劉海波　張裕廣

摘要：

城市建設(shè)用地擴展是區(qū)域土地利用變化的一部分，是全球變化研究的重要組成部分。但近年來，城市建設(shè)用地的無節(jié)制擴展致使土地資源使用與保護之間矛盾重重。

關(guān)鍵詞：城市建設(shè)用地；擴展；碳排放；研究

人類活動是導(dǎo)致碳排放增加、氣候變暖的重要因素，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是化石燃料燃燒、水泥生產(chǎn)等能源和工業(yè)過程產(chǎn)生的碳排放；二是土地利用變化產(chǎn)生的碳排放。為此，深入了解城市土地利用與碳排放的關(guān)系對于緩解碳排放量和氣候變暖有著十分重要的意義。

一、城市建設(shè)用地擴展

工業(yè)化和城市化作為城市的顯著特征，是任何一個國家或地區(qū)在建設(shè)現(xiàn)代化過程中必須經(jīng)歷的過程，而城市建設(shè)用地的快速擴展始終貫穿于整個建設(shè)過程。近年來，隨著我國現(xiàn)代化進程的不斷加快，城市發(fā)展的盲目性、規(guī)劃的無序性、擴張侵占自然林地和湖泊水域造成的生態(tài)問題等日漸突出。目前，對于城市建設(shè)用地擴展的相關(guān)研究主要集中在其驅(qū)動力上，通常利用時間序列數(shù)據(jù)或面板數(shù)據(jù)找出各個影響因素的驅(qū)動方向和驅(qū)動力度。

（一）城市建設(shè)用地擴展的變量選取

為了確保數(shù)據(jù)的可連續(xù)性和獲得性，在選取城市建設(shè)用地擴展的模型變量時，應(yīng)從以下四個方面入手：第一，CONL建設(shè)用地面積。該變量為被解釋變量，一般情況下把城市建成區(qū)面積作為衡量建設(shè)用地面積的指標(biāo)，主要包括城市行政區(qū)內(nèi)實際已開發(fā)建設(shè)、市政公用設(shè)施和公共設(shè)施基本具備的區(qū)域；第二，土地利用效率。它是由土地利用量和利用方式來決定的；第三，經(jīng)濟發(fā)展：PE（元），人均GDP在諸多衡量經(jīng)濟發(fā)展的指標(biāo)中是最能夠反映社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高的指標(biāo)；四是人口規(guī)模：POP（萬人），它是衡量人口規(guī)模的重要指標(biāo)，在一定程度上反映了城市建設(shè)用地的承載能力。

（二）城市建設(shè)用地擴展模型

城市建設(shè)用地的擴展模型有分形模型、動力學(xué)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和元胞自動機模型等，每個模型在研究上都存在一定的優(yōu)勢。隨著網(wǎng)絡(luò)化和信息化的社會發(fā)展趨勢，人們通常將多智能體（MAS）與元胞自動機（CA）模型、GIS相結(jié)合的方式用于城市建設(shè)用地擴展模擬研究中，也就是把土地利用的空間、時間變化相結(jié)合，對有效地預(yù)測土地利用變化趨勢、調(diào)整、優(yōu)化土地利用、合理而高效地利用有限土地資源具有重要意義。

二、城市建設(shè)用地擴展的碳排放

（一）草地、林地、濕地等土地利用類型轉(zhuǎn)換碳排放

國內(nèi)外研究者對林地、草地、濕地等土地類型進行了多方面實驗，發(fā)現(xiàn)該類土地類型的轉(zhuǎn)變通常引起區(qū)域碳儲量的減少。通過估算中國6大行政區(qū)林地、耕地和草地之間的對應(yīng)轉(zhuǎn)換面積，土壤有機碳密度的變化率不難發(fā)現(xiàn)，深度為30m和100m的土壤有機碳蓄積量都發(fā)生了損失。

（二）建設(shè)用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放

由于城市化進程的加快、人口的迅速增長和各類建設(shè)用地面積的快速增長，導(dǎo)致了土地利用變化動態(tài)的逐漸提高。同時，耕地由大面積的森林和草原轉(zhuǎn)變得到，而耕地又被破壞改建為城市建設(shè)用地，整個過程導(dǎo)致了大量碳素從植物殘體中釋放出來，從而使土壤失去了農(nóng)植被的保護，另外，水土流失的加劇、耕作的不當(dāng)、沙漠化的嚴(yán)重等都促使土壤有機碳進行了大量釋放。

（三）土地利用管理碳排放

土地利用管理涉及的內(nèi)容很廣，主要包括治理休耕、恢復(fù)水土流失、鹽堿化等退化土地、改良土壤、秸稈還田等，這些管理措施都可以有效地提高土壤的有機碳含量。但部分區(qū)域的土地管理會加劇土地的利用，導(dǎo)致濕地、荒草地面積大量減少，碳排放量也會隨之升高。除此之外，土地利用結(jié)構(gòu)與布局同樣會影響土地利用系統(tǒng)之間的生態(tài)環(huán)境，從而導(dǎo)致碳排放增加或減少，如用地結(jié)構(gòu)的不合理將使生物棲息地破碎，會破壞生物多樣性，進而使土地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)退化，降低了碳匯能力。

三、 城市建設(shè)用地擴展及其碳排放研究的問題與措施

（一）存在問題

截至目前，人們在城市建設(shè)用地擴展及其碳排放研究方面取得了顯著成效，但在實際研究過程中仍然存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是早期的建設(shè)用地規(guī)模預(yù)測模型具有空間信息表達不夠完整、時間信息不足、缺乏隨機性、城市擴展過程的模擬簡單等不足，元胞自動機模型雖然能通過自下而上的思路表達城市空間的自組織性，但其具有不可移動性，對人為活動對建設(shè)用地變化影響考慮不足；二是大多數(shù)基于元胞自動機的土地利用模型在進行土地利用變化模擬與預(yù)測時，針對各種土地利用類型的相互轉(zhuǎn)變均考慮相同的影響要素，如草地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的影響因素被認為是相同的，這顯然與事實不符；三是建設(shè)用地是重要的碳源，需要將土地利用變化的自然過程和社會經(jīng)濟發(fā)展過程統(tǒng)籌起來全面考慮其碳排放效應(yīng)。但目前國內(nèi)對于建設(shè)用地碳排放的研究主要集中在能源消費的碳排放核算方面，較少同時考慮土地利用變化產(chǎn)生的碳排放研究。

（二）優(yōu)化措施

建設(shè)用地包含居民地、工礦用地、交通用地等，不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對建設(shè)用地碳強度產(chǎn)生的影響具有較大的差異。其中，第二產(chǎn)業(yè)用地，如工業(yè)用地是能源消耗的主體，第三產(chǎn)業(yè)用地相對來說耗能較少，因此，地方政府在進行節(jié)能減排規(guī)劃時多采用調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、以第三產(chǎn)業(yè)替代第二產(chǎn)業(yè)的方法。產(chǎn)業(yè)碳強度是建設(shè)用地碳強度的主要影響因素，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時根據(jù)區(qū)域特點要采用不同的策略，如在實施“退二進三”策略時，首要考慮地區(qū)的重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移過程中承擔(dān)角色。要降低建設(shè)用地的碳強度，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移區(qū)就必須側(cè)重降低產(chǎn)業(yè)碳強度，特別是第二產(chǎn)業(yè)碳強度，產(chǎn)業(yè)承接區(qū)應(yīng)側(cè)重提高產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻，淘汰落后的高污染、高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)，這樣能在一定程度上提高產(chǎn)業(yè)的清潔生產(chǎn)水平。

四、結(jié)語

綜上所述，在城市建設(shè)步伐不斷加快的大環(huán)境中，只有不斷優(yōu)化建設(shè)用地的利用結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，才能有效降低城市建設(shè)用地擴展過程中產(chǎn)生碳排放量。

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【作者單位：河南鄭州】