城市扩展中的土地利用与低碳城市建设研究
摘要：快速城市化进程中的城市空间扩展导致了土地利用的变化，而土地利用变化中的碳排放量仅位于化石燃料燃烧之后，是全球大气二氧化碳含量增加，气候变化的重要原因。因此，城市作为重要的碳源，其土地利用变化对大气CO2含量增加起着重要作用。本文以城市碳源碳汇景观格局碳过程机理研究为切入点，以西安市为案例区，通过数据分析，在区域尺度上评价城市土地利用结构及动态的碳减排效应的时空变化规律和低碳效应，总结低碳目标下的城市碳源碳汇景观与土地利用结构模式。
关键字：城市扩展,土地利用,低碳城市建设
引言：
在全球目光聚焦哥本哈根会议之际，温室气体减排、低碳城市建设正在逐步成为全人类发展的责任和共识。而我国正处在一个快速的城市化时期，城市人口与城市空间规模不断增加，而快速城市化进程中的城市空间扩展导致了土地利用的变化，而土地利用变化中的碳排放量仅位于化石燃料燃烧之后，是全球大气二氧化碳含量增加，气候变化的重要原因[1]。所以，城市作为重要碳源[2-3]，其土地利用变化与低碳城市建设是密切相关的。
1. 城市空间扩展与低碳城市
1.1城市空间扩展模式
城市空间扩展在不同发展阶段表现出不同的扩展方式，概括起来主要有：1单核同心扩展模式2轴向带状扩展模式3多极核生长扩展模式4大城市圈扩展模式四种[4]。城市空间扩展带来的土地利用变化所产生的碳排放，是位于化石燃料燃烧之后的全球第二大排放量。
1.2城市空间扩展与碳排放关系
城市空间的扩展导致了土地利用的变化。据世界资源组织的碳排放计算器和著名碳循环研究专家的估算：1850～1998年间的全球碳排放中，土地利用变化及其引起的碳排放是人类活动影响总排放量的1/3;而中国1950～2005年全国土地利用变化的累计碳排放10.6PgC，占全部人为源碳排放量的30%，占同期全球土地利用变化碳排放量的12%[5]。
从分类来看，IPCC将土地利用划分为6大类，即林地、农地、草地、湿地、居住地和其它土地，在此基础上考虑各地类内及其相互转化引起的温室气体源汇变化。据此，碳源可以被认为是任何能向大气中排放碳的过程、活动或机制，碳汇则是指任何能把碳从大气中清除的过程、活动和机制。而碳增汇政策包括土地利用结构优化、水土保持、生态保护以及林地耕地、草地和湿地的管理等方面，碳减排政策包括土地利用结构优化、农业碳减排、建设用地碳减排和土地生态补偿机制构建等。碳源碳汇景观则是把碳源碳汇、碳增汇减排政策与土地利用类型与变化结合起来。
2城市空间扩展与低碳城市建设
2.1我国的城市空间扩展趋势
预计未来二十年，将有18亿人口涌入城市，城市碳排放占到了全球碳排放总量的75%以上。而在我国，600多个城市和20000多个集镇的能耗占到社会总能耗的80%以上，其中287个地级以上的城市碳排放量占中国总排放量的58.84%。我国已经进入快速城市化时期，2008年城市化率达到44.9%，预计到2020年中国城市化率将达到58.5%，到2030年城市人口将超过10亿。城市人口与城市规模不断增加，随着我国城乡居民的消费结构向耐用消费品升级，未来20年能源消费的增长和碳排放将更加集中于城市。
2.2城市空间扩展中土地利用与低碳城市建设
一般认为,影响城市土地利用扩展的动力因素包括自然和社会经济两大类,其中又以社会经济因素的影响为主。H.Form把影响城市土地利用变化的动力分为两大类,一是市场驱动力,二是权力行为力。两种力量共同作用于城市土地利用变化的过程与模式,市场驱动力通过行为力作用于城市空间,前者主要揭示变化的宏观过程,后者重在揭示变化的微观过程[6]。
尽管土地利用变化及其相关过程与生态系统碳循环的关系已经比较清楚，由于土地利用具有较大的复杂性及区域差异性，其对碳循环、碳源碳汇等的影响程度仍存在较大的空间差异和不确定性。
低碳城市Low-carbon City，指以低碳经济为发展模式及方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府公务管理层以低碳社会为建设标本和蓝图的城市[7]，是在经济、社会、文化等领域全面进步，人民生活水平不断提高的前提下，减低二氧化碳排放量，实现可持续发展的宜居城市。而实际上，经济建设、产业布局、城市扩展和能源消耗等人类活动都与土地利用密切相关，并最终都要落实在不同的土地利用方式上。
3.西安市城市空间扩展与碳排放研究
西安市是西部地区最具发展带动作用的中心城市之一。随着关中-天水经济区和西安国际化大都市建设，预计到2020年城镇建设用地规模达到865平方千米，市域总人口规模为1070.78万人。未来十年土地利用变化、碳排放和碳固定总量将发生巨大变化。
3.1城市空间扩展与土地利用变化
根据西安市2001——2007年统计年鉴，统计期间西安市不同土地变化趋势如下：
表1 西安市2001——2007土地利用变化趋势
近年来，随着经济的快速发展和人口的显著增加，西安地区城镇建设和农村居民点用地急剧扩大，大量农用地被占用，土地利用变化十分显著。表1中反映出了西安地区2001年到2007年的土地利用变化情况，耕地面积明显呈递减趋势，从2001年的2878km2减少到了2007年的2612 km2;工业用地面成倍积增加，从2001年的36km2增加到2007年的61km2;而林地面积稳步增加，从2001年的4174km2增加到2007年的5048km2。
3.2土地利用变化对碳排放的影响
各土地利用类型综合碳排效应：农地的碳排放强度为0.37吨碳/公顷，较国际平均水平低，主要原因是由于中国农业传统重视有机肥施用和秸秆还田，农业土壤有机碳蓄积效果显著。
林地碳吸纳强度为0.49吨碳/公顷，是重要碳汇，主要原因是20世纪七八十年代以来大力提倡植树造林，森林蓄积量不断提升，大量中、幼龄林生长效应的碳吸纳效果明显，强于同期的木材采伐、薪柴采集、灾害干扰等影响所致。
建设用地方面，碳排放总量和强度均为最高。西北地区的建设用地碳排放强度水平较低，为33.90吨碳/公顷[5]。
根据计算，将西安市2001年——2007年不同土地类型碳排放量统计如表2：
表2 西安市2001年——2007年不同土地类型碳排放量
通过统计可以得出，虽然工业用地和耕地的面积差异较大，但是由于工业用地的碳排放系数远大于耕地的碳排放系数，二者在西安土地碳排放的主要排放中差不多。林地作为主要的碳汇地，由于其面积远大于其它类型土地面积，所以能中和很大一部分碳源。
另外从数据中也可以看出，从05年开始林地面积开始逐年减少，工业用地面积开始大幅增加，导致05年的碳排放总量开始猛增。
4.结论
近些年来,随着西安经济的快速发展,对水、土地和生物资源的开发利用强度日益加大,人为开发建设活动已经成为生态环境不断恶化的重要因素。从2000到2007年,西安城区土地利用/覆被变化较快,综合土地动态度为1.9%,耕地、未利用地、园地、水体面积有所减少,建设用地面积则显著增加,年变化率为3.1%,草地和林地面积小幅度增加,导致建设用地急剧增加的原因是城市化的步伐不断加快,草地和林地面积增加归因于近年来实施的退耕还林还草举措[8]。
城市化进程中城市空间扩展带来的土地利用变化所造成的碳排放，是城市成为重要碳源的重要原因;不同的经济与城市发展模式的碳排放效果及产生的经济、政治以及社会意义不同[9];我国土地利用变化过程已经对陆地生态系统的碳循环产生了重要影响[10]，研究陆地生态系统、土地利用变化的碳排放/碳吸纳过程，抑制碳排放量的快速增长，增加碳吸纳能力就成为十分重要的研究课题[11]。而我国土地利用变化带来的碳源、碳汇格局对低碳效应的影响，表现为不同尺度特征，从大区域尺度来看，城市空间扩展与土地利用变化引起的碳排放与低碳建设应该与区域发展与生态建设相协调。但从城市空间尺度来看，土地利用变化也与碳排放、低碳有密切关系。所以对城市空间扩展与低碳城市建设来看，应该兼顾不同的尺度，以此来促进低碳城市的建设。
参考文献
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