）转变土地利用方式。对农用地加大技术投入，通过减少农药的使用、循环利用农业废弃物、提高复种指数、节约农业投入等提高农用地的利用效率，减少其能源消耗，大力发展低碳农业、循环农业。通过对建设用地的合理布局、挖掘建设用地内部潜力达到建设用地的集约化利用；在建设用地的利用过程中，大力发展节能减排技术，开发新型能源代替传统能源，打造以低碳清洁环保为特色的工业园区，对占地少、能耗低、效益高的高新技术产业等给予政策上的优惠及资金上的扶持。

（3）合理征收碳税。对能源消耗大、碳排放量高、污染严重的企业征收碳税，用于治理环境污染、进行生态补偿[15]。制定合理的碳税是保证低碳经济发展的长效机制，通过经济杠杆的调节，影响土地布局的合理优化，从而实现土地的低碳化利用。

参考文献：

[1]蒲春玲，余慧容.新疆低碳与环境友好型土地利用模式探讨[J].干旱区资源与环境，2011，25（6）：36-42.

[2]Foxon T J. A coevolutionary framework for analysing a transition to a sustainable low carbon economy [J]. Ecological Economics， 2011，70（12）：2258-2267.

[3]赵荣钦，刘英，郝仕龙，等.低碳土地利用模式研究[J].水土保持研究，2010，17（5）：190-194.

[4]赵先超，朱翔，周跃云.湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空格局分析[J].环境科学学报，2013，33（3）：941-949.

[5]黎孔清，陈银蓉.低碳理念下的南京市土地集约利用评价[J].中国土地科学，2013，27（1）：61-66.

[6]张中秋，胡宝清.低碳背景下的区域土地集约利用评价研究——以广西为例[J].广西师范学院学报：自然科学版，2012，29（3）：72-79，112.

[7]蓝家程，傅瓦利，袁波，等.重庆市不同土地利用碳排放及足迹分析[J].水土保持学报，2012，26（1）：146-150.

[8]张常新，罗雅丽.基于低碳生态理念的城市土地利用模式优化途径[J].生产力研究，2012（7）：135-136.

[9]瞿理铜.低碳经济视角下土地利用调控的思路探讨[J].中国国土资源经济，2012（11）：29-30.

[10]董祚继.低碳概念下的国土规划[J].城市发展研究，2010，17（7）：1-5.

[11]张姗姗，王群，贾春浩.浅析低碳型土地利用规划[J].广东土地科学，2011，10（5）：22-26.

[12]游和远，吴次芳，沈萍.土地利用结构与能源消耗碳排放的关联测度及其特征解释[J].中国土地科学，2011，24（11）：4-9.

[13]赵冠伟，陈健飞，崔海山.1992-2007年广州市能源消费碳排放研究[J].资源与产业，2010，12（6）：179-184.

[14]余雪振，梅昀.武汉市不同土地利用结构碳排放效益[J].湖北农业科学，2013，52（12）：2751-2756.

[15]黎孔清.低碳经济导向的区域土地利用评价与结构优化研究[D].武汉：华中农业大学，2013.

1.2数据获取来源

研究采用的能源消耗数据来自1999～2012版《武汉市统计年鉴》，由于能源的消费主要来自工业部门，所以选取武汉市规模以上工业能源消费量的数据作为能源消耗指标。根据数据的可得性和武汉市能源消费的实际情况，选取了具有代表性的煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油、液化石油气、炼厂干气、焦炉煤气十种能源进行碳排放量的计算。1998～2011年土地利用变更数据采用《武汉市国土规划年鉴》中的数据并整理武汉市土地信息中心、武汉国土资源网的数据而得。

1.3能源消费碳排放量的核算

IPCC 2006年提供了计算国家温室气体排放清单指南，但由于各个国家、地区的能源统计口径不同，所以在具体估算每个省市的碳排放总量时，需要在IPCC提供的碳排放核算公式基础上做一些适当修正[13]。

3结论与建议

本研究结果表明，武汉市1998～2011年的能源消费碳排放量与人均能源消费碳排放量随着近年来经济的迅速发展及工业化和城市化进程的加快都表现出了迅猛的增势，能源消费碳排放强度由于生产总值增加速度大于碳排放量增加速度而逐渐减少。本文利用关联度模型测度土地结构分别与能源消费碳排放总量、能源消费碳排放强度、人均能源消费碳排放量的关联度，得到关联度排序首位的分别是交通用地、耕地、园地。说明土地利用结构与碳排放有着密切的联系，其中，居民点及工矿用地等建设用地承载了大部分的基础设施及房地产建设，这一过程中必然伴随着高能耗、高碳排放，进而增大了建设用地的利用对碳排放的贡献率；园地和林地发挥着最重要的碳汇功能，大量吸收碳排放并伴随着氧气的制造，虽然面积有所增加，但也抵不过建设用地的迅速扩展，难以对快速增加的碳排放量起到抑制作用；耕地及未利用地都在一定程度上具有碳汇能力，然而近年来却逐渐流向建设用地，抑制了其碳汇能力的发挥。

武汉市正处于城市迅速发展时期，同时也是转变经济发展方式、实现“两型社会”的跨越式发展时期，因此调整土地利用结构布局，优化土地资源配置，使土地利用过程中的能源效率提高，实现低碳经济发展模式就至关重要。针对以上问题，可以尝试从以下几方面着手构建低碳排放的土地利用体系：

（1）调整土地利用结构。严格控制建设用地规模，严禁无节制地以牺牲林地、园地、草地为代价扩张建设用地，建立高效、智能的城市交通系统。同时坚守耕地红线，加强植树造林力度，增加公共绿地面积及森林覆盖率以提高城市的生态功能，增加碳汇。合理开发未利用地、充分利用空闲地，鼓励人工湿地建设[14]。武汉市是一个水资源极其丰富的城市，具有诸多河流、湖泊，要加大对水域环境的保护，严禁填湖造田等。

（2）转变土地利用方式。对农用地加大技术投入，通过减少农药的使用、循环利用农业废弃物、提高复种指数、节约农业投入等提高农用地的利用效率，减少其能源消耗，大力发展低碳农业、循环农业。通过对建设用地的合理布局、挖掘建设用地内部潜力达到建设用地的集约化利用；在建设用地的利用过程中，大力发展节能减排技术，开发新型能源代替传统能源，打造以低碳清洁环保为特色的工业园区，对占地少、能耗低、效益高的高新技术产业等给予政策上的优惠及资金上的扶持。

（3）合理征收碳税。对能源消耗大、碳排放量高、污染严重的企业征收碳税，用于治理环境污染、进行生态补偿[15]。制定合理的碳税是保证低碳经济发展的长效机制，通过经济杠杆的调节，影响土地布局的合理优化，从而实现土地的低碳化利用。

参考文献：

[1]蒲春玲，余慧容.新疆低碳与环境友好型土地利用模式探讨[J].干旱区资源与环境，2011，25（6）：36-42.

[2]Foxon T J. A coevolutionary framework for analysing a transition to a sustainable low carbon economy [J]. Ecological Economics， 2011，70（12）：2258-2267.

[3]赵荣钦，刘英，郝仕龙，等.低碳土地利用模式研究[J].水土保持研究，2010，17（5）：190-194.

[4]赵先超，朱翔，周跃云.湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空格局分析[J].环境科学学报，2013，33（3）：941-949.

[5]黎孔清，陈银蓉.低碳理念下的南京市土地集约利用评价[J].中国土地科学，2013，27（1）：61-66.

[6]张中秋，胡宝清.低碳背景下的区域土地集约利用评价研究——以广西为例[J].广西师范学院学报：自然科学版，2012，29（3）：72-79，112.

[7]蓝家程，傅瓦利，袁波，等.重庆市不同土地利用碳排放及足迹分析[J].水土保持学报，2012，26（1）：146-150.

[8]张常新，罗雅丽.基于低碳生态理念的城市土地利用模式优化途径[J].生产力研究，2012（7）：135-136.

[9]瞿理铜.低碳经济视角下土地利用调控的思路探讨[J].中国国土资源经济，2012（11）：29-30.

[10]董祚继.低碳概念下的国土规划[J].城市发展研究，2010，17（7）：1-5.

[11]张姗姗，王群，贾春浩.浅析低碳型土地利用规划[J].广东土地科学，2011，10（5）：22-26.

[12]游和远，吴次芳，沈萍.土地利用结构与能源消耗碳排放的关联测度及其特征解释[J].中国土地科学，2011，24（11）：4-9.

[13]赵冠伟，陈健飞，崔海山.1992-2007年广州市能源消费碳排放研究[J].资源与产业，2010，12（6）：179-184.

[14]余雪振，梅昀.武汉市不同土地利用结构碳排放效益[J].湖北农业科学，2013，52（12）：2751-2756.

[15]黎孔清.低碳经济导向的区域土地利用评价与结构优化研究[D].武汉：华中农业大学，2013.

1.2数据获取来源

研究采用的能源消耗数据来自1999～2012版《武汉市统计年鉴》，由于能源的消费主要来自工业部门，所以选取武汉市规模以上工业能源消费量的数据作为能源消耗指标。根据数据的可得性和武汉市能源消费的实际情况，选取了具有代表性的煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油、液化石油气、炼厂干气、焦炉煤气十种能源进行碳排放量的计算。1998～2011年土地利用变更数据采用《武汉市国土规划年鉴》中的数据并整理武汉市土地信息中心、武汉国土资源网的数据而得。

1.3能源消费碳排放量的核算

IPCC 2006年提供了计算国家温室气体排放清单指南，但由于各个国家、地区的能源统计口径不同，所以在具体估算每个省市的碳排放总量时，需要在IPCC提供的碳排放核算公式基础上做一些适当修正[13]。

3结论与建议

本研究结果表明，武汉市1998～2011年的能源消费碳排放量与人均能源消费碳排放量随着近年来经济的迅速发展及工业化和城市化进程的加快都表现出了迅猛的增势，能源消费碳排放强度由于生产总值增加速度大于碳排放量增加速度而逐渐减少。本文利用关联度模型测度土地结构分别与能源消费碳排放总量、能源消费碳排放强度、人均能源消费碳排放量的关联度，得到关联度排序首位的分别是交通用地、耕地、园地。说明土地利用结构与碳排放有着密切的联系，其中，居民点及工矿用地等建设用地承载了大部分的基础设施及房地产建设，这一过程中必然伴随着高能耗、高碳排放，进而增大了建设用地的利用对碳排放的贡献率；园地和林地发挥着最重要的碳汇功能，大量吸收碳排放并伴随着氧气的制造，虽然面积有所增加，但也抵不过建设用地的迅速扩展，难以对快速增加的碳排放量起到抑制作用；耕地及未利用地都在一定程度上具有碳汇能力，然而近年来却逐渐流向建设用地，抑制了其碳汇能力的发挥。

武汉市正处于城市迅速发展时期，同时也是转变经济发展方式、实现“两型社会”的跨越式发展时期，因此调整土地利用结构布局，优化土地资源配置，使土地利用过程中的能源效率提高，实现低碳经济发展模式就至关重要。针对以上问题，可以尝试从以下几方面着手构建低碳排放的土地利用体系：

（1）调整土地利用结构。严格控制建设用地规模，严禁无节制地以牺牲林地、园地、草地为代价扩张建设用地，建立高效、智能的城市交通系统。同时坚守耕地红线，加强植树造林力度，增加公共绿地面积及森林覆盖率以提高城市的生态功能，增加碳汇。合理开发未利用地、充分利用空闲地，鼓励人工湿地建设[14]。武汉市是一个水资源极其丰富的城市，具有诸多河流、湖泊，要加大对水域环境的保护，严禁填湖造田等。

（2）转变土地利用方式。对农用地加大技术投入，通过减少农药的使用、循环利用农业废弃物、提高复种指数、节约农业投入等提高农用地的利用效率，减少其能源消耗，大力发展低碳农业、循环农业。通过对建设用地的合理布局、挖掘建设用地内部潜力达到建设用地的集约化利用；在建设用地的利用过程中，大力发展节能减排技术，开发新型能源代替传统能源，打造以低碳清洁环保为特色的工业园区，对占地少、能耗低、效益高的高新技术产业等给予政策上的优惠及资金上的扶持。

（3）合理征收碳税。对能源消耗大、碳排放量高、污染严重的企业征收碳税，用于治理环境污染、进行生态补偿[15]。制定合理的碳税是保证低碳经济发展的长效机制，通过经济杠杆的调节，影响土地布局的合理优化，从而实现土地的低碳化利用。

参考文献：

[1]蒲春玲，余慧容.新疆低碳与环境友好型土地利用模式探讨[J].干旱区资源与环境，2011，25（6）：36-42.

[2]Foxon T J. A coevolutionary framework for analysing a transition to a sustainable low carbon economy [J]. Ecological Economics， 2011，70（12）：2258-2267.

[3]赵荣钦，刘英，郝仕龙，等.低碳土地利用模式研究[J].水土保持研究，2010，17（5）：190-194.

[4]赵先超，朱翔，周跃云.湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空格局分析[J].环境科学学报，2013，33（3）：941-949.

[5]黎孔清，陈银蓉.低碳理念下的南京市土地集约利用评价[J].中国土地科学，2013，27（1）：61-66.

[6]张中秋，胡宝清.低碳背景下的区域土地集约利用评价研究——以广西为例[J].广西师范学院学报：自然科学版，2012，29（3）：72-79，112.

[7]蓝家程，傅瓦利，袁波，等.重庆市不同土地利用碳排放及足迹分析[J].水土保持学报，2012，26（1）：146-150.

[8]张常新，罗雅丽.基于低碳生态理念的城市土地利用模式优化途径[J].生产力研究，2012（7）：135-136.

[9]瞿理铜.低碳经济视角下土地利用调控的思路探讨[J].中国国土资源经济，2012（11）：29-30.

[10]董祚继.低碳概念下的国土规划[J].城市发展研究，2010，17（7）：1-5.

[11]张姗姗，王群，贾春浩.浅析低碳型土地利用规划[J].广东土地科学，2011，10（5）：22-26.

[12]游和远，吴次芳，沈萍.土地利用结构与能源消耗碳排放的关联测度及其特征解释[J].中国土地科学，2011，24（11）：4-9.

[13]赵冠伟，陈健飞，崔海山.1992-2007年广州市能源消费碳排放研究[J].资源与产业，2010，12（6）：179-184.

[14]余雪振，梅昀.武汉市不同土地利用结构碳排放效益[J].湖北农业科学，2013，52（12）：2751-2756.

[15]黎孔清.低碳经济导向的区域土地利用评价与结构优化研究[D].武汉：华中农业大学，2013.