張馨予　石培基

摘要：碳排放的一個(gè)重要因素是區(qū)域土地利用，土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠在一定程度上改變土地利用的碳源/匯格局。本文以甘肅省張掖市為案例區(qū)域探討了低碳目標(biāo)導(dǎo)向下地土地利用結(jié)構(gòu)模式，提出土地利用低碳優(yōu)化方案，并給出了政策建議。

關(guān)鍵詞：土地利用規(guī)劃；低碳；張掖市；優(yōu)化

目前，全世界對(duì)氣候變化的關(guān)注越來(lái)越密切，而中國(guó)的碳排放量已居世界第二，未來(lái)要保持可持續(xù)發(fā)展面臨著向低碳轉(zhuǎn)型的巨大挑戰(zhàn)。[1]區(qū)域土地利用是引起碳排放的重要因素之一[2-3]，土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整能在一定程度上改變土地利用的碳源/匯格局。[4]因此，從土地利用角度開(kāi)展碳排放及其調(diào)控研究，對(duì)于構(gòu)建低碳型土地利用格局、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)低碳發(fā)展具有重要意義。

1.研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

張掖市位于甘肅省西部，總面積39436.53平方公里，占全省總面積的8.67%。近年來(lái)，張掖市城市化水平逐年提高。為了與已有的《張掖市土地利用總體規(guī)劃（2006-2020年）》作對(duì)比，本文研究的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化以2005年為基期，2020年為規(guī)劃目標(biāo)年。

2.研究過(guò)程

2.1線性規(guī)劃模型

本研究根據(jù)張掖市的土地利用現(xiàn)狀以及土地結(jié)構(gòu)調(diào)整后的利用方向選取7種地類的面積作為變量，采用線性規(guī)劃方法，建立土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。以各地類的面積乘以碳積蓄（碳排放）系數(shù)并求和作為模型的目標(biāo)函數(shù)。公式如下：

Max F（Xct）=∑Xi × Cti（1）

Min F（Xce）=∑Xi× Cei（2）

式中，F(xiàn)（Xct）， F（Xce）分別代表總碳蓄積量和總碳排放量這兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)；Cti，Cei分別代表2020年第i 類土地利用方式的碳蓄積系數(shù)和碳排放系數(shù)。

2.2 模糊約束條件

根據(jù)《張掖市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）》的主要約束目標(biāo)和張掖的實(shí)際情況，構(gòu)建各個(gè)變量的約束方程。假設(shè)X1-7分別為耕地，園地，林地，牧草地，建設(shè)用地，水域，其他用地。首先，各類土地面積之和應(yīng)等于張掖市土地總面積，即：∑Xi =3943653hm2 （Xi>0）。根據(jù)《總體規(guī)劃》的約束指標(biāo)，2020年耕地面積應(yīng)不低于252000hm2。由于建設(shè)用地的占用，耕地面積會(huì)有一定程度的減少。以2015年耕地面積為上限，設(shè)定約束條件為：252000hm2

3.計(jì)算結(jié)果及分析

3.1 土地利用總體規(guī)劃方案的碳效應(yīng)評(píng)估結(jié)果分析

本文用不同生態(tài)系統(tǒng)的各碳庫(kù)的平均碳密度乘以相應(yīng)地面積后求得某特定區(qū)域的總碳庫(kù)的碳蓄積量。碳排放量利用碳排放系數(shù)乘以不同土地利用類型面積估算。張掖市2020年規(guī)劃方案的碳排放量為1439.84萬(wàn)噸，比2005年增長(zhǎng)了332.57萬(wàn)噸。根據(jù)表格可知，主要?dú)w因于建設(shè)用地碳排放的大幅增長(zhǎng)。在碳蓄積量上，與2005年規(guī)劃基期年相比，張掖市2020年為37110.64，比2005年增加了246.88萬(wàn)噸?？傮w而言，土地利用總體規(guī)劃方案雖然使區(qū)域的總碳蓄積量有所提升，但是方案帶來(lái)的碳排放量卻遠(yuǎn)大于碳蓄積量的增加值。

3.2基于低碳目標(biāo)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

根據(jù)前文中土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型式（1）和式（2），采用Lingo軟件進(jìn)行求解，可得到2020年基于碳蓄積最大化和碳排放最小化的土地利用優(yōu)化方案。以下簡(jiǎn)稱方案I和方案II。

（1）碳蓄積量估算。方案I 的總碳蓄積量為49527.12萬(wàn)噸，比張掖市2020年規(guī)劃方案的碳蓄積多12416.48萬(wàn)噸，由此可看出，土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的碳蓄積潛力非常大。該方案不僅使得碳蓄積的提升，也保證了建設(shè)用地的適度增長(zhǎng)。（2）碳排放量估算。方案II的碳排放總量比張掖市2020年規(guī)劃方案減少了115.21萬(wàn)噸，起到了較好地碳減排效果。因此，優(yōu)化方案II著力通過(guò)增加耕地、牧草地，林地的面積，同時(shí)控制建設(shè)用地面積的增長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.結(jié)論及討論

（1）本文以張掖市為研究區(qū)域，基于碳蓄積量最大和碳排放量最小化建立了區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)的模糊線性規(guī)劃模型，通過(guò)數(shù)據(jù)分析表明碳蓄積最大化以及碳排放量最小化目標(biāo)優(yōu)解基本吻合，相比原2020年規(guī)劃方案，張掖市碳蓄積量增加12416.48，碳排放量減少115.21，有利于土地資源的合理利用以及可持續(xù)發(fā)展。（2）通過(guò)對(duì)張掖市2005年、2015年、2020年規(guī)劃年的碳蓄積量和碳排放量進(jìn)行估算，結(jié)果表明建設(shè)用地、林地、耕地和牧草地對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)影響較大。而建設(shè)用地關(guān)系最為密切，所以合理開(kāi)發(fā)利用建設(shè)用地非常關(guān)鍵。