關(guān) 偉, 董芳池, 許淑婷

(1.遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116029; 2.遼寧師范大學(xué) 海洋可持續(xù)發(fā)展研究院,遼寧 大連 116029)

人類對土地的利用和改造是造成全球大氣中含碳量增加的重要原因,其所產(chǎn)生的碳排放量僅次于化石燃料的燃燒[1].根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所的低碳情景設(shè)定,土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的碳減排潛力約為常規(guī)低碳政策的1/3[2],土地利用調(diào)控措施的實施對中國履行碳減排承諾,順利完成“雙碳”目標具有非常重要的意義.黨的二十大報告提出,立足我國能源資源稟賦,有計劃分步驟實施碳達峰行動,深入推進能源革命,加強煤炭清潔高效利用,加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系[3].作為國家政策落實的關(guān)鍵支撐,省級政府低碳轉(zhuǎn)型的決心與力度決定了中國實現(xiàn)“雙碳”目標的實際成效.“十四五”是推進遼寧省全面振興的關(guān)鍵時期,新形勢對遼寧省經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型升級提出了新要求.遼寧省“十四五”規(guī)劃提出將“碳達峰、碳中和”納入經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)整體布局[4],生態(tài)系統(tǒng)本底脆弱,國土空間粗放低效,城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境約束普遍等土地利用問題成為制約遼寧省綠色低碳發(fā)展的重要因素[5].厘清遼寧省土地利用碳排放現(xiàn)階段的發(fā)展特點和未來發(fā)展的支撐條件,對遼寧省實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型具有重要的現(xiàn)實意義.

自國際科學(xué)聯(lián)盟和國際社會科學(xué)聯(lián)盟共同發(fā)起的“土地利用/土地覆被變化”核心研究項目啟動以來,關(guān)于土地利用碳排放的相關(guān)研究成為熱點[6].作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的自然載體,不同土地覆被類型的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、群落組成和生物量不同,其吸收和固定碳的速率存在明顯差異[7],土地利用/覆被變化通過改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進而影響土壤有機碳的輸入和釋放[8-9].具體來看,土地利用/覆被經(jīng)轉(zhuǎn)換和漸變兩種方式對區(qū)域碳排放量的增加起促進或抑制作用:前者指兩種土地類型之間的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能的變化,如耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地;后者則指某種土地利用類型內(nèi)部的變化過程,如森林砍伐等[10].除此之外,經(jīng)濟活動、城市建設(shè)、能源消耗等人類活動以土地為載體進行長期或周期性經(jīng)營,通過改變社會經(jīng)濟活動的方式和強度來改變土地利用碳排放的過程和格局[11-12].由于不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件和社會經(jīng)濟狀況存在差異,土地利用對碳排放的影響程度也不同.相關(guān)研究基于不同空間尺度,探究了不同區(qū)域土地利用碳排放的時空演變規(guī)律和空間分異特征,并從不同角度提出了土地利用優(yōu)化的對策建議[13-16].

回顧現(xiàn)有文獻,關(guān)于土地利用碳排放的研究成果頗豐,但仍待完善.現(xiàn)有研究成果多受限于地理臨近關(guān)系的度量,基于“屬性數(shù)據(jù)”探討區(qū)域間土地利用碳排放現(xiàn)狀,難以從整體上揭示區(qū)域空間關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)特點.從地理學(xué)視角來看,不同區(qū)域之間資源、經(jīng)濟等方面的差異決定了空間網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的組成與發(fā)展存在非均衡性[17],在碳排放相關(guān)要素的流動中,城市之間的經(jīng)濟往來將引導(dǎo)資源要素以人流、交通流、動力流等為載體向碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的核心區(qū)集聚,并通過政府調(diào)控、生態(tài)補償?shù)仁侄问官Y源要素擴散至鄰近乃至邊緣地區(qū),由此形成一個具有不同層次、功能各異的碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),其實質(zhì)是對區(qū)域經(jīng)濟和社會活動中各種資源要素流動與轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的碳排放進行空間分布與組合的框架.社會網(wǎng)絡(luò)分析方法從關(guān)系角度研究空間網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的相互聯(lián)系[18],是探究關(guān)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的有效方法.此外,拓展土地利用碳排放分析成果的應(yīng)用場景,從碳平衡分區(qū)視角評價遼寧省各城市能源消費碳排放的公平性,有助于遼寧省制定差異化的碳減排政策.基于此,本文以2005-2020年4期遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對遼寧省土地利用碳排放的時空格局演變進行分析,并采用修正的引力模型構(gòu)建空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),運用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法明確遼寧省土地利用碳排放整體和個體網(wǎng)絡(luò)特征,探討不同城市在網(wǎng)絡(luò)中所承擔(dān)的責(zé)任,并結(jié)合凝聚子群劃分結(jié)果,對遼寧省進行碳平衡分區(qū),以期為遼寧省制定精準化和高質(zhì)量協(xié)同減排政策提供參考.

1 數(shù)據(jù)來源和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

遼寧省2005-2020年共4期土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)的土地利用矢量數(shù)據(jù)集,將土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類并進行分區(qū)統(tǒng)計,得到遼寧省各地級市土地面積數(shù)據(jù).碳排放數(shù)據(jù)來源于中國城市溫室氣體工作組(http://www.cityghg.com/toCauses?id=4),社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于《遼寧統(tǒng)計年鑒》及遼寧省各地級市的統(tǒng)計年鑒,GDP以2005年為基期進行平減.

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用碳排放測算

土地利用碳排放主要來自碳源的排放與碳匯的吸收,碳源是建設(shè)用地和耕地的碳排放量之和,由于耕地作物依靠光合作用在較短的時間里釋放CO2到大氣中,作為碳匯效果不明顯[19],故而將耕地看作碳源,碳匯是林地、草地、水域及未利用地的碳吸收量之和[20-21].建設(shè)用地的碳排放量主要通過土地利用過程中的能源消耗進行間接估算,由于遼寧省各地級市的能源數(shù)據(jù)不完整,故采用間接計算方法,參考現(xiàn)有研究成果[22],以各市能源消費總量占全省消費總量的比例為基礎(chǔ)估算各地級市的建設(shè)用地碳排放量.

遼寧省i市土地利用碳排放量Ci的計算公式為

Ci=DL+CA.

(1)

其中,DL為遼寧省i市碳源用地的碳排放量,CA為遼寧省i市碳匯用地的碳吸收量.

i市碳源用地的碳排放量DL計算公式為

DL=Cm+Cn,

(2)

Cn=S×V.

其中,Cm為i市建設(shè)用地碳排放量,Cb為全省建設(shè)用地碳排放量,Ca為i市能源消費總量,Cn為i市耕地碳排放量.根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)[23],將耕地的碳排放系數(shù)確定為0.4595 kg·m-2a-1.S為i市耕地面積,V為i市耕地碳排放系數(shù).

i市碳匯用地的碳吸收量CA的計算公式為

CA=∑Sh×Vh.

(3)

其中,Sh代表第h種地類的面積,Vh代表第h種地類的碳吸收系數(shù).其中,h=1,2,3,4,分別表示林地、草地、水域及未利用地.根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)[19,24-27],分別將林地、草地、水域及未利用地的碳吸收系數(shù)確定為-0.6125、-0.02、-0.025、-0.0005 kg·m-2a-1.

1.2.2 土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是各個城市土地利用碳排放在地理空間上以人流、交通流、動力流等為載體而逐漸形成的具有不同層次、功能各異的碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),是各種資源要素流動與轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的碳排放在空間上重新分配與組合的框架,進而構(gòu)成了社會網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ).社會網(wǎng)絡(luò)分析(Social network analysis,SNA)反映了網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點間、節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)間以及不同網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)系,可以用來探尋遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的整體動態(tài)特征以及網(wǎng)絡(luò)中各城市之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系.

(1)引力模型

為了建立遼寧省土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)關(guān)系,采用引力模型測算各城市間的碳排放關(guān)聯(lián)程度.參考現(xiàn)有研究成果[28],采用修正的引力模型來確定遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)關(guān)系,公式如下:

(4)

其中,i和j表示各城市,Rij表示城市i和j之間土地利用碳排放的聯(lián)系強度,kij是引力系數(shù),表示城市i對城市j的土地利用碳排放聯(lián)系的貢獻率.G、P、C分別表示各城市的GDP、年末人口數(shù)和土地利用碳排放量,dij表示兩個城市之間的空間距離.據(jù)此,得到土地利用碳排放的關(guān)聯(lián)強度矩陣,將每行的平均值取為臨界值.若Rij大于該行均值,則取為1,表示兩個城市間存在顯著的關(guān)聯(lián)關(guān)系;小于均值,則取為0,表示存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系不顯著,進而取得遼寧省土地利用碳排放的二值關(guān)系矩陣.

(2)整體網(wǎng)絡(luò)指標

網(wǎng)絡(luò)密度(I):用于表征遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的緊密程度,其值越大,表示各區(qū)域的聯(lián)系程度越緊密.

(5)

其中,B表示節(jié)點對間最短連線數(shù),N表示為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù).

網(wǎng)絡(luò)效率(E):用于測度碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各城市間產(chǎn)生聯(lián)系的平均距離,其值越大,各節(jié)點間的聯(lián)系就越松散,網(wǎng)絡(luò)越不穩(wěn)定.

(6)

其中,M為網(wǎng)絡(luò)中多余連線的數(shù)量,maxM為整體網(wǎng)絡(luò)中最大可能多余連線的數(shù)量.

網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度(H):用于反映遼寧省土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性和脆弱性,若數(shù)值為1,則表示兩個城市間至少存在1條關(guān)系.

(7)

其中,O表示網(wǎng)絡(luò)中不可達的點對數(shù).

(3)個體網(wǎng)絡(luò)指標

個體網(wǎng)絡(luò)特征包括度數(shù)中心度、接近中心度和中間中心度,反映了遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中某城市所處的地位.

度數(shù)中心度(F):度數(shù)中心度反映了節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的位置,其值越大,節(jié)點越臨近中心位置.

(8)

其中,l表示與該城市直接相關(guān)聯(lián)的城市數(shù)目.

(9)

其中,dij表示節(jié)點i與j之間的空間距離.

中間中心度(Ki):中間中心度反映了一節(jié)點充當(dāng)橋梁的次數(shù),其值越大,代表該節(jié)點充當(dāng)中介的次數(shù)越多.

(10)

其中,fjc(i)為第3個區(qū)域i控制j和c關(guān)聯(lián)的能力.

(4)塊模型

塊模型反映了遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中某些聯(lián)系緊密的城市結(jié)合成的次級團體,直觀地表現(xiàn)出各模塊之間碳流動與碳轉(zhuǎn)移[29].本文利用UCINET中的CONCOR工具,并參照谷國鋒等[30]的研究方法,將其劃分為4個模塊,探究遼寧省14個地級市土地利用碳排放的角色分組情況.

1.2.3 碳平衡分區(qū)

由于不同區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展情況和生態(tài)環(huán)境條件不同,其經(jīng)濟規(guī)模、碳排放總量和土地利用程度等方面存在差異.本文結(jié)合2020年遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中塊模型劃分結(jié)果,選取碳排放總量、碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)、碳生態(tài)承載系數(shù)和國土開發(fā)程度等反映遼寧省不同區(qū)域的綜合性特征.其中,碳排放總量用來反映區(qū)域碳排放規(guī)模,借鑒盧俊宇等[31]的研究選取碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)、碳生態(tài)承載系數(shù)反映區(qū)域的經(jīng)濟效率和碳生態(tài)容量,選取國土開發(fā)程度(建設(shè)用地與國土面積的比值)反映區(qū)域的空間結(jié)構(gòu).

(11)

其中,Gi、G分別指i城市和遼寧省的GDP,CAi、CA分別指i城市和遼寧省碳吸收量,EL、E分別指各城市和遼寧省的碳排放量.

2 結(jié)果與分析

2.1 遼寧省土地利用碳排放空間演變分析

2005-2020年,遼寧省土地利用類型以耕地和林地為主,約占遼寧省總面積的83%.研究期間內(nèi),耕地轉(zhuǎn)出面積為14478.155 km2,其中,50%轉(zhuǎn)化為林地,32%轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地.從其他土地利用類型轉(zhuǎn)為耕地的面積為9224.093 km2,主要來源于林地,耕地面積轉(zhuǎn)出面積大于轉(zhuǎn)入面積,凈增加量為-5254.062 km2.林地面積凈增加量為5610.285 km2,主要分布在撫順、丹東和本溪等遼寧省東部地區(qū),轉(zhuǎn)入面積主要來自耕地和草地.在此期間,遼寧省依托三北防護林工程、全國防沙治沙綜合示范區(qū)工程等開展林地保護建設(shè),使得森林資源穩(wěn)步增長.建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入面積大于轉(zhuǎn)出面積,主要來源于耕地,說明隨著東北振興戰(zhàn)略等規(guī)劃的實施,城市化的飛速發(fā)展使得建設(shè)用地的擴張侵占了耕地面積,而建設(shè)用地中有1793.011 km2的面積通過廢棄工礦和農(nóng)村拆舊區(qū)復(fù)墾等方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦?見表1).

表1 2005-2020年遼寧省土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Table 1 Land use transfer matrix in Liaoning province from 2005 to 2020 km2

因不同年份的土地利用碳排放量區(qū)間不同,無法保證在同個中位值斷裂,可能會出現(xiàn)某一年的較高值為另一年的中值而影響最終結(jié)果,因此,本文選取土地利用碳排放量均值的50%、100%、150%為中斷值進行分析,將遼寧省土地利用碳排放量劃分為4級:低值(<50%)、次低值(50%～100%)、次高值(100%～150%)和高值(>150%),得到遼寧省土地利用碳排放空間分布表(表2).遼寧省高值區(qū)大致可分為4種類型:第一類為遼寧省兩大經(jīng)濟引擎沈陽和大連,經(jīng)濟發(fā)展水平高,人口較多,土地利用類型以耕地、建設(shè)用地和林地為主,碳匯吸收量遠小于碳源排放量;第二類為鞍山、盤錦、本溪和撫順等資源型城市,經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)主要為重工業(yè),除盤錦市外,其余城市土地利用類型雖均以林地為主,但碳匯吸收量并不足以抵消碳源排放量,僅可作為減少碳排放的補充措施;第三類為港口城市錦州和營口,這類城市依托區(qū)位優(yōu)勢,重點發(fā)展現(xiàn)代物流業(yè),是遼寧省重要的出?？诤途C合物流樞紐,工業(yè)類型有冶金、石化等高耗能產(chǎn)業(yè)及生物醫(yī)藥、紡織等輕工業(yè),土地利用類型以耕地和林地為主;第四類為第一產(chǎn)業(yè)比重較大的糧食主產(chǎn)區(qū)鐵嶺市,其煤炭資源豐富,市內(nèi)的清河發(fā)電廠和鐵嶺發(fā)電廠是東北電網(wǎng)的骨干和樞紐電廠,土地利用類型以耕地和林地為主.丹東市為遼寧省土地利用碳排放低值城市,其工業(yè)類型以農(nóng)副產(chǎn)品加工和紡織業(yè)等輕工業(yè)為主,轄區(qū)內(nèi)林地面積占全省林地面積的14.3%,碳匯吸收量居全省第一位.

表2 遼寧省土地利用碳排放空間等級分布Table 2 The level of spatial distribution of carbon emissions from land use in Liaoning

2.2 遼寧省土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)關(guān)系分析

2.2.1 整體網(wǎng)絡(luò)特征

根據(jù)式(4)構(gòu)建遼寧省土地利用碳排放引力矩陣,借助UCINET軟件得到遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)指標.①網(wǎng)絡(luò)密度分析.14個城市之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)最大為63個,與整個網(wǎng)絡(luò)最大可能關(guān)系數(shù)182(14×13)個的差距偏大,由此網(wǎng)絡(luò)密度均值為0.330,說明遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)的緊密度較低,空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)尚未達到最佳狀態(tài).②網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度分析.在研究期間內(nèi),網(wǎng)絡(luò)空間關(guān)聯(lián)度均為0.868,表明遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有顯著的通達性,各城市間存在直接或間接的聯(lián)系.③網(wǎng)絡(luò)效率分析.網(wǎng)絡(luò)效率總體變化不大,由2005年的0.667下降至2020年的0.628,期間伴隨著微弱上升,說明遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性相對較差,城市之間的碳排放空間溢出路徑存在疊加現(xiàn)象.遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)趨于緊密,各城市之間的要素流動使空間網(wǎng)絡(luò)逐漸向穩(wěn)定化、復(fù)雜化發(fā)展,這將為遼寧省實現(xiàn)錯位協(xié)同低碳轉(zhuǎn)型提供基礎(chǔ).

2.2.2 個體網(wǎng)絡(luò)特征

對遼寧省土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中14個地級市的中心性特征進行分析,初步揭示遼寧省土地利用碳排放個體網(wǎng)絡(luò)特征的基本分布規(guī)律(表3).

表3 2005-2020年土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中心度Table 3 Spatial correlation network centrality of carbon emissions from land use

(1)度數(shù)中心度分析.總體來看,遼寧省土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中核心-邊緣城市分布變化不大,中心節(jié)點城市存在動態(tài)更替現(xiàn)象.具體分析發(fā)現(xiàn),城市度數(shù)中心度高的原因存在不同:沈陽市和大連市作為遼寧省經(jīng)濟發(fā)展的雙引擎,輻射帶動作用強、范圍廣,城市發(fā)展能級和綜合競爭力均居全省前列,在整個空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中起主導(dǎo)作用;鞍山市和盤錦市作為資源型城市,因資源與產(chǎn)品供給與其他城市關(guān)聯(lián)緊密;遼陽市毗鄰沈陽市和鞍山市,地理位置優(yōu)越,受核心城市影響大,因而獲得一定的網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)能力;朝陽市承接京津冀產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,碳轉(zhuǎn)出與碳轉(zhuǎn)入均較為活躍.可見,產(chǎn)業(yè)集聚、人口集中、資源開發(fā)、區(qū)位優(yōu)勢等是促成節(jié)點城市在網(wǎng)絡(luò)中居于中心位置的原因.

(2)接近中心度分析.由表3可知,遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接近中心度始終高于均值的城市有沈陽、鞍山和盤錦等3個城市,說明這些城市在碳排放關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中與其他城市產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的可能性更大,城市間的經(jīng)濟往來、人口流動等強化了這些城市的中心性.接近中心度低的城市有葫蘆島、阜新和鐵嶺等,這些城市限于經(jīng)濟水平、地理位置等因素與其他城市交流少,在空間網(wǎng)絡(luò)中處于邊緣位置,難以對其他城市的碳排放量產(chǎn)生影響.

(3)中間中心度分析.中間中心度始終為高值的城市有沈陽、鞍山和盤錦等,說明這些城市在遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中扮演“中間人”的角色.具體分析發(fā)現(xiàn),這些城市的個體網(wǎng)絡(luò)指標均處于較高水平,說明此類城市在經(jīng)濟、科創(chuàng)、資源、人才等方面具有比較優(yōu)勢,與其他城市合作密切,整個網(wǎng)絡(luò)中的碳流動大多通過這些城市.對比2005年和2020年中間中心度發(fā)現(xiàn),中間中心度大于均值的城市由2005年的5個減少為2020年的3個,土地利用碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中扮演“中間人”角色的城市中介作用減弱.阜新市和鐵嶺市的中間中心度始終為0,在網(wǎng)絡(luò)中處于邊緣化位置.

2.2.3 塊模型特征

總體來看,遼寧省各城市土地利用碳排放的分組情況受經(jīng)濟發(fā)展水平和地理臨近關(guān)系的影響,位于同一模塊內(nèi)的城市具有同質(zhì)性,且模塊內(nèi)部的組成城市存在動態(tài)更替現(xiàn)象(圖1).結(jié)果顯示,每個模塊均存在自反性,即每個模塊內(nèi)部組成城市之間聯(lián)系非常緊密.2005年,模塊1與模塊2之間的交流存在互動性,說明以沈陽為中心的都市圈內(nèi)部聯(lián)系更為緊密.模塊3接收來自模塊1和4的碳溢出,說明以大連市為代表的高經(jīng)濟、高碳排放城市對遼寧東、西部地區(qū)的輻射影響程度更大,經(jīng)濟交流更多.模塊4由朝陽市、阜新市、葫蘆島市等位于遼寧省西部地區(qū)的城市組成,因存在共同的經(jīng)濟發(fā)展訴求和生態(tài)環(huán)境特點,遼西地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展模式傾向一體化,受大連市的影響較多,與其的聯(lián)系也更為緊密.2010年與2005年相比,模塊1和模塊2的內(nèi)部組成城市存在交換現(xiàn)象,且兩者之間的關(guān)系由互動性轉(zhuǎn)為單向流動性.模塊2與模塊3之間由以模塊1為中介的單向傳遞性轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯咏涣?即以大連市為代表的模塊3與以沈陽市為代表的模塊2之間以遼陽市為轉(zhuǎn)接點進行經(jīng)濟互動.2015年,遼陽市和沈陽市流向模塊1,模塊1與模塊3之間的流向發(fā)生轉(zhuǎn)變,撫順市和阜新市流向模塊2,阜新市與以大連市為代表的模塊3之間的關(guān)聯(lián)度減弱.2020年,遼寧省土地利用碳排放模塊組成城市地理分布更為清晰,模塊2與模塊3之間出現(xiàn)互動,沈陽與大連等核心城市之間凝聚力變強,核心-邊緣結(jié)構(gòu)愈發(fā)明顯,4個模塊之間均存在直接或間接的聯(lián)系,核心區(qū)與邊緣區(qū)未出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象.遼寧省碳流動大多指向沈陽市、大連市等,表現(xiàn)為高度的空間依賴性,為此,沈陽市、大連市等高碳排放城市應(yīng)承擔(dān)更多減排任務(wù),優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu),推動土地利用布局的合理化和集約化.

圖1 遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)像矩陣Fig.1 Image matrix of land use carbon emission space correlation network in Liaoning province

2.3 遼寧省土地利用碳平衡分區(qū)

以2020年遼寧省土地利用碳排放塊模型劃分結(jié)果為依據(jù),將遼寧省劃分為碳匯功能區(qū)、低碳發(fā)展區(qū)、高碳優(yōu)化區(qū)和高碳控制區(qū),以期為各地區(qū)的低碳經(jīng)濟發(fā)展提供參考(表4).

表4 2020年遼寧省碳平衡分區(qū)主要指標Table 4 Main indicators of carbon balance zoning in Liaoning province in 2020

(1)碳匯功能區(qū)包括丹東、本溪、撫順和鐵嶺,該區(qū)屬于遼寧省東部生態(tài)功能區(qū),生態(tài)承載能力處于較高水平,國土開發(fā)程度較低.未來應(yīng)加強森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力,建立省級生態(tài)環(huán)境補償機制,促進水源涵養(yǎng)與生物多樣性維護,加大對自然保護區(qū)與重點生態(tài)功能區(qū)的投入與支持力度,推進野生動植物保護、濕地保護與恢復(fù)等,積極發(fā)展康復(fù)保健、生態(tài)旅游、養(yǎng)老醫(yī)療等服務(wù)行業(yè).撫順市、本溪市屬于重要的工業(yè)城市,未來應(yīng)加快推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)升級優(yōu)化,加大煤炭行業(yè)的科技創(chuàng)新力度,加強對地表沉陷區(qū)、礦山等的恢復(fù)治理.由于林地面積的增加能在一定程度上消納部分的碳排放,應(yīng)加強對天然林的保護與修復(fù),推行生態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)能力建設(shè).

(2)低碳發(fā)展區(qū)包括沈陽和遼陽,屬于遼寧省核心發(fā)展城市,城市化、工業(yè)化開發(fā)強度高,綜合服務(wù)功能和輻射帶動能力強,碳排放經(jīng)濟效益處于較高水平,但生態(tài)承載系數(shù)較低,生態(tài)容量與能源消費碳排放不協(xié)調(diào),在遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中處于中心位置,碳排放溢出效應(yīng)較強.未來應(yīng)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),推動產(chǎn)業(yè)向高端、高效、高附加值轉(zhuǎn)變,發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與先進裝備制造業(yè).同時,加強企業(yè)與高校、科研院所的合作,推進現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)能源生產(chǎn)深度融合,加快引進能源領(lǐng)域國外先進技術(shù),合作開展項目建設(shè)經(jīng)營,實現(xiàn)科研成果轉(zhuǎn)化.

(3)高碳優(yōu)化區(qū)包括大連、鞍山、營口和盤錦,該區(qū)經(jīng)濟發(fā)展情況較好,是遼寧省傳統(tǒng)工業(yè)區(qū),國土開發(fā)程度與碳排放經(jīng)濟貢獻能力均處于較高水平,但生態(tài)承載能力較低水平,在碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中多處于重要節(jié)點位置.該區(qū)應(yīng)調(diào)整城市內(nèi)部用地結(jié)構(gòu),盤活建設(shè)用地存量,提高建設(shè)用地的投入產(chǎn)出效益,同時應(yīng)發(fā)展清潔能源,加快能源綠色低碳轉(zhuǎn)型,充分利用鞍山、盤錦等城市氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢,推動礦山、工業(yè)園區(qū)、交通等領(lǐng)域開展氫能應(yīng)用示范,進一步完善氫能在船舶、冶金、化工等領(lǐng)域的規(guī)范標準,建設(shè)政府監(jiān)管機制,拓展氫能應(yīng)用場景.未來在繼續(xù)發(fā)揮大連市經(jīng)濟優(yōu)勢的同時,加快鞍山市、盤錦市等重要節(jié)點城市的經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型,結(jié)合遼寧省土地利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征,整體把握碳流動與碳轉(zhuǎn)移特點,合理分配碳排放額,促進城市實現(xiàn)錯位協(xié)同減排.

(4)高碳控制區(qū)包括阜新、錦州、朝陽和葫蘆島,該區(qū)位于遼寧省西部山地丘陵區(qū),自然條件較好,是遼寧省生態(tài)調(diào)節(jié)的重要屏障與支撐,但生態(tài)環(huán)境較為脆弱.作為遼寧省重要的風(fēng)沙防治區(qū),遼西地區(qū)未來在承接京津冀產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的同時應(yīng)強化防護林建設(shè),開展防風(fēng)治沙與封沙育草治理,加強區(qū)域生態(tài)環(huán)境共同治理,加大礦區(qū)生態(tài)治理與修復(fù)力度,改善資源環(huán)境承載能力.并充分利用風(fēng)能資源優(yōu)勢,推進遼西地區(qū)陸上風(fēng)電建設(shè),發(fā)展清潔能源.

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

“十四五”時期是遼寧省實現(xiàn)碳達峰的關(guān)鍵窗口期,加快構(gòu)建綠色產(chǎn)業(yè)體系,推動能源綠色低碳發(fā)展,對推進經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義.本文以遼寧省14個地級市為研究區(qū)域,以土地利用碳排放為研究對象,探討了全省土地利用碳排放時空格局演變與空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)特征,綜合考慮碳排放總量、碳排放生態(tài)承載系數(shù)與經(jīng)濟貢獻系數(shù)、國土開發(fā)程度,從土地利用角度對遼寧省進行碳平衡分區(qū),提出具體的碳減排方案.研究結(jié)論如下:

(1)從土地利用類型轉(zhuǎn)變上看,遼寧省土地利用類型以耕地和林地為主,其中,耕地的轉(zhuǎn)出面積最大且轉(zhuǎn)出面積大于轉(zhuǎn)入面積,林地的轉(zhuǎn)入面積最小且轉(zhuǎn)入面積大于轉(zhuǎn)出面積,建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入面積主要來源于耕地.遼寧省土地利用碳排放量高值區(qū)大致可分為經(jīng)濟高水平城市、資源型城市、港口型城市與糧食主產(chǎn)區(qū)等4種類型,低值區(qū)始終為丹東市.

(2)遼寧省土地利用碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有顯著的通達性和非均衡性,但空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)尚未達到最佳狀態(tài),沈陽和鞍山在空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中始終處于中心位置,與其他城市產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的可能性更大.遼寧省土地利用碳排放模塊內(nèi)部的組成城市存在動態(tài)更替現(xiàn)象,模塊之間的聯(lián)系狀態(tài)和輻射范圍發(fā)生變化,呈現(xiàn)明顯的核心-邊緣結(jié)構(gòu)特征.

(3)基于遼寧省凝聚子群劃分結(jié)果,尋找城市經(jīng)濟發(fā)展與錯位協(xié)同減排戰(zhàn)略相協(xié)調(diào)的土地利用格局,結(jié)合遼寧省碳排放總量、碳排放經(jīng)濟貢獻系數(shù)與生態(tài)承載系數(shù)、國土開發(fā)程度,最終將遼寧省劃分為碳匯功能區(qū)、低碳發(fā)展區(qū)、高碳優(yōu)化區(qū)和高碳控制區(qū).在此基礎(chǔ)上,提出碳匯功能區(qū)應(yīng)加強對自然保護區(qū)與重點生態(tài)功能區(qū)的支持,發(fā)展綠色經(jīng)濟;低碳發(fā)展區(qū)應(yīng)加強與科研院所合作,推進現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)能源生產(chǎn)深度融合,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);高碳優(yōu)化區(qū)應(yīng)調(diào)整城市內(nèi)部用地結(jié)構(gòu),提高能源利用效率,利用氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢,拓展氫能應(yīng)用場景;高碳控制區(qū)應(yīng)加強區(qū)域生態(tài)環(huán)境的修復(fù)與治理,因地制宜開展陸上風(fēng)電建設(shè).

3.2 討 論

本文探究了遼寧省土地利用碳排放時空格局演變與空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征,并提出了以低碳發(fā)展為目標的區(qū)域錯位協(xié)同減排優(yōu)化方案.雖然目前土地利用碳排放的核算標準已初步形成,但是不同地區(qū)土地利用特征與自然資源情況等不盡相同,相關(guān)的碳排放系數(shù)也存在差異,以此測算的遼寧省土地利用碳排放存在一定誤差.在未來的研究中應(yīng)結(jié)合遼寧省碳源與碳匯具體情況,探究符合遼寧省實際的相關(guān)系數(shù).鑒于數(shù)據(jù)的可得性,本文以市域為研究單位對遼寧省土地利用碳排放情況進行探討,未來隨著數(shù)據(jù)資料的積累與完善,可以基于本文研究成果將研究尺度細化,進行縣級乃至鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊的土地利用碳排放研究,對于實現(xiàn)遼寧省碳減排和低碳經(jīng)濟發(fā)展更具有現(xiàn)實意義.