低碳经济导向的区域土地利用评价与结构优化研究

【摘要】：20世纪80年代以来,全球变暖问题逐渐受到人们的普遍关注,实施碳减排、发展低碳经济以应对气候变化成为各国共识。近年来,陆地生态系统碳循环在国内外学术界进行了广泛和深入的研究,并取得了丰富的成果。根据相关研究报道,土地利用仅次于化石燃料燃烧成为大气中二氧化碳增加的重要原因。土地利用不仅是区域生态系统碳排放和碳吸纳的直接原因,而且作为空间载体间接影响区域人为源碳排放水平。但以往研究多从土地覆被变化和土地利用来测算碳排放效应,缺乏基于现行土地利用分类体系统筹自然源和人为源碳排放的整合研究；虽然低碳经济为土地可持续利用提供了新的发展思路,但是从低碳经济角度去综合评价和分析区域土地利用水平的相关研究很少；而且以低碳经济为导向优化区域土地利用结构,从而实现区域土地低碳和高效利用的研究更有待于探索。 因此,本文根据国内外土地利用碳排放的相关研究,整合估算了区域不同土地利用类型自然源和人为源碳排放,分析了1996-2010年武汉市土地利用碳排放和碳汇量,及其排放强度和区域差异,并分析其与经济发展的脱钩弹性,从土地利用效率、土地利用结构、经济增长和人口规模对其进行影响因素分解研究。在此基础上,尝试性构建了低碳经济导向的区域土地利用评价指标体系,采用Fuzzy-ANP方法对武汉市历年土地利用低碳水平进行了综合评价,并对评价结果进行贡献率、协调度、障碍度、有效性和驱动力分析。进而整合土地碳排放、土地经济效益和生态效益目标函数,设置高、中、低三种碳排放情景,采用多目标线性规划法提出了武汉市土地利用结构优化方案。最后分析了土地利用碳减排和效益提升潜力,并提出了相应的土地利用策略和政策建议。研究的主要内容如下： (1)基于低碳经济与土地利用关系、土地利用碳减排现实需求提出了研究议题,并对国内外相关研究动态进行了综述。从土地利用碳减排相关概念、土地碳减排核算、土地利用评价相关研究、土地利用结构优化、土地利用碳减排对策等方面进行了系统归纳,并对国内外研究进展进行了评述,指出目前按照低碳经济要求所进行的区域土地利用研究和实践亟需系统理论的指导。 (2)按照现行理论和实践的需求,界定了低碳经济、土地利用碳排放、土地利用评价和土地利用结构优化的内涵,并梳理了可持续发展理论、生态经济学理论、系统科学理论和择优分配理论,为本文的研究奠定理论基础。并据此提出了低碳经济导向的区域土地利用系统分析,包括土地利用领域引入低碳经济理念的必要性、低碳经济对土地利用的导向作用、低碳经济导向的土地利用内涵和系统特点。 (3)按照不同土地利用类型综合测算了武汉市土地利用碳排放和碳汇量,进而得出武汉市土地利用净碳排放量。整体来看,武汉市土地利用碳排放呈逐年增加态势,从1996年的1906.45万吨增加到2010年的3269.86万吨,年均增长率为3.93%。地均碳排放强度和人均碳排放强度逐年增加,单位GDP碳排放强度逐年下降,而且武汉城市圈各城市土地利用碳排放时空差异较为明显。从土地利用碳排放与经济发展的脱钩弹性分析来看,主要以弱脱钩和强脱钩为主,但也出现了扩张连接和扩张负脱钩情况,目前来说武汉市土地利用碳排放的增速低于经济发展的增长速度。根据LMDI模型对武汉市土地利用碳排放的影响因素分解发现,1997-2010年与基期年相比,土地利用结构因素和土地利用效率因素一定程度上抑制了武汉市土地利用的碳排放,累计贡献率分别为1.50%和16.68%的碳减排,而经济发展因素和人口规模因素对土地利用碳排放具有较强的推动作用,累计贡献率分别为73.29%和21.53%的碳增量。 (4)根据低碳经济发展对土地利用的要求,遵循综合性、指导性、区域性、科学性和可行性原则,构建了土地投入水平、土地利用程度、土地产出效益、土地低碳水平和土地可持续性5个准则层,24个指标因子层的区域土地利用评价指标体系,采用Fuzzy-ANP方法构建评价模型进行测算。得出武汉市土地利用综合水平总体呈上升态势,但是发展水平仍然不高,具有较大改进潜力。从影响武汉市土地利用水平的内部指标贡献率和障碍因素来分析,土地投入水平、土地利用强度和土地产出效益贡献较大,而土地低碳水平和土地可持续性障碍度较大,另外从因子障碍度来看,目前地均碳排放、人均耕地和地均环保投资对城市土地利用水平障碍度较大。通过对武汉市历年土地投入产出的经济有效性分析,发现多数年份土地利用投入产出经济有效,但个别年份出现了建设用地和从业人员冗余与财政收入不足的情况。将影响区域土地利用水平的因素,按照经济发展、人口增加和社会进步进行组合测算驱动力,发现经济发展是城市土地利用水平提高的最关键因素,而社会进步是城市土地利用水平的重要控制因素。 (5)通过对武汉市2010年土地利用规划的碳排放总量估算,发现与2010年现状土地利用相比具有一定碳减排效果,但减排效果不够明显。因而以低碳经济为目标,整合区域土地利用碳排放、土地利用经济效益和土地利用生态效益目标函数,按照规划要求、经济发展、粮食安全和生态保护要求建立约束条件,并设置高、中、低三种土地利用碳排放情景,运用LINGO软件进行模型求解,根据方案对比和分析,选择中碳排放型规划方案为满意解。按照满意解调整土地利用结构,碳排放总量将比原规划目标减少118.45万吨,经济效益减少341.31亿元,生态效益增加2.86亿元,基本满足2020年武汉市经济发展、粮食保护和生态安全的需求。 (6)按照武汉市土地利用类型分类,分耕地、林地、园地、其它农用地、建设用地、未利用地等,分析其利用潜力、碳减排效应、经济效益、生态效益和利用对策。其中土地利用结构优化的潜力最大,而建设用地规模控制、植树造林和其它利用和管理方式的碳减排也应引起重视。从土地碳减排、碳增汇和效益提升分别提出子土地低碳利用对策。土地利用碳减排包括农用地和建设用地碳减排、结构优化和碳排放征税；土地利用碳增汇包括林地和湿地碳增汇、转变用地方式和碳增汇补偿；土地利用效益提升可以从集约节约用地、完善土地利用市场、推进土地整治和加强生态保护入手。 (7)结论和讨论,对全文进行了归纳和总结,并指出了现有研究的不足和对未来相关研究的展望。

【关键词】：低碳经济 碳排放 土地评价 结构优化 潜力
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：F301.2
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