郯城县土地利用变化碳排放分析

韩学山 徐明 刘敬兵 王永亮

[摘要]采用郯城县2011～2015年的土地利用变更调查数据、能源统计数据以及相关经济数据，通过构建碳排放模型，测算郯城县土地利用的碳排放量在近5年的变化情况，并对变化进行分析。结果表明，在土地利用变化的影响下，郯城县碳排放量从2011年的957403.27t增长到2015年的1124822.30t，增长幅度为17.49%。建设用地作为主要碳源，它的碳排放量占碳源排放量的97%左右。林地是郯城县最大的碳汇，随着林地面积的减少碳汇效应持续减小。林地、水域、草地、未利用地这4种土地利用类型的碳排放量（或碳吸收量）较小，占比不大，产生影响相对较小。针对郯城县低碳发展提出了相关建议，期望能对郯城县经济可持续发展提供参考。

[关键词]碳排放；土地利用；碳足迹；郯城县

[中图分类号]F301.2 [文献标识码]A

1 引言

人类活动会改变土地利用方式，在很大程度上对碳循环产生影响，人类活动和自然条件的差异会对人的能源消费的格局产生影响。不同的土地利用方式对碳排放影响模型的研究，解译人类活动对碳排放影响，从土地利用规划、城市规划等方面引导低碳发展。刘英、苏雅丽、李颖、赵荣钦等就土地利用碳排放效应以不同省市为例进行了研究。站在这些研究的基础上，本文以山东省郯城县为研究对象，从不同土地利用方式入手，建立土地利用碳排放模型，计算不同土地利用方式下的碳排放值，期望能对郯城县土地利用结构调整、土地承載力研究等提供参考。

2 研究区域与方法

2.1 研究区域概况

郯城县地处山东省最南端，东临江苏东海，西邻江苏邳州，南与江苏新沂交界，北与罗庄接壤，东北毗邻临沭，西北毗邻兰陵，系沂蒙山区冲积平原。全县现辖13个乡镇（街道），616个行政村，人口97.789万人，其中农业人口占总人口的58.60%，人口自然增长率为8.37‰。全县土地总面积119511.93hm2。其中，农用地面积94618.80hm2、建设用地面积18984.05hm2、其他土地面积5909.08hm2。2015年全县地区生产总值256.52亿元，较2014年增长11%。三次产业比例为10.8：46.5：42.7。

2.2 基础数据

社会经济数据来源于2011～2015年《郯城县统计年鉴》，土地利用数据来源于2011～2015年土地利用变更调查。

2.3 碳排放理论模型

土地利用方式可以直接对碳排放产生影响，也可以间接对碳排放产生影响，直接碳排放是指土地利用方式、类型变化或保持产生的碳排放，间接碳排放是人类活动对象所承载的碳排放，包括耕地承载、建设用地承载等。

本文研究是用不同土地利用类型的碳排放/碳吸收系数以此来计算碳排放量。土地利用类型有耕地、林地、草地、水域、未利用地、建设用地。其中建设用地、耕地在碳排放中主要是产生碳源效应，林地、草地、水域和未利用地在碳排放中主要是碳汇效应。碳排放测算公式：

式中：E为碳排放总量（t）；j为土地利用方式类型，包括林地、草地、耕地、水域、未利用地；ej为碳排放量（t）；Mj为土地面积；Nj为系数，碳排放系数为正，碳吸收系数为负。

建设用地碳排放量利用第二产业和第三产业的产值以及单位GDP能耗来计算，其计算公式为：

式中：E为建设用地碳排放量（t）；GDP为第二产业和第三产业的产值（万元）；H为单位GDP能耗（t标准煤/万元）；K为煤炭消费的碳排放系数，值为0.7476。

2.4 土地利用类型碳排放系数的确定

本研究着重测算由人类活动所引起的主要土地利用类型的碳排放量和碳吸收量，以此求得不同土地利用类型碳的净排放量。排放为正值，吸收为负值。采用碳排放系数法对不同土地利用类型的碳排放量估算。

各土地利用类型碳排放系数的确定根据有关方面的研究来确定。

（1）耕地、林地和草地碳排放系数的确定。郯城县为银杏之乡，板栗大县，根据郯城县农业调查资料和土地利用变更调查显示，郯城县园地主要为银杏和板栗，本文在碳汇量的计算过程当中，将园地归入林地。

耕地、林地、草地的碳排放系数采用中国可持续发展能源暨碳排放情景分析综合报告的成果，分别为0.422、-0.644、 -0.02tC/hm2。

（2）水域碳排放系数。根据前人研究成果对我国湿地的研究表明，湿地是CO2的汇。赖力对中国2005年土地利用类型碳排放核算参数的研究表明，中国水域的平均碳汇系数为-0.257tC/hm2。

（3）未利用地碳排放系数。本研究中未利用地类型主要为荒草地、裸地和滩涂，这几种地类难以利用，未利用地的碳排放和碳吸收相对较弱。根据有关研究，未利用地一般作为具有微弱碳吸收能力的碳源，其碳排放系数为-0.005tC/hm2。

3 结果与分析

3.1 郯城县土地利用类型的变化状况

根据郯城县国土资源局提供的2011～2015年土地变更调查数据，并对数据进行分析整理得到不同年份的土地利用面积数据（见图1）。研究期间内各地类面积变化不大，尤其是耕地基本维持在71500hm2的水平；建设用地的面积持续增长但增幅不大，从2011年的22829.51hm2增长到2015年的23362.94hm2，整个地区的建设发展水平较为平稳。林地、草地、水域、其他土地面积持续减少，较少幅度相对稳定。

3.2 碳排放计算

根据研究期间各地类统计数据，利用碳排放理论模型，计算得出不同土地利用类型碳排放量及总碳排放量情况（见表2、图2）。结果表明，研究期间水域和耕地碳排放量变化最小，分别减少了0.77%，1.00%；其次为草地、林地和其他土地，碳排放量分别减少了2.25%、2.39%和3.78%；建设用地碳排放量变化最大，增加了17.84%。郯城县总碳排放量增长了17.39%，虽然经济发展速度并没有减缓，但整个区域的碳排放量并没有显著增加，且能控制在一个相对稳定的水平。

郯城县的碳源主要包括耕地和建设用地，建设用地碳排放量占据绝对主导地位，占总碳源排放的97%左右。郯城县建设用地的碳排放与总的碳排放具有相同的变化趋势，更加说明了建设用地作为主要碳源在区域减排中的重要地位。2011～2015年建设用地的年碳排放量基本维持在100万t。

郯城县的碳汇主要为林地。2011～2015年郯城县林地面积持续较少，因此林地的碳汇效应有所减少，但减少幅度并不是很大。2011年林地的碳汇为7519.27t，到2015年减少到了7349.38t，5年减少了2.39%。

根据计算结果可以看出，建设用地的碳排放量在碳排放的总量中占比较高，这说明了碳源排放中以建设用地为主。其他土地利用类型（例如：林地、草地、水域以及未利用地）的碳汇作用相对较小，碳源远大于碳汇，未来区域减排的重点是降低碳源，增加碳汇。这造成郯城县总碳排放量较高，郯城低碳经济发展压力较大。

4 结论

（1）十二五期间郯城县经济社会快速发展，这期间碳排放量持续增加。从2011年的957403.27t增长到2015年的1124822.30t，增长幅度为17.49%。根据区域碳排放量的增长变化趋势，未来几年郯城县的年碳排放量在有关政策的良性引导下将维持在110万t左右的水平。

（2）建设用地碳排放量占碳源排放量的97%，是主要的碳源。建设用地碳的排放量从2011年的937374.67t增长到2015年的1104623.05t，增长幅度为17.84%。未来郯城县的碳源还将以建设用地为主。

（3）林地是郯城县最大的碳匯，随着林地面积的减少碳汇效应持续减小。2011年林地的碳汇为7519.27t，到2015年减少到了7349.38t，5年减少了2.39%。

（4）林地、水域、草地、未利用地这4种土地利用类型的碳排放量较小，占比较小，对整个郯城县总碳排放量影响甚微。

5 对策与建议

（1）最近十几年，国内学者进行碳排放研究的越来越多，研究重点主要是建立不同土地利用类型的碳排放模型并进行碳排放测算，研究范围相对都比较大，主要是针对省市一级层面的研究，而对县级或者地区一级的碳排放系数研究相对较少。本文仅以2011～2015年的郯城县为例建立碳排放模型，定量分析了不同土地利用类型的碳排放情况。

（2）碳循环是一个空间系统过程，不好利用行政范围来界定循环的范围，行政范围之外的碳循环对本研究行政区域内的影响情况在本文研究中未考虑，这方面还需要做进一步的研究。

（3）以低碳发展为目标，引导地区土地利用，合理配置各类土地利用，构建可持续发展经济结构。尝试建立碳排放交易等经济调节机制，鼓励降低碳排放。

[参考文献]

[1] 刘英，赵荣钦，焦士兴.河南省土地利用碳源/汇及其变化分析[J].水土保持研究，2010，17（5）：154-157.

[2] 苏雅丽，张艳芳.陕西省土地利用变化的碳排放效益研究[J].水土保持学报，2011，25（1）：152-156.

[3] 李颖，黄贤金，甄峰.江苏省区域不同土地利用方式的碳排放效应分析[J].农业工程学报，2008，24（s2）：102-107.

[4] 赵荣钦，黄贤金.基于能源消费的江苏省土地利用碳排放与碳足迹[J].地理研究，2010，29（9）：1639-1649.

[5] 石洪昕，穆兴民，等.四川省广元市不同土地利用类型的碳排放效应研究[J].水土保持通报，2012，32（3）：101-106.

[6] 国家发展和改革委员会能源研究所.中国可持续发展能源暨碳排放情景分析综合报告[EB/OL].http：//web.Tenet.org.cn/upfile/77222.pdf，2010-04-20.

[7] 赖力.中国土地利用的碳排放效应研究[D].南京：南京大学，2010.